9章 沼气发酵

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1、资源环境学院固废处理与利用CollegeofResourcesandEnvironmentTreatmentandUtilizationofSolidWaste第九章沼气发酵（AnaerobicDigestion）掌握沼气发酵的微生物学过程及影响沼气发酵的因素。掌握沼气发酵的物料配比方法，水压式沼气池的主要构造和工作原理，检查沼气池密封性的方法。了解沼气池的类型及其工艺流程。了解沼气池的设计参数等。ymhuang1971@nwsuaf.edu.cn资源环境学院固废处理与利用CollegeofResourcesandEnvironment第一节概述TreatmentandUt

2、ilizationofSolidWaste一、基本知识有机物厌氧条件下微生物发酵甲烷为主可燃气体。沼气的成分：主要为CH4(55～70％)和CO2(25～40％)。此外还有总量小于5%的CO、O2、H2、H2S、N2、NH3、PH、碳氢化合物3(CmHn)等。沼气发酵的特点：•1.将低品位生物能→高品位沼气；•2.设施简单，运行成本低；•3.适于处理高浓度有机废水和废物；•4.沼渣可作农肥、饲料或堆肥化原料；•5.常规方法处理效率低、设备体积大；•6.产生HS等恶臭。2ymhuang1971@nwsuaf.edu.cn资源环境学院固废处理与利用二、基本原理与微生物学过程Co

3、llegeofResourcesandEnvironmentTreatmentandUtilizationofSolidWaste沼气发酵是指在无分子态氧条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将发酵料液中各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称厌氧消化。有机物（CnHaObNc）厌氧消化过程的化学反应通式：9sdededsdedCnHaObNc(2ncb)HOCH(nc)CO242204858sdsdsdCHON(c)NH(c)HCO57243202020式中：d=4n+a-2b-3c；s表示转化成细胞的那部分有机物

4、；e表示转化成沼气的那部分有机物。ymhuang1971@nwsuaf.edu.cn资源环境学院固废处理与利用CollegeofResourcesandEnvironmentTreatmentandUtilizationofSolidWaste（一）两阶段理论两个阶段：产酸（酸性发酵）和产气（碱性发酵）。微生物分为产酸细菌和产甲烷细菌。细胞物质(微生物繁殖)有机物(C、N、O、H、细胞物质P、S等)有机酸、醇类、CO2、HS、NH、能量23CO、CH等，24能量酸性发酵阶段碱性发酵阶段ymhuang1971@nwsuaf.edu.cn资源环境学院固废处理与利用College

5、ofResourcesandEnvironmentTreatmentandUtilizationofSolidWaste（二）三阶段理论1979年由布赖恩提出，三个阶段：液化、产酸、产甲烷。微生物：发酵细菌、醋酸分解菌、甲烷细菌。ymhuang1971@nwsuaf.edu.cn资源环境学院固废处理与利用（三）四阶段理论CollegeofResourcesandEnvironmentTreatmentandUtilizationofSolidWaste水①水解阶段：发酵细菌分泌的水解酶解（胞外酶）不溶性大分子有机物→水限制整个酸溶性的小分子有机物。过程速度。化②发酵酸化阶段

6、：水解产物被发酵细阶菌进行胞内代谢。主要产生有机酸和段醇类，还有CO、NH、HS、H。2322③产氢产乙酸阶段(厌氧氧化阶段):专性厌氧的产氢产乙酸细菌将有机酸和醇类生成乙酸、H、CO；同型乙酸22细菌将H和CO合成乙酸。22④甲烷化阶段：CO和H及有机的22“三甲一乙”（甲酸、甲醇、甲胺和乙酸）可直接被产甲烷细菌(乙酸分解甲烷细菌和H氧化甲烷细菌)吸收利用2→甲烷和二氧化碳。实际运行时，阶段难以决然分开，同时进行，保持某种动态平衡。ymhuang1971@nwsuaf.edu.cn资源环境学院固废处理与利用第二节沼气发酵原料CollegeofResourcesandEnv

7、ironmentTreatmentandUtilizationofSolidWaste一、沼气发酵原料的种类富碳原料：含有机碳较多或碳氮比高的原料，如农作物秸秆等富氮原料：含氮较多或碳氮比低的原料，如人畜粪尿等。P281-282，表9-11.总固体(TS)干物质103-105℃烘至恒重W2原料总固体含量（%）100%W1样品干重(mg)总固体(TS)含量（mg/L）1000水样体积(mL)2.挥发性固体(VS)能在550℃挥发TS灰分挥发性固体(VS)含量（%）100%TSymhuang1971@nw