厌氧甲烷的产生量分析
厌氧反应器内的甲烷菌代谢活动所需的最佳ph值
厌氧反应器内的甲烷菌代谢活动所需的最佳ph值1. 引言1.1 概述厌氧反应器是一种关键的生物反应器，广泛应用于废水处理、生态能源生产和环境保护等领域。
在厌氧反应器中，甲烷菌是一类重要的微生物，它们通过甲烷代谢活动将有机废料转化为可利用的甲烷气体。
1.2 文章结构本文旨在探讨厌氧反应器内甲烷菌代谢活动所需的最佳pH值。
首先，我们将介绍厌氧反应器与甲烷菌之间的关系以及pH值对甲烷菌代谢活动的影响。
然后，我们将详细说明确定最佳pH值的实验设计与方法。
接下来，我们将展示实验结果并进行相关讨论，包括pH值对甲烷产量和代谢活性的影响结果分析，并提出pH值优化建议和讨论。
最后，我们将总结主要发现，并探讨本研究的局限性，并提出进一步深入研究的方向。
1.3 目的本文旨在确定厌氧反应器内甲烷菌代谢活动所需的最佳pH值。
了解并优化最佳pH值对于提高厌氧反应器的甲烷产量和代谢效率具有重要意义。
通过深入研究甲烷菌在不同pH条件下的代谢特性，我们可以为废水处理、生态能源生产等实际应用提供科学依据和指导。
2. 正文：2.1 厌氧反应器与甲烷菌的关系在厌氧反应器中，甲烷菌是一类关键微生物，它们能够将有机废弃物或有机化合物转化为甲烷气体。
这种转化过程通过厌氧发酵作用来进行，其中甲烷菌起着至关重要的作用。
2.2 pH值对甲烷菌代谢活动的影响pH值是指液体的酸碱度，它对甲烷菌的代谢活动具有显著影响。
不同pH值条件下，厌氧反应器内各种微生物群落和酶系统的相对丰度和活性都会发生变化。
实验表明，当pH值超出一定范围时，甲烷菌的代谢活性会受到限制。
2.3 最佳pH值的确定方法确定最佳pH值需要进行一系列实验和数据分析。
首先，可以选择一定范围内的pH值，并监测不同pH下甲烷产量和代谢活性的变化。
根据实验结果绘制曲线图，并通过分析趋势确定最佳pH值。
此外，在实验中还可以观察甲烷菌在不同pH条件下的形态结构和生长速率等指标，进一步衡量最佳pH值。
生活垃圾厌氧堆肥产甲烷及古细菌多样性分析
生活垃圾厌氧堆肥产甲烷及古细菌多样性分析闫江１，江娟２（１．华中科技大学生命科学与技术学院；２．华中科技大学环境科学与工程学院，武汉４３００７４）摘要：通过厌氧堆肥试验，对厌氧堆肥产甲烷的基本特征进行了研究，结果表明：在厌氧堆肥开始阶段，气体中只有８％的甲烷，二氧化碳产率是甲烷产率的４倍左右；而随着反应的进行，二氧化碳产率呈下降趋势，甲烷产率逐渐升高，并于３个月时达到最高值４５％；此后二氧化碳及甲烷产率都逐渐降低。
对３个月时的垃圾堆肥渗出液取样，提取总ＤＮＡ，对古细菌片段进行限制性片段长度多样性分析（ＲＦＬＰ），在６０个随机选出的古细菌ｒＤＮＡ克隆子中，可以划分１５个不同的谱型。
对深入了解产甲烷厌氧微生物过程，加快垃圾稳定化具有重要意义。
关键词：生活垃圾；厌氧；堆肥；甲烷；古细菌；ＲＦＬＰ分析中图分类号：Ｘ１７２；Ｘ１３２文献标识码：Ａ文章编号：１００３－６５０４（２００６）０４－０００９－０３我国城市垃圾年产量目前已达１．９亿ｔ左右，并以年均近９％的速度增长［１］。
本研究采用厌氧堆肥法处理城市生活垃圾，垃圾在厌氧发酵过程中，会发生水解、酸化和甲烷化等一系列复杂的生物化学反应，并最终被分解成以甲烷和二氧化碳为主的气体－沼气。
Ｃｈｕｇｈ等［２］研究认为，１ｔ含水率为４５％、有机物含量为５５％的垃圾可产甲烷５７．５ｍ３，相当于甲烷含量６０％的沼气９５．８ｍ３。
因此，厌氧堆肥的产ＣＨ４较高而且容易回收利用；所以厌氧堆肥不仅较好地回收了能源，还可以获取有机肥。
本研究着重对生活垃圾厌氧堆肥过程中产气变化进行了分析。
在介绍模拟试验的基础上，对厌氧堆肥工艺产甲烷特征进行了研究。
同时，通过提取厌氧垃圾堆肥渗出液的总ＤＮＡ中选择性地ＰＣＲ扩增古细菌群落的１６ＳｒＤＮＡ片断，在此基础上建立古细菌１６ＳｒＤＮＡ克隆文库，并利用ＲＦＬＰ法对其进行分析，从而获得有关产甲烷时期垃圾堆肥内部古细菌群落的结构及其多样性的初步信息。
基于mcrA基因的厌氧颗粒污泥产甲烷菌群分析_刘春
Analysis of Methanogenic Community of Anaerobic Granular Sludge Based on mcrA Gene
LIU Chun 1 ，LI Liang 1 ，MA Jun-ke 1 ，WU Gen 2 ，YANG Jing-liang 1
，而 且 多 数 研 究 都 是 基 于
16S rRNA 基因 . 有研究认为， 基 于 16S rRNA 基 因 的 PCR 引物对 产 甲 烷 菌 群 的 特 异 性 会 受 到 产 甲 烷 菌 群自身系统发育多样性的影响， 因而 mcrA 基因在产 甲烷菌群分析中逐渐受到关注
［ 14 ， 15 ］
fish厌氧颗粒污泥是高效厌氧反应器稳定和高效运行的关键产甲烷菌群是厌氧颗粒污泥中的主要功能菌群uasb颗粒污泥中的产甲烷菌数量可达10目前现代分子生物学技术已经广泛应用于包括厌氧颗粒污泥在内的不同环境样品中的产甲烷16srrna基因
第 32 卷第 4 期 2011 年 4 月
环 境 科 学 ENVIRONMENTAL SCIENCE
厌氧颗粒污泥是高效厌氧反应器稳定和高效运 行的关键， 产甲烷菌 群 是 厌 氧 颗 粒 污 泥 中 的 主 要 功 UASB 颗 粒 污 泥 中 的 产 甲 烷 菌 数 量 可 达 能菌群， 10 9 / mL［1 ］. 目前， 现代分子生物学技术已经广泛应 用于包括厌氧颗粒污泥在内的不同环境样品中的产 甲烷 菌 群 分 析
.
本研究以阿维菌素废水处理工业化厌氧颗粒污 泥为研究对象， 以 mcrA 基因为 PCR 的 目 标 基 因， 利 用 变 性 梯 度 凝 胶 电 泳 （ denaturing gradient gel electrophoreses ， DGGE ） 技 术， 对厌氧颗粒污泥中的 优势产 甲 烷 菌 群 的 系 统 发 育 进 行 了 分 析， 并基于 mcrA 基 因 利 用 荧 光 原 位 杂 交 （ fluorescence in situ hybridization ， FISH ） 技 术 对 产 甲 烷 菌 群 进 行 了 原 位 分析 . 同 时， 对 基 于 mcrA 基 因 和 16S rRNA 基 因 的 PCR-DGGE 及 FISH 检测结果进行了比较分析 . 1 1. 1 材料与方法 污泥样品 本研究所用厌氧颗粒污泥样品取自河北石家庄 某阿维 菌 素 废 水 处 理 工 业 化 UASB 反 应 器 （ 500 m ）， 其平均 VSS / SS 值为 0. 882. 1. 2 污泥样品总 DNA 提取 采用改进后的工业化废水处理反应器污泥样品 总 DNA 提取方法对厌氧颗粒污泥样品总 DNA 进行 提取
废弃物微藻厌氧消化产氢气和甲烷的优化研究
废弃物微藻厌氧消化产氢气和甲烷的优化研究原林虎;原雨桐【摘要】本文探究了影响微藻厌氧消化的因素(有机负荷、酶预处理、温度)并优化了工艺参数.结果表明:微藻生物质的最佳有机负荷为10.0 g/L,相应的氢气最大产量为18.8 mL/g(以单位挥发性有机质计算),挥发性脂肪酸最大产量为789 mg/L.蛋白酶预处理能够强化微藻水解酸化,且蛋白酶最佳剂量为1.0 g/L,氢气最大产量为20.5 mL/g,pH最低值为5.4.最后在产甲烷相中优化微藻厌氧消化的温度,35℃是产甲烷相最佳温度,甲烷的最大产量为238.9 mL/g,高温环境产生的过程产物反馈抑制了产甲烷菌的活性从而导致甲烷产量下降.【期刊名称】《工业安全与环保》【年(卷),期】2018(044)011【总页数】4页(P80-83)【关键词】微藻;两段式发酵;水解;酸化;氢气【作者】原林虎;原雨桐【作者单位】太原城市职业技术学院城建系太原030027;上海应用技术大学鲁班书院上海201418【正文语种】中文0 引言微藻含有丰富的有机质(碳水化合物4%～57%，蛋白质8%～71%和脂类2%～40%)，是厌氧消化产氢气和甲烷的理想原料[1]。
然而在实际工程中多种因素共同作用导致微藻厌氧消化获取的氢气和甲烷远低于理论计算值[2]。
近年来，应用两相厌氧消化系统处理生物质废物受到广泛关注，两段式厌氧消化将水解酸化相和产甲烷相分离开，从而控制每个阶段中微生物处于优势动态[3]；此外，与单一相消化系统相比还解除了挥发性脂肪酸(VFA)迅速积累或过度酸化引起的pH值下降而导致产甲烷过程终止的现象[4]。
因此，生物质两段式厌氧消化产氢气和甲烷得到越来越多的研究。
生物质厌氧消化制取甲烷主要包含4个连续的生化过程：水解、酸化、同型产乙酸和甲烷化[5]。
在水解过程中，难降解的有机物在特定功能的转性厌氧或兼性厌氧微生物分泌水解酶的作用下水解为溶解性或大分子有机物。
水解过程是有机物厌氧消化的限速步骤，预处理常用于提高有机物的水解速率[6]。
有机砷对固态厌氧消化产甲烷的影响和动力学研究-论文
ｅ ｓ ｉ ｓ ｋ ｉ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｓ ＺＨＥＮＧ Ｙｕ ａ ｎ ｗｕ１ ， ２ ， ＰＥＮＧ Ｓ ｈ ｕ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ， ＨＵ Ｚ ｈ ｅ ｎ ｈ ｕ 。， ＬＩ Ｊｉ ａ ｎ。 ， ＣＨＥＮＧ Ｙｉ ｎ ｇ ｙ ｉ ｎ ｇ。 ． （ １ ． Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ
郑 元 武 等 有 机 砷 对 固态 厌 氧 消化 产 甲 烷 的 影 响 和 动 力 学 研 究
有机砷对 固态厌氧 消化 产 甲烷 的影 响和 动力学研 究 ＊
郑 元 武 ， 。 彭 书传 胡 真虎。
（ １ ． 合肥工 业大学资源与环境工程学 院， 安徽
李 建 。 程 莹莹。
洛 克沙 胂 （ Ｒ ＯＸ） 是一 种 有 机 砷 饲 料 添 加 剂 ， 广 泛 应用 于 家禽饲 养 业 。Ｒ ＯＸ 具有 促 进 畜禽 生 长 ， 提
对植 物和 土壤 中生 物 的抑 制 和毒 性 已有 研 究 ， 如 当 添加砷 达 到 ９ ０ ｍｇ ／ ｋ ｇ时 ， 二 甲基 砷 和 无 机 砷 酸 盐
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ｉ ｎｆ ｌ ｕｅ ｎｃ ｅ ｏ ｆ ｏ ｒ ｇ ａ ｎｉ ｃ ａ ｒ ｓ ｅ ｎｉ ｃ ｏｎ ｍｅ ｔ ｈａ ｎｅ ｐｒ ｏ ｄｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ａ ｎａ ｅ ｒ ｏ ｂｉ ｃ ｄ ｉ ｇ ｅ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐｒ ｏｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｍｅ ｔ ｈａ ｎ ｏ ｇ ｅ ｎ。
Ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ， Ｈ８ ｆ ｅ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ， Ｈｅ ｆ ｅ ｉ Ａｎ ｈ ｕ ｉ ２ ３ ０ ０ ０ ９ ； ２ ． Ｎｉ ｎ ｇ ｂ ｏ Ｄ ｅ ’ ａ ｎ
温度对高浓度恒温厌氧发酵产沼气成分的影响
温度对高浓度恒温厌氧发酵产沼气成分的影响李金平;周丹丹;张庆芳;翟盼盼;冯荣【摘要】摘要；为了研究温度对高浓度恒温厌氧发酵产沼气成分的影响,在4个11.5L的发酵罐中并行批次实验研究19、30、37、52℃下总固体量(TS)为15％时鲜牛粪的恒温厌氧发酵过程,用沼气分析仪实时测量沼气成分.实验结果表明:37℃时厌氧发酵的产气量和产甲烷量最大,累积产气量为232 L,累计甲烷产量为116.1 L；比30、52℃下分别多产18.2、15.6L甲烷；52、37、30℃下厌氧发酵甲烷的平均体积分数分别为46.6％、46.5％和43.6％.%In order to study the influence of temperature on composition of biogas fermented in high-concentrated thermostatic anaerobic environment, the process of anaerobic fermentation of fresh cattle manure with solid concentration of 15% was experimentally investigated, four parallel anaerobic digesters of 11. 5 L in volume at 19, 30, 37 ℃ and 52 ℃ respectively in batch mode. Real-time measurement of biogas compositions was carried out with biogas analyzer. The experimental result showed that the highest cumulative yield of biogas and the highest methane yield took place at 37 ℃, the former being 232 L and the latter being 116. 1 L, which compared with the yields at 30, 52 ℃ were more than 18. 2 L and 15. 6 L. The average methane volume content in anaerobic fermentation at 52, 37 ℃ and 30 ℃ was 46. 6%, 46. 5% and 43.6%, respectively.【期刊名称】《兰州理工大学学报》【年(卷),期】2012(038)006【总页数】5页(P44-48)【关键词】恒温厌氧发酵;沼气成分;甲烷;高浓度【作者】李金平;周丹丹;张庆芳;翟盼盼;冯荣【作者单位】兰州理工大学太阳能与气体水合物研究中心,甘肃兰州730050;兰州理工大学太阳能与气体水合物研究中心,甘肃兰州730050;兰州理工大学太阳能与气体水合物研究中心,甘肃兰州730050;兰州理工大学太阳能与气体水合物研究中心,甘肃兰州730050;兰州理工大学太阳能与气体水合物研究中心,甘肃兰州730050【正文语种】中文【中图分类】TK6目前，中国畜牧业占农业总产值的比重约为33%，已经发展成为农业和农村经济的重要组成部分，而畜牧业在快速发展的同时，畜禽养殖场粪便污染问题也日益突出，逐渐成为社会关注的焦点.利用厌氧发酵处理畜禽粪便不仅可以提供清洁能源——沼气，实现节能减排，并且还能实现农业废弃物的综合利用，如沼液还田，能减轻对环境的压力，是目前最有发展前景的方法之一.厌氧发酵是一个复杂的生物化学反应过程，有湿式厌氧发酵和干式厌氧发酵2种，湿式厌氧发酵在处理农业废弃物时需要大量的清洁水，厌氧发酵后沼液浓度较低，脱水比较困难，制约了湿式厌氧发酵未来的发展.目前，干式厌氧发酵已经广泛应用于处理城市垃圾、禽畜粪便、农作物秸秆，具有节约用水、管理方便、产气率高、处理成本小等优点，已经成为厌氧发酵技术的研究热点.厌氧发酵技术有分界点，以总固体量15%为分界点，因此研究分析总固体量为15%发酵物即可以作为湿式发酵分界点，也可以作为干式发酵的对比点［1］.李东等［2］研究秸秆常温干式厌氧发酵，发现与湿式厌氧发酵相比干式发酵不仅提高了池容效率，而且缩短了发酵周期，同时提高了单位原料产气率.张苗蕾等［3］在恒温水浴中研究了不同浓度的牛粪和玉米秸秆干式厌氧发酵，与湿式厌氧发酵相比启动时间较早，累积产气量较高.Fatma等［4］研究鸡粪干式发酵，发现37℃是最佳发酵温度，甲烷含量较高.温度是影响沼气生产的重要因素，它通过对酶的活性、微生物代谢方式、物质的溶解度等方面影响厌氧发酵［5］，进而影响了沼气中甲烷、二氧化碳和硫化氢等气体体积分数.关于温度对厌氧发酵的研究已经很多.Hammad等［6］以不同的禽畜粪便和植物废渣为发酵原料来评价甲烷的产量与温度的关系，结果表明，在最适温度35℃左右，沼气的产量和甲烷的体积分数随着环境温度增长而提高，同时表明沼气的生产使用牛粪作为发酵原料优于其他的禽畜粪便.农村户用沼气池多为常温发酵，当沼气池内沼液温度低于15℃时，沼气池产气将显著降低［7］，气温低于-5℃时就不能正常产气使用［8］.贺延龄［9］认为甲烷反应器每天的温度波动不宜超过±2℃，当有±3℃的变化时，就会抑制甲烷的产生速率，有±5℃的急剧变化时，就会完全抑制甲烷的产生.在寒旱地区由于昼夜温差大，户用沼气池产沼气每年只能使用5个月.温度变化是制约户用沼气池连续使用的最重要因素.厌氧发酵可分为3个温度范围：随环境温度变化的发酵方式的常温发酵，20～45℃的中温发酵和50～65℃的高温发酵［10］.本文在4个11.5L的发酵罐（内置1.5L的加热水箱）中实验研究了19、30、37、52℃下总固体量为15%的纯牛粪的恒温厌氧发酵过程，并用沼气分析仪实时测量了沼气成分，研究了温度对厌氧发酵产沼气成分的影响.1 实验1.1 实验装置本实验采用自行设计的自动可控温厌氧发酵系统，主要由温控仪、4个高径比为1的11.5L304不锈钢发酵罐（内置1.5L加热水箱）和集气装置组成，如图1所示.发酵罐的温度通过加热水箱的水温控制，3个经过良好保温的发酵罐温度分别控制在52±1℃、37±1℃、30±1℃.温度均使用精度为±0.1K的Pt100铂电阻测量，质量采用精度为±0.01g的电子天平测量，pH值用精度为±0.1的pH-108型袖珍数显笔式酸度计测量，气体成分由Biogas测量，甲烷和二氧化碳的测量精度均为±3.0%，硫化氢的测量范围是0～5g/kg，测量精度为±0.025g/kg.1.2 发酵原料图1 可控性恒温发酵装置示意图Fig.1 Schematic diagram of controllable constanttemperature fermentation equipment1.温控仪；2.保温层；3.52℃发酵罐；4.37℃发酵罐；5.30℃发酵罐；6.常温发酵罐；7.数据采集仪；8.湿式气体流量计；9.计算机；10.沼气分析仪；11.储水桶；12.储气罐；13.内水箱；14.电磁阀；15.热水泵；16.恒温水箱；17.加热丝；18.温度传感器每个发酵罐7.5L填充发酵原料，2.5L作为预留储气空间.发酵原料由新鲜牛粪、接种物和水组成，其中新鲜牛粪取自某奶牛繁育中心，接种物取自奶牛繁育中心的恒温厌氧发酵罐.经测定其理化性质见表1.表1 牛粪和接种物的理化性质Tab.1 Physical and chemical properties of cattle manure and inoculums物料密度/（kg·m-3） pH 固体浓度/%挥发性固体/%655 7.6 26.18 43.54接种物牛粪986 7.2 4.13 54.48为控制发酵原料的总固体量在15%，由发酵罐中添加2.4L接种量，计算出新鲜牛粪和水的质量分别为1 690g和3 772g. 式中：M0为料液的总固体量，%；Xi为物料i的重量，g；m为原料的总固体量，%；W 为加入水量，g.1.3 测量指标和测定方法测量指标和测定方法见表2.表2 测量指标和测定方法Tab.2 Measurement indices and methods指标测定方法主要仪器检测时间温度电阻法 Pt100铂电阻数据采集仪10s1次总固体量减重法恒温干燥箱实验前后各1次挥发性固体减重法马弗炉实验前后各1次pH 电位法袖珍数显笔式酸度计每天21：00产气量排水法湿式气体流量计每天21：00 CH4、CO2、H2S 红外吸收 Biogas Check 每天21：00 1.4 实验方法实验共进行了58天.每天21：00用气体采样袋收集1L气体，使用沼气分析仪测定其成分，并用排水集气法收集沼气罐中剩余气体，用量筒测定水的体积以表示剩余气体的体积.人工搅拌从第1天开始，每天21：00搅拌2min.2 结果与讨论2.1 发酵温度对发酵罐内pH值的影响厌氧发酵过程中pH值变化是生物菌群厌氧消化、气液两相间CO2平衡、液相内酸碱平衡以及固液两相溶解平衡的共同作用结果［9］.从图2可以看出，厌氧发酵开始时，不同的发酵温度下，pH均有明显的降低，即处于酸化阶段.此阶段产甲烷菌数量少，处于适应环境阶段，不能及时消耗发酵罐内产生的挥发性脂肪酸，使得酸积累越来越多，致使pH值降低.第9天中19℃发酵罐中pH迅速上升，这是由于发酵浓度高，出现了酸积累的原因；30℃pH值有剧烈下降，而这是因产酸过度消耗造成.19、30、37、52℃发酵罐中的pH值分别在第14、11、9、10天达到正常发酵范围（pH：6.8～7.6），即完成了酸化阶段.随后pH值一直处于6.8～7.7.但相比较而言，由于温度越高氨浓度越高，所以pH值在6.8～7.7随温度从52、37、30、19℃降低而相应降低.图2 发酵温度对pH的影响Fig.2 Influence of temperature on pH in anaerobic fermentation2.2 发酵温度对日产沼气量和日消耗总固体量的影响图3中发酵温度对沼气产量的影响基本与pH值变化相对应.在厌氧发酵第1天，除常温发酵罐外，每个发酵罐都有大量气体产生.这是由于接种物中产甲烷菌利用牛粪中的小分子物质及接种物自身的脂肪酸产生了大量沼气造成的.常温发酵罐产气量较低是由于温度和水解酸化菌产生脂肪酸的综合影响.随着厌氧发酵的进行，温度的影响开始凸显.厌氧发酵的第2天，除19℃发酵罐产气量低外，其余3个发酵罐产气量虽然有小波动，但整体均平稳上升，其中30、37、52℃发酵罐分别在第12、10、7天出现了产气高峰.可以看出，温度越高，产气高峰出现越早，发酵速率越高.这是由于牛粪发酵浓度高，物质流动性差，与发酵微生物接触几率减小.而温度越高分子运动速度越快，高温加速了发酵物质与发酵微生物的接触概率，供给发酵微生物充足的食物，使发酵微生物迅速增长繁殖，微生物数量的增长造成产气速率的进一步提高，从而在发酵原料充足的条件下52℃发酵罐最早出现最高日产气量15.2 L，比37℃产气高峰早3天.图3 发酵温度对沼气产量的影响Fig.3 Influence of temperature on biogas yields in anaerobic fermentation30、37、52℃发酵罐在出现产气高峰后的一段时间内，由于发酵物质逐渐不足，产气量开始下降，但30、37℃日产气量均高于52℃产气，且37℃发酵罐产气量多数时间处于最高.这是因为厌氧发酵产甲烷过程主要由2部分组成：一部分利用乙酸产甲烷，另一部分是利用H2与CO2合成甲烷.产氢菌是沼气发酵中很重要的微生物，它们可为产甲烷菌提供H2和CO2来合成甲烷.大多数产氢菌在30～38℃能产生更多氢，而产甲烷菌也在30～38℃对CO2/H2利用效果最好.M.Braun和F.Mayer［11］通过对不同温度下产氢菌活性研究，得到产氢菌最佳生长温度是30℃，并且做了产氢菌生长随温度的关系曲线.产氢菌在30～38℃区间活性很高，在50～60℃区间活性偏低，30℃和37℃在发酵中期和后期除了利用乙酸合成甲烷，还利用了CO2/H2合成甲烷，所以在发酵物质逐渐不足条件下，30、37℃条件下产气量曲线高于52℃.图4为每日总固体量的消耗图，对比图3与图4，37℃和52℃发酵罐在分别达到最高日产气量时TS的转化率有明显的差距.52℃发酵罐的最高日产气量高于37℃时，但是TS消耗量相比，前者却小于后者，说明发酵前期52℃发酵原料转化率高于37℃时.但是随着发酵的进行，从总体趋势分析，TS的消耗量与产气量基本成正比关系.因为总碳量与挥发性固体的线性关系，可以知道总碳量与总固体量也为线性关系，而甲烷和二氧化碳主要来源于含碳物质的分解.图4 发酵温度对总固体量降解的影响Fig.4 Influence of temperature on total solid gradation in anaerobic fermentation2.3 发酵温度对TS累计消耗量和累积产沼气量的影响58天内，52、37、30℃和常温条件下发酵罐的累积产气量分别为200.40、231.95、201.55、60.70L，52、37、30℃下厌氧发酵周期分别为35、33、34天，实验结果见图5.图5 发酵温度对TS累计消耗量和累积产气量的影响Fig.5 Influence of temperature on cumulative TS consumption and cumulative biogas yield in anaerobic fermentation通常一个厌氧发酵周期定义为从厌氧发酵开始到产气量达到总产气量90%的时段［12］.58天实验结束时，常温发酵罐的日产气量仍然维持在1L（占1.66%）左右，因此这里不对19℃下厌氧发酵周期进行讨论.由图5可知，37℃实验组的累积产气量最高，其次是30℃实验组.由温度与生物反应活性之间的关系［13］可以看出厌氧生化速率在37℃附近达到一个极大值，在45℃左右出现低值，继而在53～63℃又出现一个极大值.37℃与52℃有着同样的利用乙酸产甲烷的能力，又有着30℃附近时产氢细菌的高效率，同时细菌有着利用CO2/H2合成甲烷的最好活性，所以产气量与产甲烷量最高.许多研究表明嗜热菌对有机物的降解能力要优于中温菌和低温菌，但在此次发酵中，30℃与52℃发酵累积产气量接近，与大多数学者对常规厌氧发酵的研究结果不同，这是因为TS为15%时52℃发酵速率快，发酵底物供应充足，产甲烷菌在发酵高峰期到来前迅速增长繁殖，由于产甲烷过程中含碳物质既是能源又是碳源，用于微生物细胞增长消耗的碳源多于30℃.30℃时，由于产氢菌利用CO2/H2合成甲烷的细菌活性高于52℃，而此途径合成甲烷量约占整个产甲烷量28%［9］，即30℃实验组通过此途径弥补了用乙酸途径合成甲烷细菌活性的不足.综合结果为30℃和52℃的累积产气量相当.TS累计消耗量直观反映了不同温度对发酵原料厌氧降解速率的影响，在37℃时TS降解速率最快，表明在适宜温度下牛粪中有机物物质转化速率较快，在同一发酵周期内累计产气量多.但是随着原料中营养物质的减少，TS的累计下降速率总体呈递减趋势.2.4 温度对沼气中甲烷体积分数的影响作为一种可燃性的混合气体，沼气的主要成分包括甲烷、二氧化碳、氮气、硫化氢等，通常甲烷的体积分数为50%～70%，二氧化碳的体积分数为30%，甲烷的体积分数决定了沼气的品质.硫化氢作为一种剧毒的酸性气体，其质量分数对管道有腐蚀破坏作用，如何降低其质量分数对环境保护工作有重要意义.如图6所示，在一定温度条件下随厌氧发酵的进行甲烷体积分数先升高后逐渐降低.52、37、30℃下厌氧发酵甲烷峰值分别为66%、60%、60%，甲烷平均体积分数分别为46.6%、46.5%和43.6%.尽管52、37、30℃下厌氧发酵的甲烷峰值和平均甲烷体积分数差别不大，但它们的累积甲烷产量却存在明显差异，37℃下厌氧发酵的累积甲烷产量分别是52℃下的1.16和1.23倍.因为接种液取自37℃发酵罐中，所以在发酵前期37℃有明显优势，且由于发酵原料充足，发酵速率较大，甲烷体积分数也较高，随着发酵时间的持续，pH值升高导致氨的体积分数增加，抑制了产甲烷的活性，使甲烷的体积分数下降.图6 发酵温度对甲烷体积分数的影响Fig.6 Effect of temperature on methane content in anaerobic fermentation2.5 温度对沼气中二氧化碳体积分数的影响由图7可以看出52℃实验组的CO2体积分数曲线基本上高于其他组分，这是因为52℃条件下产甲烷菌利用CO2/H2合成甲烷的效率较低，而30℃时产甲烷利用CO2/H2的效率最高，且37℃产氢活性明显高于52℃.所以52℃时CO2体积分数高于其他发酵罐.图7 发酵温度对二氧化碳体积分数的影响Fig.7 Influence of temperature on CO2content in anaerobic fermentation2.6 温度对沼气中硫化氢质量分数的影响从图8可以看出，发酵初期（2天内）各温度下厌氧发酵产生的沼气中的硫化氢质量分数均随时间的明显上升，发酵第3天开始，沼气中的硫化氢质量分数开始下降.这是由于在发酵初期，蛋白质等大分子含硫物质经过水解酸化后分解出硫化氢，使硫化氢质量分数增大，而后随着甲烷菌的代谢，甲烷体积分数增大导致硫化氢所占比重开始下降［14］.图8 发酵温度对硫化氢质量分数的影响Fig.8 Influence of temperature on hydrogen sulfide content in anaerobic fermentation实验初期处于酸化阶段，硫化氢质量分数较高，这是由于在较低的发酵温度下，产甲烷菌活性较弱，产生的甲烷较少，硫化氢所占的比例较大.综上所述，可以看出19℃条件下厌氧发酵的日产气速率最小、日产气量最少、沼气中的甲烷日均体积分数最低、硫化氢日均质量分数最高.而中国的户用沼气池普遍采用自然发酵，料液温度随环境的变化而变化，显然沼气生产情况比19℃下生物质厌氧发酵更加糟糕.因此，为了提高生物质厌氧发酵速率、日产气量和沼气中的甲烷体积分数，并降低沼气中硫化氢产量，建议将沼气生产温度控制在37℃.3 结论1）对于高浓度发酵，温度对发酵速率的影响是最主要因素，52℃发酵罐产气速率最大，产气高峰比37℃提前3天，37℃比30℃提前1天.2）37℃时厌氧发酵的产气量和产甲烷量都是最大的.对TS为15%的发酵过程，37℃虽然发酵周期长于52℃，但发酵原料的利用更充分.52℃发酵适合于连续进料的快速产气过程，37℃更适合于充分消解原料过程.3）中国户用沼气池普遍采用自然发酵，料液温度随环境的变化而变化，沼气生产性能比19℃下生物质厌氧发酵更差.因此，为了提高生物质厌氧发酵速率、沼气品质，并降低沼气中硫化氢质量分数，建议将沼气生产温度控制在37℃.参考文献：［1］宁桂兴，申欢，文一波，等.农作物秸秆干式厌氧发酵实验研究［J］.环境工程学报，2009，3（6）：1131-1134.［2］李东，马隆龙，袁振宏，等.华南地区稻秸常温干式厌氧发酵试验研究［J］.农业工程学报，2006，22（12）：176-179.［3］张苗蕾，张从良，李顺义，等.含水量对牛粪和玉米秸秆干式厌氧发酵的影响［J］.江苏农业科学，2009，6（1）：401-403.［4］FATMA A，YUTAKA N，NAOMICHI N.Dry mesophilic fermentation of chicken manure for production of methane by repeated batch culture ［J］.Journal of Bioscience and Bioengineering，2009，107（3）：293-295.［5］任南琪，王爱杰.厌氧生物技术原理与应用［M］.北京：化学工业出版社，2004.［6］HQMMQE M，BADARNEH D，TAHBOUB K.Evaluating variable organic waste to produce methane［J］.Energy Conversion &Management，1999，40（13）：1463-1475.［7］郭甲生，秦朝葵，戴万能.变化气候条件下沼气池散热动态仿真［J］.中国沼气，2010，28（3）：8-10.［8］甘寿文，徐兆波，黄武.大型沼气工程生态应用关键技术研究［J］.中国生态农业学报，2008，16（5）：1293-1297.［9］贺延龄.废水的厌氧生物处理［M］.北京：中国轻工业出版社，1998. ［10］李想.农业废弃物干法厌氧发酵关键参数优化研究［D］.北京：中国农业科学院，2007.［11］BRAUN M，MAYER F，GOTTSCHALK G.Clostridium aceticum （Wieringa），a microorganism producing acetic acid from molecular hydrogen and carbon dioxide［J］.Archives of Microbiology，1981，128（3）：288-293.［12］吴满昌，孙可伟，李如燕.不同反应温度的城市生活垃圾厌氧发酵研究［J］.化学与生物工程，2005，22（9）：28-31.［13］余建峰.不同接种物氧发酵过程的影响［D］.郑州：郑州大学，2006. ［14］刘德江，张富年，邱桃玉.牛粪不同发酵浓度对沼气中甲烷及硫化氢含量的影响［J］.中国沼气，2008，26（5）：18-20.。
厨余垃圾厌氧消化产甲烷速率经验模型的修正研究
与环境科学学院， 庆 ４０３） 重 ０ ０ ０
摘要 ：分 别通 过单 相和 两相 厌 氧消 化 实验， 厨余 垃圾 产 甲烷 累积 产量 曲线进行 了拟 合 ． 对 结果表 明， 相 厌氧 消化 产 甲烷 累 积产 量 曲线符 合 单
二 次函数 关系， 关 系数（ ） Ｏ９ ８ ； 相 为 ． ２ 两相 厌氧 消化 产 甲烷 累 积产 量 曲线 符合线 性 函数关 系， 关系 数（ ） ０９ ７ ． ９ 相 为 ．９ ２ 以拟 合 函数为 基础 ， 在 考虑 系统 负荷 的 前提 下， 立 了基准 状态 下 的产 甲烷速 率 经验 模 型， 建 通过 引入 ｐ 抑制 系数 和氨 氮抑 制 系数对 建 立 的产 甲烷速 率经 验模 型 Ｈ 进行 了修 正． 经验 修正模 型 预测 结果 进行 了 实验验 证及 误差 分析 ． 对 结果 表 明， 检验 水平 ａ ０ ｌ 件下 ， 在 ＝． 条 Ｏ 单相厌 氧 第 １组和 第 ２组试 验数 据试验 数 据与模 型 预测值 的 显著性 检 验统 计量 Ｆ分别 为 ４ ６ ２和 ２ ８ ３ 远 大于 临界 值（ ０９１ ８＝ ． ） ８． ２ ６． ， ６均 Ｆ （， ） ７１ ； ９ ５ ２ 两相 厌氧 第 １ 组试 验数 据和第
３２５ ， ｏ ｄ ｉｎｔａ ｌ ｅ ｏ ｔｓ ｗ ｓ０ｏ ． ｈ ｓ ａｉｉｓ ｌｗ ｒ ｉｈｒ ｈ ｒ ｉ ｌ ａ ｅ［０９１ ８＝ ． ］Ｔ ｅ ７ ．６ｉ ｃ ｎ ｉｏ ｔｅ ｌ ｆｅｔ ａ ．１ Ｔ ｅｅｓ ｔ ｔ ｌ ｅｅｈｇ ｅ ａ ｃｉｃ ｌ Ｆ （， ）７１ ． ｈ ｎ ｔ ｈ ｖ ｔ ｓｃ ａ ｔｎ ｔａｖ ｕ ９ ５ ２
生物强化促进餐厨垃圾高温厌氧消化产甲烷性能的研究
第31卷第6期2023年12月环境卫生工程Environmental Sanitation Engineering Vol.31No.6 Dec.2023生物强化促进餐厨垃圾高温厌氧消化产甲烷性能的研究*杜学勋1，史晶晶2，张斯颖2（1.上海老港固废综合开发有限公司，上海200237；2.中国科学院上海高等研究院，上海201210）【摘要】为探究水原脲芽孢杆菌Ureibacillus suwonensis E11的添加量对餐厨垃圾高温（55℃）厌氧消化产甲烷性能的影响，优化生物强化的实验条件，本研究采用5L连续搅拌厌氧反应器，以餐厨垃圾为底物，以长期驯化的高温厌氧污泥为接种物，通过改变微生物添加量（0、5%、10%、15%、20%），对比高温厌氧消化的产甲烷性能，评价强化效果，确定最佳添加剂量，并结合宏基因组数据揭示生物强化的作用机制。
结果表明：与未添加功能微生物的对照组相比，各生物强化组产甲烷量均有明显提高。
最佳的功能微生物添加量为15%，在此条件下，生物强化组（575.14mL/g）比对照组（452.86mL/g）的累积甲烷产量（以VS计）提高27.00%。
生物强化可以在一定程度上提高乙酸的利用效率。
微生物群落结构分析显示生物强化通过提高几种重要水解细菌以及嗜氢产甲烷菌Methanoculleus的相对丰度，来促进餐厨垃圾高温厌氧消化产甲烷。
【关键词】餐厨垃圾；高温厌氧消化；生物强化；宏基因组中图分类号：X799.3文献标识码：A文章编号：1005-8206（2023）06-0046-08DOI：10.19841/ki.hjwsgc.2023.06.008Study on Bioaugmentation to Promote Methanogenic Performance of Thermophilic Anaerobic Digestion of Food Waste DU Xuexun1，SHI Jingjing2，ZHANG Siying2（1.Shanghai Laogang Solid Waste Comprehensive Development Co.Ltd.，Shanghai200237；2.Shanghai Advanced Research Institute，Chinese Academy of Sciences，Shanghai201210）【Abstract】In order to explore the effects of adding Ureibacillus suwonensis E11on the performance of methane production during thermophilic（55℃）anaerobic digestion of food waste，and optimize the experimental conditions for bioaugmentation.A5L continuous stirring anaerobic reactor was used in this study with kitchen waste as substrate long-term acclimated high-temperature anaerobic sludge as inoculum.By changing the microbial addition amount（0，5%，10%，15%，20%），the methanogenic performance of high-temperature anaerobic digestion was compared，the enhancement effect was evaluated，the optimal addition dose was determined，and the mechanism of bioenhancement was revealed by combining metagenomic data.The results showed that compared to the control group without the addition of functional microorganisms，all bioaugmentation groups exhibited a significant increase in methane production.The optimal addition rate of functional microorganisms was15%，and under this condition，the cumulative methane production（measured as VS）in the bioaugmentation group（575.14mL/g）was27.00%higher than that in the control group（452.86mL/g）. Bioaugmentation could improve the utilization efficiency of acetic acid to a certain extent.Analysis of the microbial community structure revealed that bioaugmentation promoted the methane production during thermophilic anaerobic digestion of food waste by increasing the relative abundance of several key hydrolytic bacteria and the hydrogenotrophic methanogen Methanoculleus.【Key words】food waste；thermophilic anaerobic digestion；bioaugmentation；metagenome0引言餐厨垃圾是居民在日常饭后所剩余的各类残渣的总称，也是城市生活垃圾的重要组成部分［1］。
餐厨垃圾厌氧消化产甲烷气量分析及研究方向改
餐厨垃圾厌氧消化产甲烷气量分析及研究方向随着经济地快速发展，城市生活垃圾中以餐厨垃圾为主的易腐性与有机物含量不断增加，造成的环境污染日益严重，成为可持续发展的隐患之一，引起了社会广泛关注；而另一方面，餐厨垃圾有机质含量高、易生物降解的特性为其能量回收利用提供了极好的条件，因此，餐厨垃圾的减量化、无害化、资源化利用具有广阔的前景。
餐厨垃圾厌氧发酵处理是一种具有可行性资源化处理技术，尤其在当今能源紧缺的形势下，餐厨垃圾厌氧产甲烷是一种可以在不产生二次污染的同时供应能源的环保新技术，而应用厌氧发酵技术生产甲烷既可回收能源又可解决环境污染问题。
一、餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷分析厌氧消化工艺流程简单，但多菌群、多层次的厌氧发酵过程构成了一个复杂的系统，内部反应影响因素较多，系统不稳定。
餐厨垃圾等混合底物厌氧产甲烷可行，但影响因素复杂，对反应过程参数不能严格控制，存在转化率低、产气量不高等问题，因此，本文将对提高餐厨垃圾厌氧消化产气量作出分析。
1、使用添加物研究表明，使用合适的添加物可以提高沼气产量。
添加金属阳离子可以促使微生物群体的富集，从而提高微生物的停留时间以及微生物浓度，增加沼气产量。
合适的天然植物添加剂可以刺激微生物的生理活动，提高发酵底物的局部浓度，创造更适合微生物活动的环境，从而提高沼气的产量。
生物添加物可以提高某些特定酶的活性，从而提高沼气产量。
适当的添加甲烷菌载体有利于提高甲烷产量。
2、预处理工艺原料的预处理工艺可以分为机械预处理、化学预处理、生物预处理。
机械预处理和化学预处理主要是可以将复杂有机物转化成易生化降解的小分子有机物，增加比表面积，提高微生物与底物接触的几率，从而能显著提高沼气产量和有机物的降解率以及缩短消化时间。
生物预处理主要为添加高浓度生物菌种，利用微生物来水解底物。
3、消化流出物回流工艺将消化流出物回流入生物反应器可以减少微生物的流失，从而促进底物的充分降解，提高沼气产量。
将水解酸化阶段所产生的消化气引入产甲烷阶段，结果表明，消化器的回流增加了34%的甲烷产量。
产甲烷菌在厌氧消化中的应用研究进展_林代炎
L IN Dai 2yan 1 , L IN Xin 2jian 2 , YAN G Jing 1 , YE Mei 2feng 1 世纪 70年代中期 ,产甲烷菌只有 1个科 (甲烷杆 菌科) ,分 3个属、9个种。
随着研究手段的发展 以及人们对产甲烷菌的关注 ,据杨秀山等 1991年 报道 ,美国奥斯冈 ( Orego n)产甲烷菌保藏中心 当时收藏的产甲烷菌有 215株分属于 3目、6科、 55种 ,可能是当时最完备的目录 [ 3 ]。
从系统发育 来看 ,到目前为止 ,产甲烷菌分成 5个目 ,分别为 关系 ,望能为产甲烷菌在污水处理工程中发挥更大 1 产甲烷菌研究历史RNA 的同源性进行分类取得了较为满意的结果 ;福建农业学报 23 (1) :106～110 ,2008Fu j i an J ou rnal of A g ricult u ral S ciences文章编号 : 1008 - 0384 ( 2008) 01 - 0106 - 05产甲烷菌在厌氧消化中的应用研究进展林代炎1 ,林新坚2 ,杨 菁1 ,叶美锋1(1.福建省农业科学院农业工程技术研究所 ,福建 福州 350003 ; 2.福建省农业科学院土壤肥料研究所 ,福建 福州 350013)摘 要 :简述了产甲烷菌研究史 ,分析了厌氧消化领域研究进展以及产甲烷菌代谢机理和生理生化特征的关系。
关键词 :厌氧消化 ;产甲烷菌 ;厌氧反应器 中图分类号 : X 703文献标识码 : AAdvance in utilization of methanobacteria f or anaerobic digestion studies( 1 . A ricult ural En gi neeri n g I nstit ute , Fuj i an A ca dem y of A g ricult u ral S ciences , Fuz hou , Fu j i an 350003 , Chi na; 2 . S oi l an d Ferti li z er I nstit ute , Fu j i an A ca dem y of A g ricult uralS ciences , Fuz hou , Fu j i an 350013 , Chi na)so analyzes t he relatio nship between t he research develop ment in anaerobic digestio n and t he metabolic mechanism and t he p hysiological and biochemical characteristics of met hanobacteria. Key words : anaerobic digestion ; met hanogens bacteria ; anaerobic reactor随着人们认识到厌氧发酵技术在污水处理及生制 , 1950年 , Hungate 创造了无氧分离技术才使产 产沼气能源等方面的突出优势 ,对产甲烷菌在厌氧甲烷菌的研究得到了迅速的发展 [ 1 - 2 ]。
《煤炭厌氧发酵产甲烷方法初步研究》范文
《煤炭厌氧发酵产甲烷方法初步研究》篇一一、引言随着全球能源需求的增长和传统能源的逐渐枯竭，煤炭作为重要的化石能源之一，其高效利用和清洁转化成为研究的热点。
近年来，煤炭厌氧发酵产甲烷技术因其能将煤炭资源转化为清洁、高效的能源而被广泛关注。
本论文将就煤炭厌氧发酵产甲烷的方法进行初步研究，以期为该领域提供理论支持和实际应用指导。
二、煤炭厌氧发酵产甲烷的基本原理煤炭厌氧发酵产甲烷是一种生物化学过程，主要通过微生物在无氧或低氧环境下将煤炭中的有机物转化为甲烷气体。
这一过程包括水解、酸化、乙酸化和甲烷生成等阶段。
煤炭中的有机物在微生物的作用下被分解为有机酸，进一步转化为乙酸和氢气，最终在甲烷菌的作用下生成甲烷。
三、煤炭厌氧发酵产甲烷的方法研究1. 原料准备：选择合适的煤炭原料是关键。
本研究所选用的煤炭应具有较高的有机质含量和适宜的碳氮比，以利于微生物的生长和代谢。
2. 预处理：对选定的煤炭进行破碎、筛分和洗涤等预处理，以提高其可生物降解性。
3. 接种与培养：向预处理后的煤炭中加入适量的微生物接种物，并进行适当的培养，以促进微生物的生长和代谢。
4. 发酵过程控制：控制好温度、pH值、发酵时间等参数，以保证厌氧发酵过程的顺利进行。
5. 产物收集与利用：将产生的甲烷气体进行收集，并对其纯度和产量进行检测。
同时，对产生的残渣进行资源化利用，如作为有机肥料等。
四、实验方法与结果分析1. 实验方法：本实验采用不同的煤炭原料和微生物接种物进行对比实验，通过调整温度、pH值等参数，观察其对厌氧发酵过程和产甲烷效果的影响。
2. 结果分析：通过对比实验数据，发现适宜的煤炭原料和微生物接种物对厌氧发酵过程具有显著的促进作用。
同时，适宜的温度和pH值也有利于提高甲烷的产量和纯度。
此外，对残渣进行资源化利用，可以实现废弃物的减量化、资源化和无害化处理。
五、讨论与展望通过对煤炭厌氧发酵产甲烷方法的初步研究，我们发现该方法具有以下优点：一是能够充分利用煤炭资源，实现清洁、高效的能源转化；二是能够产生清洁的甲烷气体，减少环境污染；三是能够对残渣进行资源化利用，实现废弃物的减量化、资源化和无害化处理。
厌氧消化实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解厌氧消化过程中的微生物学原理。
2. 掌握厌氧消化实验的操作步骤。
3. 分析厌氧消化过程中不同因素对产气量的影响。
4. 探讨厌氧消化技术在有机废物处理中的应用。
二、实验原理厌氧消化是一种在无氧条件下，通过微生物的代谢活动将有机废物转化为甲烷、二氧化碳、水和其他副产品的生物化学过程。
该过程主要分为三个阶段：水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：猪粪、玉米秸秆、厌氧消化菌接种剂、蒸馏水、pH试纸、温度计、搅拌器、气体收集装置等。
2. 实验仪器：恒温培养箱、发酵罐、pH计、气体分析仪等。
四、实验步骤1. 样品准备：将猪粪和玉米秸秆按一定比例混合，加入适量的蒸馏水搅拌均匀，制成有机废物混合物。
2. 接种：将厌氧消化菌接种剂加入混合物中，搅拌均匀。
3. pH调整：使用pH试纸检测混合物的pH值，调整至6.5～7.5。
4. 装罐：将混合物装入发酵罐中，密封。
5. 培养：将发酵罐放入恒温培养箱中，在35℃条件下培养。
6. 产气量测定：每隔一定时间，使用气体收集装置收集发酵产生的气体，并使用气体分析仪测定甲烷含量。
7. 数据分析：记录不同时间点的产气量，分析厌氧消化过程中不同因素对产气量的影响。
五、实验结果与分析1. pH值对产气量的影响：在实验过程中，观察到pH值对产气量有显著影响。
当pH值在6.5～7.5范围内时，产气量较高。
这是因为该pH值范围内，厌氧消化菌的生长和代谢活动最为旺盛。
2. 温度对产气量的影响：实验结果表明，温度对产气量有显著影响。
在35℃条件下，产气量较高。
这是因为该温度范围内，厌氧消化菌的生长和代谢活动最为旺盛。
3. 有机物浓度对产气量的影响：实验结果表明，有机物浓度对产气量有显著影响。
当有机物浓度较高时，产气量较高。
这是因为有机物浓度越高，厌氧消化菌可利用的底物越多，产气量越高。
4. 接种剂对产气量的影响：实验结果表明，接种剂对产气量有显著影响。
厌氧生物处理的影响因素
三、厌氧生物处理的影响因素——产甲烷反应是厌氧消化过程的控制阶段，因此，一般来说，在讨论厌氧生物处理的影响因素时主要讨论影响产甲烷菌的各项因素；——主要因素有：温度、pH值、氧化还原电位、营养物质、F/M比、有毒物质等。
1、温度：●温度对厌氧微生物的影响尤为显著：●厌氧细菌可分为嗜热菌（或高温菌）、嗜温菌（中温菌）；相应地，厌氧消化分为：高温消化（55︒C左右）和中温消化（35︒C左右）；●高温消化的反应速率约为中温消化的1.5~1.9倍，产气率也较高，但气体中甲烷含量较低；●当处理含有病原菌和寄生虫卵的废水或污泥时，高温消化可取得较好的卫生效果，消化后污泥的脱水性能也较好；●随着新型厌氧反应器的开发研究和应用，温度对厌氧消化的影响不再非常重要（新型反应器内的生物量很大），因此可以在常温条件下（20~25︒C）进行，以节省能量和运行费用。
2、pH值和碱度：●pH值是厌氧消化过程中的最重要的影响因素；●重要原因：产甲烷菌对pH值的变化非常敏感，一般认为，其最适pH值范围为6.8~7.2，在<6.5或>8.2时，产甲烷菌会受到严重抑制，而进一步导致整个厌氧消化过程的恶化；●厌氧体系中的pH值受多种因素的影响：进水pH值、进水水质（有机物浓度、有机物种类等）、生化反应、酸碱平衡、气固液相间的溶解平衡等；●厌氧体系是一个pH值的缓冲体系，主要由碳酸盐体系所控制；●一般来说：系统中脂肪酸含量的增加（累积），将消耗`HCO_3^-`,使pH下降；但产甲烷菌的作用不但可以消耗脂肪酸，而且还会产生`HCO_3^-`，使系统的pH值回升。
●碱度曾一度在厌氧消化中被认为是一个至关重要的影响因素，但实际上其作用主要是保证厌氧体系具有一定的缓冲能力，维持合适的pH值；●厌氧体系一旦发生酸化，则需要很长的时间才能恢复。
3、氧化还原电位：●严格的厌氧环境是产甲烷菌进行正常生理活动的基本条件；●非产甲烷菌可以在氧化还原电位为+100~ -100mv的环境正常生长和活动；●产甲烷菌的最适氧化还原电位为-150~ -400mv，在培养产甲烷菌的初期，氧化还原电位不能高于-330mv；4、营养要求：●厌氧微生物对N、P等营养物质的要求略低于好氧微生物，其要求COD：N：P = 200：5：1；多数厌氧菌不具有合成某些必要的维生素或氨基酸的功能，所以有时需要投加：①K、Na、Ca等金属盐类；②微量元素Ni、Co、Mo、Fe等；③有机微量物质：酵母浸出膏、生物素、维生素等。
生活垃圾焚烧电厂沥滤液厌氧沼气综合利用分析
生活垃圾焚烧电厂沥滤液厌氧沼气综合利用分析摘要：深圳地区生活垃圾焚烧发电厂沥滤液COD含量高达50000-70000mg/L，通过厌氧系统对其进行发酵、分解，产生的沼气纯度高、易收集，对其进行有效利用，既能实现生物质再生资源的综合利用，也能达到节能减排的目的。
1、沼气来源及产生气量生活垃圾沥滤液COD含量很高，经过厌氧处理能产生甲烷含量70%-75%的沼气，对该部分沼气进行综合利用，可以大幅节约厂用电量，有效降低污水处理的动力成本。
但沼气中含有较高浓度的硫化氢，若直接利用其进行发电，将会严重腐蚀设备，而且还会产生二氧化硫等有毒有害气体而污染环境。
因此为了实现对沼气能源的清洁利用，就必须进行脱硫、除湿、除杂及稳压处理。
表1 沼气主要参数一个垃圾焚烧发电厂每天产生1000m3沥滤液，经厌氧处理的沥滤液约为80%（其余作为生化系统碳源），深圳地区产气率约为24Nm3/m3沥滤液，70%甲烷含量下的沼气，可以达到2.5度/Nm3的单位发电量，综合核算，则可以配备1台2MW的燃气发电机组。
2、工艺流程沼气综合利用处理工艺为“脱硫+预处理+沼气发电+余热锅炉+脱硝”，经脱硫处理后硫化氢含量在50ppm以下，再经过预处理系统后可确保发电机组进气参数正常、稳定，其工艺流程图如下：1）生物脱硫生物脱硫工艺有酸法和碱法两个主流工艺，其中碱法生物脱硫因其成本低廉、工艺简单应用较为广泛。
碱法生物脱硫以THIOPAQ工艺为代表，其关键特点是能将气体洗涤塔中消耗的碱液再生，通过受控氧化，将HS-转化成单质硫磺，这就避免了传统碱洗法所带来的大量废碱液的产生。
整套系统由三个主要部分组成：吸收塔、生物反应器、硫沉淀器。
其反应原理如下：①硫化氢收过程：H2S + OH-→ HS- + H2O吸收塔可以看作一个碱洗反应器。
含H2S的气体从吸收塔底部进入，碱液从塔顶往下喷淋，气液相反方向流动。
在微碱性环境下（pH为8～9）发生如上化学反应。
沼气产量计算书
沼气产量计算书
1、沼气理论产气量分析：每去除1gCOD，会产生0.35标准升甲烷。
2、我公司近期厌氧运行情况，厌氧每天进水120m3，厌氧进水COD为38000mg/l，厌氧出水COD为3500mg/l
3、近期每天产生的沼气量计算：
甲烷气量=120m3×（38000-3500）mg/l×0.35l/g
= 1449m3
一般，甲烷在沼气中含量约为55%-73%,取中间值65%计算:
沼气产生量=1449÷65% =2229m3
依据宜兴公司化验结果，甲烷在沼气中含量约为76.2%～80.0%,取低值76.2%计算: 沼气产生量=1449÷76.2% =1902m3
4、根据经验，及我司垃圾处理能力，渗沥液量可达200t/d，则每天产生的沼气量计算： 甲烷气量=200m3×（38000-3500）mg/l×0.35l/g= 2415m3
一般，甲烷在沼气中含量约为55%-73%,取中间值65%计算:
沼气产生量=2415÷65% =3715m3
依据宜兴公司化验结果，甲烷在沼气中含量约为76.2%～80.0%,取低值76.2%计算: 沼气产生量=2415÷76.2% =3169m3
结论：依据厌氧池目前运行状况测算，年平均每天处理约产生甲烷含量约为76.2%的沼气2500m3（即104m3/h）。
厨余垃级连续式干式厌氧发酵技术现状与国内应用项目简介
厨余垃级连续式干式厌氧发酵技术现状与国内应用项目简介摘要：垃圾分类背景下，对于厨余垃圾中有机物无害化、减量化、资源化处理问题，文章阐述了国内干式厌氧发酵应用现状，介绍了连续式干式厌氧工艺类型以及干式厌氧发酵原理，同时结合实际案例，探讨了干式厌氧工艺影响因素分析，为厨余垃圾连续干式厌氧技术的发展和应用提供参考。
关键词：厨余垃圾；连续式；干式厌氧发酵前言：厨余垃圾主要指家庭日常生活中丢弃的果蔬、食物下脚料、剩菜剩饭和瓜果皮等易腐蚀的有机垃圾。
1国内干式厌氧发酵应用现状天子岭分类减量综合体项目厨余垃圾处理工艺路线采用“物料接收+粗破碎+磁选筛分+生物质分离+立式干式厌氧+脱水”，项目设计处理量200t/d，建设2个2500m³干式厌氧发酵罐，设计每吨原生厨余垃圾产沼气80m³。
垃圾通过分类减量综合体处理，运输至末端处置厂后，可有效减少天子岭垃圾填埋量，改善天子岭的空气质量。
本项目现为调试阶段，日处理厨余垃圾160t以上，干式厌氧后发酵剩余物经螺压脱水、除砂、离心脱水后进行污水处理。
上海生物能源再利用中心作为上海市生活垃圾全程分类系统重要终端处置设施建设项目，是当前上海市规模最大的湿垃圾资源化处理设施。
项目建设规模1000吨/天湿垃圾处理，其中，400吨/天餐饮垃圾，600吨/天厨余垃圾，使用餐饮预处理+湿式厌氧产沼和厨余预处理+干式厌氧产沼组合工艺，日产沼气大约6万/立方米，年发电量2千万度多。
与餐饮垃圾相比，厨余垃圾的含油率、含水率较低，含固率相对较高，适合使用干式厌氧工艺。
干式厌氧罐采用卧式厌氧消化罐，通过搅拌机的机械搅拌，干式厌氧产生的沼气进入后续沼气净化及存储单元，厌氧消化后产生的沼液进入干式厌氧脱水单元，干式厌氧发酵系统包含两部分，厌氧发酵系统、垃圾暂存系统。
垃圾经预处理后，通过螺旋输送进入有机质缓存料坑。
有机质缓存料坑主要功能是预发酵，对厌氧发酵罐进料时间(24h)与预处理工作时间(12h)之间的差异进行平衡。
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厌氧产生甲烷的过程以及产生量
厌氧反应过程是对复杂物质（指高分子有机物以悬浮物和胶体形式存在于水中）生物降解的复杂的生态系统。
其反应过程可分为四个阶段：
1 水解阶段——被细菌胞外酶分解成小分子。
例如：纤维素被纤维酶水解为纤维二糖和葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解为麦牙糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白酶水解为短肽和氨基酸等，这些小分子的水解产物能被溶解于水，并透过细胞为细胞所利用。
2 发酵阶段——小分子的化合物在发酵菌（即酸化菌）的细胞内转化为更为简单的化合物，并分泌到细胞外。
这一阶段主要产物为挥发性脂肪酸（VFA）醇类、乳酸、CO、氢、氨、硫化氢等。
3 产酸阶段——上一阶段产物被进一步转化为乙酸、氢、碳酸以及新的细胞物质。
4 产甲烷阶段——在这一阶段乙酸、氢、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新细胞物质。
a、水解阶段——含有蛋白质水解、碳水化合物水解和脂类水
解。
b、发酵酸化阶段——包括氨基酸和糖类的厌氧氧化，以及较
高级脂肪酸与醇类的厌氧氧化。
产乙酸阶段一一含有从中间产物中形成乙酸和氧气，以及氢气和二氧化碳形成乙酸。
d、产甲烷阶段一一包括从乙酸形成甲烷，以及从氧、
二氧化碳形成甲烷。
废水中有硫酸盐时，还会有硫酸盐还原
过程。
厌氧发酵以及氧化过程化学计算：
甲烷菌只能利用有限的几种基质，如下所示，其反应
定义为CO2型反应和甲基型反应，包括氢、甲酸、一氧化碳、甲醇、甲胺、和醋酸盐氧化反应。
2H2 CO2 CH4 2H2O
4HCOO 4H CH4 3CO2 2H2O
4CO 2H2O CH4 3CO2
4CH3OH 3CH4 CO2 2H 2O
4CH33N H2O 9CH4 3CO2 6H2O 4NH3 CH3COOH CH4
CO2
发酵过程中COD的变化一般用COD平衡而不用氧的消耗进行计算。
利用厌氧反应器中甲烷产生量可算出COD损失量。
通过化学计算即可确定甲烷COD的当量，甲烷的COD值是降甲烷氧化变成二氧化碳和水时氧的需要量。
CH 2 202CO 2 2H 2O
有方程可知道：1mol甲烷COD为2(32g°2/mol)，即等于
64g°2/mol CH4,在标准状态下，1mol甲烷的体积为22.414L，
即等于0.35L甲烷/gCODo
22.414L mol 64gCOD molCH 40.35LCH 4.. gCOD
CH 4量=
备注：氧的摩尔质量8。
按照这几天进水水质分析：理论值。
进水COD=8487mg/L 出水COD=2500mg/L 进水流量Q=5M 3
一天处理COD= (8487mg/L-2500mg/L ) *24h*5 M3
=5987mg/L*24h*5 M 3 =718440g
根据目前厌氧池常温处理:
CH 4量=(718440gCOD/d)*0.35L CH 4/gCOD =251 M 3/d
注解：以上计算不考虑厌氧细菌本身代谢消耗的一部分温度的变
COD。
化对甲烷产生量的变化忽略不计。
(注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分
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