厌氧发酵制氢PPT
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厌氧发酵的工程应用实例ppt课件
2.6带供料罐的脱水机；2.7脱水贮存罐；2.8湿度调节系统 • 3堆肥和堆肥结束 • 3.1最后堆肥生产线；3.2供料系统；3.3筒形筛；3.4重力分离系统 • 4废水处理 • 4.1密封的贮存装置；4.2生物污水处理 • 5沼气利用 • 5.1沼气处理；5.2膜式贮存罐；5.3联合发电机组；5.4应急沼气燃烧器；
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6
（3）工厂效益
• 南阳酒精厂年转化为沼气的COD总量达到33,000吨以上。由于市区 40%的居民用上了沼气，可少向大气排放二氧化硫、氮氧化物、烟尘 2,400吨以上；减少燃煤废渣6,000吨以上。南阳酒精厂沼气工程的建成， 沼气主要用于居民生活和工业原料，因此带来了巨大的经济效益、社会 效益和经济效益。
电 电，燃料 沼气用于已有电厂 电 沼气用于已有电厂 电 电
没用 没用，示范工厂 电，燃料，消化加 热电，燃气送入天然 气电供，应燃系气统送入天然 气电供应系统
10
图2-3-32斯堪斯卡完整（版S课K件ANSKA）公司的发
11
酵工艺流程图
图2-3-33生物反应器和沼气完罐整的版课外件观图
12
2-3-34生物反应器的完下整锥版体课件部分
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1
• 工艺特点: • （1）有机废物的处理符合生态学原则； • （2）利用废物中的能量，产生可观的能源； • （3）符合现有的卫生标准； • （4）采用55~60℃高温厌氧发酵，卧式发酵罐可安装在工厂的地下室； • （5）可获得高品质的腐殖质，不损失其中养分，可以配合堆肥厂使用； • （6）无异味散发，填埋量最小； • （7）占用空间小，减少二氧化碳的排放。 • 工艺流程 • 图2-3-31KOMPOGAS处理厂的工艺流程图。整个工艺分供料准备、
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6
（3）工厂效益
• 南阳酒精厂年转化为沼气的COD总量达到33,000吨以上。由于市区 40%的居民用上了沼气，可少向大气排放二氧化硫、氮氧化物、烟尘 2,400吨以上；减少燃煤废渣6,000吨以上。南阳酒精厂沼气工程的建成， 沼气主要用于居民生活和工业原料，因此带来了巨大的经济效益、社会 效益和经济效益。
电 电，燃料 沼气用于已有电厂 电 沼气用于已有电厂 电 电
没用 没用，示范工厂 电，燃料，消化加 热电，燃气送入天然 气电供，应燃系气统送入天然 气电供应系统
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图2-3-32斯堪斯卡完整（版S课K件ANSKA）公司的发
11
酵工艺流程图
图2-3-33生物反应器和沼气完罐整的版课外件观图
12
2-3-34生物反应器的完下整锥版体课件部分
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1
• 工艺特点: • （1）有机废物的处理符合生态学原则； • （2）利用废物中的能量，产生可观的能源； • （3）符合现有的卫生标准； • （4）采用55~60℃高温厌氧发酵，卧式发酵罐可安装在工厂的地下室； • （5）可获得高品质的腐殖质，不损失其中养分，可以配合堆肥厂使用； • （6）无异味散发，填埋量最小； • （7）占用空间小，减少二氧化碳的排放。 • 工艺流程 • 图2-3-31KOMPOGAS处理厂的工艺流程图。整个工艺分供料准备、
厌氧发酵原理 ppt课件
厌氧发酵原理
（3）pH值及酸碱度 由于发酵系统中的CO2分压很高 （20.3~40.5kPa），发酵液的实际pH值比在大气 条件下的实测值为低。一般认为，实测值应在 7.2~7.4之间为好。
（4）毒物 凡对厌氧处理过程起抑制或毒害作用的物质， 都可称为毒物。
厌氧发酵原理
（二）控制条件 （1）生物量
厌氧发酵原理
生化阶段 物态变化
生化过程
菌群
有机物厌氧消化过程
Ⅰ 液化（水解）
大分子不溶态 有机物转化为 小分子溶解态
有机物
Ⅱ
酸化（1）
酸化（2）
小分子溶解态 有机物转化为 （H2+CO2）及 A、B两类产物
B类产物转化为 （H2+CO2）及
乙酸等
Ⅲ 气化
CH4、CO2等
发酵细菌
产氢产乙酸细菌 甲烷细菌
厌氧发酵原理
概述 原理 主要构筑物及工艺
厌氧发酵原理
在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌 氧菌的生物化学作用，对有机物进行生物降解的过程， 称为厌氧生物处理法或厌氧消化法。
厌氧生物处理法的处理对象是：高浓度有机工业废水、 城镇污水的污泥、动植物残体及粪便等。
厌氧发酵原理
厌氧生物处理的方法和基本功能有二： （1）酸发酵的目的是为进一步进行生物处理提供易生物
厌氧发酵原理
当有机负荷率适中时，产酸细菌代谢产物中的有 机酸基本上能被甲烷细菌及时地吸收利用，并转化为 沼气，溶液中残存的有机酸量一般为每升数百毫克。 此时消化液中pH值维持在7~7.5之间，溶液呈弱碱性。 这种在弱碱性条件下进行的厌氧消化过程称之为弱碱 性发酵状态，它是一种高效而又稳定的发酵状态，最 佳负荷率应达此状态。
厌氧发酵原理 ppt课件
厌氧发酵是在隔绝空气的条件下，利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌对有机物进行生物降解的过程。这种方法主要用于处理高浓度有机工业废水、城镇污水的污泥、动植物残体及粪便等。厌氧发酵的主降解的基质，后者则旨在进一步降解有机物并生产气体燃料。在厌氧消化过程中，复杂有机物经历液化、酸化、气化三个阶段，由不同的细菌群接替完成。为了确保厌氧消化过程的正常进行，需要控制一系列条件，包括营养与环境条件（如有机物浓度、氧化还原电位、温度、pH值及毒物控制）以及生物量和负荷率等。特别是氧化还原电位，是反映厌氧环境的重要指标，不同温度下的厌氧消化系统对其有不同要求。同时，温度和pH值也是影响微生物生命活动的重要因素，需要严格控制。通过这些控制措施，可以确保厌氧发酵过程的高效稳定运行，实现有机物的有效降解和气体燃料的生产。
厌氧发酵原理PPT课件
问题，需要采取相应的措施进行控制。
其他影响因素
有毒物质
有毒物质如重金属、硫化物、氨氮等 对厌氧微生物的生长和代谢具有抑制 作用，需要控制有毒物质的浓度在适 宜范围内。
氧化还原电位
氧化还原电位是影响厌氧发酵的重要 因素之一，它关系到厌氧微生物的电 子传递和能量代谢。适宜的氧化还原 电位范围一般在-100~-300mV之间。
有机负荷 = （进入反应器的有机物质量 / 反应器中污泥质 量）×（反应器体积 / 反应器内污泥体积）
低有机负荷
低有机负荷条件下，厌氧微生物的生长和代谢速率较低，发酵 产气效率较低。此时需要延长发酵时间或增加反应器体积来提
高产气效率。
高有机负荷
高有机负荷条件下，厌氧微生物的生长和代谢速率较快，发酵 产气效率较高。但是高有机负荷条件下容易产生泡沫和浮渣等
06
厌氧发酵的未来发展与挑战
厌氧发酵技术的发展趋势
高效厌氧反应器
随着技术的进步，高效厌氧反应器的设计和应用将更加广泛，以提高厌氧发酵的效率和 稳定性。
新型厌氧微生物的发现与应用
随着微生物学研究的深入，更多新型厌氧微生物将被发现并应用于厌氧发酵领域，以拓 展厌氧发酵的应用范围。
生物信息学技术的应用
厌氧发酵的应用领域
能源生产
厌氧发酵是生物能源生产的重要 方式，如生物燃气、生物燃料等。
废物处理
厌氧发酵可用于处理城市固体废物、 农业废弃物等，实现废物资源化利 用。
有机废水处理
厌氧发酵也可用于有机废水处理， 降低污染负荷，同时产生能源。
厌氧发酵的优缺点
优点
厌氧发酵能够将有机废弃物转化 为有价值的能源和资源，减少环 境污染，同时为可再生能源生产 提供途径。
其他影响因素
有毒物质
有毒物质如重金属、硫化物、氨氮等 对厌氧微生物的生长和代谢具有抑制 作用，需要控制有毒物质的浓度在适 宜范围内。
氧化还原电位
氧化还原电位是影响厌氧发酵的重要 因素之一，它关系到厌氧微生物的电 子传递和能量代谢。适宜的氧化还原 电位范围一般在-100~-300mV之间。
有机负荷 = （进入反应器的有机物质量 / 反应器中污泥质 量）×（反应器体积 / 反应器内污泥体积）
低有机负荷
低有机负荷条件下，厌氧微生物的生长和代谢速率较低，发酵 产气效率较低。此时需要延长发酵时间或增加反应器体积来提
高产气效率。
高有机负荷
高有机负荷条件下，厌氧微生物的生长和代谢速率较快，发酵 产气效率较高。但是高有机负荷条件下容易产生泡沫和浮渣等
06
厌氧发酵的未来发展与挑战
厌氧发酵技术的发展趋势
高效厌氧反应器
随着技术的进步，高效厌氧反应器的设计和应用将更加广泛，以提高厌氧发酵的效率和 稳定性。
新型厌氧微生物的发现与应用
随着微生物学研究的深入，更多新型厌氧微生物将被发现并应用于厌氧发酵领域，以拓 展厌氧发酵的应用范围。
生物信息学技术的应用
厌氧发酵的应用领域
能源生产
厌氧发酵是生物能源生产的重要 方式，如生物燃气、生物燃料等。
废物处理
厌氧发酵可用于处理城市固体废物、 农业废弃物等，实现废物资源化利 用。
有机废水处理
厌氧发酵也可用于有机废水处理， 降低污染负荷，同时产生能源。
厌氧发酵的优缺点
优点
厌氧发酵能够将有机废弃物转化 为有价值的能源和资源，减少环 境污染，同时为可再生能源生产 提供途径。
厌氧生物处理ppt
微生物种群的影响
厌氧生物处理中的微生物种群是影响 处理效果的重要因素之一。厌氧生物 处理中的微生物种群包括产酸菌、产 甲烷菌等，这些微生物在适宜的环境 条件下协同作用，完成有机物的分解 和沼气的生成。
VS
微生物种群的影响因素包括温度、 pH值、有机负荷率、营养物质等。 在实际操作中，需要控制这些因素， 以保证微生物种群的适宜生长和代谢， 从而提高厌氧生物处理的效果。同时， 还需要注意防止有毒物质的进入，以 避免对微生物种群产生不利影响。
厌氧消化阶段
酸化反应
在厌氧条件下，废水中的复杂有机物被厌氧微生物转化为挥发性 脂肪酸等易降解物质。
产氢产乙酸反应
部分有机物被转化为氢气和乙酸，为甲烷菌提供营养物质。
甲烷化反应
甲烷菌将氢气和乙酸转化为甲烷气体，释放能量并合成细胞物质。
后处理阶段
沉淀
去除经过厌氧处理后废水中的悬浮物和生物污泥。
过滤
通过砂滤池、活性炭过滤等手段进一步去除废水 中的微量有机物、重金属等有害物质。
它通过厌氧微生物的代谢作用，将有 机物转化为甲烷、二氧化碳等无机物。
厌氧生物处理和醇类物质。
产氢产乙酸阶段
02
小分子有机物进一步转化为乙酸和氢气。
甲烷化阶段
03
乙酸和氢气被转化为甲烷。
厌氧生物处理的应用领域
01
废水处理
厌氧生物处理广泛应用于城市污 水、工业废水、高浓度有机废水 等处理领域。
厌氧活性污泥法
厌氧活性污泥法是一种利用活性污泥去除废水中的有机物 和氮、磷等营养物质的技术。
厌氧活性污泥法的原理是利用活性污泥中的微生物将废水 中的有机物转化为沼气和二氧化碳，同时将氮、磷等营养 物质转化为细胞物质或沉淀物。
厌氧发酵设备与工艺(共10张PPT)
室的气压自动调节，从而保证燃气炉具有的 按产发气酵 率级低数，：而单且级这发种酵沼、气两池级对和防多渗级措发施酵要求较高，给燃烧器的设计带来一定困难。
经按典贮型 气：方经式典有型气结压构式有、助水于压发式酵和污浮泥罩处式于；均匀的、完全循环状态。 池优温点低 ：，结不构能比保较持简升单温，，造将价严低重，影施响工产方气便量。，原料利用率低（仅10%~20%）；
现代化大型工业化沼气发酵设备
• 虽然传统的小型沼气发酵系统由于结构简单、 造价低、施工方便、技术要求不高等优点得 到量普及，但是由于其发酵罐体积小，不 能消纳大量有机废物；所以现代大型工业化 沼气发酵设备的开发与利用成为了当务之急。
几种类型的发酵罐
• 欧美型：发酵罐底部的沉积以及表面的浮沉 渣等问题可通过向罐中加气形成对流来消除。
• 经典型：经典型结构有助于发酵污泥处于均 匀的、完全循环状态。
• 蛋型：内壁是光滑的，逐步过渡的，这样有 利于发酵污泥的彻底循环。
• 欧洲平底型：与经典型相比，它的施工费用 较低，同欧美型相比，其直径/高度更合理。 但配套设施选择余地比较小。
发酵工艺
• 沼气发酵工艺包括从发酵原料到生产沼气的整个过程所 采用的技术和方法。它主要包括：原料的收集和预处理、 接种物的选择和富集、沼气发酵装置形状选择、启动和 日常运行管理、副产品沼渣和沼液的处置等技术措施。
• 按温度分类 根据发酵温度可分为高温发酵、中温 发酵、常温发酵。
• 按发酵级数：单级发酵、两级和多级发酵
• 按投料方式：连续发酵、半连续发酵、批量发酵、两步 发酵。
水压式沼气池工作原理
• 产气时，沼气压料液使水压箱内液面压高； 用气时，料液压沼气供气。产气、用气循环 3一、般立称式为圆沼形气半发埋酵式池沼、气沼发气酵发池生组器；或厌氧消化器。
经按典贮型 气：方经式典有型气结压构式有、助水于压发式酵和污浮泥罩处式于；均匀的、完全循环状态。 池优温点低 ：，结不构能比保较持简升单温，，造将价严低重，影施响工产方气便量。，原料利用率低（仅10%~20%）；
现代化大型工业化沼气发酵设备
• 虽然传统的小型沼气发酵系统由于结构简单、 造价低、施工方便、技术要求不高等优点得 到量普及，但是由于其发酵罐体积小，不 能消纳大量有机废物；所以现代大型工业化 沼气发酵设备的开发与利用成为了当务之急。
几种类型的发酵罐
• 欧美型：发酵罐底部的沉积以及表面的浮沉 渣等问题可通过向罐中加气形成对流来消除。
• 经典型：经典型结构有助于发酵污泥处于均 匀的、完全循环状态。
• 蛋型：内壁是光滑的，逐步过渡的，这样有 利于发酵污泥的彻底循环。
• 欧洲平底型：与经典型相比，它的施工费用 较低，同欧美型相比，其直径/高度更合理。 但配套设施选择余地比较小。
发酵工艺
• 沼气发酵工艺包括从发酵原料到生产沼气的整个过程所 采用的技术和方法。它主要包括：原料的收集和预处理、 接种物的选择和富集、沼气发酵装置形状选择、启动和 日常运行管理、副产品沼渣和沼液的处置等技术措施。
• 按温度分类 根据发酵温度可分为高温发酵、中温 发酵、常温发酵。
• 按发酵级数：单级发酵、两级和多级发酵
• 按投料方式：连续发酵、半连续发酵、批量发酵、两步 发酵。
水压式沼气池工作原理
• 产气时，沼气压料液使水压箱内液面压高； 用气时，料液压沼气供气。产气、用气循环 3一、般立称式为圆沼形气半发埋酵式池沼、气沼发气酵发池生组器；或厌氧消化器。
《生物质制氢技术》课件
宣传推广
加强对生物质制氢技术的宣传和推广，提高社会认知度和接受度 ，促进技术的普及和应用。
技术创新与突破
研发支持
加大对生物质制氢技术研发的投入，鼓励科研机构和企业进行技 术创新，提高技术水平和竞争力。
技术交流与合作
加强国际间的技术交流与合作，引进先进技术，推动技术进步和产 业升级。
人才培养
重视人才培养，加强生物质制氢领域的人才队伍建设，为技术创新 提供人才支撑。
降低成本是生物质制氢技术推广 应用的关键，需要加强副产物的 资源化利用和降低能耗等方面的 研究。
开发新型生物质资源是解决生物 质资源多样化问题的有效途径， 可以探索利用木质纤维素等新型 生物质资源进行制氢。
04
生物质制氢的环保与经济性 分析
环保性分析
减少温室气体排放
01
生物质制氢过程中产生的二氧化碳与生物质生长过程中吸收的
生物质来源
生物质主要来源于农业废弃物、林业废弃物、畜禽粪便、城 市垃圾和废水等。
生物质转化
生物质通过热解、气化、发酵等过程转化为氢气和其他有用 物质。
生物质气化制氢
原理
生物质在高温条件下，经过气化反应将有机物转化为合成气，其中含有氢气、 一氧化碳、二氧化碳等。
工艺流程
生物质经过干燥、粉碎后，进入气化炉进行气化反应，生成的气体经过冷却、 净化后得到氢气。
二氧化碳达到平衡，从而减少温室气体排放。
废弃物资源化利用
02
生物质废弃物如农业废弃物、林业废弃物等可用于制氢，实现
废弃物的资源化利用，降低环境污染。
替代化石燃料
03
生物质制氢可以替代传统的化石燃料，减少对化石燃料的依赖
，降低空气污染和碳排放。
经济性分析
加强对生物质制氢技术的宣传和推广，提高社会认知度和接受度 ，促进技术的普及和应用。
技术创新与突破
研发支持
加大对生物质制氢技术研发的投入，鼓励科研机构和企业进行技 术创新，提高技术水平和竞争力。
技术交流与合作
加强国际间的技术交流与合作，引进先进技术，推动技术进步和产 业升级。
人才培养
重视人才培养，加强生物质制氢领域的人才队伍建设，为技术创新 提供人才支撑。
降低成本是生物质制氢技术推广 应用的关键，需要加强副产物的 资源化利用和降低能耗等方面的 研究。
开发新型生物质资源是解决生物 质资源多样化问题的有效途径， 可以探索利用木质纤维素等新型 生物质资源进行制氢。
04
生物质制氢的环保与经济性 分析
环保性分析
减少温室气体排放
01
生物质制氢过程中产生的二氧化碳与生物质生长过程中吸收的
生物质来源
生物质主要来源于农业废弃物、林业废弃物、畜禽粪便、城 市垃圾和废水等。
生物质转化
生物质通过热解、气化、发酵等过程转化为氢气和其他有用 物质。
生物质气化制氢
原理
生物质在高温条件下，经过气化反应将有机物转化为合成气，其中含有氢气、 一氧化碳、二氧化碳等。
工艺流程
生物质经过干燥、粉碎后，进入气化炉进行气化反应，生成的气体经过冷却、 净化后得到氢气。
二氧化碳达到平衡，从而减少温室气体排放。
废弃物资源化利用
02
生物质废弃物如农业废弃物、林业废弃物等可用于制氢，实现
废弃物的资源化利用，降低环境污染。
替代化石燃料
03
生物质制氢可以替代传统的化石燃料，减少对化石燃料的依赖
，降低空气污染和碳排放。
经济性分析
厌氧处理原理培训PPT课件
厌氧处理原理培训
目录
• 厌氧处理原理简介 • 厌氧处理的基本原理 • 厌氧处理工艺流程 • 厌氧处理的优缺点 • 厌氧处理的实际应用案例
01 厌氧处理原理简介
厌氧处理的概念
01
厌氧处理是一种生物处理技术， 利用厌氧微生物在无氧或低氧条 件下将有机物转化为沼气、二氧 化碳和有机酸等物质的过程。
02
农业废弃物处理
农业废弃物如畜禽粪便、农作物秸秆等，如果得不到妥善处理，会对环境造成严 重污染。厌氧处理技术可以用于农业废弃物处理，将其转化为沼气和肥料。
通过厌氧处理技术，可以将农业废弃物中的有机物转化为沼气，用于发电或供热 ；同时将厌氧消化后的残渣加工成有机肥料，用于农业生产，实现废弃物的资源 化利用。
高浓度有机废水处理
高浓度有机废水含有大量的有机物， 如纤维素、淀粉、糖类等，如果直接 排放会对环境造成严重污染。厌氧处 理技术可以有效地处理高浓度有机废 水。
VS
厌氧处理技术可以将高浓度有机废水 中的有机物转化为沼气和二氧化碳， 同时将废水中的有毒物质转化为无害 或低害的物质。该技术在高浓度有机 废水处理中具有高效、低能耗、环保 等优点。
高处理效率。
在UASB中，废水中的有机物被 颗粒污泥吸附并分解为沼气，沼 气可从反应器顶部排出并进行收
集利用。
UASB反应器的设计需考虑颗粒 污泥的培养和维持，以保证处理
效果和沼气产量的稳定性。
膨胀颗粒污泥床反应器（EGSB）
膨胀颗粒污泥床反应器是一种改进型的UASB反应器，通过增加反应器的高度和减小底部面 积来提高传质效率。
02 厌氧处理的基本原理
厌氧微生物的种类与特性
厌氧微生物种类繁多，包括产 甲烷菌、硫酸盐还原菌、产氢 产乙酸菌等。
目录
• 厌氧处理原理简介 • 厌氧处理的基本原理 • 厌氧处理工艺流程 • 厌氧处理的优缺点 • 厌氧处理的实际应用案例
01 厌氧处理原理简介
厌氧处理的概念
01
厌氧处理是一种生物处理技术， 利用厌氧微生物在无氧或低氧条 件下将有机物转化为沼气、二氧 化碳和有机酸等物质的过程。
02
农业废弃物处理
农业废弃物如畜禽粪便、农作物秸秆等，如果得不到妥善处理，会对环境造成严 重污染。厌氧处理技术可以用于农业废弃物处理，将其转化为沼气和肥料。
通过厌氧处理技术，可以将农业废弃物中的有机物转化为沼气，用于发电或供热 ；同时将厌氧消化后的残渣加工成有机肥料，用于农业生产，实现废弃物的资源 化利用。
高浓度有机废水处理
高浓度有机废水含有大量的有机物， 如纤维素、淀粉、糖类等，如果直接 排放会对环境造成严重污染。厌氧处 理技术可以有效地处理高浓度有机废 水。
VS
厌氧处理技术可以将高浓度有机废水 中的有机物转化为沼气和二氧化碳， 同时将废水中的有毒物质转化为无害 或低害的物质。该技术在高浓度有机 废水处理中具有高效、低能耗、环保 等优点。
高处理效率。
在UASB中，废水中的有机物被 颗粒污泥吸附并分解为沼气，沼 气可从反应器顶部排出并进行收
集利用。
UASB反应器的设计需考虑颗粒 污泥的培养和维持，以保证处理
效果和沼气产量的稳定性。
膨胀颗粒污泥床反应器（EGSB）
膨胀颗粒污泥床反应器是一种改进型的UASB反应器，通过增加反应器的高度和减小底部面 积来提高传质效率。
02 厌氧处理的基本原理
厌氧微生物的种类与特性
厌氧微生物种类繁多，包括产 甲烷菌、硫酸盐还原菌、产氢 产乙酸菌等。
《厌氧发酵原理》课件
作用
01
特点
02
应用
03
厌氧球菌
厌氧球菌是一类非常普遍的厌氧微生物，能够利用多种有机物作为碳源和能源。 作用 厌氧球菌具有较高的耐酸性和耐氧化剂的能力，能够在酸性环境和含有较高浓度氧化剂的环境中生长。 特点 厌氧球菌在食品工业、制药工业、污水处理等领域有广泛应用，也是厌氧消化过程中常见的微生物之一。 应用
产氢产乙酸阶段
VS
产甲烷阶段是厌氧发酵过程中的最后一个阶段，主要将乙酸和氢气转化为甲烷和水。
详细描述
在产甲烷阶段，乙酸和氢气在甲烷菌的作用下被转化为甲烷和水。这一阶段的进行需要严格的厌氧环境，因为甲烷是易燃易爆的气体，且对环境有温室效应。产甲烷阶段的产物甲烷是重要的能源物质，可用于生产天然气或作为燃料。
溶氧控制
提高微生物活性
厌氧发酵的未来发展
点击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅的阐述您的观点。
通过改进发酵工艺，提高厌氧发酵的能源转化效率，降低能耗和成本。
优化发酵工艺
选育具有高转化效率和耐受性的菌种，提高厌氧发酵的产率和质量。
高效菌种选育
采用新型生物反应器技术，提高微生物与底物的接触面积和混合度，促进微生物的生长和代谢。
氧化还原电位控制
控制厌氧发酵过程中的氧化还原电位，以满足不同厌氧菌的生长需求。
控制反应条件
1
2
3
选择活性强、适应性好的厌氧菌种，并控制适当的接种量，以提高厌氧发酵过程中的微生物活性。
接种量与接种质量
根据微生物的生长需求，补充适量的氮、磷等营养物质，促进微生物的生长和代谢。
营养物质添加
在适当范围内控制厌氧发酵过程中的溶氧量，避免对厌氧菌产生抑制作用，同时促进好氧菌的代谢活动。
《厌氧发酵原理》课件
综合使用微生物学、化学工 程、环境科学等多种学科方 法，优化厌氧发酵过程，提 高生物转化效率。
《厌氧发酵原理》PPT课 件
厌氧发酵是利用微生物在缺氧条件下进行的发酵过程，是非常重要的生物技 术方法。本课程将深入探讨厌氧发酵的基本原理、菌群、过程、生产以及研 究现状，以及传奇故事背后的科学，跟我一起来了解吧！
概述
什么是厌氧发酵？
厌氧发酵是利用在无氧条件 下生活的微生物，进行生物 转化过程。它广泛应用于食 品、饮料、化工、医药等领 域。
产氢技术
利用厌氧发酵产氢具有能量输 出比和废气污染较小等优势， 是产氢新技术的研究热点。
结论
研究重要性
厌氧发酵技术是一项前沿科 学，具有非常重要的理论和 应用意义，具有广泛的市场 前景。
应用前景
随着科技的不断发展很多 行业未来的首选技术。
方法改进建议
3 应用领域
厌氧发酵技术在低碳环境、污水处理、在传统制药工艺中等方面得到了广泛应用。
近期研究进展
基于微生物群落的模 拟优化
通过模拟分析微生物群落的相 互作用，优化厌氧发酵过程， 提高生物学处理效率。
相关微生物的基因克 隆及生物信息学研究
利用生物信息学方法，对厌氧 处理耐高浓度苯胺污染水的菌 群进行系统研究和分析，为新 型污水处理系统的建立提供了 理论基础。
硫酸盐还原菌是一类利用有机物 还原硫酸盐的菌群，这一过程是 厌氧发酵中的重要环节。硫酸盐 还原菌既可以进行有机物氧化， 也可以进行无机物还原，具有很 强的致病性和腐蚀性。
厌氧发酵的过程
1
产物种类及其应用
厌氧链霉菌、假单胞菌等微生物的代谢产物，可以应用于卫生清洁、森林治理等 领域。
2
影响反应的因素
温度、pH值、氧化还原电位等影响厌氧发酵反应的因素多种多样。改善这些因 素有利于提高反应效果和提高产物质量。
《厌氧发酵原理》PPT课 件
厌氧发酵是利用微生物在缺氧条件下进行的发酵过程，是非常重要的生物技 术方法。本课程将深入探讨厌氧发酵的基本原理、菌群、过程、生产以及研 究现状，以及传奇故事背后的科学，跟我一起来了解吧！
概述
什么是厌氧发酵？
厌氧发酵是利用在无氧条件 下生活的微生物，进行生物 转化过程。它广泛应用于食 品、饮料、化工、医药等领 域。
产氢技术
利用厌氧发酵产氢具有能量输 出比和废气污染较小等优势， 是产氢新技术的研究热点。
结论
研究重要性
厌氧发酵技术是一项前沿科 学，具有非常重要的理论和 应用意义，具有广泛的市场 前景。
应用前景
随着科技的不断发展很多 行业未来的首选技术。
方法改进建议
3 应用领域
厌氧发酵技术在低碳环境、污水处理、在传统制药工艺中等方面得到了广泛应用。
近期研究进展
基于微生物群落的模 拟优化
通过模拟分析微生物群落的相 互作用，优化厌氧发酵过程， 提高生物学处理效率。
相关微生物的基因克 隆及生物信息学研究
利用生物信息学方法，对厌氧 处理耐高浓度苯胺污染水的菌 群进行系统研究和分析，为新 型污水处理系统的建立提供了 理论基础。
硫酸盐还原菌是一类利用有机物 还原硫酸盐的菌群，这一过程是 厌氧发酵中的重要环节。硫酸盐 还原菌既可以进行有机物氧化， 也可以进行无机物还原，具有很 强的致病性和腐蚀性。
厌氧发酵的过程
1
产物种类及其应用
厌氧链霉菌、假单胞菌等微生物的代谢产物，可以应用于卫生清洁、森林治理等 领域。
2
影响反应的因素
温度、pH值、氧化还原电位等影响厌氧发酵反应的因素多种多样。改善这些因 素有利于提高反应效果和提高产物质量。
《制氢技术简介》PPT课件
3. 水分解制氢
利用光化学、热化学和电化学方法制氢。然而，太阳能的收集、 高品质热能和电能的产生方法，都是首先要解决的问题。
全球年产氢： 5000亿Nm3 化石燃料制氢 占96%
合成氨：50％ 石油精练：37％ 甲醇合成：8％
五、制氢技术简介
1、化石燃料制氢 (1) 甲烷重整(Steam Methane (2) 天然气热解制氢
2、光电转换
Fuels CO2
O2
H2
e
a) 光伏电池
Sugar
b) 光电化学电池
c) 染料敏化光电化学电
H 2O
池
O2
sc
M
H2O
3、光－化学能转换
Photosynthesis Semiconductor/Liquid Junctions
太阳能 ＋ 水 ＝ 氢？
三、氢能经济的缘起
氢能经济的设想
Chrysler Natrium 车(2001)
2、电解水制氢 0.401V
负极： 2H2O + 2e 2OH－ + H2 φ =－ 理论分解电压10.2.832V8，V每1Kg氢电耗为 32.9 KWh 。实际为～
46.8KWh。
(1) 碱性水溶液电解
(2) 质子膜电解水发生器
2OH- H2O＋ ½O2+2e
2H2O+2e 2OH- + H2
五、制氢技术简介
4、光催化制氢体系
半导体光 催化制氢
Z-型体系 光催化法
悬浮体系 光催化法
光电化学 体系制氢
M.Gratzel, et al, Nature, 1991, 353: 737; Nature,et al, Science, et al., Nature, 2001, 414, 625.
厌氧生化法PPT课件
8
有机负荷
4
产气量
6
3
4
2
2
1
0
0
25 30 35 40 45 50 55 60
温度（℃）
a
20
2.2 pH值
❖ 每种微生物可在一定的pH值范围内活动，产酸 细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适宜的pH 值范围较广，在4.5-8.0之间。
❖ 产甲烷菌要求环境介质pH值在中性附近，最适 宜pH值为7.0-7.2。
a
12
新的研究成果阐明厌氧消化复物经杂先的在历大细分胞四子外个、酶不的阶溶作性用段有下机水
解为小分子、溶解性有机物
大分子有机物
，然后渗入细胞体内，分解 产生挥发性有机酸、醇类、
（碳水化合物、蛋白质、醛脂类肪等较。高等这级个）脂阶肪段酸主。要产生
在产氢产乙酸细菌的作用
水解 细菌的胞外酶
下，第一阶段产生的各种
污水的厌氧生物处理 The Anaerobic Processes
a
1
1 概述 2 厌氧法的基本原理 3 厌氧法的工艺和设备
a
2
1概述
污水厌氧生物处理的发展过程 早期发展 1881~1950年 第二代厌氧反应器 1955年开发了厌氧接触法新工艺，标 志着现代厌氧反应器的开端。 第三代厌氧反应器 1980年Switzenbaum等推出了厌氧附着膜膨胀 床反应器（AAFEB）,还有厌氧流化床（AFB ）。
a
8
2 厌氧法的基本原理
废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过
厌氧微生物(anaerobic microbes)(包括兼氧微生物） 的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲
烷(methane)和二氧化碳(carbon dioxide)等物质的过 程，也称为厌氧消化(anaerobic digestion) 。
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培养时间/h
牛粪发酵液累积产氢量的拟合
混合菌木糖浓度(g/l) 用Logistic模型拟合的R2 用Gompertz模型拟合的R2
5 10 15 20 30 59849 0.9946 0.9957 0.9992 0.9989 0.9982 0.984
pH
Logistic，Gompertz方程对产氢量拟合对比后得结论
牛粪发酵液在不同木糖浓度下的累积产氢量可以用Logistic方程和 Gompertz 方程很好的拟合。当木糖浓度小于90g/L时，相关性系数均 大于0.99；当木糖浓度等于150g/L时相关系数略有降低，为0.98。从 拟合图符合程度看，修正Logistic对产氢中后期能较好的描述，而修 正Gompertz 对产氢初中期能较好的描述。对不同木糖初始浓度的代 谢产氢数据的拟合结果比较得出，修正Gompertz 方程较Logistic方程 能更好的描述产氢量随时间的变化关系。
论文结论
★在较低木糖浓度下批式厌氧发酵产氢的累计产氢量 可以用Logistic模型和修正的Gompertz方程描述； ★以木糖为碳源时牛粪发酵液代谢产氢的过程较产气 肠杆菌的代谢产氢过程更符合Logistic模型和修正的 Gompertz方程描述。 ★ Logistic模型和修正的Gompertz方程对的二氧化碳、 乙酸、丙酸等代谢产物不能用Logistic模型和修正的 Gompertz方程描述。 ★在本实验条件下，Han-Levenspiel模型较能很好地 描述本研究中底物浓度对产氢速率的影响 ，Andrews 模型不能描述底物浓度对产氢速率的影响
5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 OD 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0 3 6 9 12 15 18 培养时间/h 21 24 27 30 5g/l 15g/l 50g/l Linear fit of 5g/l y=0.46714+0.0554*x R=0.86779 Linear fit of 15g/l y=0.50893+0.12779*x R=0.93368 Linear fit of 5g/l y=-0.12+0.15733*x R=0.97652
产气肠杆菌发酵产氢的拟合
结论
★低木糖浓度下修正Gompertz方程较修正Logistic方程对数 据的拟合相对要好； ★高木糖浓度下，不能用Gompertz方程和修正Logistic方程 描述产氢过程 ★ OD和pH随时间近线性变化 ★脂肪酸和二氧化碳的代谢过程不能用Gompertz方程和修正 Logistic方程描述。
实验值 计算值 R2=0.9880
H=P/(1+EXP(4*Rm*(λ-t)/P+2))
5 10 15 20 25
300 270 240 210 180 150 120 90 60 30 0 0
产氢量/ml
产氢量/ml
R2=0.9964 实验值 计算值 P=Pm*EXP(-EXP(Rm*EXP(1)/Pm*(λ-t)+1)) 3 6 9 12 15 培养时间/ml 18 21 24
牛粪发酵液中的混合菌在培养时几乎成线性增长， 牛粪发酵液中的混合菌在培养时几乎成线性增长，而50g/l的菌长的最 线性增长 的菌长的最 后面是15g/l 5g/l。在前20个小时内都是糖浓度为15g/l OD最 15g/l和 20个小时内都是糖浓度为15g/l的 快，后面是15g/l和5g/l。在前20个小时内都是糖浓度为15g/l的OD最 大。
实验值 han-levenspiel模型拟合 R2=0.9290 Andrews模型拟合 R2=0.7981
糖浓度/(g/l)
将Gompertz方程对混合菌拟合结果得到 方程对混合菌拟合结果得到 产氢速率再用Han-Levenspiel模型 模型 产氢速率再用
30 25 产氢速率/(ml/h h) 20 实验值 15 10 5 0 20 40 60 80 100 120 140 160 木糖浓度/(g/l) 用han-levenspiel模型拟合 R2=0.9194 用Andrews模型拟合 R2=0.8056
0.9984 0.9964 0.9923 0.9981 0.999 0.9982 0.9991 0.9947 0.9855
将Logistic方程对混合菌拟合结果得到 方程对混合菌拟合结果得到 产氢速率再用Han-Levenspiel模型 模型 产氢速率再用
30 27 24
产氢速率/(g/h) )
21 18 15 12 9 6 3 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165
可再生生 物资源
碳水化 合物 H2
发酵制氢动力学的意义
★目前产氢速率低下是发酵制氢的主 要瓶颈。 ★本论文通过研究产气肠杆菌和牛粪 发酵液的产氢动力学可以知道如何控 制反映条件，提高产氢的速率，以增 加生成氢气的产量。
实验和数据拟合
★牛粪发酵液为菌源，在10g/L木糖的碳源
300 270 240 210 180 150 120 90 60 30 0 0
致谢
★本论文是在任云利老师的精心指导下完成的，任老师广 博的知识面、严谨的治学态度、丰富的实践经验使我受 益匪浅，在此首先向任老师表示最诚挚的谢意。 ★在此还要感谢韩建国老师、李欣老师对我实验的鼓励、 建议和帮助。还有要感谢刘莎莎同学、左玉新、袁云霞、 马丙雷、胡玲玲同学，感谢他们对我的实验的帮助。 ★另外感谢课题组及精化和高化所有曾经给予我帮助的老 师及同学，感谢他们陪我度过非常愉快和难忘的大学生 活。 ★本课题承蒙国家高技术研究发展计划（863计划）和河 南科技大学毕业设计的资助，特此致谢。
5g/l 15g/l 50g/l Linear fit of 5g/l pH y=6.18786-0.0429*x R=-0.97568 Linear fit of 15g/l pH y=6.12357-0.0623*x R=-0.96099 Linear fit of 50g/l pH y=6.20278-0.07144*x R=-0.98542
pH逐渐降低的趋势，则可看出细菌所生长环境越来越差；而50g/l的pH下降的 逐渐降低的趋势，则可看出细菌所生长环境越来越差； 逐渐降低的趋势 的pH下降的 最快
6.4 6.2 6.0 5.8 5.6 5.4 5.2 5.0 4.8 4.6 4.4 4.2 0 3 6 9 12 15 18 培养时间/h 21 24 27 30
结论
★ （1）当木糖浓度小于90g/L时，相关性系数均
大于0.99；当木糖浓度等于150g/L时相关系数略 有降低，为0.98。 ★ （2）在10g/L到70g/L的初始木糖浓度条件下牛 粪发酵液都维持较高的最大产氢速率（约为 38～46ml/h）；当木糖初始浓度升为150g/L时最 大产氢速率显著下降（约为8ml/h）。 ★ （3）木糖初始浓度过低或者过高都会使产氢 代谢的停滞期增加。在木糖浓度为15g/L时，产 氢代谢的停滞时间最短（1.49h）；当木糖浓度 为150g/L时，产氢代谢的停滞时间升为12.28h。
木糖为碳源的产氢发酵过程中 的动力学研究
报 告 人：黄俊涛 指导老师：任云利 2009.6.9
论文内容
研究背景及研究目的 实验内容 数据拟合 主要结论 致谢
研究背景及研究目的
化学法： 化学法：能耗大、效率低，污染严重 生物法： 生物法：反应条件温和，能源具有可再生性
CO2
转化
生物 反应
CO2 燃料 电池