实验指导书-生物质好氧降解过程耗氧速率的测定.pdf

《生物质好氧降解过程耗氧速率的测定》实验指导书 一、实验目的 1、复习和加深理解生物质固体废物堆肥化处理的原理、影响因素和操作过程； 2、掌握堆肥化工艺条件的确定方法； 3、了解不同类的生物质固体废物生物可降解性的差异。 二、实验要求 1、掌握测氧仪的使用方法； 2、掌握耗氧速率的测试和计算方法。 三、实验原理 堆肥化：在受控环境条件下，通过好氧和/ 或兼性微生物对有机物的代谢过 程，使生物质固体废物转化为稳定的有机残余物；堆肥产物应具有在堆存和运输 过程中不腐败发臭，相容于植物生长的特性；堆肥法工艺的实质，即是固体废物 的好氧降解过程。 耗氧速率：是指有机物在好氧微生物的作用下，一定数量的有机物在单位时 间内消耗的氧气量，以 mg-O /(g-VS ·h)，或 mg-O /(g-waste ·h)计。耗氧速率的高 2 2 低，可反映不同类型固体废物生物可降解性的差异。 (1) 堆肥化工艺的影响因素  微生物菌群 有机物的好氧降解是通过微生物（包含细菌、真菌、放线菌等种属）代谢， 分解有机质生成 CO 和 H O，合成微生物细胞，从而实现固体废物的减量和减容。 2 2 微生物菌种对投加物料的选择性、在工艺环境生长的适应性、在环境中存在时间、 繁殖速率、与土著微生物的竞争能力、抵抗土著微生物同化的能力，都影响着物 料好氧降解的速率和转化的趋向。  物料的有机物含量和生物可降解性 为了确保好氧堆肥化过程具有有效的高温阶段，首要的是保证热量和温度 间的平衡。低的有机物含量产生的热量将不足以维持所需要的堆体温度，并且 1 其堆肥产品由于肥效低而影响使用。但是，过高的有机物含量又将给通风供氧 带来影响，从而可能产生堆体局部厌氧现象和臭气。堆肥化过程一般要求有机 物含量最好不低于 30% 。 不同有机物的生物可降解性有所差别，如淀粉、蛋白质的生物可降解性要优 于脂肪、木质纤维素、甲壳素，而塑料、橡胶等则是不可生物降解物质。除了有 机物本身的生化组成和结构之外，有机物的生物可降解性还依赖于微生物/ 酶的 降解能力，比如纤维素对于大多数细菌来说是难降解的，而对于真菌则是可降解 的。低的生物可降解性会延长堆肥化进程及达到腐熟化的时间，而高的生物可降 解性容易导致堆体局部厌氧、臭气、产酸和 pH 降低等现象。  温度 温度决定了微生物的种类和微生物的活性。在保持微生物活性的温度范围 内，温度越高微生物活性越大，降解有机质的速率也越高。但温度太高，超过最 佳温度点，微生物活动会急剧下降，甚至致死。不同微生物的最佳和致死温度不 同。  含水率 微生物只能利用溶解于水中的有机质，当含水率＜10%~15%，微生物活动基 本停止；当含水率低于 23%时，水分成为限制因素。因此，必须保持一定的湿 度环境。一般含水率越高，微生物活性越强。含水率每提高十个百分点，微生物 活性增大 2~3 倍。但含水率过高，多余的水分会堵塞孔隙空间，易造成厌氧状 态。因此，含水率一般宜控制在 40%~70%，最佳范围为 50%~55% 。  氧气浓度 好氧微生物只能在一定含氧环境中（O2 ＞5% ）存在。低氧气浓度会抑制好氧 微生物的代谢活动，不能完全转化有机质成二氧化碳和水，而是会形成各种中间 产物，能量释放不完全，好氧降解速率降低，而且还是恶臭产生的直接原因。  C/N 比 C/N 比越高，微生物可利用的有机质越多，微生物活性越强，好氧降解效率 越高。但超过最优范围后，氮源不足，微生物活性反而下降，好氧降解过程减缓。 C/N 比太低，氮元素过剩，反应过程中微生物分解介质中氮元素的量超过合成自 身细胞所需的氮，多余的 N 会以 NH3 形式释放，造成氮损失，并产生恶臭，对 大气环境造成不良影响。堆肥过程推荐适宜 C/N 比范围为20:1~40:1，最佳范围 为 25:1~35:1 。 2  物料颗粒的粒径 理论上粒径越小，比表面积越大，单位时间内作用于基质的微生物量越多，