厌氧消化原理;微生物浸出机理本章重点-工业固体废物处理及资源化
固体废物的厌氧消化处理
环境学院：固体废物处理与处置
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4.2 高固体厌氧消化技术
高固体厌氧消化（High solid anaerobic digestion）： 固体含量大约在22%以上。 该技术相对较新，未大规模应用。 优点：反应器单位体种的需水量低，产气量高，消 化污泥的处理费用相对较低。
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3.1 厌氧条件
详见“三段理论”
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3.2 有机物组分与产气量
产气量的大小主要取决于物料的组分物性。
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3.3 有机物含量与去除率
在合适的温度和 有机物负荷的条 件下，有机物去 除率与废物的有 机物含量成正比。
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6、厌氧消化反应器
目前研究较多的厌氧消化反应器有三类：
一阶段系统消化反应器 两阶段系统消化反应器 序批式处理系统消化反应器
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6.1 一阶段系统消化反应器
反有的反应集中在一个消化反应器中完成。 可分为：
一阶段湿式（中固体）处理系统 一阶段干式（高固体）处理系统
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（2）一阶段干式系统
反应器中的固体废物含固率控制在20~40%内。
物料流动性差，要用特殊传送带、螺旋浆叶的强力 泵输送。这些传送设备对物料要求低，故原料的预 处理简单。 技术关键在于让进料和接种物充分混合。
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固体废物的厌氧消化处理
目录目录 .......................................................... - 1 - 固体废物的厌氧消化处理 .......................................... - 1 -摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．- 1 - 关键词．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．－1－引用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．－1－正文．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．－2－一、厌氧消化原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．- 2 -图 1-1．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．－2－二、厌氧消化的影响因素 .......................................... - 3 -三、厌氧消化工艺................................................ - 4 -结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．－4－参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．－5－固体废物的厌氧消化处理蒋洁茹（金华职业技术学院制药与材料工程学院，浙江金华321000）摘要：厌氧消化或称厌氧发酵是一种普遍存在于自然界的微生物过程。
固体废物的厌氧发酵处理
（4）营养成分（营养比） 厌氧微生物对于氮和磷等营养物质的需求是低于好氧微 生物的，厌氧发酵原料的C/N比以（20~30）:1为宜，太 高，细胞氮量不足，系统的缓冲能力低，挥发性有机酸 积累，pH 值易降低；太低，氮量过多， pH 值可能上升， 铵盐容易积累，会抑制产甲烷菌的活动，影响消化进程。
（5）添加物和抑制物 在消化物料中添加少量的K、Na、Mg、Zn、P等元素有
理
厌 堆肥有机 物(C、N、
氧 O、H、P、 消 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
两
阶
段
酸性发酵阶段
碱性发酵阶段
理
主要微生物为发酵细菌或产
论
酸细菌, 消化液的pH迅速下
主要微生物为产甲烷细菌, 将产酸阶段产生的中间产物
根据消化温度划分工艺类型
高温消化：50~65 ℃，有机物分解率可达到35%~45%，有 机物分解旺盛，消化时间~10d，产气率高，可以有效杀灭各 种致病菌和寄生虫卵，卫生化高，非常适用于生活垃圾、粪 便和有机污泥、餐厨垃圾的处理，但能耗高，温度变化的敏 感性大，工艺稳定性降低。
根据消化等级划分工艺类型
含水率50-60% 温度和有机物含量
堆肥化效果
C/N（25-30）和C/P （75-150）
因 在55-60，20-80% 素 前处理 主发酵 后发酵
后处理
pH7.5-8.5
5 脱臭
贮存
及 ➢ 分选、破 ➢ 发酵仓或➢ 进一步分 ➢ 分选设备➢ 产生氨、硫化氢➢、夏冬需贮存，
工 碎、筛分、 露天堆积，解难分解 去除塑料、甲基硫醇、胺类 容纳6个月的 混合、养 强制或翻 有机物， 玻璃金属、等。化学除臭剂；贮存设备；干
固废厌氧消化处理的原理是
固废厌氧消化处理的原理是固废厌氧消化处理是一种将有机废弃物通过微生物在无氧条件下进行分解和转化的技术。
具体而言，固废厌氧消化处理是通过厌氧消化反应器来实现的。
该反应器内同时存在厌氧产气细菌和厌氧消化细菌，它们共同参与有机物的降解过程。
下面我将详细介绍固废厌氧消化处理的原理。
固废厌氧消化处理的原理主要包括有机物的降解、发酵和产气三个过程。
首先，有机物的降解是指将有机废弃物中的大分子有机物分解为小分子有机物的过程。
这一过程主要由厌氧消化细菌参与，它们通过产生酶分解大分子有机物，将其转化为可溶解性有机物。
这个过程主要是通过隐蔽酶分解、酸化反应和挥发脂肪酸生成来实现的。
隐蔽酶分解中，细菌产生的酶将有机物分解为可溶性有机物，使其更易于降解。
酸化反应中，有机物被细菌发酵为醋酸、丙酮、甲烷等短链有机物，这些短链有机物更容易被微生物消化。
挥发脂肪酸生成是产生甲烷的关键步骤，细菌将有机物分解为挥发性脂肪酸，然后再通过甲烷产生细菌转化成甲烷。
其次，有机物的发酵是指将醋酸、丙酮等短链有机物通过细菌发酵产生气体、热能和有机酸等的过程。
在发酵过程中，厌氧消化细菌使用有机物作为能源，并产生甲烷和二氧化碳等气体产物。
细菌将有机物转化为甲烷的同时，也会产生大量的热能，这些热能可以用来提供反应器内的温度，维持反应器处于适宜的温度环境。
此外，发酵还会产生水相和固相中的有机酸和乙醇等有机物，这些有机物能够进一步促进气体生成过程。
最后，有机物的产气是指在上述过程中产生的甲烷和二氧化碳等气体的释放。
这些气体是厌氧消化处理中的主要产物，其中甲烷可作为一种清洁能源进行利用。
产气过程是通过厌氧产气细菌参与完成的，它们使用有机物和其他微生物合作产生气体。
总的来说，固废厌氧消化处理的原理是通过厌氧反应器中各类微生物的协同作用，将有机废弃物分解为小分子有机物，然后进一步发酵产生气体，并最终释放为甲烷和二氧化碳。
这个技术既可以处理有机固废，同时还能产生清洁能源，对于环境保护和资源回收具有重要意义。
固体废物处理与处置厌氧发酵
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
②糖类的分解 先由多糖分解为单糖，然后是葡萄糖的酵解过程，与上述相同。
2、类脂化合物的分解代谢
⑤联合沼气池
2、沼气发酵池的管理
（1）装料：预先在池底铺一层熟污泥。 （2）搅拌：每日三、四次，不使物料下沉。 （3）温度：50~60℃，并保温。 （4）供料：每日加入适当数量的原料。 （5）水分：应保持相对稳定。 （6）pH值：应取样分析并调节。 （7）沼气：初产沼气不纯，应放掉，直到所产沼气燃烧不
期、不定量地添加新料。 批量发酵：将发酵原料和接种物一次性装满沼气池，中途不
再添加，产气结束后一次性出料。 两步发酵：产酸与产甲烷阶段分开进行。
特点：
（1）能大量消纳有机废物，适应于城市垃圾与污泥 的处理和处置；
（2）发酵周期比较短； （3）产生沼气量大，质量高；沼渣肥效高。 （4）系统的运行过程中不会产生二次污染，不会对
④长方形（或方形）发酵池
由发酵室、气体贮藏室、储水 库、进料口和出料口、搅拌器、 导气喇叭口等部分组成。 储水库的主要作用是调节气体 贮藏室的压力。若室内气压很 高时，就可将发酵室内经发酵 的废液通过进料间的通水穴， 压入贮水库内。反之，若气体 贮藏室内压力不足时，贮水库 中的水由于自重便流入发酵室， 就这样通过水量调节气体贮藏 的空间，使气压相对稳定，保 证供气。
（三）厌氧发酵的过程
首先，不溶性大分子有机物（如 蛋白质、纤维素、淀粉、脂肪等） 经水解酶的作用，在溶液中分解 为水溶性的小分子有机物（如氨 基酸、脂肪酸、葡萄糖、甘油 等）。随之，这些水解产物被发 酵细菌摄入细胞内，经过一系列 生化反应，将代谢产物排出体外， 由于发酵细菌种群不一，代谢途 径各异，故代谢产物也各不相同。
固废复习重点
固废复习重点第一章☆1、固体废物：是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。
分类：按照污染特性可将固体废物分为一般固体废物、危险固废以及放射性固体废物。
（一般固体废物：不具有危险特性的固体废物；放射性废物：凡放射性核素含量超过国家规定限值的固体、液体和气体废物，不属于危废）根据固废的来源可将其分为工矿业固体废物、生活垃圾以及其他固体废物三类。
（工矿业固体废物：各种工矿企业生产或原料加工过程中所产生或排出的废物；生活垃圾：城市日常生活中或者为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物，以及被法律、行政法规视作城市生活垃圾的固体垃圾）☆2、危险固体废物：列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的、具有危险特性的废物☆3、三化原则：（1）减量化：指通过实施适当的技术，减少固体废物的产生量和容量。
（前者的实施主要在于清洁生产技术的开发与应用；后者则是在废物排出之后对废物进行分选、压缩、焚烧等加工工艺）（2）资源化：指从固体废物中回收具有使用价值的物质和能源，加快物质循环，创造经济价值的广泛的技术和方法。
包括物质回收、物质转换和能量转换。
（3）无害化：指通过适当的技术对废物进行处理（如热解、分离、焚烧、生化好氧或厌氧分解等方法），使其对环境不产生污染，不致对人体健康产生影响。
4、全过程管理：对固体废物的产生-收集-运输-综合利用-处理-贮存-处置实行全过程管理，在每一环节都将其作为污染源进行严格控制。
实行全过程管理的五个环节：第一阶段：清洁生产，通过改变原材料、改进生产工艺和更换产品等来减少或避免固废的产生；第二阶段：对生产过程中的固废尽量进行系统内回收利用；第三阶段：对已产生的固废进行系统外回收利用；第四阶段：无害化、稳定化处理；第五阶段：固废最终处置。
固体废物处置与资源化_北京师范大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
固体废物处置与资源化_北京师范大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.堆肥化的主要影响因素有：碳氮比、含水率、温度、通风、pH、接种、有机质含量、粒度等。
参考答案:正确2.剪切式破碎机根据可动刀的运动状态分为往复剪切式破碎机和回转剪切式破碎机。
参考答案:正确3. 1.危险废物是指具有急性毒性、易燃性、反应性、腐蚀性、浸出毒性、感染性等的危险特性的一类废物。
它不仅存在于工业固体废物中，同时也存在于城市生活垃圾中。
参考答案:正确4. 5. 痛痛病是由污染造成的公害病。
参考答案:镉5.危险废物腐蚀性的鉴别是按照GB/T15555.12-1995的规定制备的浸出液，pH≥12，或者pH≤ 3，为具有腐蚀性的危险废物。
参考答案:错误6.固体废物的性质分析的四成分一般是指：水分、挥发分、固定碳、灰分。
参考答案:正确7.工业固体废物产生量与产品的产值或产量有密切关系。
参考答案:正确8.根据处置对象的不同所导致技术要求上的差异，填埋场可分为：等三种填埋场。
参考答案:惰性填埋场_卫生填埋场_安全填埋场9.影响填埋场压实效果的因素有：垃圾层厚度、碾压速度、滚压次数、垃圾组分、垃圾含水率等。
参考答案:正确10.填埋场中废物稳定化的基本原理为微生物的分解作用，根据填埋过程中的微生物，将填埋场厌氧消化过程分为：适应阶段、过渡阶段、酸化阶段、甲烷发酵阶段、稳定化阶段五个阶段。
参考答案:正确11.填埋气体主要成分为：CH4、CO2、N2、O2、NH3、CO、H2、H2S等。
参考答案:正确12.以下哪些环境影响类别是全球性影响（）。
参考答案:温室效应13.生命周期评价（LCA）强调全面认识物质转化过程中的环境影响，这些环境影响不但包括各种废料的排放，还涉及物料和能源的消耗以及对环境造成的破坏作用。
参考答案:正确14.产品报废意味着该产品的生命周期结束。
参考答案:错误15.堆肥过程中，通风的作用有：。
参考答案:提供氧气_调节温度_去除水分16.固体废物常用的采样方法有：单一随机采样法，分层随机采样法，系统随机采样法，混合采样法等。
厌氧消化原理 ppt课件
个具有不同功能的不同种微生物,在厌氧消化这样一个生态环境中共同生存、相互依赖、
相互制约的生态平衡系统。
产生挥发性脂肪酸的微生物
消耗挥发性脂肪酸产生甲hort and long rod-shaped bacteria, Methanogens: (1) Methanosarcina sp.; (2)
固体废物处理与资源化
Treatment and Disposal of Solid Waste
环境工程专业必修课程
第8章 有机废物厌氧消化处理技术
Copyright Wuhan University 2015
第一节 概述
Copyright Wuhan University 2015
8.1 概述
• The second stage is to treat the waste coming out of the septic tank which contains a large number of germs and pathogens. This is achieved by using a
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M. P. Bryant. Microbial Methane Production--Theoretical Aspects. J ANIM SCI. January 1979 vol. 48 no. 1: 193-201.
Copyright Wuhan University 2015
(2) diplococcus in chains (probably Streptococcus- filamentous microorganisms morphologically similar
7第五章 2固体废物的生物处理厌氧消化2014
机物种类等），往往是固体废物厌氧消化的限速步骤； 产酸反应的速率较快； 大多数是厌氧菌，也有大量是兼性厌氧菌； 按功能来分类：纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉 7 分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌等。
6.1.2
产氢产乙酸菌
主要功能：将高级脂肪酸和醇类氧化分解为乙酸和H2；
厌 氧 微 生 物
固体废物生物处理
Biological Treatment of Solid Waste
1
1 蚯蚓床技术 废物生产单细胞蛋白等
堆肥化处 理技术
堆肥化（composting）: 在人 工控制的环境下,依靠自然界 中广泛分布的细菌、放线菌、 真菌等微生物人为地促进可生 物降解的有机物向稳定的腐殖 质转化的微生物学过程
(2) 在自然界的分布，一般可认为是栖息于一些极端 环境中（如地热泉水、深海火山口、沉积物等），但 实际上其分布极为广泛，如污泥、瘤胃、昆虫肠道、 湿树木、厌氧反应器等； (3) 产甲烷菌都是严格厌氧菌，要求氧化还原电位在 150 400mV，氧和氧化剂对其有很强的毒害作用；
厌 氧 微 生 物
在整个发酵系统中，必须隔绝有毒物质如重金 属、杀虫剂等的混入。这是因为产甲烷菌对这类 物质甚为敏感，若系统内的有毒物质超过允许浓 度，将导致阻碍产沼的发酵进程。
但产甲烷菌生长也需要微量金属元素作为生长 促进因子。
22
其它因素
停留时间：发酵产沼的总产气量与发酵装臵 的分解停留时间有关。此项时间可据以判 定物料的气化和无机化程度，还可用以粗 略估算产沼量的多少。 水分含量：有机物中的含水量直接影响各 类细菌的活性，若物料缺少一定量的湿度， 则会使发酵工艺的正常进行受到不同程度 的限制，甚至完全停止。
9
固体废物的生物处理
有机物的厌氧发酵分解
细胞物质 CO2、CH4 等、能量
一、厌氧消化原理
两段理论（重点）
将厌氧发酵分为产酸（酸性发酵）和产气（碱性发 酵）两个阶段，相应起作用的微生物分为产酸细菌和 产甲烷细菌。如下图所示
一、厌氧消化原理
二、好氧堆肥的工艺（重点）
1、前处理 以城市生活垃圾为堆肥原料时,包括破碎、分选、筛分 等工序 ；以家畜粪便、污泥等为堆肥原料时，主要任 务是调整水分和碳氮比，或者添加菌种和酶制剂，以促 进发酵过程正常或快速进行。 降低水分、增加透气性、调整碳氮比的主要方法是添 加有机调理剂和膨胀剂。 2、主发酵（一次发酵） 将堆肥化物料温度升高到开始降低为止的阶段，称为主 发酵阶段（或主发酵期）。堆肥过程的中温阶段和高温 阶段，时间约4～12天。
评估成熟堆肥的常用方法、指标和参数
化学方法 ⑤腐殖质：用NaOH提取的腐殖质(HS)可分为胡敏 酸/腐殖酸(HA)、富里酸(FA)及未腐殖化的组分 (NHF)。堆肥开始时一般含有较高的非腐殖质成分 及FA，较低的HA，随着堆肥过程的进行， FA保持 不变或稍有减少，而HA大量产生，成为腐殖质的主 要部分。 一些腐殖质参数相继被提出，如腐殖化指数(HI)： HI=HA/FA；腐殖化率(HR)：HR=HA/(FA+NHF) 。 当HI值达到3，HR达到1.35时堆肥已腐熟。
堆肥发酵周期的长短是评价堆肥工艺好坏的一个 重要指标。碳氮比、通风量、温度和水分等是否处 于最佳条件均能使发酵周期受到直接影响。传统的 静态堆肥法，依靠自然通风和翻堆来实现好氧堆肥 的全过程，因此，发酵周期需时2~3个月，有时甚至 长达半年。而目前一些高效快速动态堆肥技术，可 使堆肥发酵周期控制在7d以内，有的一次发酵时间 仅需2~3d。
厌氧消化原理微生物浸出机理
4
1954年
3
1947年
➢ 高效
2
1922年
➢浸出ZnS
➢ 发现
Thiolacillus Ferrooniclans
➢ 发现
S
3 2
【概念】堆肥化 厌氧消化 浸出率 增容比
【方法原理】 堆肥原理； 厌氧消化原理； 微生物浸出机理。
本章重点
第五章：固体废物生物处理
蚯蚓床技术 废物生产单细胞蛋白等
1 好氧堆 肥处理
堆肥化（composting）: 在人 工控制的环境下,依靠自然界中 广泛分布的细菌、放线菌、真 菌等微生物人为地促进可生物 降解的有机物向稳定的腐殖质 转化的微生物学过程
消化快，物料在厌氧池内 的消化池结构简单、成
停留时间短，非常适用于 本低廉、施工容易、便
城市垃圾、粪便和有机污 于推广，但受季节影响
泥的处理
明显
➢培养高温消化菌、维持高 ➢消化周期须视季节和地 温、投料和排料、搅拌消 区的不同加以控制 化物料
高温消化工艺
自然温度消化工艺
第二节：厌氧消化处理
厌 氧 消 化 工 艺
能保持稳定的有机物 消化速率和产气率，
以维持比较稳定的产气 率。
但该工艺要求较低的 ➢ 农村较适用
原料固形物浓度
第二节：厌氧消化处理
连续消化工艺
贮气柜
用户
有机固 体废物
备料池
厌氧消化反应池
回流搅拌
回流备料
厌氧消 化工艺
半连续消化工艺
沉淀池
肥料
定期或不定期出料
备料
拌料接种
入池堆沤
加水封池
消化产气
大换料
第03章__有机固体废物厌氧发酵技术
3.3.5 搅拌
搅拌的目的是使发酵原料分布均匀，增加微生物与发酵基 质的接触，也使发酵的产物及时分离，从而提高产气量。 在以固体为原料的情况下，搅拌更为重要。在一些情况 下，搅拌是为了破除浮渣层。在发酵过程中，如果不采用 外力搅拌，发酵桨料容易发生分层，活性污泥发生脱节， 尤其是活性污泥或浆料上附着了所产生的沼气，由于缺乏 搅拌力量，气泡不易脱离，造成部分活性污泥或浆料上 漂，从而给工艺控制造成困难，影响设备内的传质。因 此，适当的搅拌也是工艺控制的重要组成部分。
3.3
厌氧消化技术主要影响因素
3.3.1 厌氧条件
厌氧发酵是一个微生物学过程，它最显著的一个特点是有 机物质在无氧的条件下被某些微生物分解，最终转化成甲 烷和二氧化碳。产酸阶段的不产甲烷微生物大多数是厌氧 菌，需要在厌氧的条件下，把复杂的有机物质分解成简单 的有机酸等。而产气阶段的产甲烷菌更是专性厌氧菌，不 仅不需要氧，氧对产甲烷菌反而有毒害作用，培养中要求 氧化还原电位在-330mV以下。因此，必须创造良好的厌 氧环境。
(2)产氢、产乙酸阶段(产酸阶段)。在产氢、产乙酸细菌群 的作用下，将第一个阶段所产生的各种不能为产甲烷细 菌直接利用的代谢产物进一步分解转化为乙酸和H2等简 单物质。 (3)产甲烷阶段。产甲烷细菌利用无机的CO2/H2及有机的 “三甲一乙”(甲酸、甲醇、甲胺、乙酸)化合物产生甲烷。
(4)同型产乙酸阶段。同型产乙酸阶段是指同型产乙酸细 菌群将产甲烷细菌的一组基质(CO2/H2)横向转化为另一种 基质(CH3COOH)的过程。
3.3
厌氧消化技术主要影响因素
3.3.3 pH与碱度
当有机物负荷过高或系统中存在某些抑制物时，对环境要 求苛刻的产甲烷菌会首先受到影响，从而造成系统中挥发 性脂肪酸的积累，致使pH下降。pH的下降反过来又会影 响产甲烷菌的生长，如此恶性循环，最终导致消化过程的 停止。为了提高系统对pH的缓冲能力，需要维持一定的 碱度，通常情况下，碱度控制在2500～5000 mg-CaCO3/L 时，可获得较好的缓冲能力。碱度可以通过投加石灰或含 氮物料的办法进行调节。
第三章厌氧生物处理
第 三 章 厌 氧生 物 处 理3.1 基本概念3.1.1 厌氧生物处理的基本原理 一、厌氧生物处理的基本生物过程及其特征——又称厌氧消化、厌氧发酵；——实际上，是指在厌氧条件下由多种（厌氧或兼性）微生物的共同作用下，使有机物分解并产生 CH 4 和 CO 2 的过程。
1、厌氧生物处理工艺的发展简史： ①上述的厌氧过程广泛地存在于自然界中； ②人类第一次利用厌氧消化处理废弃物，是始于 1881 年—— Louis Mouras 的“自动净化器” ； ③随后人类开始较大规模地应用厌氧消化过程来处理城市污水（如化粪池、双层沉淀池等）和剩余污 泥（如各种厌氧消化池等） ；——长的 HRT 、低的处理效率、浓臭的气味等； ④ 50、60年代，特别是 70 年代中后期，随着能源危机的加剧，人们对利用厌氧消化过程处理有机废 水的研究得以强化，出现了一批被称为现代高速厌氧消化反应器的处理工艺，厌氧消化工艺开 始大规模地应用于废水处理；—— HRT 大大缩短，有机负荷大大提高，处理效率也大大提高；——厌氧接触法、 厌氧滤池（AF ）、上流式厌氧污泥床 （UASB ）反应器、厌氧流化床 （AFB ）、AAFEB 、 厌氧生物转盘（ ARBC ）和挡板式厌氧反应器等；—— HRT 与SRT 分离， SRT 相对很长， HRT 则可以较短，反应器内生物量很高。
⑤ 最近（ 90 年代以后），随着 UASB 反应器的广泛应用，在其基础上又发展起来了 EGSB 和 IC反应 器；—— EGSB 反应器可以在较低温度下处理低浓度的有机废水；——IC 反应器则主要应用于处理高浓度有机废水，可以达到更高的有机负荷。
2、厌氧消化过程的基本生物过程 ① 两阶段理论：—— 30~60 年代，被普遍接受的是“两阶段理论”第一阶段：发酵阶段，又称产酸阶段或酸性发酵阶段； ——水解和酸化，产物主要是脂肪酸、醇类、CO 2和 H 2等；——主要参与微生物统称为发酵细菌或产酸细菌； ——其特点有： 1）生长快， 2）适应性（温度、 pH 等）强。
【环境课件】厌氧生物处理-PPT精选文档
当有机物负荷率很高时，由于供给产酸菌的食物相当充分， 致使作为其代谢产物的有机物酸产量很大，超过了甲烷 细菌的吸收利用能力，导致有机酸在消化液中的积累和 pH值（以下均指大气压条件下的实测值）下降，其结 果是使消化液显酸性（pH<7）。这种在酸性条件下进 行的厌氧消化过程称为酸性发酵状态，它是一种低效而 又不稳定的发酵状态，应尽量避免。
为了保持反应器生物量不致因流失而减少，可采用多种措施，如 安装三相分离器、设置挂膜介质、降低水流速度和回流污泥 量等。
厌氧生物处理——原理
（2）负荷率 负荷率是表示消化装置处理能力的一个参数。 负荷率有三种表示方法：容积负荷率、污泥负荷率、 投配率。 反应器单位有效容积在单位时间内接纳的有机物量， 称为容积负荷率，单位为kg/m3· d或g/L· d。有机物 量可用COD、BOD、SS和VSS表示。 反应器内单位重量的污泥在单位时间内接纳的有机物 量，称为污泥负荷率，单位为kg/kg· d或g/g· d。 每天向单位有效容积投加的新料的体积，称为投配率， 单位为m3/m3· d。投配率的倒数为平均停留时间或消 化时间，单位为d。投配率有时也用百分数表示，例如， 0.07m3/m3· d的投配率也可表示为7%。
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。
第九章 厌氧生物处理
概述 原理 主要构筑物及工艺
厌氧生物处理——概述
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。
厌氧消化
5.6 厌氧发酵工艺和消化设备
1 厌氧发酵工艺 2 厌氧发酵设备
安徽工业大学 建筑工程学院
5.6.1 厌氧发酵工艺
❖ 厌氧发酵工艺
▪ 一个完整的消化系统一般包括：原料预处理、厌氧发酵 反应器、消化气净化与贮存、消化液与污泥的分离、处 理与利用等工序
▪分类 ▪按厌氧发酵器分类
浮沉式气罩由水封池和气罩两 部分组成。当沼气压力大于气 罩重量时，气罩便沿水池内壁 的导向轨道上升，直至平衡为 止。当用气时，罩内气压下降， 气罩也随之下沉。
❖ 特点：具有压力稳定、消化好、 产气多等优点。
安徽工业大学 建筑工程学院
③立式圆形半埋式沼气消化池组
✓城市粪便沼气消化多用消化池组。一般采用浮罩式贮气。
–水解阶段：将不溶性大分子有机物分解 为小分子水溶性的低脂肪酸；
–酸化阶段：发酵细菌将水溶性低脂肪酸 转化为H2、甲酸、乙醇等，酸化阶段料 液pH值迅速下降；
–产氢产乙酸阶段：专性产氢产乙酸菌对 还原性有机物的氧化作用，生成H2、乙 酸等。同型产乙酸细菌将H2、HCO3－ 转化为乙酸，此阶段由于大量有机酸的 分解导致pH值上升；
▪ 厌氧消化技术的特点： ✓ 资源化效果好，可以将潜在于废弃有机物中的低品位生物能转 化为可以直接利用的高品位沼气。 ✓ 与好氧处理，厌氧消化不需要通风动力，设施简单，运行成本 低； ✓ 产物要再利用，经厌氧消化处理后的废物基本得到稳定，可以 用于农肥、饲料或堆肥原料； ✓ 厌氧微生物的生长速率慢，常规方法的处理效率低，设备体积 大； ✓ 厌氧过程中会产生H2S等恶臭气体。
安徽工业大学 建筑工程学院
❖ 添加物和抑制物
▪ 重金属离子对甲烷消化的抑 制－使酶发生变性或者沉淀。 与酶结合产生变性；与氢氧 化物作用使酶沉淀。
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高பைடு நூலகம்消化工艺
自然温度消化工艺
第二节：厌氧消化处理
根据投料运转方式划分工艺类型
厌 氧 消 化 工 艺
连续消化工艺
投料启动后，经一段
半连续消化工艺
两步消化工艺
时间的消化产气，连 续定量的添加消化原 启动时一次性投入较多 料和排出旧料；其消 的消化原料，当产气量 化时间能够长期连续 趋于下降时，开始定期 两个反应器；根据 进行。工艺易于控制， 添加新料和排出旧料， 两段理论设计 能保持稳定的有机物 以维持比较稳定的产气 率。 消化速率和产气率， 但该工艺要求较低的 农村较适用 原料固形物浓度
腐 熟 杜 评 价 指 标
堆肥腐熟度评价 指标
• 物理学指标 气味/粒度/色度
第二节：厌氧消化处理
1 2 3 4
厌氧消化原理
厌氧消化影响因素
厌氧消化工艺 厌氧消化设备
沼气发酵过程演示
第二节：厌氧消化处理
细胞物质
厌 氧 消 化 原 理
堆肥有机 物微生物
有机酸，醇类，O2， NH3，H2S等，能量， 微生物
第三节：微生物浸出
微 生 物 浸 出 内 容 提 要 微生物浸出史 浸矿细菌 细菌浸出机理 细菌浸出工艺 细菌浸出处理放射性废渣
第三节：微生物浸出
细胞物质 CO2，CH4等， 能量
第二节：厌氧消化处理
厌 氧 消 化 原 理
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、 CO2 、 H2S 、 NH3 、 能量 细胞物质
CO2 、 CH4 等，能量
酸性发酵阶段
碱性发酵阶段
第二节：厌氧消化处理
添加物和抑 制物
5 堆肥设备 四类，15个
4 堆肥工艺 四类
3 影响因素 六个阶段及内容 2 堆肥过程 六个主要因素 1 基本原理 堆肥过程四阶段，物质、温度、微生物相变化
堆肥过程中同化、异化作用反应式。物质变化、能量释放与获取
第一节：好氧堆肥处理
好 氧 堆 肥 基 本 原 理
同化作用 堆肥有机物 ( 含 C， H， O，N，P，S，Cl)、 氧和微生物 异化作用
4
其它生物 处理方法
处理方法 微生物 浸出
3
厌氧消 化处理
2
微生物浸出: 利用微生物新陈代谢 过程或代谢产物将废物中目的元素 转变为易溶状态并得以分离的过程
厌氧消化: 也称厌氧发酵， 指在厌氧状态下利用微生 物使固体废物中有机物转 变为CH4和CO2的过程
第一节：好氧堆肥处理
6 评价指标
好氧堆肥演示
固体废物生物处理
【概念】堆肥化
厌氧消化
浸出率
【方法原理】 堆肥原理；
增容比
本章重点
厌氧消化原理； 微生物浸出机理。
第五章：固体废物生物处理
蚯蚓床技术 废物生产单细胞蛋白等
1
好氧堆 肥处理
堆肥化（composting）: 在人 工控制的环境下,依靠自然界中 广泛分布的细菌、放线菌、真 菌等微生物人为地促进可生物 降解的有机物向稳定的腐殖质 转化的微生物学过程
第二节：厌氧消化处理
连续消化工艺
贮气柜 用户 肥料
厌 氧 消 化 工 艺
有机固 体废物
备料池
厌氧消化反应池
回流搅拌
沉淀池
回流备料
半连续消化工艺
定期或不定期出料 备料 拌料接种 入池堆沤 加水封池 消化产气 大换料
肥料
活性污泥或 其他接种物
定期或不定期加料 池底污泥或消化料液
第二节：厌氧消化处理
水压式消化池
第一节：好氧堆肥处理
供氧量 颗粒度
影 含水率 C/N和C/P 堆肥化效果 响 pH 因 温度和有机物含量 1 2 5 6 3 4 脱臭 贮存 素 前处理 主发酵 后发酵 后处理 夏冬需贮存， 及 分选、破 发酵仓或 进一步分 分选设备 产生氨、硫化氢、 碎、筛分、 露天堆积，解难分解 去除塑料、甲基硫醇、胺类 容纳6个月的 工 混合、养 强制或翻 有机物， 玻璃金属、等。化学除臭剂；贮存设备；干 燥透气 分及水分 堆搅拌供 条堆或静 小石块； 碱、水溶液过滤； 艺 调节 氧主发酵 态堆肥， 加入N、P、 熟堆肥、沸石等
细胞物质 (微生物繁殖)
CO2,H2O,NH3, PO43-, O42转入环境
+
能量
释放、转化 为热
第一节：好氧堆肥处理
嗜热性微生物、细菌；残留可溶性物质，纤 维素、半纤维素、蛋白质，温度↗45~70℃
好 氧 堆 肥 过 程
适应新 环境
嗜温性微生物、多为难分解物 质，温度↘
嗜温性细菌、酵母菌、放线菌分解最易分解的 可溶性物质，淀粉、糖类增多，温度↗45℃
生物过滤器：熟化的堆 肥、树皮、木片、粒状的 泥炭等，负荷为80~120 m3•m-3•h-1)，出气温度维持在 20~40℃； 除臭设备
第一节：好氧堆肥处理
• 生物学指标 呼吸作用/生物活 性/发芽指数 • 化学指标 pH/COD/BOD /VS/碳氮比/氮 化物/腐殖酸 • 工艺指标 温度 耗氧速率400 mg/(kg· h)
红泥塑料沼气池：
水压式沼气池具有结构简单、造价低、批量进料 施工方便；但由于温度不稳定，产气 半塑式沼气池/二块模式全塑沼气池 量不稳定，因此原料的利用率低。 /袋式全塑沼气池/干湿交替消化沼 气池
消化器
长方形甲烷消化池
第二节：厌氧消化处理 水压式沼气池
第二节：厌氧消化处理
长方形甲烷消化池
pH
其它因素
温度
厌氧消化的 影响因素
接种物
搅拌
原料配比 厌氧条件
第二节：厌氧消化处理
根据消化温度划分工艺类型
厌 氧 消 化 工 艺
最佳温度范围是47~55
目前我国农村都采用这
℃，此时有机物分解旺盛， 种消化类型。这种工艺 的消化池结构简单、成 消化快，物料在厌氧池内 本低廉、施工容易、便 停留时间短，非常适用于 于推广，但受季节影响 城市垃圾、粪便和有机污 明显 泥的处理 培养高温消化菌、维持高 消化周期须视季节和地 区的不同加以控制 温、投料和排料、搅拌消 化物料
期4~12d 20~30d K制复肥 吸 附剂吸附
第一节：好氧堆肥处理
物料处理设备
破碎设备
翻堆设备
斗式装载机或推土机、垮式
堆 肥 化 设 备
混合设备 输送设备 分离设备
翻堆机、侧式翻堆机
堆肥化设备
应堆肥产品质量高、操
作员少、臭味控制有效、 空间限制少、 环境影响小等优 点。垂直、倾斜及水平固体流 反应器堆肥系统