一般情况下,农业剩余物中不会含有大量有毒物质,但畜禽场消毒或防疫时会有较多药物进入粪便污水中。工厂有机污水中常会有些有毒物质存在。这些物质会毒害或抑制沼气发酵过程,其中包括某些无机物和有机物。
所谓毒物是相对的,在非常低的浓度的情况下它们可能起促进作用,只是到了一定浓度时这些物质才产生抑制作用,而各种物质达到抑制作用的浓度又不相同,如重金属盐类,在每升只有1mg的情况下它们对生物活性起促进作用;当浓度上升超过最佳浓度时,促进作用开始下降,浓度增加到某一点时,生物活性开始低于没有这种物质的水平,这时就显出了该物质的毒性作用,如下图:
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大多数重金属包括它们的有机或无机盐类,如汞、银、铅、锌、铜等都有很强的毒性。这是因为它们多是蛋白质的沉淀剂,当它们与蛋白质或酶结合时则使其变性,引起酶反应的抑制或细胞的死亡,经研究表明,如果含有重金属盐类时的产气量与不含重金属盐类时的产气量相比不低于80%为允许浓度,各种重金属化合物的允许浓度,如下表:
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从上表中可以看出,重金属化合物对沼气发酵的允许浓度在300~700mg/kg比较大的范围内。与好氧处理相比,厌氧消化对重金属表现了较强的抗性。从金属含量水平来看,同种重金属以硫化物毒性最小,因此,可采用在发酵器内添加Na2S等可溶性硫化物或在消化器内添加能还原成硫化物的硫酸盐的方法来减轻重金属对沼气发酵的抑制作用。
钠离子在很高浓度(25000~30000mg/L)时才显示抑制作用,而NO3-和NO2-则在100mg/L时显示抑制作用,可能由于其为氧化剂,对发酵液的氧化还原电位影响较大。钾离子也基本无毒性,而氰基(-CN)的作用则在100mg/kg以上。铵离子浓度一直是人们关心的问题,特别是在鸡粪和人粪厌氧消化时会出现很高的铵离子浓度。据试验铵离子在5000mg/L以下基本无抑制作用,5000~8500mg/L有轻度抑制,允许浓度在10000mg/L。氯离子也是基本无毒的离子,允许浓度在22000mg/L,硫酸根(SO42-)的允许浓度以S计为1000mg/L。钠、铵和氰化钾的允许浓度,如下表:
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有些有机氯毒性很强,如CH2Cl2、CHCl3 和CCl4 等,浓度在1mg/kg左右则有较强抑制作用,因而以三氯甲烷(CHCl3)为溶剂粘接的发酵器,常引起产甲烷菌的中毒而使发酵失败。但有些有机杀菌剂和抗菌素等则可允许较高的浓度,如下表:
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