厌氧发酵原理及其工艺
厌氧发酵工艺流程
厌氧发酵工艺流程厌氧发酵是一种无氧环境下进行的生物化学反应，通过微生物的代谢作用将有机废弃物转化为沼气。
以下是一个典型的厌氧发酵工艺流程的简要介绍。
1. 原料处理：首先，将有机废弃物进行处理，如粉碎、细碎等，以便于微生物可以更好地附着和分解。
2. 缓冲调节：为了保持反应液的酸碱平衡，需要添加缓冲剂来调节pH值。
一般常用的缓冲剂包括纯碱或石灰。
3. 接种菌种：将适宜的厌氧菌株注入反应器中，以启动发酵反应。
厌氧菌株通常可以从厌氧环境中分离得到，也可以通过预培养方法培养得到。
4. 发酵反应：在厌氧条件下，由菌株催化下的发酵反应开始进行。
菌株通过代谢有机废弃物产生沼气，主要成分是甲烷和二氧化碳。
5. 混合搅拌：为了保持反应液的均匀性，需要进行定期的混合搅拌。
搅拌的频率和强度应适当，以避免过度破坏菌体和降低反应效率。
6. 沼气收集：沼气通过收集系统收集并存储起来，用于能源利用或其他用途。
收集系统通常包括沼气罐、气体管道和沼气处理设备。
7. 沉淀物处理：发酵反应的副产物是沉淀物，主要是菌纤维和废弃物的残渣。
这些沉淀物需要经过处理，如沉淀、固液分离等，以便于进一步的处理和利用。
8. 控制和监测：在发酵过程中，需要及时监测和控制关键参数，如温度、pH、气体产量等，以确保反应的顺利进行和良好的产能。
9. 清洗和维护：定期清洗反应器和管道，以防止厌氧菌株的污染和堵塞。
同时，需要进行定期的设备维护和保养，以确保工艺的稳定性和可靠性。
总之，厌氧发酵工艺流程是一个复杂而重要的生物化学过程，可以将有机废弃物转化为沼气，以回收能源和减少环境污染。
在工程实践中，还需根据废弃物的性质和所需产物的要求，进行工艺流程的调整和优化。
厌氧发酵原理及其工艺
厌氧发酵原理及其工艺厌氧发酵是一种在没有氧气的条件下进行的微生物代谢过程。
与需氧呼吸相比，厌氧发酵产生的能量较少，但是在一些情况下，厌氧发酵可以产生特定的有机物质，并有利于环境治理和能源利用。
厌氧发酵的主要原理是微生物在缺氧的环境下通过嫌氧呼吸途径将有机物转化为酒精、乳酸、醋酸、氨和甲烷等产物。
这个过程是通过微生物消耗有机物质来产生能量，并在没有氧气的情况下进行代谢。
厌氧发酵的微生物种类很多，可分为厌氧菌和厌氧古菌两大类。
厌氧发酵的工艺主要包括以下几个步骤：1.负荷控制：厌氧发酵过程中，需合理控制有机负荷以确保微生物可稳定进行代谢。
负荷过重容易导致产物积累，产量不稳定或产物质量下降。
2.pH控制：不同的微生物对于酸碱度的要求不同，需要合理调节pH值以提供适宜的生长环境。
pH值的控制还可以避免酸碱反应对微生物代谢过程产生不利影响。
3.温度控制：厌氧发酵过程对温度较为敏感，需要根据微生物的生长条件确保合适的温度。
过高或过低的温度都可能导致微生物的生长受到抑制。
4.搅拌：搅拌可以保持反应液中的微生物和底物的均匀分布，提高反应速率和传质效果。
同时，通过搅拌可以防止底物的附着和沉积，保持反应过程的稳定性。
厌氧发酵在环境修复和有机废弃物处理中具有重要的应用前景。
例如，通过厌氧发酵可以有效地处理污水和有机废弃物，减少环境污染。
此外，厌氧发酵还可以应用于沼气的生产和生物质能源的利用。
这些应用对于实现可持续发展和能源节约具有重要意义。
总之，厌氧发酵是一种在无氧条件下进行的微生物代谢过程，通过操控负荷、pH、温度、搅拌等因素，可以实现对有机废弃物的分解和有机物质的转化。
厌氧发酵在环境修复和能源利用方面具有广阔的应用前景。
厌氧发酵工艺流程
厌氧发酵工艺流程厌氧发酵是一种在缺氧条件下进行的生物反应过程，通常用于生物质、有机废物和废水的处理，以及生物氢气和甲烷的产生。
在这篇文章中，我们将详细介绍厌氧发酵工艺流程，包括工艺原理、操作步骤和应用范围。
1. 工艺原理厌氧发酵是一种微生物代谢过程，通过这种过程，有机物质在缺氧条件下被微生物分解产生气体和有机酸。
这种过程一般分为四个阶段：水解、酸化、醇化和甲烷发酵。
在水解阶段，有机物质被水解成小分子有机物；在酸化阶段，这些小分子有机物被酸化成醋酸、丙酸等有机酸；在醇化阶段，有机酸被进一步分解成醇和二氧化碳；最后，在甲烷发酵阶段，醇和二氧化碳被甲烷菌发酵产生甲烷。
2. 操作步骤厌氧发酵工艺通常包括反应器、搅拌系统、温控系统、气体收集系统等设备。
操作步骤如下：（1）原料处理：将有机废物经过粉碎、均质等处理，使其适合于微生物的生长和代谢。
（2）投料：将处理好的有机废物投入反应器中，注意保持一定的固液比和适宜的pH值。
（3）密封：密封反应器，排除其中的氧气，创造缺氧条件。
（4）发酵：在适宜的温度和pH条件下，微生物开始对有机废物进行厌氧发酵，产生甲烷等气体。
（5）气体收集：收集产生的甲烷等气体，用于能源生产或其他用途。
（6）产物处理：处理反应器中的固体产物，如沉淀物或渣滓，可以进行堆肥、焚烧等处理。
3. 应用范围厌氧发酵工艺在生物质能源生产、有机废物处理和废水处理等领域有着广泛的应用。
在生物质能源生产中，厌氧发酵可以用于生产生物氢气和甲烷，这些气体可以作为清洁能源使用。
在有机废物处理和废水处理中，厌氧发酵可以将有机废物和废水中的有机物质转化为甲烷等气体，减少污染物的排放。
总之，厌氧发酵工艺是一种重要的生物技术，具有广阔的应用前景。
通过对厌氧发酵工艺流程的研究和优化，可以更好地实现有机废物的资源化利用和环境保护。
希望本文能够对厌氧发酵工艺有所了解，并为相关领域的研究和应用提供一定的参考价值。
厌氧发酵的工艺及原理
厌氧发酵的工艺及原理
厌氧发酵是一种在缺氧条件下进行的生物化学反应过程，其主要目的是产生能量和产物。
这种发酵过程中，微生物通过无氧呼吸来分解有机废料、废水或有机物质，产生有机酸、气体和其他有用的产品。
厌氧发酵的工艺可以概括为以下几个步骤：
1. 原料准备：将有机废料、废水或有机物质进行预处理，包括切碎、分解和调节酸碱度等。
2. 厌氧反应器：将处理后的原料转移到厌氧反应器中，通常为密封的容器。
反应器内部缺氧，提供了微生物进行无氧呼吸的环境。
3. 微生物代谢：在厌氧条件下，微生物开始进行代谢作用。
微生物通过分解有机物质产生能量，并将其转化为有机酸、气体和其他产物。
4. 产品收集与处理：根据需要，收集和处理产生的有机酸、气体和其他有用的产品。
这些产品可以进一步被用于能源生产、肥料制备等。
厌氧发酵的原理主要涉及到微生物的代谢过程。
在缺氧环境中，微生物无法通过氧气进行有氧呼吸，因此它们采用一系列的无氧代谢途径来产生能量。
最常见的无氧代谢方式是乳酸发酵、酒精发酵和甲烷发酵。
乳酸发酵是一种产生乳酸的过程，微生物将有机物质转化为乳酸以产生能量。
酒精发酵则是将有机物质转化为酒精和二氧化碳。
甲烷发酵是将有机物质转化为甲烷和二氧化碳。
在厌氧发酵过程中，微生物通过与有机物质发生代谢反应来获取所需的能量源。
这些代谢反应产生的有机酸和气体也可以被收集和利用。
总的来说，厌氧发酵工艺和原理的关键在于提供无氧环境，利用微生物的无氧代谢途径将有机物质转化为有用产品，并最大限度地利用能量资源。
厌氧发酵
C 3 H 5 ( RCOO ) 3 + 3H 2 O → C 3 H 5 (OH ) 3 + 3RCOOH (脂肪） （碳水化合物） （甘油） （双糖） （脂肪酸） （单糖） 2(C 6 H 10 O5 )n + nH 2 O → nC12 H 22 O11 → 2nC 6 H 12 O6
液化阶段(Liquefaction a. 液化阶段(Liquefaction stage)
• 在这一阶段中复杂的有机高分子物质，如蛋白质、脂肪、 在这一阶段中复杂的有机高分子物质，如蛋白质、脂肪、 碳水化合物等在水解细菌产生的胞外酶的作用下进行体外 酶分解，使固体物质变成可溶于水的简单有机物。 酶分解，使固体物质变成可溶于水的简单有机物。 • 高分子有机物的水解速度很慢，主要受物料的性质、微生 高分子有机物的水解速度很慢，主要受物料的性质、 物的浓度、温度和pH等条件的制约。 pH等条件的制约 物的浓度、温度和pH等条件的制约。 • 主要有机物的水解反应： 主要有机物的水解反应：
6.2厌氧发酵 6.2厌氧发酵
• • • • 概述 厌氧发酵的原理 厌氧发酵的原理 厌氧发酵的影响因素 发酵工艺
• 发酵装置 • 城市污水污泥与粪便的厌氧发酵处理
6.3.1 概述 • 定义 • 主要特点
(1)厌氧发酵（anaerobic fermentationm） (1)厌氧发酵（ fermentationm） 厌氧发酵
• 厌氧发酵（或厌氧消化）是指厌氧微生物的作用下，有控制地使废物 厌氧发酵（或厌氧消化）是指厌氧微生物的作用下， 中可生物降解的有机物转化为CH 和稳定物质的生物化学过程。 中可生物降解的有机物转化为CH4、CO2和稳定物质的生物化学过程。 • 由于厌氧发酵的产物是以 CH4 为主要成分的沼气， 故又称为甲烷发酵 由于厌氧发酵的产物是以CH 为主要成分的沼气，故又称为甲烷发酵 fermentation)。 (firedamp fermentation)。 • 厌氧发酵技术最初的工业化应用是作为粪便和污泥的减量化和稳定化 的手段得以实施的。厌氧消化处理可以去除废物中10 50％ 10～ 的手段得以实施的。厌氧消化处理可以去除废物中10～50％的有机物 ，并使之稳定化。 并使之稳定化。 • 70年代初，由于能源危机和石油价格上涨，许多国家开始寻找新的能 70年代初，由于能源危机和石油价格上涨， 年代初 发酵技术显示出其优势，普遍受到人们的关注。 源，这时厌氧 发酵技术显示出其优势，普遍受到人们的关注。 • 近20年来，我国许多城市相继建成了大型厌氧发酵设施，用来处理城 20年来 我国许多城市相继建成了大型厌氧发酵设施， 年来， 市污泥和粪便。 市污泥和粪便。
厌氧发酵的原理
厌氧发酵的原理
首先，厌氧发酵需要有机物作为底物。
在缺氧条件下，生物体无法利用氧气来氧化有机物，因此需要利用其他氧化剂来进行有机物的氧化反应。
常见的有机物包括葡萄糖、乳酸、乙醇等。
这些有机物可以在厌氧条件下被微生物或其他生物体利用，产生能量。
其次，厌氧发酵需要存在适当的微生物或生物体。
厌氧发酵通常是由厌氧微生物完成的，这些微生物可以在缺氧条件下生存并进行代谢活动。
常见的厌氧微生物包括厌氧菌、厌氧古菌等。
它们可以利用有机物进行代谢，产生ATP等能量物质。
另外，厌氧发酵需要适当的环境条件。
缺氧条件是厌氧发酵的基本要求，因此需要在没有氧气的环境中进行。
此外，厌氧发酵的环境pH值、温度等因素也会影响其进行。
最后，厌氧发酵产生的产物通常包括乳酸、乙醇、甲烷等。
这些产物可以在工业生产、食品加工、能源生产等方面得到应用。
因此，厌氧发酵具有重要的应用价值。
总的来说，厌氧发酵是一种在缺氧条件下进行的发酵过程，它
需要有机物作为底物，适当的微生物和环境条件，产生的产物具有重要的应用价值。
厌氧发酵的原理对于理解生物体内能量代谢过程具有重要意义，也为工业生产和生物能源开发提供了重要的理论基础。
厌氧发酵甲烷过程
厌氧发酵甲烷过程摘要：一、厌氧发酵甲烷过程概述二、厌氧发酵甲烷的原理与过程1.原料准备与预处理2.发酵反应器的选择与设置3.甲烷菌的繁殖与生长4.甲烷生成与排放三、影响厌氧发酵甲烷的因素1.有机物浓度2.温度3.pH值4.营养物质四、厌氧发酵甲烷的应用领域1.能源利用2.环境保护3.农业废弃物处理五、我国厌氧发酵甲烷的发展现状与展望正文：厌氧发酵甲烷过程是一种将有机物质通过微生物发酵转化为可燃性气体甲烷的过程。
在这个过程中，甲烷菌在无氧环境下分解有机物，释放出甲烷气体。
厌氧发酵甲烷技术具有广泛的应用前景，既可以作为一种可再生能源，也可以用于环境保护和农业废弃物处理。
厌氧发酵甲烷的原理与过程如下：1.原料准备与预处理：首先，需要选取富含有机物的原料，如农业废弃物、城市生活垃圾、工业废水等。
然后，对这些原料进行预处理，如粉碎、混合、浸泡等，以提高发酵效果。
2.发酵反应器的选择与设置：发酵反应器是厌氧发酵甲烷过程的核心设备，常用的有消化池、罐式反应器、固定床反应器等。
选择合适的发酵反应器并合理设置参数，有利于提高甲烷产量和发酵效率。
3.甲烷菌的繁殖与生长：甲烷菌是一种严格厌氧的微生物，需要在无氧环境下生长繁殖。
为了保证甲烷菌的活性，发酵过程中应严格控制氧气含量、营养物质、pH值等条件。
4.甲烷生成与排放：在发酵过程中，甲烷菌分解有机物质产生甲烷气体。
甲烷气体通过收集设备排放，可用于发电、供暖等能源利用，也可作为环境保护手段，减少温室气体排放。
影响厌氧发酵甲烷的因素主要有：1.有机物浓度：有机物浓度适宜时，甲烷菌可获得充足的底物进行发酵，从而提高甲烷产量。
然而，有机物浓度过高或过低都会影响甲烷产量。
2.温度：甲烷菌的生长繁殖受温度影响较大，适宜温度范围内，甲烷产量较高。
过高或过低的温度都会降低甲烷产量。
3.pH值：pH值对甲烷菌的生长和发酵效果有很大影响。
一般而言，中性或微碱性环境有利于甲烷菌的生长和发酵。
厌氧发酵
（1）生活燃料；（2）运输工具的动力燃料；（3） 发电；（4）化工原料；（5）孵化禽类；（6） 蔬菜种植，增产效果显著；（7）贮粮防虫；（8） 贮藏水果
2、沼气发酵余物的利用
（1）沼液：速效肥料、抗病防虫、饲料添加剂、 喂鱼、浸种。
（2）沼渣：优质肥料、饲料、培养土、提取维生 素等原料。
厌氧发酵
厌氧发酵过程 厌氧发酵微生物 厌氧发酵的影响因素 厌氧发酵工艺 厌氧发酵设备
厌氧发酵：在没有游离氧存在的条件下,通过厌氧 微生物的生物转化作用，将固体废物中大部分可生 物降解的有机物质分解，转化为能源产品——沼气 的过程。
堆肥原料都可以作沼气发酵原料,目前,厌氧发酵所 处理的有机固体废物主要为城市生活垃圾。
大量的报道和实验表明厌氧发酵的碳 氮比以20~30为宜。
（3）添加剂和有毒物质
在发酵液中添加少量有益的化学物质，有助 于促进厌氧发酵，提高产气量和原料利用率。 分别在发酵液中添加少量的硫酸锌、磷矿粉、 炼钢渣、碳酸钙、炉灰等均可不同程度地提 高产气量、甲烷含量以及有机物质的分解率， 其中以添加磷矿粉的效果为最佳。
纤维素的分解
(C6H10O5)n (纤维素) + nH2O = nC6H12O6 (葡萄糖)
葡萄糖经细菌的作用继续降解成丁酸、乙酸 最后生成甲烷和二氧化碳等气体。总的产气 过程可用下述的综合表达式表达：
C6H12O6 = 3CH4 + 3CO2 糖类的分解
先由多糖分解为单糖，然后是葡萄氧发酵依次分为液化、产酸、产甲烷三个阶段， 每一阶段各有其独特的微生物类群起作用。
厌氧发酵的有机物分解代谢过程 （a）碳水化合物的分解代谢
一般的碳水化合物包括纤维素、半纤维素、 木质素、糖类、淀粉等和果胶质等。厌氧 发酵的原料如农业废物等主要含碳水化合 物，其中纤维素的含量最大。所以，厌氧 发酵的速度与消化池中纤维素分解的快慢 密切相关。
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1.4 实验研究目的，技术路线我国目前的农作物发酵制沼气技术与发达国家相比,起步较晚,大型项目的运行经验相对较少。
由于我国幅员辽阔,不同地域的农作物资源种类不同,其物理和化学性质也有较大的差别,加之我国不同地区年平均气温差别较大,使我国农作物厌氧发酵制备沼气的大型项目难有统一的设计参数标准。
对于不同的大型沼气项目,必须结合项目实际的农作物种类和物性、气候条件、供热条件、沼液和沼渔的消纳和后续处理工艺、农作物的价格和最大运输半径、原料的储存和供料方式、发电机组的选型等因素进行综合考虑,才能使项目实施后获得最佳的经济和社会效益。
根据我国农作物制备沼气技术的应用现状,结合本文研究的农作物制备沼气项目实际案例,本文的研究目的为:;研究发酵原料的物理化学性质和产气率,提出合理估算农作物（主要是黄瓜藤）和粒径的方法,为项目实例提供工艺选择、系统设计和经济性计算提供可靠依据。
为了实现上述目的,本文研究内容主要集中如下几个方面:（1）研究农作物破碎预处理的特点,为合理计算破碎预处理能耗提供计算方法。
（2）研究了黄瓜藤的鲜活度对发酵产气量和产气速率等因素的影响。
（3）不同投配率对发酵产气量和产气速率等因素的影响；为了厌氧发酵反应的持续反应，同时还研究不同投配率对于pH值的影响。
1.5 论文章节安排本论文共包括六章内容。
第一章介绍课题的研究背景，国内能源消费和可再生能源利用现状，以及课题的主要研究内容和意义。
第二章厌氧发酵反应制备沼气的基本原理和影响参数。
第三章阐述农作物的破碎原理，从中说明粒度与能耗间的关系，并且从能耗的角度分析不同粒度的颗粒的耗能情况。
第四章针对需要采用实验方法对各个因素进行研究，确定实验的数据测量的方法以及实验进行过程中需要的注意事项，防止实验失败。
第五章实验采用定制CSTR厌氧反应器对黄瓜藤在中温条件下进行厌氧消化反应实验，研究系统的稳定性能和产气性能。
第六章作出对课题的总结和展望，总结本课题的研究成果，并提出不足之处和以后还需进一步研究的方向。
第二章厌氧发酵原理及其工艺农作物作为发酵原料，用来制备沼气是生物质厌氧发酵的一种。
如本文第一章所述,生物质发酵根据发酵过程中是否存在氧气,可分为好氧发酵和厌氧发酵。
好氧发酵的主产品是有机肥,厌氧发酵的主产品可以是有机肥或沼气。
如果生物质厌氧发酵的主产品是沼气,则称为生物质发酵制备沼气。
2.1 有机物厌氧降解基本过程厌氧处理过程是由多种微生物共同作用完成的,微生物将有机大分子化合物通过转化成了CH4、C02、H2O、H2S和氨等物质。
在厌氧发酵过程中,微生物相互间影响、相互间约束，微生物之间共同组成一个生态系统。
从上世纪70年代中起,研究者们就对厌氧消化技术进行了广泛的研宄并取得了很多成果。
厌氧生物降解基本过程如图2-1所示[18]。
1.发酵菌；2.产氢产乙酸细菌；3.同型产乙酸细菌；4.利用H2和CO2甲烷细菌；5.分解乙酸的产甲烷细菌图2-1大分子有机物的厌氧降解过程一、水解阶段水解阶段是非溶性的大分子化合物被转化为简单的小分子化合物或单体的过程。
大分子有机化合物相对分子质量都比较大,不能被微生物直接吸收利用。
这些大分子的有机化合物首先在被转化为小分子化合物,这些小分子化合物就很容易被微生物利用。
通常水解反应过程可用下式表示。
R-X + H2O—>R-OH + X-+H+式中:R-有机物分子的碳链主体X-分子中的极性基团二、发酵阶段在发酵过程中,发酵微生物首先将小分子化合物转化为简单的物质,分泌到细胞外。
因此，这一过程也称为酸化阶段。
这一阶段的最终产物主要有挥发性脂肪酸（VFA）、二氧化碳、氧气、氨、硫化氢等气体物质。
同时,厌氧发酵过程中，微生物也会合成新细胞进行自身的增殖,所以系统会产生剩余污泥。
一般的底物在进行酸化反应时,部分氨基酸的分解是通过所谓的史提克兰德反应进行的,该反应需要两种氨基酸的参与,或者说它需要和其他分子同时进行反应,其中一个氨基酸分子进行氧化脱氮,同时产生H+使另外一种氨基酸的两个分子还原,两个过程都有脱氧基的作用。
以丙氨酸和甘氨酸的降解为例来说明它们就需要这种偶联反应。
CH3CHNH2C00H+2H20—>CH3COOH+CO2+NH3+4H+2CH2NH2COOH+4H+—>2CH3COOH+2NH4即为:CH3CHNH2COOH+2CH2NH2COOH+2H2O—>3CH3COOH+3NH4+CO2这里丙氨酸作为电子的供体,甘氨酸作为电子的受体。
而丙氨酸和甘氨酸都是有机物,却一个作为电子供体,另一个作为电子受体。
这一特点说明,酸化反应过程是一个不稳定并且没有进行到底的过程。
三、产乙酸阶段发酵阶段的最终产物在产乙酸菌的作用下被进一步转化为CH3COOH、H2、碳酸和新的细胞物质。
这些微生物能把各种VFA降解为乙酸和氢气。
其反应如下[16]:CH3CH2OH+H2O—>CH3COOH+2H2CH3CH2COOH+2H20—>CH3COOH+3H2+C02CH3CH2COOH+2H2O—>2CH3COOH+2H2四、产甲烷阶段在这一阶段过程中,产甲烷微生物将CH3COOH、H2、碳酸、甲酸和甲醇等转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。
有些细菌能够直接利用乙酸产生甲烷,在一般的厌氧反应器中,由乙酸分解产生的甲烷和由氢气分解产生的甲烷的比例为7:3。
利用乙酸: CH3COOH4—>CH4+CO2利用 H2和 C02: H2+C02—>CH4+H2上述4个阶段还包含以下过程:(a)蛋白质、碳水化合物的和脂类发生变化是在水解阶段发生的;(b)氨基酸和糖类的氧化、高级脂肪酸和醇类的氧化发生在厌氧发酵阶段;(C)产乙酸阶段包含从中间产物中形成CH3COOH和H2,由H2和C02形成CH3COOH; (d)产甲烷阶段包括由CH3COOH形成甲烷和从H2和C02形成甲烷。
2.2 厌氧发酵过程的特点2.2.1厌氧生物处理技术的优点(1)厌氧生物处理能够减少环境污染。
能够大幅度降低废水中的COD、BOD 的含量,减少水体富营养化；厌氧消化可以杀灭病原菌、微生物虫卵；减少蚊绳的繁殖效率,避免了疾病的传播。
(2)厌氧生物处理产生的污泥量较少、剩余污泥脱水性能好、浓缩时可以不使用脱水剂等优点,因此,厌氧生物处理工艺受到广泛应用。
(3)厌氧处理工艺可产生无污染的能源沼气作为燃料使用;沼气燃烧后的产物是水,因此对环境无污染。
(4)厌氧生物处理可以把难被微生物吸收的有机氮转化成氨或确酸盐,从而提高营养成分的利用率。
(5)厌氧生物处理后的沼澄、沼液施用到土壤中可以改良土壤、增加农作物的产量。
(6)高浓度的有机废水也可以用厌氧生物技术来处理。
且不需要大量水稀释。
(7)厌氧生物处理可以节省费用。
2.2.2厌氧生物处理技术的缺点(1)厌氧生物处理启动周期较长。
厌氧微生物的世代期长,微生物增长速率低,污泥增长缓慢,一般厌氧启动期需要几个月甚至更长的时间。
如果增加接种污泥量来达到快速启动,就会增加经济投入。
(2)管理较复杂。
由于微生物种类、性质各不相同,对运行管理较为严格。
(3)厌氧生物处理后的废水不能达到排放标准。
厌氧生物处理对氮和等营养元素的去除率不高,厌氧消化只是把含氧和磷的有机物转化为氧氮和磷酸盐,微生物合成新细胞用到的氮和磷也较少,因此,厌氧消化系统除水中氮和磷的含量一般达不到排放标准。
氮和磷等营养物质排入水体可引起湖泊发生富营养化,由于该法的利用存在局限性,当被处理的废水对氮和的含量要求较高时,就应当采用厌氧和好氧相结合的处理工艺。
(4)厌氧生物技术在处理废水时可能会造成二次污染。
由于废水中硫酸盐的S等恶臭气体。
存在,在厌氧条件下硫酸盐被氧化而放出H2(5)厌氧微生物对有毒物质非常敏感,因此,要严格控制有毒物质进入厌氧消化系统中。
2.3厌氧微生物降解动力学原理微生物降解动力学是指目标化合物的微生物降解速率。
厌氧消化过程中的动力学主要有两个方面的内容:即厌氧微生物生长动力学和有机物降解动力学。
莫诺德(Monod)动力学方程可表示为:CK CXK dt dC S +=max 式中,dtdC为基质利用速率[mg/(L.d)];max K 为最大比基质利用速率[gCOD/(gVSS-d) ]; C 为生长限制基质浓度(与生物体接触的浓度,mg/L); X 为生物浓度(mg/L); s K 为半饱和浓度(mg/L).溶解性基质的生物转化速率可由莫诺德方程表示。
则有U=rk莫诺德方程可表示为ρρ+=S K K k max因为max max rK U =，而u=rk,上式也可以写作ρρ+=S K U u max式中,p 为基质浓度;max K 为最大比基质利用率:m ax u 为最大比细胞增长率;s K 为基质亲合力常数或饱和常数,它等于当max 21K u =时的基质浓度。
在厌氧处理的产甲烷阶段,产甲烷菌将COD 转化为CH 4和细胞物质。
假定产生的细胞物质占被转化的COD 的产率为r n ,则转化为CH 4的COD 的产率为1-r n 。
在酸化阶段,基质被转化为细胞物质和挥发性脂肪酸,假定细胞产率为r m ,则转化为VFA 的分值为1-r m 。
在稳定的生物处理系统中,有机物质的氧化分解;新细胞的合成;老细胞的衰亡是同时进行的。
将以上过程综合起来,就得到下面方程:bX dtdSY dt dX --=)( 式中dtdX—微生物净增长速率,mg 微生物/ (L ·d); dtdS-—基质降解速率,mg 基质/ (L ·d); Y —新细胞增长常数,即产率,mg 微生物/ mg 基质; b —细菌自身氧化分解率,也称衰减系数,d -1 ; X —微生物浓度,mg 微生物/ L; 将上式两边各除以X,得b X dt dS Y X dt dX u -⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-== 式中：X dt dX是微生物的比增长速度u;Xdt dX-是单位微生物在单位时间内降解基质的量； 2.4厌氧处理微生物生态学在厌氧处理系统中,存在着种类繁多,关系复杂的微生物区系。
这些微生物相互协同共同完成一个复杂的厌氧降解反应过程,总的来说,这些微生物大致可以分为两类:产甲烷菌、不产甲烷菌。
2.4.1不产甲烷菌不产甲烷菌(发酵细菌、产氧产乙酸细菌和同型产乙酸菌)在厌氧消化过程中也起着非常重要的作用。
一、发酵细菌发酵细菌是一个混合细菌群,主要由专性厌氧细菌组成。
这类微生物能够在厌氧条件下将不溶性大分子有机物水解为可溶性小分子物质,并利用这些小分子物质生成各种酸、H2和C02。
二、产氢产乙酸细菌产氢产乙酸菌能够将水解产物转化为C02、02以及乙酸。
水解酸化过程中的产物部分能够直接被甲烷菌利用,部分不能被甲烷菌利用,这时产氧产乙酸菌就在整个厌氧消化过程中发挥极为的重要。