产氢、产乙酸细菌

乙酸是废水厌氧消化的主要代谢中间产物。乙酸一部分来自于发酵过程，另一部分则来自于产氢、产乙酸细菌对脂肪酸的降解。脂肪酶将脂肪水解后得到的脂肪酸能被产氢、产乙酸细菌利用，其中碳链数是偶数的脂肪酸被降解为乙酸和氢气，而奇数碳链的脂肪酸则被分解为乙酸、丙酸和氢气。这类细菌一般要与利用氢的产甲烷菌或脱硫弧菌共栖生存，在厌氧消化污泥中，只能与氢利用细菌共栖才能生存的细菌浓度高达4.5×10⁶个/ml。

由于产甲烷菌通常只能利用乙酸，只有极少数才能够利用丙酸，而在发酵和奇数碳链脂肪酸的降解过程中都会产生丙酸和丁酸等，这些有机酸如不能被降解，将使厌氧消化液的 pH降低，产生酸败。因此在厌氧消化的微生物群中还应该包含能将丙酸和丁酸等降解为乙酸和氢的微生物，人们将它们称为OHPA菌。沃氏互营单胞菌（Syntrophobacter wolinii）就能将丙酸分解为乙酸和氢。

由HPA菌代谢产生的乙酸和氢约占产甲烷菌底物的一半左右，因此OHPA菌在厌氧消化系统中起着重要的作用。但是OHPA菌对pH非常敏感，必须保证厌氧消化液的pH在中性范围内，否则就会造成酸败；同时它们的倍增周期需要2~6d，生长速率比甲烷菌要慢得多，这样在连续厌氧消化操作中如何保证这类细菌不发生酸败、不流失就成了关键问题。

发酵细菌和OHPA菌的生长和代谢需要消耗大量的ATP。与好氧过程可以通过呼吸链产生大量的ATP不同，厌氧过程只能在生物脱氢过程中获得ATP，产ATP的效率要比好氧呼吸作用低得多。因此消耗大量的ATP就意味着需要降解更多的有机物、发生更多的脱氢反应。脱氢反应的进行则依赖于细菌内的氢受体NAD⁺，但是NAD⁺的数量也是有限的，因而又依赖于还原态NADH₂的重新氧化。NADH₂的氧化有两条途径：一是在氢酶的作用下NADH₂直接脱氢形成H₂逸出系统，这一途径在厌氧消化系统中并不常见；二是以部分代谢中间产物作为氢受体，在NADH₂氧化的同时使中间代谢产物本身转化为还原态发酵产物。由于这些发酵产物基本上都是有机酸，因此又会对pH的控制和微生物生长产生不利影响。解决这些问题的关键是系统中必须存在产甲烷菌，通过产甲烷菌的代谢，就能将从底物上脱除下来的氢用于甲烷的合成而逸出系统，这样就可以保持系统中pH值的稳定。

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