厌氧消化过程的基础知识和原理

 厌氧消化过程基础及原理

[00:20]本节课将继续讲解基因工程和合成生物学，介绍如何合成基因并将其放入生物体中。

- 合成生物学是指利用计算机辅助的生物工程来设计和构建新的合成生物部件、装置和系统。

- 可以合成基因并将其放入生物体中，以便生物体可以产生特定的酶或蛋白质。

- 合成生物学还包括对现有生物体进行重新设计。 

[13:16]合成生物学的应用

- 通过在实验室中合成基因组，可以创造出以前从未存在过的病毒

- 利用合成生物学可以设计和构建生物系统，用于生产化学产品和能源

- 例如，人们已经成功地通过合成生物学创造了洗涤剂、化妆品、香水、工业润滑剂和运输领域的产品

- 合成生物学还可以用于生产抗疟疾药物、轻质防弹衣等

[26:32] 污水处理包括物理、生物和化学三个单元处理，其中厌氧消化过程是处理污泥的关键。

- 处理污水需要去除固体、碳、氮、病原体等。

- 旧的污水系统无法处理新兴问题，如有机碳、医疗残留物、纳米颗粒和重金属等。

- 物理单元处理使用筛网、沉淀池、膜过滤等。

- 化学单元处理主要是三级处理，包括消毒、沉淀和吸附等。

- 厌氧消化过程是处理污泥的关键，通过厌氧消化器处理污泥。

[39:52]厌氧消化是在无氧条件下进行的生物过程，将有机物质稳定转化为甲烷、二氧化碳和氨等无机产物。

- 有机物质通过厌氧微生物过程，产生甲烷、二氧化碳、氨和生物质。

- 厌氧消化可以通过发酵过程或厌氧呼吸过程进行。

- 发酵过程中，没有外部电子受体，电子被放入有机碳中，产生乙醇和脂肪酸等发酵产物。 

[53:07]厌氧消化的四种微生物及其作用

- 产酸菌、产氢菌和甲烷菌是厌氧消化的三个关键群体

- 产酸菌将长链脂肪酸转化为乙酸、二氧化碳和氢

- 产氢菌和甲烷菌协同作用，将乙酸转化为甲烷和二氧化碳

- 甲烷菌可以将近72%的碳转化为甲烷和二氧化碳，是消化过程的主要驱动力    

[01:06:22] 厌氧消化过程中使用了三种不同的滤器

- 丰富的厌氧过滤器使用塑料介质，可容纳高生物量和高负荷

- 下流式厌氧过滤器类似于滴滤过滤器，需要更多的介质表面积

- UASB系统使用细菌自身形成泥毯，具有高沉降速度

[01:19:41] 厌氧消化过程中有两种常见的反应器类型：扩展床反应器和流化床反应器。

- 扩展床反应器中有生物载体，如砂、聚合氯化物或碎轮胎。

- 流化床反应器中有沙子作为生物载体，床可以自由地上下运动。

    

[01:32:58]厌氧消化过程可以生产稳定的富含营养物质的肥料

- 产生的消化液富含氮和磷，可以用作天然肥料

- 厌氧消化过程可以设计不同的系统以适应产生的废弃物

- 厌氧消化过程可以用于稳定半稳定的有机物质，但需要进行干燥和固化处理