厌氧生化法剖析.ppt

厌氧消化两阶段示意图 在厌氧消化系统中微生物主要分为两大类：非产甲烷菌（non-menthanogens）和产甲烷细菌（menthanogens）。 厌氧消化机理 厌氧消化反应的控制阶段:甲烷发酵阶段是。厌氧反应的影响因素以对甲烷菌的影响因素为准。 温度因素 生物固体停留时间（污泥龄）与负荷 搅拌和混合 营养与C/N比 氨氮 有毒物质 酸碱度、pH值和消化液的缓冲作用 温度 温度与有机物负荷、产气量关系见图 消化温度与消化时间的关系见图 厌氧消化微生物对温度的变化非常敏感。 温度的突然变化，对沼气产量有明显影响，温度突变超过一定范围时，则会停止产气。 根据采用消化温度的高低，分为 常温消化：10～30℃ 中温消化：35℃左右 高温消化：54℃左右 温度与有机物负荷、产气量关系 消化温度与消化时间的关系 生物固体停留时间（污泥龄）与负荷 搅拌和混合 目的：物料分布均匀，增加微生物与物料的接触，提高消化效率、增加产气量；温度均匀，加快消化速度，提高产气量。 搅拌方法：气体搅拌、机械搅拌、泵循环等。 机械搅拌：搅拌器安装在消化池液面以下，定位于上、中、下层皆可，如果料液浓度高，安装要偏下一些； 泵循环：用泵使沼气池内料液循环流动，达到搅拌的目的；气体搅拌：沼气加压后从池底部冲入，利用产生的气流，达到搅拌的目的。 机械搅拌适合于小的消化池，液搅拌和气搅拌适合大、中型的沼气工程。 营养与C/N比 厌氧消化原料既是产生沼气的基质，又是厌氧消化微生物赖以生长、繁殖的营养物质。 厌氧菌生命活动需要一定比例的氮素和碳素。表给出了常用沼气发酵原料的碳氮比。 C/N比过高，细菌和其他微生物的生长繁殖受到限制，有机物的分解速度就慢、发酵过程就长。 C/N比过低，易造成系统中氨氮浓度过高，出现氨中毒。 各种废物的碳氮比（C/N） 氨氮 厌氧消化过程中，氮的平衡是非常重要的因素。 厌氧过程细胞的增殖很少，只有很少的氮转化为细胞，大部分可生物降解的氮都转化为氨氮。 实验研究表明，氨氮对厌氧消化过程有较强的毒性或抑制性，NH3对产甲烷菌的活性有比NH4+更强的抑制能力。 有毒物质 挥发性脂肪酸（VFA）是厌氧消化的产物，也是甲烷菌的生长代谢的基质。 一定的挥发性脂肪酸浓度是保证系统正常运行的必要条件，但过高会抑制甲烷菌的生长，从而破坏消化过程。 有许多化学物质能抑制厌氧消化过程中微生物的生命活动，这类物质被称为抑制剂。抑制剂包括部分气态物质、重金属离子、酸类、醇类、苯、氰化物及去垢剂等。 对厌氧消化具有抑制作用的物质 对厌氧消化具有抑制作用的物质 酸碱度、pH值和消化液的缓冲作用 微生物活性与pH有密切的关系，pH值变化直接影响着消化过程和产物，过高或过低pH对微生物是不利的。表现在： 1．pH的变化引起微生物体表面电荷变化，影响微生物对营养物的吸收； 2．pH可促使有机化合物的离子化作用，多数非离子状态化合物比离子状态化合物更易渗入细胞； 3．酶在最适宜的pH值时发挥最大活性。 溢流系统 贮气设备 加温设备 两级消化：根据沼气产生的规律（如下）设计。 目的：节省能量（节省污泥加温与搅拌的部分能量） 特点：第一级：加热（33～35℃）、搅拌； 第二级：不加热（20～26℃）、不搅拌（可视为污泥浓缩池用）。 根据废水有机物化学组成计算产气量 用化学经验方程式计算产气量，对不含氮的有机物可用以下巴斯维尔（Buswell和Mueller）通式计算: 根据COD与产气量关系计算 在标准状态下，1mol甲烷相当于2mol（或64g）COD，则还原1gCOD相当于生成22.4/64=0.35L甲烷。 产气率受物料的性质、工艺条件以及管理技术水平等多种因素的影响。 物料的性质：脂类（类脂物）＞蛋白质＞碳水化合物 COD浓度：浓度越低，单位有机物的甲烷产率越低 甲烷含量：甲烷含量越高，在水中的溶解度越大，实际产气率越低。 生物相：硫酸盐还原菌及反硝化细菌等使产气率下降。 工艺条件：不同的工艺条件产气率不同。 发展思路：处理效能与微生物活性与数量直接相关 1.持留厌氧活性污泥 增设搅拌装置，发展高效厌氧消化器，但SRT与HRT相等，提高水力负荷，导致污泥流失。延长SRT成为提高效能的关键。 泥水分离：增设沉淀池，如厌氧接触反应器。 克服分离难题：通过培养颗粒污泥和设置三相分离器等措施，如UASB。 2.提高厌氧污泥活性 三大类厌氧消化菌群：发酵菌群、产氢产乙酸菌群和产甲烷菌群