《微生物与发酵工程》第11章-发酵工程在新型能源.pptVIP

二、污水的生物处理方法 活性污泥法(activated sludge procese) 活性污泥(activated sludge)的概念 活性污泥是一种绒絮状小泥粒，它是由需氧菌为主体的微型生物群体，以及有机性或无机性胶体、悬浮物等组成的一种肉眼可见的细粒。它具有很强的吸附和分解有机质的能力。 活性污泥法即利用含大量需氧性微生物的活性污泥，在强力通气条件下使污水净化的生物方法。 活性污泥的生物组成 细菌类 主力军，主要是革兰氏阴性好氧化能异养杆菌。　 * . 二、污水的生物处理方法 原生动物 次生生物，以纤毛虫类为主，是污水净化指示生物。 其他生物 包括霉菌、放线菌、酵母、病毒、后生动物等。 * . 二、污水的生物处理方法 活性污泥的功能 吸附、分解代谢、 凝聚与沉淀。 活性污泥的主要类型 标准活性污泥法(conventional activated sludge procese) 图11-11 标准活性污泥法示意图 * . . 第十一章 发酵工程在新型能源及环境保护方面的应用 ——乙醇发酵、沼气发酵和污水生物处理 * . 第一节 乙醇的发酵 ——原料、发酵与蒸馏工艺 * . 一、乙醇发酵的原料和菌种 乙醇的工业用途 乙醇发酵原料 淀粉原料、糖质原料、纤维素原料 乙醇发酵微生物 糖化菌 曲霉、根霉和毛霉 酒化菌 酵母及某些细菌 * . 二、乙醇发酵生化机制 淀粉质原料的水解 淀粉粒吸水膨胀 淀粉粒破裂溶解(糊化) 淀粉水解(液化及糖化) 纤维素原料的水解 秸秆原料的主要成分 纤维素的水解过程和特点 酵母菌乙醇发酵途径 * . 三、乙醇发酵工艺 淀粉原料乙醇发酵工艺 乙醇发酵分为前发酵期、主发酵期和后发酵期三 个阶段，总发酵时间一般60～72h。 图11-1 淀粉原料乙醇发酵工艺流程 * . 三、乙醇发酵工艺 糖质原料的乙醇发酵工艺 工艺较简单，原料如糖蜜经预处理后，添加一定营养物，即可接入酵母发酵。 纤维素原料的乙醇发酵工艺 水解发酵两步法 同时糖化发酵法 固定化细胞发酵工艺 直接发酵法 * . 四、乙醇蒸馏工艺 发酵成熟醪的组分及其分离 酒糟、头级杂质、中间级杂质、尾级杂质 乙醇蒸馏与精馏工艺 图11-2 气相进料两塔蒸馏工艺流程 * . 第二节 沼气发酵 ——沼气发酵的机理、工艺和厌氧消化器 * . 一、沼气发酵理论机理 沼气和沼气发酵 沼气是以甲烷和CO2为主的可燃气体 沼气发酵工艺是指在厌氧条件下，通过沼气发酵微生物的活动，处理有机废物并制取沼气的技术与装备，也称为厌氧消化工艺 沼气发酵理论机理(三阶段) 水解阶段 酸化阶段 产甲烷阶段 * . 农用沼气池示意图 大型沼气工程 农用沼气池出口 * . 农户用自产沼气点燃沼气灯照明 * . 二、沼气发酵的基本工艺流程 沼气发酵的工艺类型 参见表11-1. 沼气发酵的基本工艺流程 参见图11-1. 图11-1 沼气发酵的基本工艺流程 * . 表11-1 沼气发酵的工艺类型 * . 三、厌氧消化器的类别 主要相关概念 水力滞留期(HRT)，固体滞留期(SRT)和微生物滞留期(MRT) 常规型消化器 常规型消化器 如农村使用的水压式沼气池见图11-2. 图11-2 水压式沼气池见 * . 三、厌氧消化器的类别 完全混合式消化器 曾是一种使用最多，适用范围最广的消化器，但由于 能耗高，效率低，目前应用已经较少，例如污水处理 厂好氧活性污泥的厌氧消化装置，参见图11-3. 图11-3 完全混合式消化器 * . 三、厌氧消化器的类别 塞流式消化器 在我国已有多种应用，适用于高SS废物的处理外，尤 其适用于牛粪的消化，用于农场效果好，参见图11-4. 图11-4 塞流式消化器 * . 三、厌氧消化器的类别 污泥滞留型消化器 厌氧接触工艺 也被称为带有污泥回流的连续搅拌罐反应器，比较稳 定，是目前比较成熟的工艺，参见图11-5. 图11-5 厌氧接触工艺示意图 * . 三、厌氧消化器的类别 升流式厌氧污泥床 升流式厌氧污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed， UASB)是目前世界上发展最快的消化器，负荷高但结 构较复杂，进水要求高，参见图11-6. 图11-6 升流式厌氧污泥床示意图 * . 三、厌氧消化器的类别 膨胀颗粒污泥床 膨胀颗粒污泥床 (Expanded Granular Sludge Bed，EGSB) 是 20世纪90年代荷兰人 Lettinga在UASB基础 上改进研发的高效厌 氧消化反应器，参见 图11-7. 图11-7 膨胀颗粒污泥床 * . 三、厌氧消化器的类别 内循环(IC)厌氧反应器 内循环(Internal Circulation)厌氧反应