有机固体废物厌氧发酵技术-PPT演示文稿
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厌氧发酵的工程应用实例ppt
• （2）处理工艺
• 南阳酒精总厂的废糟液处理整个工艺流程见图2-3-35。酒精厂排放13001500t/d酒糟废液。这一排放废液经过固液分离，分离出的DDG作为饲 料出售。经过固液分离后的废液量为1000-1100t/d，进入厌氧消化池。 值得说明的是在两种情况下，厌氧处理的糟液量是有变化的，一是如果 饲料销售价格低或销售不出去时；二是当城市需要更多的沼气时，均将 不进行固液分离而全部进入厌氧消化池以多产沼气。所以这是厌氧接触 工艺的一个优点，也是本系统的一个优点。因在产生沼气和饲料销售两 个渠道可以进行调节，增加了系统的灵活性。
（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。
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– （1）其备料罐是专利技术，在备料罐中实现水选，将轻质物料用刮 渣机刮出来；砂石、玻璃等从备料罐下部用水反冲排除，备料罐还能调 节干固有机物进料的含量和温度。
– （2）采用立式发酵罐（又称生物反应器），罐体室外露天安装，下 锥体和排渣口在地下室，实现洁净生产。
– （3）采用中温35-37℃发酵工艺，参入发酵的菌种比较皮实，运行稳定 可靠。
• 南阳酒精总厂的废糟液处理整个工艺流程见图2-3-35。酒精厂排放13001500t/d酒糟废液。这一排放废液经过固液分离，分离出的DDG作为饲 料出售。经过固液分离后的废液量为1000-1100t/d，进入厌氧消化池。 值得说明的是在两种情况下，厌氧处理的糟液量是有变化的，一是如果 饲料销售价格低或销售不出去时；二是当城市需要更多的沼气时，均将 不进行固液分离而全部进入厌氧消化池以多产沼气。所以这是厌氧接触 工艺的一个优点，也是本系统的一个优点。因在产生沼气和饲料销售两 个渠道可以进行调节，增加了系统的灵活性。
（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。
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– （1）其备料罐是专利技术，在备料罐中实现水选，将轻质物料用刮 渣机刮出来；砂石、玻璃等从备料罐下部用水反冲排除，备料罐还能调 节干固有机物进料的含量和温度。
– （2）采用立式发酵罐（又称生物反应器），罐体室外露天安装，下 锥体和排渣口在地下室，实现洁净生产。
– （3）采用中温35-37℃发酵工艺，参入发酵的菌种比较皮实，运行稳定 可靠。
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
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。
有机固体废物堆肥化及厌氧发酵概要课件
厌氧发酵过程
厌氧发酵过程包括水解、酸化 、产氢产乙酸和甲烷化四个阶 段。
厌氧发酵产物
厌氧发酵的产物包括甲烷、二 氧化碳、氢气和氨气等。
厌氧发酵的主要影响因素
01
02
03
04
温度
厌氧发酵过程对温度有很高的 要求，不同温度下微生物的活 性不同。
酸碱度
酸碱度对厌氧发酵过程也有很 大的影响，不同的酸碱度下微 生物的活性不同。
城市垃圾处理
02 城市垃圾中含有大量的有机物，通过厌氧发酵可以将
其转化为清洁能源，同时减少垃圾对环境的影响。
污水污泥处理
03Βιβλιοθήκη 污水污泥中含有大量的有机物，通过厌氧发酵可以将
其转化为清洁能源，同时减少污泥对环境的影响。
04
有机固体废物堆肥化及厌氧发酵的联合应用
联合应用的必要性及可行性
必要性
我国每年产生大量有机固体废物，如不进行合理处理，将造成环境污染和资源 浪费。堆肥化和厌氧发酵分别是处理有机固体废物的重要技术，但单一应用存 在一定局限性，联合应用可以相互促进，提高处理效果。
VS
发展需求
随着环保政策的加强和人们对有机废弃物 处理的迫切需求，有机固体废物堆肥化和 厌氧发酵产业的发展需求不断增加。未来 ，该产业的发展趋势将包括提高产业集中 度、推动技术创新和降低成本等。
政策法规对行业发展的影响及建议
政策法规对行业发展的影 响
政策法规对有机固体废物堆肥化和厌氧发酵 产业的发展具有重要影响。目前，我国政府 正在加强环保政策的实施，出台了一系列与 有机废弃物处理相关的政策和法规，为该产 业的发展提供了良好的政策环境。
建议
为了促进有机固体废物堆肥化和厌氧发酵产 业的发展，建议政府继续加强政策支持，提 供财政补贴、税收优惠等措施，鼓励企业进 行技术创新和设备更新，提高产业集中度和 竞争力。同时，政府应加强监管力度，确保 企业的环保行为符合法规要求，推动产业的
第八章有机固体废物生物处理堆肥-PPT
➢ 通风作用:
✓ 维持好氧微生物得生物活性; ✓ 带走水蒸气,干化物料; ✓ 调节发酵仓内堆层得温度等。
通气量不足,堆体处于厌氧状态; 通气量过大,散失热量与水分快,导致温度下降与水分缺乏。 一般氧浓度控制在18%左右。
好氧堆肥技术
含水率及其控制
水得作用: ➢ 一就是溶解有机物,参与微生物新陈代谢。微生物只能
堆肥化工艺分类
厌氧堆肥→好氧堆肥(需氧程度) 中温堆肥→高温堆肥(按温度范围) 露天堆肥→机械密封堆肥(按堆制方式) 静态堆肥→动态堆肥(按物料运动形式)
堆肥化工艺分类
厌氧堆肥
厌氧堆肥就是依赖专性与兼性厌氧细菌得作用降解有 机物得过程。
➢ 优点:工艺简单;通过堆肥自然发酵分解有机物,不必由 外界提供能量,因而运转费用低。
可以互相讨论下，但要小声点
堆肥化包含四层含义
➢ 堆肥化得原料就是来自生物得固体有机物; ➢ 堆肥化过程就是在人工控制条件下进行; ➢ 作用得主体就是微生物,作用得过程就是生
物化学过程; ➢ 产物就是稳定得腐殖质。
堆肥及其功用
堆肥概念:
堆肥(post)就是有机固体废 物经过堆肥化处理得到得成 品(或产品),就是一种深褐色、 质地松散、有泥土味得物质, 其主要成分就是腐殖质。
前处理
主发酵 后发酵
后处理
贮存
前处理
不同得堆肥原料,所采用得前处理方式往往不同。 ➢ 以家畜粪便、污泥等为堆肥原料时前处理措施就是调
整水分与碳氮比,或者添加菌种与酶制剂; ➢ 以城市生活垃圾为堆肥原料时,前处理往往包括破碎、
分选等工序。考虑到增加物料表面积得同时,还必须保 持一定得空隙率,以便于通风供氧。一般情况下,适宜得 粒径范围就是12-60mm。
✓ 维持好氧微生物得生物活性; ✓ 带走水蒸气,干化物料; ✓ 调节发酵仓内堆层得温度等。
通气量不足,堆体处于厌氧状态; 通气量过大,散失热量与水分快,导致温度下降与水分缺乏。 一般氧浓度控制在18%左右。
好氧堆肥技术
含水率及其控制
水得作用: ➢ 一就是溶解有机物,参与微生物新陈代谢。微生物只能
堆肥化工艺分类
厌氧堆肥→好氧堆肥(需氧程度) 中温堆肥→高温堆肥(按温度范围) 露天堆肥→机械密封堆肥(按堆制方式) 静态堆肥→动态堆肥(按物料运动形式)
堆肥化工艺分类
厌氧堆肥
厌氧堆肥就是依赖专性与兼性厌氧细菌得作用降解有 机物得过程。
➢ 优点:工艺简单;通过堆肥自然发酵分解有机物,不必由 外界提供能量,因而运转费用低。
可以互相讨论下，但要小声点
堆肥化包含四层含义
➢ 堆肥化得原料就是来自生物得固体有机物; ➢ 堆肥化过程就是在人工控制条件下进行; ➢ 作用得主体就是微生物,作用得过程就是生
物化学过程; ➢ 产物就是稳定得腐殖质。
堆肥及其功用
堆肥概念:
堆肥(post)就是有机固体废 物经过堆肥化处理得到得成 品(或产品),就是一种深褐色、 质地松散、有泥土味得物质, 其主要成分就是腐殖质。
前处理
主发酵 后发酵
后处理
贮存
前处理
不同得堆肥原料,所采用得前处理方式往往不同。 ➢ 以家畜粪便、污泥等为堆肥原料时前处理措施就是调
整水分与碳氮比,或者添加菌种与酶制剂; ➢ 以城市生活垃圾为堆肥原料时,前处理往往包括破碎、
分选等工序。考虑到增加物料表面积得同时,还必须保 持一定得空隙率,以便于通风供氧。一般情况下,适宜得 粒径范围就是12-60mm。
有机固体废物厌氧发酵技术-PPT演示文稿
5）酸碱度、pH值和发酵液的缓冲作用 水解与发酵菌及产氢产乙酸菌对pH值的适应范围大
致为5~6.5，而甲烷菌对pH值的适应范围为6.6~7.5 之间 pH<4.8时，体系过度酸化，厌氧发酵停止 在发酵系统中，如果水解发酵阶段与产酸阶段的反 应速率超过产甲烷阶段，则pH值会降低，影响甲烷 菌的生活环境
湿法发酵与干法发酵
中温湿式发酵工艺 —湿法发酵含固率低，处理设 施要求空间加大，沼 液产生量大，后续处理困难。 —湿法发酵适用处理含水量较高的餐饮垃圾和污泥 等，也可用于处理分选后的厨余有机垃圾，但是需 要进行压榨或稀释预处理，水耗和能耗均较高
中温干式厌氧发酵系统工艺
中温干式厌氧发酵系统工艺
—干式发酵原料总固体含量在 20％～35%，物料中 不存在可流动的液体而呈半 固态 —干法发酵工艺含固率较高，占地空间较小，流程 简单，能耗低、沼液产生量少 —分选工艺合理、可靠，对大粒径杂质塑料袋、橡 胶和石块等要求较高， 对小粒径砂土等要求较低 —干法发酵适用于处理含水量较少，经过严格分选 后的有机垃圾
这种工艺的优点是沼气池结构相对简单，造价较 低。一般固体废物处理很少采用常温厌氧发酵
（2）按发酵级数分类 相互连通的沼气池的数量多 少，分为单级、两级和多级发酵 ①单级发酵 混合发酵只有一个沼气池（或发酵装 置），其沼气发酵过程只在一个发酵池内进行。设 备简单，但条件控制较困难
（2）按发酵级数分类 相互连通的沼气池的数量多 少，分为单级、两级和多级发酵 ②两级和多级发酵 二级或多级沼气发酵工艺，发 酵在两个或两个以上的互相连通的发酵池内进行。 原料先在第一个发酵池滞留一定时间进行分解、产 气，然后料液从第一个发酵池进入第二个或其余的 发酵池继续发酵产气 发酵工艺滞留期长，有机物分解彻底，但投资较高
《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。
7-8固体废物的生物处理PPT课件
微生物新陈代谢作用使固体有机质降解、转化成简单、 稳定的化合物，同时放出能量(其中大部分能量以CH4 的形式出现)，仅少部分有机物转化成新的细胞质组分。 减量化和资源化效果明显。
微生物种类
7.2 堆肥化(composting)
• 概述 • 好氧堆肥原理 • 堆肥原料及堆肥微生物 • 堆肥化过程 • 好氧堆肥工艺 • 堆肥化的影响因素 • 堆肥质量 • 堆肥农业效用
• 堆温一般可达到65～70℃，或者更高。此时，嗜温菌受到抑制或死亡， 嗜热菌大量繁殖，逐渐替代嗜温菌的活动。
7-8.固体废物的生物处理
概述 堆肥化 厌氧发酵制沼气
7.1 概述
概念 作用与特点 基本生物原理
(1) 概念
利用微生物氧化（好氧堆肥）、分解（厌氧发酵）有机固体废物 的能力处理可降解的有机固体废物，使其达到无害化和资源化的 过程。
生物处理(biologic treatment)是处理和利用有机固废的一条重要 的途径。
yOz
NH 3
(nx
ny 4
nz 2
5x)O2
（C细5H胞7 N质0）2 ＋（n
5)CO2
ny 2
4
H
2O
能量
c. 细胞质的分解反应(decomposition reaction)
细胞质的分解反应是细胞质内源呼吸所引起的反应：
C5 H 7 NO2 5O2 5CO2 2H 2O NH 3 能量
都为单细胞。细菌一般只有0.5～lOμm大小。其比表面积大，容易让难 降解的有机物进入细胞并进行代谢活动。细菌的含水率约为80％，有机 物约占其总固体成分的90％。 • 真菌是有机营养型生物，结构比细菌复杂，可分为霉菌和酵母。 • 霉菌属好氧菌,而酵母在代谢活动中表现出好氧和厌氧两种特性。 • 真菌能在低水分条件下生长，能从具有高渗透压的介质中提取水分。
微生物种类
7.2 堆肥化(composting)
• 概述 • 好氧堆肥原理 • 堆肥原料及堆肥微生物 • 堆肥化过程 • 好氧堆肥工艺 • 堆肥化的影响因素 • 堆肥质量 • 堆肥农业效用
• 堆温一般可达到65～70℃，或者更高。此时，嗜温菌受到抑制或死亡， 嗜热菌大量繁殖，逐渐替代嗜温菌的活动。
7-8.固体废物的生物处理
概述 堆肥化 厌氧发酵制沼气
7.1 概述
概念 作用与特点 基本生物原理
(1) 概念
利用微生物氧化（好氧堆肥）、分解（厌氧发酵）有机固体废物 的能力处理可降解的有机固体废物，使其达到无害化和资源化的 过程。
生物处理(biologic treatment)是处理和利用有机固废的一条重要 的途径。
yOz
NH 3
(nx
ny 4
nz 2
5x)O2
（C细5H胞7 N质0）2 ＋（n
5)CO2
ny 2
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H
2O
能量
c. 细胞质的分解反应(decomposition reaction)
细胞质的分解反应是细胞质内源呼吸所引起的反应：
C5 H 7 NO2 5O2 5CO2 2H 2O NH 3 能量
都为单细胞。细菌一般只有0.5～lOμm大小。其比表面积大，容易让难 降解的有机物进入细胞并进行代谢活动。细菌的含水率约为80％，有机 物约占其总固体成分的90％。 • 真菌是有机营养型生物，结构比细菌复杂，可分为霉菌和酵母。 • 霉菌属好氧菌,而酵母在代谢活动中表现出好氧和厌氧两种特性。 • 真菌能在低水分条件下生长，能从具有高渗透压的介质中提取水分。
厌氧发酵制沼气PPT演示课件
在产酸阶段，产氢、产醋酸细菌把前一阶段产生的一些可溶性有机 物进一步分解成挥发性脂肪酸（丙酸、丁酸、乳酸、长链脂肪酸） 醇、酮、醛、CO2和H2等。 在产甲烷阶段，产甲烷菌将第二阶段的产物进一步降解成甲烷和 CO2，同时利用产酸阶段产生的H2将部分CO2转化成甲烷。
6
堆肥有机
厌 物微生物 氧 消 化 原 理
• 解：
M TS
W2 W1
100% 1.95 100% 19.5% 10
WTS W M TS 1000 1.95% 195(kg)
13
原料的碳氮比 混合原料碳氮比的计算
14
常用发酵原料的碳氮比
15
例：人粪和猪粪各100kg，配合成碳氮比为25：1的 混合发酵原料，需稻草多少kg？
细胞物质 有机酸，醇类，O2， NH3，H2S等，能量， 微生物
细胞物质 CO2，CH4等，
能量
7
堆肥有机
厌 物(C、N、
氧 消
O、H、P、 S等)
化
细胞物质(微生物繁殖)
有机酸、醇类、 CO2 、 H2S 、 NH3 、 能量
细胞物质 CO2 、 CH4 等，能量
原
理
酸性发酵阶段
碱性发酵阶段
两段理论
在发酵液中添加少量的ZnSO4、磷矿粉、炼钢渣、炉灰等，有助于促进厌 氧发酵，提高产气量和原料利用率。同时添加少量K、Na、Mg、Zn、P等 元素也能提高产气率。但是有些化学物质能抑制发酵微生物的生命活力， 含氮化合物（蛋白质、氨基酸、尿素等）过多，抑制甲烷发酵（加碳源， 调节C/N）；Cu、Zn、Cr等重金属及氰化物也会抑制厌氧消化
进 酶的反应速度，有利于纤维素等大分子化合物的分解。 24
6
堆肥有机
厌 物微生物 氧 消 化 原 理
• 解：
M TS
W2 W1
100% 1.95 100% 19.5% 10
WTS W M TS 1000 1.95% 195(kg)
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原料的碳氮比 混合原料碳氮比的计算
14
常用发酵原料的碳氮比
15
例：人粪和猪粪各100kg，配合成碳氮比为25：1的 混合发酵原料，需稻草多少kg？
细胞物质 有机酸，醇类，O2， NH3，H2S等，能量， 微生物
细胞物质 CO2，CH4等，
能量
7
堆肥有机
厌 物(C、N、
氧 消
O、H、P、 S等)
化
细胞物质(微生物繁殖)
有机酸、醇类、 CO2 、 H2S 、 NH3 、 能量
细胞物质 CO2 、 CH4 等，能量
原
理
酸性发酵阶段
碱性发酵阶段
两段理论
在发酵液中添加少量的ZnSO4、磷矿粉、炼钢渣、炉灰等，有助于促进厌 氧发酵，提高产气量和原料利用率。同时添加少量K、Na、Mg、Zn、P等 元素也能提高产气率。但是有些化学物质能抑制发酵微生物的生命活力， 含氮化合物（蛋白质、氨基酸、尿素等）过多，抑制甲烷发酵（加碳源， 调节C/N）；Cu、Zn、Cr等重金属及氰化物也会抑制厌氧消化
进 酶的反应速度，有利于纤维素等大分子化合物的分解。 24
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Kompogas 厌氧设备
进料出料及罐内物料运移方式 通过转子泵连续进料；罐内通过一根长搅拌轴，转速 2～3rpm，横向搅拌并 推动物料，物料以水平柱塞流形式运移；出料为搅拌轴推到出料口，跌落入 出料 槽，无轴螺杆提升输出。用泵排出消化残余物，约 1/3 的出料回流以供 接种微生物 厌氧发酵参数 进料尺寸：＜8 cm，温度：55℃，停留时间：14～18 d，罐内物料平均 TS： 25%，容积负荷：6～12 kg TS/m3∙d，罐的容积：1300 m3 和 1500 m3 两种 类型
1）温度因素 可把发酵过程分为常温发酵（自然发酵）、中温发 酵（28～38℃）和高温发酵（48～60℃）
2）发酵细菌的营养及营养物比例 一般厌氧发酵适宜的C/N比为（30～20）:1 厌氧发酵对磷（以磷酸盐的形式）的需求量大约
为氮的1/5
3）混合均匀程度 搅拌的目的是使发酵原料分布均匀，增加微生物
Dranco 工艺
进料出料及罐内物料运移方式 进料与厌氧罐出料按 5:1 至 8:1 比例混合后，用水泥泵将物料运送至圆柱形消 化器顶部进料，物料在厌氧发酵器中垂直向下运移，消化罐在底部出料。实际 上物料单次在厌氧消化罐中停留时间为约 3 d，但由于大物料回流，使其重复 在消化罐中的移动 6～7 次，从而使得总的停留时间约 20 d 厌氧发酵参数 进料尺寸：＜4 cm，温度：35℃或 55℃，停留时间：约 20 d（55℃）或 30d （35℃），进料 TS：约 32%，罐内物料平均 TS：20～35%，容积负荷：5～ 10 kg TS/m3∙d，罐的有效容积：3275 m3
两步发酵
湿法发酵与干法发酵
中温湿式发酵工艺 —湿式发酵是指固体含量在 15%以下，一般湿式发 酵进罐物料含固率控制在 8%-10%，粒径在 15mm 以下，发酵物料呈流动态的液状物质的厌氧发酵 —湿式发酵工艺需要对垃圾进行压榨或稀释调质，以 便满足湿式发酵含固率条件，湿式 消化罐受垃圾杂 质影响较大，对分选除杂要求较高
（3）按投料运转方式分类 分为连续发酵、半连续发 酵、批量发酵、两步发酵 ①连续发酵 是从投料启动并稳定运行后，按一定的负 荷量连续进料，此发酵工艺能保持稳定的有机物消化 速度和产气率，适于处理来源稳定的城市污水、工业 废水和大、中型畜牧场的粪便等
（3）按投料运转方式分类 分为连续发酵、半连续发 酵、批量发酵、两步发酵 ②半连续发酵 启动时一次性投入较多的发酵原料，当 产气量趋于下降时，开始定期添加新料和排出旧料， 以维持比较稳定的产气率 我国广大农村由于原料特点和农村用肥集中等原因， 主要采用这种发酵工艺
VALORGA 工艺
进料出料及罐内物料运移方式 柱塞泵进料，每天进料一次，一次进料数小时，从圆柱形罐一侧进 入，利用脉冲注入压缩的沼气混合，压缩沼气约 5～8 个大气压， 物料绕过罐体中心的隔墙后从罐的另一侧由罐体底部重力排料 厌氧发酵参数 进料尺寸：＜6cm，温度：35℃或 55℃，停留时间：约 15 d（ 55℃）或 30 d（35℃），进料 TS：约 40%，罐内物料平均 TS： 25～35%，容积负荷：6～11 kg TS/m3∙d，罐的有效容积：4200 m3
这种工艺的优点是沼气池结构相对简单，造价较 低。一般固体废物处理很少采用常温厌氧发酵
（2）按发酵级数分类 相互连通的沼气池的数量多 少，分为单级、两级和多级发酵 ①单级发酵 混合发酵只有一个沼气池（或发酵装 置），其沼气发酵过程只在一个发酵池内进行。设 备简单，但条件控制较困难
（2）按发酵级数分类 相互连通的沼气池的数量多 少，分为单级、两级和多级发酵 ②两级和多级发酵 二级或多级沼气发酵工艺，发 酵在两个或两个以上的互相连通的发酵池内进行。 原料先在第一个发酵池滞留一定时间进行分解、产 气，然后料液从第一个发酵池进入第二个或其余的 发酵池继续发酵产气 发酵工艺滞留期长，有机物分解彻底，但投资较高
湿法发酵与干法发酵
中温湿式发酵工艺 —湿法发酵含固率低，处理设 施要求空间加大，沼 液产生量大，后续处理困难。 —湿法发酵适用处理含水量较高的餐饮垃圾和污泥 等，也可用于处理分选后的厨余有机垃圾，但是需 要进行压榨或稀释预处理，水耗和能耗均较高
中温干式厌氧发酵系统工艺
中温干式厌氧发酵系统工艺
—干式发酵原料总固体含量在 20％～35%，物料中 不存在可流动的液体而呈半 固态 —干法发酵工艺含固率较高，占地空间较小，流程 简单，能耗低、沼液产生量少 —分选工艺合理、可靠，对大粒径杂质塑料袋、橡 胶和石块等要求较高， 对小粒径砂土等要求较低 —干法发酵适用于处理含水量较少，经过严格分选 后的有机垃圾
城市污泥
活性物质（90％）
35
2.08
＋原始物质（10％）
0.21
65
城市原始污泥 城市固体垃圾 奶牛场废物 猪场废物 菜牛粪 百慕大草 禽粪
35
1.6
35
－
35
4.9
24
0.92
55
16.2
35
1.3
35
Hale Waihona Puke 1.60.5269
0.17
59
0.75
80
0.48
75
0.29
56
0.14
61
0.19
54
厌氧发酵设备与工艺
干式厌氧发酵工艺需解决高含固率 与传质的矛盾，需保持罐内物料的 均质性，避免相分离，所以对罐体 结构以及搅拌方式的要求非常高， 是干式厌氧发酵工艺的技术难点
搅拌方式上有三种形式，气体搅拌、回流搅拌和 机 械搅拌，前两种搅拌形式，罐内都没有机械搅拌装置
出料口的设置四种工艺 都是采用罐体底部出料，但 立式罐结构都是采用重力出料，无需再配置动力出料 装置，而卧式罐体中瑞典 Kompogas 工艺是依靠罐 内搅拌轴将物料推送出料，德 国 STRABAG BRV 工 艺是在出料端采用真空抽吸出料的方式
5）酸碱度、pH值和发酵液的缓冲作用 氨与二氧化碳反应生成的碳酸氢氨使得发酵液具有
一定的缓冲能力，在一定的范围内可以避免发生这 种情况 应保持碱度在2000mg/L以上，使其有足够的缓冲能 力，可有效防止系统pH值的下降
6）生物固体停留时间（污泥龄）与负荷 发酵罐的容积负荷和发酵时间之间一般呈反比例
反应
5）酸碱度、pH值和发酵液的缓冲作用 消化液的酸度与脂肪酸含量有关 脂肪酸含量较多的有乙酸、丙酸、丁酸，其次为甲
酸、己酸、戊酸、乳酸等 丙酸的积累是造成酸抑制的基本原因。脂肪酸含量
大于2000~3000 mg/L会使发酵过程受阻 消化液的碱度通常由其中的氨氮含量决定，它能中
和酸而使发酵液保持适宜的pH值 氨有一定的毒性，一般应不超过1000mg/L
数量最多、作用最大的微生物是细菌，18属、51种 真菌（丝状真菌和酵母）虽也能存活，但数量很少 藻类和原生动物偶有发现，但数量也较少 细菌以厌氧菌和兼性厌氧菌为主 参与有机物逐级厌氧发酵降解的细菌主要有三大类
群，依次为水解发酵细菌、产氢产乙酸细菌、产甲 烷细菌
影响发酵细菌功能的环境条件
比利时 Dranco 工艺由于采用底部锥底出料，一旦发 生相分离，沉淀物将堵塞出料口，也需要清罐后再重 新启动
法国 Valorga 立式工艺，采用底部高压沼气搅拌， 沉 积会降低搅拌效率，但不影响高压沼气搅拌的操作， 同时立式罐体出料口设置 有低位和高位出料口，当沉 积物将低位料口堵塞后，可采用高位料口继续出料和 回流，再加上高压气体搅拌的正常运行，可在不清罐 的状态下恢复罐体的运行
水压式沼气池工作原理示意图
水压式沼气池工作原理示意图 （a）1—加料管；2—发酵间（贮气部分）；3—池内液面0-0；4—出料间液面 （b）1—加料管；2—发酵间（贮气部分）；3—池内料液液面A-A；4—出料间液面B-B （c）1—加料管；2—发酵间（贮气部分）；3—池内料液液面A-A；4—出料间液面B-B；
典型厌氧发酵过程
干式厌氧消化系统简图
蒸汽 有机浆液
关系，厌氧发酵的好坏与污泥龄有直接关系
式中
c ——污泥龄，d，SRT；
M r ——发酵罐内的总生物量，kg；
e ——发酵罐每日排出的生物量，
e
Me t
M e ——排出发酵罐的总生物量，（包括上清液带出的），kg；
t ——排泥时间，d
固体废物厌氧消化运行性能数据
原料
温度（℃）有 机 负 荷 甲 烷 产 量 甲烷含量 （ g(VS)/L•d ）（L/g(VS)） ％
干式厌氧系统运行过程控制的要点除对生化系统的控 制外，另一个关键问题 是保证高效的搅拌操作，也 是避免罐内物料发生相分离的重要手段之一
通常干 式厌氧发酵过程需要严格控制罐内物料的含 固率、粘度、进罐惰性物比例等
干式厌氧发酵系统不论采用立式结构还是卧式结构， 一旦发生相分离，罐内都会发生重质、水相和轻质的 三相分离，重质的砂石沉降在消化罐底部，轻质的 塑 料等杂物漂浮在消化罐顶部，而水相居中，对于卧式 的机械 搅拌方式，如德国 STRABAG 和瑞典 Kompogas 工艺，罐体内的沉积物将导致机 械搅拌 失效无法搅拌，在不清罐的情况下几乎没有可能再使 系统恢复运行状态
5）酸碱度、pH值和发酵液的缓冲作用 水解与发酵菌及产氢产乙酸菌对pH值的适应范围大
致为5~6.5，而甲烷菌对pH值的适应范围为6.6~7.5 之间 pH<4.8时，体系过度酸化，厌氧发酵停止 在发酵系统中，如果水解发酵阶段与产酸阶段的反 应速率超过产甲烷阶段，则pH值会降低，影响甲烷 菌的生活环境
BRV 工艺
进料出料及罐内物料运移方式 两段式厌氧工艺，在进入厌氧消化罐前先在预发酵槽停留一定时 间，然后通过螺旋进料器给消化罐进料，从方形罐的一侧进入， 物料是平推流的方式移动，罐内有数个搅拌器，方形消化罐的另 一侧采用真空抽吸出料 厌氧发酵参数 进料尺寸：＜6 cm，温度：55℃，停留时间：21～29 d，进料 TS：20～ 35%，罐内物 料平均 TS：16～27%，出料 TS：16～ 20%，容积负荷：7～10 kg TS/m3∙d，罐的有效容积：1900m3