城市生活垃圾的厌氧消化处理.ppt

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1、第6章城市生活垃圾的厌氧消化处理1第一节厌氧消化原理2一、厌氧消化基本理论1、概念：厌氧消化，又称沼气发酵或厌氧发酵，是指有机物质（如作物秸杆、杂草、人畜粪便、垃圾、污泥及城市生活污水和工业有机废水等）在厌氧条件下，通过种类繁多、数量巨大、功能不同的各类微生物的分解代谢，最终产生沼气的过程。32、工艺特点用厌氧发酵法处理城市有机生活垃圾,并产生洁净能源——沼气,为人类提供一种绿色生物能源,具有成本低、环境效益高及可持续发展等特点。在这个转化过程中,被分解的有机碳化物中的能量大部分储存在甲烷中,仅一小部分有机碳化物氧化成二氧化碳,释放的能量

2、作为微生物生命活动的需要。新的研究表明,利用城市生活垃圾厌氧消化,可以将其中的有机物转化为氢气,这一研究进一步扩大了厌氧发酵的概念。43、优点（1）产生的沼气可用于发电或作为能源沼气中的主要成分是甲烷，含量50~75%之间，是一种很好的燃料。5（2）能量需求大大降低不需供给氧气，同时还可产生甲烷每去除1kgCOD好氧生物处理一般需消耗0.5~1.0kW.h电能。每去除1kgCOD厌氧生物处理约能产生3.5kW.h电能。（3）对营养物的需求量少好氧堆肥C:N=20~35:1，而厌氧方法为20~30:1，因此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐

3、6（4）发酵底物不仅是优质的农作物有机肥料,而且因其富含微生物菌体、氨基酸等活性物质,经加工可作为优良的鱼、鸡等动物饲料。（5）对于我国的中小城市,由于垃圾中的可燃成分较少、热值低,不易焚烧,所以厌氧消化是一种较为有利的方法。74、有机物厌氧发酵过程厌氧消化(anaerobicdigestion)是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物(anaerobicmicrobes)(包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷(methane)和二氧化碳(carbondioxide)等物质的过程。对于该过程有多种理论解释，最为广泛接受

4、的是三阶段理论。8三阶段理论1979年由布赖恩提出，将厌氧发酵依次分为液化、产酸、产甲烷三个阶段。起作用的细菌分别称为发酵细菌、产氢产乙酸菌、同型产乙酸菌、产甲烷菌。该理论主要内容如下：910首先，不溶性大分子有机物（如蛋白质、纤维素、淀粉、脂肪等）经水解酶的作用，在溶液中分解为水溶性的小分子有机物（如氨基酸、脂肪酸、葡萄糖、甘油等）。随之，这些水解产物被发酵细菌摄入细胞内，经过一系列生化反应，将代谢产物排出体外，由于发酵细菌种群不一，代谢途径各异，故代谢产物也各不相同。11最后，进行甲烷的转化。众多的代谢产物中，仅无机的CO2和H2及有

5、机的“三甲一乙”（甲酸、甲醇、甲胺和乙酸）可直接被产甲烷细菌吸收利用，转化为甲烷和二氧化碳。其它众多的代谢产物（主要是丙酸、丁酸、戊酸、乳酸等有机酸，以及乙醇、丙酮等有机物质）不能为产甲烷细菌直接利用。它们必须经过产氢产乙酸细菌进一步转化为氢和乙酸后，才能被甲烷细菌吸收利用，并转化为甲烷和二氧化碳。在产甲烷阶段，通常由两组生理上不同的产甲烷菌完成，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量的l/3，后者约占2/3。12二、厌氧发酵微生物1、不产甲烷菌：不直接参与甲烷形成的微生物包括细菌、真菌、原生动物三大

6、群。主要作用：(1)为产甲烷菌提供营养，将大分子有机物分解为简单的小分子有机物，作为产甲烷菌的营养基质。(2)为产甲烷菌创造适宜的氧化还原条件。(3)为产甲烷菌消除部分有毒物质，如氧和氧化剂。(4)和产甲烷菌一起维持发酵环境的pH值。132、产甲烷菌：70年代被确认的，能够厌氧代谢产生甲烷。特点（1）严格厌氧，对氧和氧化剂非常敏感。（2）要求中性，偏碱环境条件。（3）菌体倍增时间较长，有的4-5天才系列繁殖一代。（4）只能用简单的化合物作为营养（5）代谢的主要终产物是甲烷、二氧化碳和分子氢。1415Varioustypesofmethan

7、ogenicbacteria.Thesphericallyshapedbacteriaareofthemethanosarcinagenus(产甲烷八叠球菌属);thelong,tubularonesaremethanothrixbacteria(产甲烷丝菌属).三、厌氧消化产物1、主要产物产物有沼气、沼液和沼渣。沼气主要成分是甲烷（CH4），此外还有CO2、N2、CO、H2、H2S和极少量的O2。CH4含量50%~60%，CO2含量30%~35%，热值在23000kJ/m3左右。162、沼气及其发酵余物的利用1）沼气的综合利用（1）生活

8、燃料；（2）运输工具的动力燃料；（3）发电；（4）化工原料；（5）孵化禽类；（6）蔬菜种植，增产效果显著；（7）贮粮防虫；（8）贮藏水果2）沼气发酵余物的利用（1）沼液：速效肥料、饲料添加剂、