厌氧消化原理.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * Boyle (1976): Boyle, W. C. (1977): Energy Recovery from Sanitary Landfills. Conversion. Edited by: H. G. Schlegel J. Barnea, 119 – 138. Boyle modified the chemical reaction of Buswell Mueller (1952) and included nitrogen and sulphur to obtain the fraction of ammonia and hydrogen sulphur in the produced biogas: 产甲烷菌的共同特征----影响因素 (1)发酵原料：产气量与产气速率 发酵原料 产气速率(%) 产气量 m3/kg 发酵天数 10d 20d 30d 40d 60d 玉米秸 75.9 90.7 96.3 98.1 100 0.50 麦秸 48.2 71.8 85.9 91.8 100 0.45 稻草 46.2 69.2 84.6 91.0 100 0.40 野草 75.0 93.5 97.8 98.9 100 0.44 猪粪 74.2 86.3 97.6 98.0 100 0.42 人粪 40.7 81.5 94.1 98.2 100 0.43 牛粪 34.4 74.6 86.2 92.7 100 0.30 (2)温度 有机垃圾厌氧生物降解过程受到温度和温度波动的影响。 有研究表明，厌氧生物比好氧生物对温度的变化更为敏感，产甲烷细菌比产酸细菌对温度的变化更为敏感。因此，在厌氧生物反应器的运行过程中，对于反应温度进行控制显得更为重要，其波动范围一般一天不宜超过±2℃，当有±3℃的变化时，就会抑制消化速度，有±5℃的急剧变化时，就会突然停止产气，使有机酸大量积累而破坏厌氧消化。 Veeken 等研究了中温下生物垃圾中六种成分的水解和生物降解速率，一级反应速率常数在 20℃时为 0.03～0.15d-1，在 40℃为0.24～0.47d-1。 Ahring 等通过研究发现介于中温和高温之间的 45℃，有机物的降解效果最差，产气量最低，在选择发酵温度的时候应该避开这个温度区间。 (3)pH值 一般而言，微生物对 pH 值的变化适应要比其对温度的变化适应慢得多。在厌氧生物处理过程中，应特别注意反应器内 pH 值的控制，最佳应控制在 6.8～7.2。 (4)营养物质: 含水率、C/N比 富碳原料：秸杆、青杂草、树叶等 / 富氮原料：人畜粪尿、屠宰污水、豆渣等 氨氮不仅是厌氧微生物生长所必须的基本氮源，而且还对促进厌氧污泥的活性具有重要作用。 有研究者指出，在厌氧生物反应器中 NH4+-N 浓度必须大于 40～70mg/L，否则会减少生物体的活性。当反应器内的 NH4+-N浓度为 12mg/L，乙酸利用速率只有其最大值的 54%。 (5)停留时间、搅拌 第三节 厌氧消化处理工艺 厌氧消化技术的早期发展 早在1630 年Van Helmont首先发现在有机物腐烂过程中可以产生一种可燃气体，并且发现在动物肠道也存在这种气体。 其后，C.A.Voltal 于 1776 年认定可降解有机物的数量与可燃气体的产生量有直接联系，1808 年，H. Davy 在牛粪厌氧消化气体中也检测到甲烷气体的存在。 1859 年，印度孟买建成世界上第一座消化厂；1896 年，在英国一座小城市埃克塞特(Exeter)中建起一座处理生活污水污泥的厌氧消化池，所产沼气作为街道照明燃料。 目前，世界上已有 600～800 万个家庭式或低技术含量的厌氧消化器，厌氧消化产生的沼气主要用于炊事和照明。 Van Helmont is regarded as the founder of pneumatic chemistry, as he was the first to understand that there are gases distinct in kind from atmospheric air. 厌氧消化在MSW处理中的应用 20 世纪70年代后期，第一个生产规模的厌氧消化厂在美国佛罗里达州建成。该厂采用湿法处理，通过加水稀释使反应器中垃圾含固率维持在3％～5％，但由于固液分离、搅拌和浮渣等问题得不到根本的解决，运行效果不好。 有机垃圾厌氧消化工艺分类 有机垃圾厌氧消化工艺分类 第四节 厌氧消化反应器种类与比较 常见的消化器 上流式厌氧污泥床 UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket 厌氧膨胀颗粒污泥床 EGSB Expand