12固体废物的生物处理201512环科学生版.ppt

中国的解法 二元一次方程 (方程一?) (方程二?) 堆肥利用模式示意图 大田 熟化 大棚 生物反应堆 堆肥 就地熟化 肥 料 基质（营养土、培养基） 有机肥 有机无机 复肥 育苗 大棚 喷播 基质砖 食用菌 蝇蛆蛋白 蚯蚓 单细胞 藻类 堆肥利用总结 三 厌氧发酵 （一） 厌氧发酵概述 厌氧发酵（anaerobic digestion）： 指在特定的厌氧条件下，微生物将有机物进行分解，转化为甲烷（或称沼气）和二氧化碳的过程。 又称沼气发酵、甲烷发酵、厌氧消化等。 （二） 厌氧发酵原理 1 厌氧发酵过程 三段理论：（1）液化（水解）（2）产酸 （3）产甲烷 二段理论：（1）酸性发酵 （2）碱性发酵 三段理论：（1）液化（水解）（2）产酸 （3）产甲烷 厌氧消化产沼气过程中主要的限速步骤（或控制步骤）： （1）以可溶性有机物为主的有机废水：产甲烷阶段 （2）以不溶性高分子有机物为主的污泥、垃圾：水解阶段 二段理论：（1）酸性发酵 （2）碱性发酵 细胞物质(微生物繁殖) 有机酸、醇类、CO2、H2S、NH3、能量 堆肥有机物(C、N、O、H、P、S等) 细胞物质 CO2、CH4等，能量 酸性发酵阶段 碱性发酵阶段 厌氧发酵过程中的微生物群落 厌氧发酵系统中，数量最多、作用最大的微生物是细菌。 真菌（丝状真菌和酵母）数量很少。 参与有机物逐级厌氧发酵降解的细菌主要有三大类： 水解发酵细菌、产氢产乙酸细菌、产甲烷细菌。 3 甲烷的形成理论 （1）二氧化碳还原理论： 4H2 + CO2 CH4 + 2H2O （2）甲基形成理论： 4HCOOH CH4 + 3CO2 +2H2O CH3COOH CH4 + CO2 （三）发酵原料 1 常见沼气发酵原料的理论产气量 与堆肥原料相同 E = 0.37A + 0.49B + 1.04C 甲烷的理论产量： 二氧化碳的理论产量： D = 0.37A + 0.49B + 0.36C A:碳水化合物 B:蛋白质 C:脂类化合物 （1）经验公式法： （2）理论计算法： 有机物厌氧分解的总反应式： 若转化为生物量的部分忽略不计，则总反应式变为： 有机降解物的经验化学式 微生物的化学组成 若已知有机废物的元素组成，通过此公式就可计算产生的气体质量（kg）和数量（m3）。 长期厌氧发酵研究表明：稳定的厌氧发酵产生的沼气其甲烷含量为55～65％。 2 原料的总固体百分含量和总固体量 原料总固体 挥发性固体（VS） （volatile solid） 灰分 衡量有机组分的生物降解性 总固体百分含量 总固体量（105℃烘干） 挥发性固体量（ 550℃灼烧） 计算 （四）影响发酵的因素 （1）厌氧条件 （2）原料配比 （3）温度 （4）pH （5）搅拌 （6）添加物和抑制物 （7）接种物 （1）厌氧条件 在严格厌氧环境下进行 产酸阶段：厌氧菌 产气阶段：专性厌氧菌（产甲烷菌） 如何判断？ 氧化还原电位：—300mV （2）原料配比 厌氧发酵的适宜C/N比为20~30:1 C/N比为35：1时产气量明显下降 NH3抑制产甲烷菌的活动 磷含量（以磷酸盐）一般为有机物的1/1000为宜 1）混合原料碳氮比的计算 2）混合原料水分的计算 （与好氧堆肥同） Solids concentration: 4~8% One of the disadvantages of the low-solids anaerobic digestion process as applied to solid wastes is that considerable water must be added to wastes to bring the solids content to the required range of 4 to 8 percent. The addition of water results in a very dilute digested sludge, which must be dewatered prior to disposal. 低固体厌氧发酵 Low-solids anaerobic digestion Solids content: 22% Two important advantages of the high-solids anaerobic digestion process are lower water requirements and