完整版固体废物处理与处置
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1．农村发酵原料 ?富N原料：通常是指人、畜和家禽粪便，也包括青草等 ?富C原料：秸杆和秕壳等农作物的残余物
2．城镇有机废物废水
包括人粪尿、生活污水、有机垃圾、有机工业废水、废渣和污泥等
3．水生植物
主要包括水葫芦、水花生、水浮莲和其它水草和藻类等。
三、厌氧消化的原料的分类与特性
二、按原料的形态分： 1．固体原料： 秸杆类、城市有机垃圾等都是固形物，其干
2+H2O
二、厌氧消化的原理
（二）三段理论 ① 水解酸化过程
纤维素
纤维素酶， H2O
纤维二糖
纤维二糖酶， H 2O
葡萄糖
半纤维素
半纤维酶 H2O
多聚糖类
多聚糖酶
单糖 +糖醛酸
H 2O
发酵
H2, CO 2, 乙酸,丁酸,甲酸和醇类等
蛋白质
蛋白酶 ( 内肽 酶)，H 2O
蛋白胨
蛋白酶 ( 内肽酶 ) ，
H2O
多肽
肽酶(外肽 酶) ，H2O 氨基酸
二、厌氧消化的原理
（二）三段理论
② 产氢产乙酸过程
产氢产乙酸过程是指醋酸分解菌和产氢菌利用水解酸化反应过
程产生的可溶性物质（醇类Ca1Hb1Oc1和有机酸Ca2Hb2Oc2-）作电子 供体最终产生乙酸或氢气的过程。
产乙酸的反应式为：
C
a1
Hb1
O
c1+NH
→C αH βO εNδ +
CH
+ 4
HCO
3-+CO 2
当以甲醇为电子供体时，反应式为：
CH
3OH+HCO
3
+NH 4 ++H 2O
→CαHβOεNδ+ CH 4+ CO 2
二、厌氧消化的原理
（三） 四个阶段（ 1979，Zeikuslao等人）
第一步水解过程：高分子物质，通常是非溶解性物质，在酶的 作用下水解为溶解性的物质。
Ca
Hb
OcNd
+NH
4++H
++HCO
3
→CαHβOεNδ+ Ca1Hb1Oc1+NH4++CO 2+H2O
Ca
Hb
Oc+NH
4++H++HCO
-
3
→CαHβOεNδ+ Ca2Hb2Oc2-+NH4++CO 2+H2O
Ca1
H b1 O c1 +NH 4++HCO
3
→Cα H βO εNδ+
C
a2 H b2 O c2 -+CO
一、厌氧消化的概念
厌氧消化 是指在厌氧微生物的作用下，有控制地 使废物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，又称为甲烷发酵（或 称厌氧发酵、沼气发酵）。
? 自然界中，厌氧发酵广泛存在，但发酵速度缓慢。
CxH yOz ? H 2 , CO2 ? CH 4
二、厌氧消化的原理
消化
有机酸、 乙醇、乙 醛
细胞合成
酶
甲烷 二氧化碳
消化
新细胞
二、厌氧消化的原理
（二）三段理论（ 70年代初）
1、水解阶段 2、产酸阶段 3、产甲烷阶段
二、厌氧消化的原理
（二）三段理论
复杂有机物
水解 产酸 菌
20 %
乙酸
乙酸产
甲烷菌
产氢产
同
醇类、羧基酸 （乙酸除外）
乙酸菌
52 %
76 %
24 %
型 72 产% 乙
第五章 固体废物的生物处理
第一节 固体废物的好氧堆肥处理 第二节 固体废物的厌氧消化处理 第三节 固体废物的微生物浸出 第四节 固体废物的其他生物处理技术
第二节 固体废物的厌氧消化处理
一、厌氧消化的概念与发展 二、厌氧消化的原理 三、厌氧消化的影响因素 四、厌氧消化的工艺 五、厌氧消化装置 六、沼气及发酵残渣的综合利用 七、厌氧消化的优势与不足
物质含量比较高。它们主要可用于干发酵、坑填发酵。
2．浆液态原料： 指人、畜和家禽粪便，它们一般随清洗水排入粪坑
，呈浆液态。鲜粪干物质含量多在 20%左右，与水混合后的浆液多在 10%上 下。它们可与固态原料混合，进行干发酵，同时也作为我国农村水压式沼气 池的主要原料。另外，污水污泥也属于这一类。
3．有机废水： 如酒精蒸馏废液、酵母厂废水、抗菌素厂废水、豆制品
第四步甲烷化过程：将醋酸及H2、CO2转化为甲烷。
无论是三阶段理论，还是四阶段理论，实质上都是对两阶段 理论的补充和完善，较好地揭示了厌氧发酵过程中不同代谢 菌群之间相互作用、相互影响、相互制约的动态平衡关系， 阐明了复杂有机物厌氧消化的微生物过程。
三、厌氧消化的原料的分类与特性
一、按原料来源分：
第二步酸化过程：水解后的物质在兼性菌和大气作用下转变成 为短链的有机酸（如：丁酸、丙酸、醋酸等）、乙醇、H2、 CO2。在这些中间产物中，甲烷菌仅能将醋酸和H2、CO2转变 成为甲烷。
二、厌氧消化的原理
（三） 四个阶段（ Zeikuslao等人）
第三步醋酸化过程：将第二步过程产生的有机酸、乙醇转变成 为醋酸，在这一过程的醋酸菌与甲烷菌是共生的。
+ 4
+HCO
3
→CαHβOεNδ+ CH 3COO -+CO 2+H2O
C
a2
Hb2
O
c2-+NH 4+
+HCO
3
→CαHβOεNδ+ CH 3COO -+CO 2+H2O
产氢气的反应式为：
Ca1Hb1 Oc1+NH 4++HCO 3-+H2O →C αHβOεNδ+ CO 2+H2 Ca2Hb2 Oc2-+NH4++HCO 3-+H2O →C αHβOεNδ+ CO 2+H2
（一）两段理论（ 20世纪30年代）
堆肥有机 物(C 、N、 O、H、P、 S等)
细胞物质(微生物繁殖)
有机酸、醇类、 CO 2 、 H2S 、 NH3 、 能量
细胞物质
CO 2 、 CH 4 等，能量
酸性发酵阶段
碱性发酵阶段
第一阶段 普通厌氧菌
碳水化合物、 脂肪、蛋白 质
细胞合成
第二阶段 绝对厌氧菌
酸 28 菌%
CH4, CO2
4%
H2, CO2
耗氢产 甲烷菌
பைடு நூலகம்
二、厌氧消化的原理
（二）三段理论
① 水解酸化过程
指纤维素分解菌、脂肪分解菌和蛋白质分解菌等微生物作用将非
溶解性的含氮有机物（CaHbOcNd，如蛋白质等）和碳氢类有机物 （CaHbOc，如淀粉、纤维素等糖类物质和醇类等）转化为溶解性 的醇类 （Ca1Hb1Oc1）和各种有机酸（Ca2Hb2Oc2-）的生化反应过 程，水解反应需在胞外酶的作用下完成。
二、厌氧消化的原理
（二）三段理论
③ 产甲烷过程
产甲烷过程是甲烷菌利用乙酸、H2和CO2生成甲烷气体的 过程，标志着固相有机垃圾的彻底降解和清消。
当以H2为电子供体时，反应式为： H2+NH4++HCO3-+H2O →CαHβOεNδ+ CH4+H2O
当以乙酸为电子供体时，反应式为：
HCO
3
+NH4++H2O
2．城镇有机废物废水
包括人粪尿、生活污水、有机垃圾、有机工业废水、废渣和污泥等
3．水生植物
主要包括水葫芦、水花生、水浮莲和其它水草和藻类等。
三、厌氧消化的原料的分类与特性
二、按原料的形态分： 1．固体原料： 秸杆类、城市有机垃圾等都是固形物，其干
2+H2O
二、厌氧消化的原理
（二）三段理论 ① 水解酸化过程
纤维素
纤维素酶， H2O
纤维二糖
纤维二糖酶， H 2O
葡萄糖
半纤维素
半纤维酶 H2O
多聚糖类
多聚糖酶
单糖 +糖醛酸
H 2O
发酵
H2, CO 2, 乙酸,丁酸,甲酸和醇类等
蛋白质
蛋白酶 ( 内肽 酶)，H 2O
蛋白胨
蛋白酶 ( 内肽酶 ) ，
H2O
多肽
肽酶(外肽 酶) ，H2O 氨基酸
二、厌氧消化的原理
（二）三段理论
② 产氢产乙酸过程
产氢产乙酸过程是指醋酸分解菌和产氢菌利用水解酸化反应过
程产生的可溶性物质（醇类Ca1Hb1Oc1和有机酸Ca2Hb2Oc2-）作电子 供体最终产生乙酸或氢气的过程。
产乙酸的反应式为：
C
a1
Hb1
O
c1+NH
→C αH βO εNδ +
CH
+ 4
HCO
3-+CO 2
当以甲醇为电子供体时，反应式为：
CH
3OH+HCO
3
+NH 4 ++H 2O
→CαHβOεNδ+ CH 4+ CO 2
二、厌氧消化的原理
（三） 四个阶段（ 1979，Zeikuslao等人）
第一步水解过程：高分子物质，通常是非溶解性物质，在酶的 作用下水解为溶解性的物质。
Ca
Hb
OcNd
+NH
4++H
++HCO
3
→CαHβOεNδ+ Ca1Hb1Oc1+NH4++CO 2+H2O
Ca
Hb
Oc+NH
4++H++HCO
-
3
→CαHβOεNδ+ Ca2Hb2Oc2-+NH4++CO 2+H2O
Ca1
H b1 O c1 +NH 4++HCO
3
→Cα H βO εNδ+
C
a2 H b2 O c2 -+CO
一、厌氧消化的概念
厌氧消化 是指在厌氧微生物的作用下，有控制地 使废物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，又称为甲烷发酵（或 称厌氧发酵、沼气发酵）。
? 自然界中，厌氧发酵广泛存在，但发酵速度缓慢。
CxH yOz ? H 2 , CO2 ? CH 4
二、厌氧消化的原理
消化
有机酸、 乙醇、乙 醛
细胞合成
酶
甲烷 二氧化碳
消化
新细胞
二、厌氧消化的原理
（二）三段理论（ 70年代初）
1、水解阶段 2、产酸阶段 3、产甲烷阶段
二、厌氧消化的原理
（二）三段理论
复杂有机物
水解 产酸 菌
20 %
乙酸
乙酸产
甲烷菌
产氢产
同
醇类、羧基酸 （乙酸除外）
乙酸菌
52 %
76 %
24 %
型 72 产% 乙
第五章 固体废物的生物处理
第一节 固体废物的好氧堆肥处理 第二节 固体废物的厌氧消化处理 第三节 固体废物的微生物浸出 第四节 固体废物的其他生物处理技术
第二节 固体废物的厌氧消化处理
一、厌氧消化的概念与发展 二、厌氧消化的原理 三、厌氧消化的影响因素 四、厌氧消化的工艺 五、厌氧消化装置 六、沼气及发酵残渣的综合利用 七、厌氧消化的优势与不足
物质含量比较高。它们主要可用于干发酵、坑填发酵。
2．浆液态原料： 指人、畜和家禽粪便，它们一般随清洗水排入粪坑
，呈浆液态。鲜粪干物质含量多在 20%左右，与水混合后的浆液多在 10%上 下。它们可与固态原料混合，进行干发酵，同时也作为我国农村水压式沼气 池的主要原料。另外，污水污泥也属于这一类。
3．有机废水： 如酒精蒸馏废液、酵母厂废水、抗菌素厂废水、豆制品
第四步甲烷化过程：将醋酸及H2、CO2转化为甲烷。
无论是三阶段理论，还是四阶段理论，实质上都是对两阶段 理论的补充和完善，较好地揭示了厌氧发酵过程中不同代谢 菌群之间相互作用、相互影响、相互制约的动态平衡关系， 阐明了复杂有机物厌氧消化的微生物过程。
三、厌氧消化的原料的分类与特性
一、按原料来源分：
第二步酸化过程：水解后的物质在兼性菌和大气作用下转变成 为短链的有机酸（如：丁酸、丙酸、醋酸等）、乙醇、H2、 CO2。在这些中间产物中，甲烷菌仅能将醋酸和H2、CO2转变 成为甲烷。
二、厌氧消化的原理
（三） 四个阶段（ Zeikuslao等人）
第三步醋酸化过程：将第二步过程产生的有机酸、乙醇转变成 为醋酸，在这一过程的醋酸菌与甲烷菌是共生的。
+ 4
+HCO
3
→CαHβOεNδ+ CH 3COO -+CO 2+H2O
C
a2
Hb2
O
c2-+NH 4+
+HCO
3
→CαHβOεNδ+ CH 3COO -+CO 2+H2O
产氢气的反应式为：
Ca1Hb1 Oc1+NH 4++HCO 3-+H2O →C αHβOεNδ+ CO 2+H2 Ca2Hb2 Oc2-+NH4++HCO 3-+H2O →C αHβOεNδ+ CO 2+H2
（一）两段理论（ 20世纪30年代）
堆肥有机 物(C 、N、 O、H、P、 S等)
细胞物质(微生物繁殖)
有机酸、醇类、 CO 2 、 H2S 、 NH3 、 能量
细胞物质
CO 2 、 CH 4 等，能量
酸性发酵阶段
碱性发酵阶段
第一阶段 普通厌氧菌
碳水化合物、 脂肪、蛋白 质
细胞合成
第二阶段 绝对厌氧菌
酸 28 菌%
CH4, CO2
4%
H2, CO2
耗氢产 甲烷菌
பைடு நூலகம்
二、厌氧消化的原理
（二）三段理论
① 水解酸化过程
指纤维素分解菌、脂肪分解菌和蛋白质分解菌等微生物作用将非
溶解性的含氮有机物（CaHbOcNd，如蛋白质等）和碳氢类有机物 （CaHbOc，如淀粉、纤维素等糖类物质和醇类等）转化为溶解性 的醇类 （Ca1Hb1Oc1）和各种有机酸（Ca2Hb2Oc2-）的生化反应过 程，水解反应需在胞外酶的作用下完成。
二、厌氧消化的原理
（二）三段理论
③ 产甲烷过程
产甲烷过程是甲烷菌利用乙酸、H2和CO2生成甲烷气体的 过程，标志着固相有机垃圾的彻底降解和清消。
当以H2为电子供体时，反应式为： H2+NH4++HCO3-+H2O →CαHβOεNδ+ CH4+H2O
当以乙酸为电子供体时，反应式为：
HCO
3
+NH4++H2O