厌氧消化原理微生物浸出机理
厌氧消化的一般原理
厌氧消化的一般原理厌氧消化是一种在缺氧条件下进行的微生物分解有机物质的过程。
与有氧消化不同，厌氧消化不需要氧气，因此主要发生在一些缺氧的环境中，比如淤泥池、沼气池等。
厌氧消化的一般原理包括底物的分解、产物的生成以及微生物的生长和代谢过程。
首先，厌氧消化的起始阶段是有机废物的分解。
当有机废物进入厌氧消化系统时，最初需要经过一系列生物化学反应来将有机物质分解成更简单的化合物，比如有机酸、氨、硫化物等。
在这个过程中，一些厌氧菌和古菌积极参与，它们利用有机废物作为碳源和能源，进行代谢反应，释放出一定量的能量。
其次，底物的分解会产生一系列的产物，其中包括一些有机气体和溶解性有机物。
在厌氧条件下，厌氧菌、古菌和一些厌氧细菌能够将产生的有机物质进一步分解，生成一些有机酸、氨和硫化物等。
同时，在厌氧消化过程中，还会生成一定量的甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）等气态产物，这些气体被称为沼气，可以作为可再生能源来利用。
最后，微生物的生长和代谢过程也是厌氧消化的重要原理之一。
在厌氧条件下，厌氧菌和古菌是主要的微生物群落，它们能够利用有机废物来生长和进行代谢活动。
在这个过程中，微生物会针对不同的底物进行代谢反应，产生能量来维持生长和代谢所需的化学活动。
通过不断地吸收和分解有机废物，微生物在厌氧消化系统中不断地生长和繁殖，从而促进有机废物的有效消化和降解。
总的来说，厌氧消化的一般原理主要包括底物的分解、产物的生成以及微生物的生长和代谢过程。
通过这些原理，有机废物能够在缺氧条件下得到有效的分解和处理，同时还能产生一定量的沼气作为可再生能源，具有很高的环保和经济价值。
因此，厌氧消化技术在生活污水处理、农业废弃物处理和工业废水处理等领域有着广泛的应用前景。
最新厌氧的基本原理及影响其效果的因素资料
厌氧生化法的基本原理及影响其效果的因素一、厌氧生化法的基本原理废水厌氧生物处理是在无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称为厌氧消化。
厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，依靠三大主要类群的细菌，即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。
因而粗略地将厌氧消化过程分为三个连续的阶段，即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段，如下图所示：24% 28%CH4 52% 72%乙酸第一阶段为水解酸化阶段。
复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等。
这个阶段主要产生较高级脂肪酸。
含氮有机物分解产生的NH3除了提供合成细胞物质的氮源外，在水中部分电离，形成NH4HCO3，具有缓冲消化液PH值的作用。
第二阶段为产氢产乙酸阶段。
在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和H2，在降解奇数碳素有机酸时还形成CO2。
第三阶段为产甲烷阶段。
产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO2和H2等转化成甲烷。
虽然厌氧消化过程可分为以上三个阶段，但是在厌氧反应器中，三个阶段是同时进行的，并保持某种程度的动态平衡。
这种动态平衡一旦被PH值、温度、有机负荷等外加因素所破坏，则首先将使产甲烷阶段受到抑制，其结果会导致低级脂肪酸的积存和厌氧进程的异常变化，甚至会导致整个厌氧消化过程停滞。
二、影响厌氧处理效果的因素水解产酸细菌和产氢产乙酸细菌，可统称为不产甲烷菌，它包括厌氧细菌和兼性细菌，尤以兼性细菌居多。
与产甲烷菌相比，不产甲烷菌对PH值、温度、厌氧条件等外界环境因素的变化具有较强的适应性，且其增殖速度快。
而产甲烷菌是一群非常特殊的、严格厌氧的细菌，它们对环境条件的要求比不产甲烷菌更严格，而且其繁殖的世代期更长。
因此，产甲烷细菌是决定厌氧消化效率和成败的主要微生物，产甲烷阶段是厌氧过程速率的限制步骤。
厌氧消化
厌氧消化沼气发酵是一个复杂的微生物学过程，参加发酵的微生物数量巨大，种类繁多，只有了解参加沼气发酵的多种微生物活动规律、生存条件及作用，并按照微生物的生存条件、活动规律要求，去设计沼气池，收集发酵原料，进行正常管理，使参加发酵的各种微生物得到最佳的生长条件，才能获得较多的产气量和沼肥，满足生产、生活需要。
我们现在推出的这两种池体就依据沼气发酵的基本原理设计的，所以它的产气量均高于其它类型的沼气池。
1、什么叫沼气沼气发酵又叫厌氧消化，是指利用人畜粪便、秸杆、污水等各种有机物在密封的沼气池内，在厌氧条件下（没有氧气），被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，最终产生沼气的过程，在这个过种中微生物是最活跃的因素，它们把各种固体或是溶解状态的复杂有机物，按照各自营养需要，进行分解转化，最终生成沼气。
沼气是种混合体，可以燃烧。
因为这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气。
它的主要成份是甲烷占55%—70%左右，二氧化碳占25%—40%左右。
此外，还有少量氢气、硫化氢、一氧化碳、氮和氨等。
2、沼气发酵微生物在沼气发酵过程中，有发酵性细菌、产氢产乙酸菌、耗氧产乙酸菌、食氢产甲烷菌等五大类微生物参加沼气发酵。
它们在发酵过程中的作用及对生存条件的要求，有以下三个阶段：第一个阶段落：液化在沼气发酵中首先是发酵性细菌群利用它所分泌的胞外酶，如纤维酶、淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等，对有机物进行体外酶解，也就是把禽畜粪便、作物秸杆、豆制品加工后的废水等大分子有机物分解成能溶于水的单糖、氨基酸、甘油和脂肪等小分子化合物这个阶段叫液化阶段。
第二个阶段：产酸这个阶段是三个细菌群体的联合作用，先由发酵性细菌将液化阶段产生的小分子化合物吸收进细胞内，并将其分解为乙酸、丁酸、氢和二氧化碳等，再由产氢乙酸菌把发酵性细菌产生的丙酸、丁酸转化为甲烷菌可利用的乙酸、氢和二氧化碳。
另外，还有耗氧产乙酸菌群，这种细菌群体利用氧和二氧化碳生产乙酸，还能代谢糖类产生乙酸，它们能转变多种有机物为乙酸。
厌氧消化机理
厌氧消化机理
厌氧消化是一种微生物代谢过程，其中有机物在缺氧条件下被微生物降解产生能量和产物。
厌氧消化可以用于处理有机废弃物，并生产甲烷气体作为能源。
在厌氧消化过程中，有机物首先被厌氧微生物分解为有机酸，如乳酸、醋酸和丙酸等。
然后，这些有机酸进一步被其他厌氧微生物转化为二氧化碳、氢气和甲烷。
甲烷是一种可燃气体，可以用作燃料或发电。
厌氧消化的主要步骤包括：
1. 水解：在此步骤中，有机废弃物被水解成一些小分子有机物，如蛋白质、碳水化合物和脂肪。
这种水解作用由水解菌（如厌氧消化中的酸化菌）完成。
2. 酸化：在酸化步骤中，水解产物进一步被厌氧酸化菌转化为有机酸。
这些有机酸可以是乳酸、醋酸、丙酸等。
在这个步骤中，厌氧消化池内的pH值通常较低，维持在4.5-6.0左右。
3. 乙酸生成：在此步骤中，酸化产物主要是乙酸。
在乙酸生成步骤中，一些厌氧乙酸菌将有机酸进一步转化为乙酸，并生成一定量的二氧化碳和氢气。
4. 甲烷生成：在甲烷生成步骤中，乙酸被厌氧甲烷菌转化成甲烷气体。
这个过程还会产生二氧化碳。
总之，厌氧消化是一种微生物代谢过程，其中有机废弃物在缺氧条件下依次被水解、酸化、乙酸生成和甲烷生成，产生能量和产物。
这种过程可以用于处理有机废弃物，并产生可用作能源的甲烷气体。
固体废物处理与资源化-第五章 第二节 厌氧消化
主要有机物的水解反应：
蛋白质+nH2O→氨基酸＋脂肪酸＋NH3＋CO2＋H2S
C3H5(RCO)3O3H2OC3H5(OH)33RCOOH
(脂肪）
（甘油） （脂肪酸）
2(C6H10O5)nnH2OnC12H22O112nC6H12O6 （碳水化合物）（双糖） （单糖）
70(CH4)+30(C02)
5950
700
67(CH4)+33(C02)
5650
a. 理论产气量的计算
在计算沼气发酵原料的理论产气量时，必须首先分别测定 各种发酵原料中碳水化合物(A)、蛋白质(B)和脂肪(C)的 含量，然后用下式计算出每克发酵原料的CH4和CO2的理论 产量。 CH4产量E（L）＝0.37A+0.49B+1.04C CO2产量D（L）＝0.37A+0.49B+0.36C 式中的A、B、C可在表中查到。
例 ， 以 稻 草 为 原 料 ， 其 A 、 B 、 C 值 分 别 为 ： 0.6026 ， 0.0316，0.0321。则： E=0.37×0.6026+0.49×0.0316+1.04×0.0321=0.2718(L/g) D=0.37×0.6026+0.49×0.0316+0.36×0.0321=0.2500(L/g)
发酵原料料浆的配制计算
将所需的各种发酵原料配制成料浆，可根据料浆中所 要求的总固体百分含量计算出加水量。
MTSXXM W10% 0
式中：MTS一发酵料浆中总固体Wt％； M 一各种原料的总固体Wt％； X一各种原料的重量(kg)； W一需加入的水量(kg)
厌氧发酵制沼气
3 两步消化工艺 第一反应器：酸化， 第二反应器：严格厌氧，产甲烷 大幅度提高了产气率，效率高
四、厌氧消化装置 1 水压式沼气池
水压式沼气池在我国有60多年运行历史，主要池型。 结构与工作原理 图5-9 ➢ 埋设与地下，立式圆筒形发酵池。 ➢ 主要结构包括加料管、发酵间、水压间、导气管等。
率低，产气量下降 • 磷：含量 1/1000 有机物
3．搅拌
搅拌避免局部酸积累。：机械，充气，充液搅
拌。
搅拌对发酵产气率的影响表9-10
3．温度 低温发酵：<20度，随自然温度变化，产气低，不能灭病原菌。 中温发酵：37度，甲烷菌最佳活性温度区。 高温发酵：53度，甲烷菌最佳活性温度区。产气最高，但是需要加热保
温，管理复杂。
4．pH值 甲烷菌要求pH很窄，一般发酵在6.8~7.5。最佳7.0~7.2
容易破坏pH, 需要一定的碱度。---------------用石灰调节
添加新料时候
5．搅拌 扩大微生物与有机物的接触 搅拌避免局部酸积累。 ----机械，充气，充液搅拌。
6 添加物和抑制物 添加磷矿粉等促进厌氧发酵，提高产气量。 添加微生物生长需要的微量元素，钾，纳，镁等 调整C/N比加入的碳源，氮源 避免重金属，有毒物质的混入
厌氧发酵制沼气
厌氧发酵也称沼气发酵或甲烷发酵 有机物在厌氧细菌作用下转化为甲烷（或称沼气）的
过程。 ➢ 自然过程。 ➢ 厌氧发酵工艺：采用人工方法，创造厌氧细菌所需的营
养条件，使其在一定设备内具有很高的浓度，厌氧发酵过程 则可大大加快。 ➢厌氧消化的特点： 生产过程全封闭，可控性好，降解快 资源化效果好 易操作，不需供氧 产物可用作化肥，饲料，堆肥原料 可杀死传染病菌 厌氧生物生长率低，效率低，会产生恶臭气体。
简述厌氧发酵的基本原理
简述厌氧发酵的基本原理
厌氧发酵是一种在缺氧条件下进行的生化过程，通过微生物的代谢产生能量。
其基本原理是在缺氧的环境中，微生物利用有机物质作为底物，运用不同的代谢途径将底物分解，产生代谢产物和能量。
在厌氧发酵过程中，微生物主要利用有机物质进行糖酵解来产生能量。
首先，底物经过糖酵解途径分解成为各种代谢产物，如乳酸、乙醇、丙酸、丁酸等。
这个过程常见于乳酸菌和酵母菌等微生物。
此外，还有一些厌氧微生物可以利用底物进行发酵产生气体，如甲烷。
这个过程称为甲烷发酵，常见于甲烷菌等微生物。
甲烷发酵在废水处理、沉积物降解等领域应用广泛。
值得注意的是，厌氧发酵与好氧呼吸相比，效率较低且产生的能量较少。
因此，一些厌氧微生物需要通过产生大量的代谢产物来维持其代谢能量的需求。
总的来说，厌氧发酵是一种在缺氧条件下利用有机物质进行代谢产能的过程。
微生物通过糖酵解或甲烷发酵等不同途径分解底物，产生代谢产物和能量。
该过程应用广泛，但效率相对较低。
厌氧消化的四阶段原理
厌氧消化的四阶段原理厌氧消化是一种有机废弃物处理技术，其通过在缺氧条件下利用微生物将有机废物转化为有用产物，如沼气和有机肥料。
厌氧消化的过程可以分为四个阶段：协同消化阶段、酸化阶段、乙酸酸化阶段和甲烷发酵阶段。
在厌氧消化的协同消化阶段，有机废物首先被投入到消化器中，其目的是为了提供微生物生活的环境。
在这个阶段，废物中的复杂有机物质，如蛋白质、碳水化合物和脂肪，被分解为小分子有机物，如氨基酸、糖类和脂肪酸。
这些小分子有机物是微生物进行后续消化的基础。
接下来是酸化阶段。
在这个阶段，产生的小分子有机物被厌氧微生物进一步分解。
这些微生物主要是一些厌氧细菌和厌氧真菌，它们通过发酵将小分子有机物转化为简单的有机酸，如乙酸、丙酸、丁酸等。
这些有机酸具有较低的pH值，可以促进后续阶段的微生物活动。
乙酸酸化阶段是厌氧消化的第三个阶段。
在这个阶段，乙酸是主要产物，并且处于最高浓度。
通过酸化反应，废物中的有机物质进一步被降解，乙酸的产量达到峰值。
这个阶段的微生物主要是乙酸产生菌，它们利用底物并产生大量的乙酸。
最后是甲烷发酵阶段。
在这个阶段，乙酸和其他简单的有机酸进一步被发酵为甲烷气体和二氧化碳。
这个阶段的微生物主要是甲烷生成菌，它们利用乙酸和氢气产生甲烷。
甲烷是一种重要的能源来源，可以用作煮食、加热和发电等用途。
此外，甲烷还可以用于替代传统的化石燃料，减少温室气体的排放。
总结起来，厌氧消化的四个阶段是协同消化阶段、酸化阶段、乙酸酸化阶段和甲烷发酵阶段。
在这个过程中，有机废物被分解为小分子有机物，然后进一步被酸化为有机酸，最终转化为甲烷气体。
厌氧消化技术不仅可以有效处理有机废物，还可以产生可再生的能源和有机肥料，具有重要的环境和经济意义。
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
三阶段理论
有机物 碳水化合物、蛋白质、脂肪等
氨基酸、糖类
Step1:水解发酵
有机酸
乙酸
Step2:产氢产乙酸
Step3:甲烷化 甲烷、二氧化碳等
氢气
Copyright Wuhan University 2015
M. P. Bryant. Microbial Methane Production--Theoretical Aspects. J ANIM SCI. January 1979 vol. 48 no. 1: 193-201.
Copyright Wuhan University 2015
第III阶段——产甲烷阶段
通过两组不同的产甲烷菌作用，将乙酸、H2和碳酸、甲酸等转化 为CH4、CO2和新的细胞质
一类从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷（70%）
另一类利用H2还原CO2成甲烷（30%） 甲烷丝菌
4HCOOH CH3COOH CH4+3CO2＋2H2O CH4+CO2
Copyright Wuhan University 2015
Copyright Wuhan University 2015
产甲烷菌的共同特征----影响因素
生长缓慢。如甲烷八叠球菌在乙酸上生长其倍增时间为1-2天， 甲烷菌丝倍增时间为4-9天。 严格厌氧。对氧气和氧化剂非常敏感，在有空气的条件下就 不能生存或死亡。 只能利用少数简单的化合物作为营养。
What is a Septic Tank?
The invention of the septic tank is attributed to a French man named Jean-Louis Mouras who is believed to have built the first septic tank in Vesoul in 1860 everyday use of the septic tank in France dates back to 1881.
厌氧消化的一般原理
厌氧消化的一般原理厌氧消化是一种在没有氧气存在的环境下进行的生物化学过程，它允许某些微生物分解有机物质并产生能量。
此过程常见于深海、湖泊、泥潭等缺氧环境，同时也可发生于人工处理废水的环境中。
厌氧消化的一般原理首先涉及到有机物质的分解。
有机物质来自于植物、动物或微生物的残留物，如粪便、草木等。
当这些有机物质进入厌氧环境并缺氧的情况下，由厌氧微生物进行分解。
厌氧微生物是一类可以在缺氧条件下生存的微生物，包括不同的细菌、古菌和原生动物。
与厌氧微生物共存的还有一些其他微生物，如产氢菌、产甲烷菌等。
厌氧消化的过程包括四个主要阶段：水解、酸化、挥发性脂肪酸的产生和甲烷生成。
第一阶段是水解，这是有机物质分解的起始阶段。
在这个阶段，一些有机物质如碳水化合物、脂肪和蛋白质由厌氧微生物生产的外源酶水解成低分子量的物质，如糖、脂肪酸和氨基酸。
第二阶段是酸化，也称为酸化阶段。
在这个阶段，水解产物进一步被厌氧微生物发酵成挥发性脂肪酸（VFAs），主要包括乙酸、丙酸和丁酸。
这个过程会导致环境的酸化，pH值下降。
第三阶段是挥发性脂肪酸的产生。
在这个阶段，挥发性脂肪酸进一步被酸ogenic 菌（产酸菌）利用，产生氢气和二氧化碳。
产氢菌将酸性环境转变为中性或近中性，为后续的甲烷生成提供了适宜的环境。
第四阶段是甲烷生成。
在这个阶段，产酸菌产生的氢气和醋酸被甲烷生成菌转化为甲烷。
甲烷生成菌是一类厌氧古菌，它们利用氢气和二氧化碳，通过甲烷合成酶将其转化为甲烷。
甲烷是一种挥发性有机物，它可以被捕捉并用作能源。
总之，厌氧消化是一种将有机物质在缺氧条件下进行分解的生物化学过程。
它包括水解、酸化、挥发性脂肪酸的产生和甲烷生成四个阶段。
通过这个过程，厌氧微生物能够利用有机物质产生能量，并将有机物质分解为更简单的化合物。
厌氧消化在废水处理、生物沼气产生等方面具有重要应用价值。
厌氧生物处理的基本原理
随着对厌氧生物处理工艺的进一步了解，厌氧处理作为好氧处理的预处理手段已 经成为目前较为广泛采用的一种方法。
厌氧生物处理的微生物
影响厌氧生物处理的主要因素
1. pH和碱度
厌氧
产生
有机酸
最佳为 pH 7.0~7.3
甲烷菌分解有机酸时产生的重碳酸盐不断增加
2. 温度
中温：33~35ºC 高温：50~55ºC
3. 负荷
厌氧反应池的容积决定于厌氧反应的负荷率。
容积负荷 参数为投配率 表 达 日进入的有机物量与池子容积之比，在一定 方 程度上反映了污染物在消化池中的停留时间 式
产氢产乙酸菌群
绝对厌氧或兼性厌氧细菌，可将前面步骤产生的挥发性有 机酸转化为乙酸、H2/CO2。
厌氧生物处理的微生物
产甲烷细菌
•产甲烷细菌是严格专性厌氧细菌，其生存环境要求绝对无氧； •产甲烷细菌属古细菌，一类可利用乙酸转化为甲烷和CO2，另 一类利用H2还原CO2合成甲烷； •对环境影响非常敏感，氧和氧化剂有毒害作用； •生长特别缓慢；
主要用于污泥的消化、高浓度有机废水和温度较高 的有机工业废水的处理。
污水的厌氧生物处理方法
一、化粪池 用于处理来自厕所的粪便废水。曾广泛用于不
设污水厂的合流制排水系统。还可用于郊区的别墅 式建筑。
化粪池例图
二、厌氧生物滤池
优点：处理能力高； 滤池内可以保持很高的 微生物浓度；不需另设 泥水分离设备，出水SS 较低；设备简单、操作 方便。
厌氧生物处理的基本原理
(完整版)第三节污泥的厌氧消化
混合 通气堆肥 干燥 筛分 熟化 肥料
城市垃圾、木屑
50-70 0C
稻草
---污泥的最终处置（Disposal）
12
农用、种花、种草；建筑材料（砖、纤维板） 填埋；填海
第九章 城市污水厂设计 (简单介绍)
•城市污水水质特征：（COD，BOD，SS，N，P） •污水厂设计水量与污水厂处理规模 •工业废水与城市污水处理的矛盾 •分散与集中处理的矛盾 •设计步骤：
速率最慢，因此甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制因素，
影响厌氧消化池正常工作的主要因素如下：
1、温度 中温（30-350C）与高温 （50-550C） mesophilic and thermophilic
中 温 消 化 ： 负 荷 =2.5-3.0 产 气 量 1-1.3 m3/m3 d,消化时间 20d ,灭菌率低 高温消化:负荷=6-7kg/m3.d ,产气 3-4 ,消化 时间 10 d.灭菌率 99% （消化时间：产气量达到总量的９０％所需 时间）
思考题： 1.在一般的消化池中，能不能观察到明显的污泥 消化的 3 个阶段？为什么？ 2.试述污泥厌氧消化的 3 阶段理论。 3.扼要讨论影响厌氧消化的主要因素。 4.比较污泥厌氧消化和好氧消化的优缺点。 5.试述厌氧消化池的搅拌作用和方式。
沼气利用：沼气成分见表 8-17，P376 消化池加温，发电，民用
二、 机械脱水 （一） 机械脱水前的污泥调理（节）
污泥中的固体物质主要是胶体微粒，与水的亲和力很强（负 电荷），若不作适当的预处理，脱水将非常困难。在污泥脱水 前进行预处理，是污泥粒子改变物化性质，破坏污泥的胶体结
10
构，减少其与水的亲和力，从而改善其脱水性能，这个过程称
为污泥的调理或调节或调质。常用调理方法：化学加药、热处
有机厌氧消化降解过程
有机厌氧消化降解过程一、有机厌氧消化降解的原理酸化阶段是有机物的初始分解过程，有机物被厌氧微生物利用并分解为醋酸、丙酸和丁酸等有机酸。
这些有机酸可通过酸化生成更小的有机物，产生大量的氢离子和二氧化碳。
甲烷化阶段是厌氧微生物利用有机酸并产生沼气的过程。
在这一阶段，厌氧微生物将有机酸转化为甲烷和二氧化碳。
产生的沼气可被收集并作为生物能源利用，而二氧化碳则释放到大气中。
二、有机厌氧消化降解的反应机理1.酸化阶段的反应机理：厌氧微生物利用有机物进行分解和发酵。
有机物被厌氧微生物内的酸性菌分解为醋酸、丙酸和丁酸等有机酸。
这些有机酸能够进一步发酵并产生更小的有机物，如乙醇、乙酸和醚类化合物。
同时，这些发生反应的过程产生大量的氢离子和二氧化碳。
厌氧消化过程中，酸化阶段的产物主要是有机酸、醇类化合物和气体。
2.甲烷化阶段的反应机理：在酸化阶段生成的有机酸被厌氧微生物进一步代谢为甲烷和二氧化碳。
这一过程主要由产甲烷菌和不产甲烷菌参与。
产甲烷菌通过甲烷发酵过程将有机酸转化为甲烷和二氧化碳，而不产甲烷菌主要产生酸性有机酸和氢气。
厌氧消化过程中，甲烷化阶段的产物主要是甲烷、二氧化碳和少量的氢气。
三、有机厌氧消化降解的应用1.污水处理：2.有机废物处理：有机废物如农业废弃物、食品加工废弃物等也可以通过有机厌氧消化降解得到有效处理。
通过厌氧消化，废弃物中的有机物可以转化为沼气和沉淀物，从而实现废弃物的资源化利用和减少对环境的污染。
3.生物质能源生产：总结：有机厌氧消化降解是一种重要的有机废物处理和能源生产技术。
通过厌氧微生物的代谢活动，有机物可以被高效地分解和转化为沼气和沉淀物。
该技术在污水处理、有机废物处理和生物质能源生产等领域具有广泛的应用前景。
随着对能源和环境问题的不断重视和需求的增加，有机厌氧消化降解技术将在未来得到更加广泛的应用和发展。
厌氧生物处理的三阶段四阶段理论
厌氧生物处理的三阶段四阶段理论厌氧生物处理的三阶段四阶段理论厌氧生物处理的基本原理:厌氧生物处理（Anaerobic Process）是在厌氧条件下,形成了厌氧微生物所需要的营养条件和环境条件,通过厌氧菌和兼性菌代谢作用，对有机物进行生化降解的过程。
厌氧处理基本生物过程:厌氧生物处理在早期被称为厌氧消化或厌氧发酵，指的是在厌氧条件下，在多种微生物（厌氧微生物、兼性微生物）的作用下，将有机物转化为甲烷和二氧化碳的过程。
由此可见，厌氧处理过程中产生的是一种气体，主要成分是甲烷和二氧化碳，也就是我们常说的沼气。
厌氧生物处理的基本生物过程有一个很明显的特点，就是其具有阶段性，根据不同的依据，可以分为两阶段、三阶段甚至四阶段。
两阶段理论:该理论认为有机物在厌氧条件下首先进行酸性发酵阶段（产酸阶段），然后进行碱性发酵阶段（产气阶段）。
产酸阶段的主要微生物为发酵细菌或产酸细菌，这些微生物生长快，适应性很强，对环境条件不是非常敏感。
会将有机物进行水解和酸化，产生脂肪酸、醇类、二氧化碳和氢气。
产气阶段的主要微生物为产甲烷细菌，其生长非常缓慢，生长倍增时间会达到几天，而且对于环境条件的变化非常敏感。
会将产酸阶段产生的中间产物转化为甲烷和二氧化碳。
两阶段理论，虽然形象且直接的描述了厌氧生物处理的过程，但是有学者发现，产甲烷细菌只能利用一些简单的有机物（比如甲酸、乙酸、甲醇、甲基胺类等）来产生甲烷，并不能利用两个碳以上的脂肪酸（乙酸除外）和醇类（甲醇除外）直接作为它的底物（参与生化反应的物质称为底物）。
还有一种“奥式产甲烷菌”，其实是由两种细菌组合而成，其中一种细菌将乙醇氧化为乙酸和氢气，另一种细菌则利用氢气和环境中的二氧化碳来产生甲烷。
、所以说，两阶段理论是存在一定局限性的，因此1979年，Bryant又提出了“三阶段理论”。
三阶段理论:该理论认为，除了产酸细菌和产甲烷细菌之外，还存在第三种细菌，称为产氢产乙酸细菌，三阶段的过程如下图所示：厌氧生物处理三阶段理论过程图.分为水解、发酵阶段（Ⅰ），产氢产乙酸阶段（Ⅱ）和产甲烷阶段（Ⅲ）。
厌氧处理的基本原理
厌氧处理的基本原理厌氧处理是一种利用微生物在缺氧条件下进行有机废物降解的处理方法。
在这个过程中，微生物利用有机物作为电子受体进行呼吸代谢，产生甲烷、硫化氢等气体和有机酸、醇类等溶解性有机物质。
厌氧处理的基本原理可以归纳为以下几个方面：1. 微生物的作用。
在厌氧处理过程中，微生物起着核心作用。
这些微生物可以分为厌氧菌和厌氧古菌两类。
厌氧菌主要利用有机物质进行呼吸作用，产生甲烷、硫化氢等气体。
而厌氧古菌则可以利用硫酸盐、硝酸盐等无机物质进行呼吸作用，产生硫化氢、氮气等气体。
这些微生物在缺氧条件下能够有效降解有机废物，减少废物对环境的污染。
2. 反应环境。
厌氧处理需要在缺氧条件下进行，通常采用密闭的容器或者封闭的池塘进行处理。
在这种环境下，微生物可以充分利用有机废物进行呼吸作用，产生甲烷、硫化氢等气体。
同时，缺氧条件也能够有效阻止有机物质的氧化分解，保证有机废物的降解过程不受氧气的影响。
3. 产物的生成。
在厌氧处理过程中，微生物降解有机废物产生的产物主要包括甲烷、硫化氢、有机酸、醇类等。
其中，甲烷和硫化氢是常见的气体产物，有机酸和醇类则是溶解性有机物质产物。
这些产物既可以作为能源利用，也可以作为化学原料利用，具有一定的经济价值。
4. 控制参数。
在厌氧处理过程中，需要控制一些关键参数，以保证微生物的正常生长和有机废物的有效降解。
这些参数包括温度、pH值、有机负荷、污泥浓度等。
合理控制这些参数可以提高厌氧处理的效率，减少能源消耗和产物排放。
总的来说，厌氧处理的基本原理是利用微生物在缺氧条件下进行有机废物的降解。
通过合理控制反应环境和参数，可以实现有机废物的有效处理，减少对环境的污染，同时也可以获得一定的经济效益。
厌氧处理技术在污水处理、有机废物处理等领域有着广泛的应用前景。
厌氧消化微生物的代谢过程
厌氧消化微生物的代谢过程厌氧消化微生物的代谢过程就像是一场神秘而又精彩的地下演出，微生物们是舞台上的主角，它们在没有氧气这个大幕布的环境里，尽情展现着独特的代谢魔法。
微生物们的代谢过程有点像我们人类吃饭消化。
我们吃进去食物，在身体里经过一系列的反应，变成我们能吸收的营养和能量。
厌氧消化微生物呢，它们面对的是各种各样的底物，就像我们面前有米饭、肉、蔬菜等各种食物一样。
这些底物可以是有机物，比如说我们生活里常见的污水中的有机成分、农业废弃物中的那些东西。
微生物可不会像我们一样细嚼慢咽，它们直接就开始工作啦。
有一类微生物在这个代谢过程中扮演着分解者的角色。
它们就像一群勤劳的小工匠，拿着特殊的工具，把大分子的有机物给拆分成小分子的。
这就好比把一辆大汽车拆成一个个小零件，这样后续的微生物才能更好地利用这些“零件”。
这个过程中，会产生一些有机酸，这些有机酸呀，就像是这个代谢舞台上的配角，虽然不是主角，但也有着重要的戏份。
接下来，还有其他的微生物登台啦。
它们像是能工巧匠中的大师傅，把前面产生的有机酸进一步转化。
这就像把那些小零件再加工成更有用的东西一样。
这些微生物会把有机酸转化成甲烷和二氧化碳等气体。
甲烷可是个很厉害的东西，就像一个能量小炸弹，蕴含着微生物们代谢过程中释放的能量。
整个厌氧消化微生物的代谢过程是一个环环相扣的链条。
如果前面的微生物没有把大分子有机物分解好，后面的微生物就没办法很好地进行有机酸转化。
这就好比做饭的时候，如果前面淘米洗菜没做好，后面炒菜肯定也炒不好。
而且，这个过程中环境因素就像舞台的灯光和温度一样重要。
温度不合适，微生物们就像演员在寒冷或者炎热的环境里，表演起来就不自在，代谢效率就会大打折扣。
酸碱度也是如此，如果酸碱度不合适，就像舞台的地面不平整，微生物们走起路来就会磕磕绊绊，代谢过程就可能出问题。
微生物们在厌氧消化代谢过程中的生存策略也很有趣。
它们像是一群生活在特殊规则下的小居民。
厌氧消化理论
2.厌氧消化的原理厌氧消化是指在厌氧(无氧)条件下,利用厌氧微生物将复杂的大分子有机物转化成甲烷、二氧化碳、无机营养物质和腐殖质等简单化合物的生物化学过程。
在厌氧消化过程中,多种不同微生物的代谢过程相互影响、干扰,形成了非常复杂的生化过程。
20世纪70年代以来,大量学者和研究人员对厌氧消化过程中的微生物及其代谢过程进行了深入研究,并取得了很大的进步。
经研究探索，厌氧消化复杂有机物的厌氧消化过程可以分为两段理论、三段理论以及四段理论。
接下来我们将分别介绍各理论。
1).两段理论：该理论是由Thumm.Reichie(1914)和Imhoff(1916)提出，经Buswell.NeaVe完善而成的，它将有机物厌氧消化过程分为水解酸化(酸性发酵)阶段和产甲烷(碱性发酵)两个阶段，相应起作用的微生物分别为产酸细菌和产甲烷细菌。
在第一阶段，复杂的有机物(如糖类、脂类和蛋白质等)在产酸菌(厌氧和兼性厌氧菌)的作用下被分解成为低分子的中间产物以及生成能量，这些中间产物主要是一些低分子有机酸(如乙酸、丙酸、丁酸等)和醇类(如乙醇)，并有氢、CO2, NH4＋、H2S等气体。
在这一阶段里，由于有机酸的大量积累，使发酵液的pH值降低，pH值可下降至6，甚至可达5以下。
所以此阶段被称为酸性发酵阶段，又称为产酸阶段。
在第二阶段，产甲烷菌(专性厌氧菌)将第一阶段产生的中间产物继续分解成CH4、CO2等。
由于有机酸在第二阶段的不断被转化为CH4、CO2等，同时系统中有NH4＋存在，使发酵液的pH值迅速升高达到7～8，所以此阶段被称为碱性发酵阶段，又称为产甲烷阶段。
厌氧消化的两阶段理论，几十年来一直占统治地位，在国内外厌氧消化的专著和教科书中一直被广泛应用。
图7.2.1二阶段理论示意图2).三段理论：随着厌氧微生物学研究的不断进展，人们对厌氧消化的生物学过程和生化过程的认识不断深化，厌氧消化理论得到不断发展。
1979年，M.P.Bryant(布赖恩)根据对产甲烷菌和产氢产乙酸菌的研究结果，在两阶段理论的基础上，提出了三阶段理论。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
厌氧消化工艺 厌氧消化设备
第二节：厌氧消化处理
堆肥有机 物微生物
厌氧消 化原理
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
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
肥 氧和微生物 基
异化作用
CO2,H2O,NH3, PO43-, O42-
+
能量
本 原
转入环境
释放、转化 为热
理
第一节：好氧堆肥处理
好 氧 堆 肥 过 程
适应新 环境
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℃
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℃
第一节：好氧堆肥处理
供氧量
颗粒度
影
含水率
响
堆肥化效果
C/N和C/P
因 温度和有机物含量
pH
素1
2
3
4
5
前处理 主发酵 后发酵 后处理
脱臭
6 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
堆肥化设备
设 ➢应堆肥产品质量高、操 备 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
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℃；
反应器堆肥系统
除臭设备
第一节：好氧堆肥处理
• 化学指标
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
第三节：微生物浸出
微
生 物 浸
微生物浸出史 浸矿细菌
出
细菌浸出机理
内 容 提
细菌浸出工艺 细菌浸出处理放射性废渣
要
第三节：微生物浸出
微 生 物 浸 出 史
1
1887年
20~40年工业应用历史 贫矿、尾矿废渣
5 堆肥设备
➢ 四类
6 评价指标
➢四类，15个
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
同化作用
细胞物质 (微生物繁殖)
堆
堆肥有机物(含C，H， O，N，P，S，Cl)、
其它生物 处理方法
4
处理方法
厌氧消 2 化处理
微生物 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
浸出 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 3 变为CH4和CO2的过程
第一节：好氧堆肥处理
好氧堆肥演示
4 堆肥工艺
根据投料运转方式划分工艺类型
连续消化工艺 半连续消化工艺 两步消化工艺
➢ 投料启动后，经一段
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
艺 分及水分 堆搅拌供 条堆或静 小石P、熟堆肥、沸石等
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
翻堆设备
➢破碎设备
➢斗式装载机或推土机、垮式
堆 ➢混合设备
翻堆机、侧式翻堆机
➢输送设备
肥化 ➢分离设备
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
pH
其它因素
温度
厌氧消化的 影响因素
接种物
原料配比
厌氧条件
搅拌
第二节：厌氧消化处理
厌氧消 化工艺
根据消化温度划分工艺类型
➢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
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
肥料
第二节：厌氧消化处理
水压式消化池
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
腐熟 杜评
➢pH/COD/BOD
价指 /VS/碳氮比/氮
标 化物/腐殖酸
• 生物学指标 ➢呼吸作用/生物活
性/发芽指数
堆肥腐熟度评价 指标
• 物理学指标 ➢气味/粒度/色度
• 工艺指标 ➢温度
耗氧速率400 mg/(kg·h)
第二节：厌氧消化处理
1234
沼气发酵过程演示
厌氧消化原理 厌氧消化影响因素