第六章有机固体废物堆肥与厌氧发酵分解.ppt

酸化阶段：小分子有机物→有机酸、乙醇、丙酮等有机物+ H2/CO2→乙酸及甲酸、甲醇、甲胺等C1类化合物+H2/CO2 在产酸阶段，产氢、产醋酸细菌把前一阶段产生的一些中间产物丙酸、丁酸、乳酸，长链脂肪酸、醇类等进一步分解成醋酸和氢 S菌株，脱硫弧菌 产甲烷阶段： H2还原，CO2、乙酸的分解 在产甲烷阶段，甲烷菌利用H2/CO2醋酸以及甲醇、甲酸、甲胺等C1类化合物为基质 ，将其转化成甲烷。其中，H2/CO2和醋酸是主要基质。一般认为，甲烷的形成主要 来自H2还原CO2和醋酸的分解。根据对中间产物转化成甲烷的过程所作的研究发现醋 酸是厌氧发酵中最重要的中间产物。 一组是将氢气和二氧化碳转化为甲烷 另一组是将乙酸脱羧生成甲烷和二氧化碳。 影响甲烷形成的因子 ATP：三磷酸腺苷 A—P～P～P ATP是生物体能代谢的重要因子。研究表明，在甲烷菌和甲烷八叠球菌中，已检测过的全部反应系统都需要ATP，才能由各种甲烷供体形成甲烷。 辅酶M 辅酶F420 其他载体：维生素B12及其衍生物参与了甲烷形成中的甲烷转移 A—P～P～P，ATP是生命活动能量的直接来源 相邻的两个磷酸基之间的化学键非常活跃，水解时可释放约30.54kJ/mol的能量，因此称为高能磷酸键，用“~”表示。在细胞的生命活动中，ATP远离A的一个高能磷酸键易断裂，释放出一个磷酸和能量后成为腺苷二磷酸（ADP）。在有机物氧化分解或光合作用过程中，ADP可获取能量，与磷酸结合形成ATP。 人体中ATP的总量只有大约0.1摩尔。人体每天的能量需要水解100-150摩尔的ATP即相当于50至75千克。这意味着人一天将要分解掉相当于他体重的ATP。所以每个ATP分子每天要被重复利用1000-1500次。ATP不能被储存，因为ATP的合成后必须在短时间内被消耗。 4、养蘑菇：用沼液作蘑菇的生物助长激素，不仅可以提前10天左右上市，提高产量15%左右，而且其肉质更鲜美，口感更舒适，其方法为：当蘑菇现顶后，即用发酵后的沼液喷雾，每3天1次，直到采摘前10天为止。在沼液中掺入少许硼砂，效果更明显。 5、喂猪：用沼液喂猪具有增重快、来源广、成本低、饲料畜产品转化率高、经济效益可观。 6、防果苗冻害：用沼液喷施果树苗，能调控果树叶片的抗冷生理，明显提高抗冻能力。 7、养鱼：沼液养鱼较传统的人、畜粪便养鱼能明显降低池塘水体溶解氧的消耗，提高浮游生物量，减少鱼病发生。 1）单级发酵 单级发酵只有一个沼气池（或发酵装置），其沼气发酵过程只在一个发酵池内进行。 此发酵操作较方便，造价低。 2）两级和多级发酵发酵 为了提高有机物的消化率和去除率，开发了二级和多级沼气发酵工艺。 这种发酵类型的特点是发酵在两或两个以上的互相连通的发酵池内进行。 原料先在第一个发酵池滞留一定时间分解、产气，然后料液从第一个发酵进入第二个或其余的发酵池继续发酵产气。 该发酵工艺滞留期长，有机物分解彻底，但投资较高。 传统沼气发酵工艺类型---根据投料运转方式 根据投料运转方式可分为： 连续发酵 半连续发酵 批量发酵 两步发酵 六、厌氧发酵设备与工艺 （1）连续发酵 连续发酵工艺是从投料启动后，经过一段时间的发酵产气，每天或随时连续定量地添加发酵原料和排出旧料，其发酵过程能够长期连续进行。 此发酵工艺易于控制，能保持稳定的有机物消化速度和产气率，适于处理来源稳定的城市污水、工业废水和大、中型畜牧场的粪便等。 （2）半连续发酵 半连续发酵工艺的特点是：启动时一次性投入较多的发酵原料，当产气量趋于下降时，开始定期添加新料和排出旧料，以维持比较稳定的产气率。 我国广大农村由于原料特点和农村用肥集中等原因，主要是采用这种发酵工艺。 1）备料 备料是沼气发酵工艺的首要步骤，含原料的收集与预处理。 由于城市生活有机垃圾来源于相应的垃圾收集系统，在设计处理系统时，须对所收集地区的垃圾产量做出科学的估算，从而确定出合理的处理负荷，以保证沼气池运行中具有充足的发酵原料。 固体有机物半连续沼气发酵工艺的预处理通常是指适度的切碎，由于城市生活垃圾中很少有过大体积的有机物，因此可不做切碎处理。 2）投料启动 投料启动沼气池通常包括： 接种物的选取 接种 投料 堆沤 加水封池 放气试火等几个步骤 3）接种物的选取 在各种有机物厌氧消化的地方采集接种物。 下水道污泥、屠宰场、肉食品加工厂、豆腐房、酒厂、糖厂等地的阴沟污泥、湖泊、塘堰等沉积污泥、正常发酵的沼气池底污泥或发酵料液，以及陈年老粪坑底部粪便等,均含有大量沼气微生物，都可以采集为接种物。 4）接种投料 将接种物与发酵原料在池外混合均匀后投入沼气池； 或者采用分层加料、分层接种的方式投料入池。 5）堆沤 在已入池的接种原料中喷洒少量的水（用水量以淋湿为宜，一般不得超过总用水量的三