当颗粒污泥作为接种污泥时,挥发酸总量呈波动形式变化,在培养12 d时达到最大值(1520.4 mg/L ),随后快速降低。
乙酸、丙酸和丁酸为颗粒污泥系统的主要挥发酸。
在发酵末端,乙酸含量降低为126.6 mg/L,比絮状污泥系统低65.5%。
由此可见,颗粒污泥中富含乙酸营养型产甲烷菌,能够降低系统中乙酸的浓度。
然而,颗粒污泥系统中丙酸含量显著高于絮状污泥系统,表明丙酸氧化菌的活性较差。
甲烷是碳水化合物厌氧降解的最终产物,且常被作为可再生能源。
当絮状污泥作为接种污泥时,在接种培养至第14 d时,该系统的累计甲烷产量仍为0,随后逐渐增加至5.0 mL,甲烷产率为10.0 mL/g CMC-Na。
相反,培养前14 d,该系统中氢气含量却维持在5.5%~27.0%之间。
直到培养至16 d, 氢气含量才开始大幅度降低。
可以发现,导致絮状污泥甲烷产量较低的原因可能如下:(1)絮状污泥中产甲烷菌数量较少;(2)较高的氢分压抑制了产氢产乙酸菌群的活性,导致挥发酸积累;(3)酸性环境对产氢产乙酸菌和产甲烷菌均能产生抑制作用。
当颗粒污泥作为接种污泥时,在接种培养2 d时,氢气含量达到了9.5%,随后迅速降低,同时甲烷产量逐渐增加,表明氢营养型产甲烷菌具有较高的活性。
经过18 d的培养后,颗粒污泥发酵系统的累计甲烷产量达到了50.1 mL(甲烷产率=100.2 mL/g CMC-Na)。
COD去除率是表征污染物降解程度的重要指标。
在有机物厌氧生物处理过程中,COD的去除主要发生在产甲烷阶段。
当接种污泥为絮状污泥时,培养结束时COD为5050 mg/L,COD去除率仅为5.2%。
相反,经过18 d培养后,颗粒污泥试验组的COD去除率为31。
7%,比絮状污泥系统COD去除率高出5.1倍。COD去除率与累计甲烷产量成正比。
当初始pH为4.5~8.5时,随着CMC-Na水解、发酵、产甲烷过程的进行,还原糖含量在整个培养周期呈现波动形式变化。
特别是在初始pH 4.5条件下,还原糖含量波动幅度较大,在培养18 d时还原糖含量高达2544.2 mg/L。
这是由于初始pH 4.5利于水解菌群的代谢活动,而不利于产甲烷菌的代谢活动,导致还原糖含量较高。
类似地,哈茨木霉的纤维素酶在初始pH 3.0时,仍然具有较高的活性。
然而,张云等的研究表明, pH 4.5条件下的纤维素酶活性低于pH 5.5-7.5条件下的活性。
pH变化规律表明,即使初始pH差异较大,但是在发酵2 d后,所有发酵系统pH趋于一致,为5.5~6.1之间,随后保持相对稳定。
这可能是由于接种污泥具有一定的酸碱缓冲能力。