微量元素對厭氧生物處理的影響
微量金屬元素
假如能夠正確認識微量金屬在產甲烷過程中的關鍵作用的話,厭氧工藝可以在化工品加工、紙漿、造紙,甚至蒸發冷凝等多種類型的工業廢水的處理中得到應用。盡管在T廢水中實際存在著所需要的微量金屬,但工業廢水中也并非必然存在著微量金屬的生物有度- 可以被微生物(包括細)效用微量金元素的濃度,這樣一個生物效的濃度才是真正起作用的濃度。這是理解厭氧工藝的首要問題。雖然到目前為止,還不給出一個十分明確地衡量某種元素的生物有效性的方法,但微量金屬元素在厭氧生物反應器中的生物有效性對反應器運行的重要性已經得到了很普遍的認識。
產甲烷菌所需要的微量金屬元素的量非常少,但微量金屬元素的缺乏卻能夠導致生物活力下降,進而影響整個厭氧反應器的運行效果和穩定性,因此,在厭氧反應器中維持足夠的微量金屬元素的濃度是十分重要的。
微量金屬對甲烷菌的激活作用
產甲烷細菌對鐵、鎳和鈷等元素的需求相對較高。而在某些工業廢水中,含有這幾種元素的濃度可能過低,例如玉米、土豆加工、造紙廢水等,如果采用厭氧消化工藝來處理這些廢水,就應向廢水中添加這幾種元素,這樣才能保證厭氧反應器中的產甲烷菌的正常生長進而獲得滿意的處理效果。
所有產甲烷細菌的生長均需要Ni、Co、Fe 等微量金屬元素。但是,厭氧生物處理中微量金屬的生物有效度卻能帶來明顯的運行問題。甲烷是由不同種類的甲烷菌產生的,而每一種甲烷菌都有自己獨特的對環境和微量金屬的需要,因此對出現的每一種運行問題都應該進行個別的檢定。Ni是產甲烷細菌中輔酶F3 和氫化酶重要成分,培養基中1~5pmol/的物合成程中需要大量的Co;產甲烷細菌對Fe 的要量較大,吸收率約為1~3mg/g細胞干重,因此一般要求培養基中全鐵的濃度要維持在0.3~0.8mmol/L。有烷細菌需其他金屬元素,如 Mo能刺激嗜熱自養甲烷桿和巴氏甲烷八疊球菌的生長; 池沼甲烷球菌和嗜甲基甲烷擬球菌的生長則需要較高濃度的Mg。
通常認為,除上述的Fe、Co、Ni 、Mo、Mg以外,對產甲烷細菌具有激活作用的微量金屬還有Zn
、 Cu、Mn、Se、
W 、B等。因此,可知影響產甲烷速率的微量金屬元素是多種多樣的,限制或缺少其中一種都會使產甲烷過程受到嚴重的抑制。
在某些情況下,廢水中可能已經存在著足夠濃度的微量金屬元素,但即使這樣,有時還是不能保證它們的生物有效性,而且提高微量金屬元素的生物有效性并不等于不斷地向外系統中投加和補充微量金屬,因為有時這些微量金屬可能被強烈地螯合了,而鰲合形式的得量金屬的生物有效度是不確定的。螯合作用雖然可以使金屬保持為溶解狀態,但當鰲合作用太強時就會限制被螯合金屬的生物有效性。