厌氧发酵

厌氧发酵

厌氧发酵过程 厌氧发酵微生物 厌氧发酵的影响因素 厌氧发酵工艺 厌氧发酵设备

厌氧发酵：在没有游离氧存在的条件下,通过厌氧 微生物的生物转化作用，将固体废物中大部分可生
物降解的有机物质分解，转化为能源产品——沼气
的过程。 堆肥原料都可以作沼气发酵原料,目前,厌氧发酵所 处理的有机固体废物主要为城市生活垃圾。




（b）类脂化合物的分解代谢 这类化合物的主要水解产物是脂肪酸和甘油。 然后，甘油转变为磷酸甘油脂，进而生成丙酮 酸。在沼气菌的作用下，丙酮酸被分解成乙酸， 然后形成甲烷和二氧化碳。 （c）蛋白质类的分解代谢 主要是含氮的蛋白质化合物,在细菌的作用下 水解成多肽和氨基酸。其中的一部分氨基酸继 续水解成硫醇、胺、苯酚、硫化氢和氮；一部 分分解成有机酸、醇等其它化合物，最后生成 甲烷和二氧化碳；还有一些氨基酸作为产沼细 菌的养分形成菌体。
农村较适用
蚯蚓床技术
概述 蚯蚓床工艺 蚯蚓床运行参数 蚯蚓床的日常欢生活 在富含有机质和湿润土壤中，以畜禽粪便和 有机废物垃圾为食，连同泥土一同吞入。也 摄食植物的茎叶等碎片。 据此，可利用蚯蚓来处理富含有机物的固体 废物，且可同时获得蚯蚓产品以及以高肥效 的蚯蚓粪土。

（3）添加剂和有毒物质

在发酵液中添加少量有益的化学物质，有助 于促进厌氧发酵，提高产气量和原料利用率。 分别在发酵液中添加少量的硫酸锌、磷矿粉、 炼钢渣、碳酸钙、炉灰等均可不同程度地提 高产气量、甲烷含量以及有机物质的分解率， 其中以添加磷矿粉的效果为最佳。
在发酵液中添加纤维素酶，能促进纤维 素分解，提高稻草的利用率，使产气量 提高34-59%。添加少量活性碳粉末则可 以提高产气2-4倍。添加浓度为0.01%的 表面活性剂“叶温20”，则可降低表面张 力，增强原料和菌的接触，产气量最高 可增加40%。 有许多化学物质能抑制发酵微生物的生 命活力，统称为有毒物质。有毒物质的 种类很多。沼气发酵菌对它们有一定的 忍耐程度，超过允许浓度，常使沼气发 酵受阻。


（4）适用范围广。
蚯蚓可用于处理城市生活垃圾、禽畜粪便、 污水厂污泥、造纸厂污泥等。
二、蚯蚓床工艺
可降解 有机物 垃圾堆积场 分选 发酵池 粪便
腐熟有机物
废金属、玻璃、塑料等 鲜蚯蚓 蚯蚓床 蚯蚓粪
高蛋白饲料，医药、保健、化 工原料
其他杂质
优 质 肥 料 、除 臭 剂
三、蚯蚓床运行参数
1．温度 大平二号蚯蚓最适宜生长温度在20～22℃。 温度低于10℃时，蚯蚓活动迟缓，要35天左 右才产卵一粒； 温度在18～25℃，湿度30～50%，通风换气 好时，一般1.5～4.5天就产卵一粒； 当温度高于35℃时，产卵数量下降，37℃就 会迅速死亡。

2．湿度 湿度与蚯蚓的生长、产卵及卵茧孵化的关系 很密切。蚯蚓体内含有约80%左右的水分。 如久不浇水，会造成蚯蚓萎缩，影响产卵， 甚至自溶死亡。 蚯蚓喜欢潮湿的环境，一般情况下，夏季每 天浇水1次，低温期5～10天浇水1次，凉爽 期3～5天浇水1次，使蚓床含水份30%左右 时，蚯蚓吃食多，生长快，产卵多，孵化率 高。


（2）不产生二次污染。 有机物质被蚯蚓摄食后，少部分被直接同化利用， 大部分经蚯蚓体内的磨碎和挤压作用后以颗粒状排 出，起到类似于挤压和造粒的作用，从而达到物理 改性的目的。同时，蚯蚓能促进微生物的活性，它 们间的联合作用加速了有机物的分解和转化，并能 够有效除去或抑制堆置过程中产生的臭味。蚯蚓死 亡时或高温条件下，能产生一种自溶酶的物质，将 自己的身体分解成液体，使其死后无影无踪。整个 处理过程不带来废气、废水、废渣等污染形式。

沼气的成分： 主要为CH4, 55～70％ CO2, 25～40％ 此外还有总量小于5%的CO、O2、H2、H2S、 N2、NH3、碳氢化合物(CmHn)等。 通常，沼气中由于含有一点H2S气体，会有臭 鸡蛋的气味。

沼气是一种很好的燃料，1m3的沼气燃烧发 热量相当于1kg煤或0.7kg汽油，能发电 1.25kw· h。


3.透气性 透气性也是影响蚯蚓生长繁殖的一个重要因 素。蚯蚓靠蚓床中的氧气来呼吸，透气性越 好，其新陈代谢约旺盛，产卵多，卵茧孵化 率高及幼蚓成活率高。

4．空气 据有关试验表明，用空气流通和不 流通的二种不同条件饲养蚯蚓30天，它的产 卵数分别是7.8粒和1.4粒，差距较大。空气 中一般含氧20%，含二氧化碳0.03～0.06%。 若二氧化碳含量超过1%，就会影响蚯蚓的产 卵。 5.pH值 蚓床的酸碱度过高或过低都会危害 蚯蚓生长，以pH值6～8为宜。
最佳温度范围是47~55
℃，此时有机物分解旺 盛，消化快，物料在厌 氧池内停留时间短，非 常适用于城市垃圾、粪 便和有机污泥的处理 培养高温消化菌、维持 高温、搅拌消化物料
高温消化工艺
目前我国农村都采用
30~35 ℃ 较理想
这种消化类型。这种 工艺的消化池结构简 单、成本低廉、施工 容易、便于推广，但 受季节影响明显 消化周期须视季节和 地区的不同加以控制 自然温度消化工艺


有害物质的允许浓度
（4）酸碱度

甲烷菌对pH值的适应范围为6.8～7.5之间 碱度过低时，可通过投加石灰或含氮物料 的办法进行调节。
（5）搅拌

搅拌是促进厌氧发酵所不可缺少的，有效的搅拌 可以增加物料与微生物接触的机会；使系统内的 物料和温度均匀分布；防止局部出现酸积累；使 生物反应生成的硫化氢、甲烷等对厌氧菌活动有 阻害的气体迅速排出；使产生的浮渣被充分破碎。 对于流体或半流体的基质，可采取泵循环、机械 搅拌、气体搅拌等三种搅拌方式。
一、厌氧发酵过程

厌氧发酵依次分为液化、产酸、产甲烷三个阶段， 每一阶段各有其独特的微生物类群起作用。
厌氧发酵的有机物分解代谢过程
（a）碳水化合物的分解代谢

一般的碳水化合物包括纤维素、半纤维素、 木质素、糖类、淀粉等和果胶质等。厌氧 发酵的原料如农业废物等主要含碳水化合 物，其中纤维素的含量最大。所以，厌氧 发酵的速度与消化池中纤维素分解的快慢 密切相关。

而蚯蚓吃垃圾时产生的蚓粪为无味、无害、
高效的多功能生物肥料，有利于加速土壤结
构的形成，促进土肥相容，提高蓄水、保肥
能力。蚓肥用于花卉，可明显延长花期，花
更鲜艳；用于果蔬生产，不仅可提高产量，
而且可提高品质和贮藏时间。

环保专家就蚯蚓处理垃圾产业化问题，以一 个日处理400吨的工厂为例，详细算了一笔账： 建厂期间项目总投资约为2400万元，工厂运 营期支出约584万元；工厂每年收入：政府每 年所给垃圾处理补贴，以每吨40元计，约为 584万元；销售蚓粪收入40万元；销售活蚯蚓 收入10万元。每年收入总计为634万元。专家 据此非常乐观地估计，建造一个蚯蚓处理垃 圾的工厂每年赢利可达50万～100万元。建厂 投资10年可收回全部成本，并可解决100人的 就业问题。

（6）厌氧条件 产酸阶段的不产甲烷细菌，大多数是厌氧菌， 需要在厌氧的条件。

产甲烷细菌是专性厌氧菌，不需要氧，氧对 产甲烷细菌有毒害作用，生长在有氧的环境 中，甲烷菌受到抑制，但并不死亡，因此， 需要严格的厌氧环境，必需创造厌氧的环境 条件。

四、厌氧发酵工艺
根据消化温度划分工艺类型

甲烷与空气的混合物在甲烷浓度达4.6％时 通明火即可发生爆炸；而浓度超过30％以 后就超过了可燃极限，很难发生燃烧，这 在设计燃烧装置时应当注意。

甲烷具有毒性．当空气中甲烷含量达到了 25％～30％以上时，对人体会有麻醉作用。
因此，在使用沼气时既要防止爆炸又要防 止中毒。

沼气及其发酵余物的利用

三、 厌氧发酵的影响因素 (1) 温度 温度是影响产气量的重要因素，在一 定温度范围内，温度越高产气量就越高， 高温可加速细菌的代谢使分解速度加快。

高温发酵对杀灭病原微生物效果较佳。

(2) 营养

厌氧微生物除要求一定比例的C、N、
P基质外，还对铁、镍、钴等微量元素具有 要求。垃圾中一般都具有厌氧降解反应所 需要的营养元素。 大量的报道和实验表明厌氧发酵的碳 氮比以20~30为宜。



特点
（1）处理能力大。 蚯蚓吞食能力惊人，其消化道分泌的蛋白酶、脂肪 分解酶、纤维酶、淀粉酶等多种酶类，可分解易腐 性有机物，将其转化为自身或其它生物易于利用的 营养物质，分解转化率约为每条每天0.5克。在适 宜环境和充足的食料的条件下，蚯蚓的生长繁殖速 度极快，每年约为50倍。据专家介绍，蚯蚓大量吞 食垃圾中的有机物，如饭菜、纸张等，一个3口之 家一天产生的生活垃圾，几千条成年蚯蚓可将其全 部“消耗”。
1、沼气的综合利用
（1）生活燃料；（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、抗病防虫、饲料添加剂、 喂鱼、浸种。 （2）沼渣：优质肥料、饲料、培养土、提取维生 素等原料。
中温消化工艺
根据投料运转方式划分工艺类型
连续消化工艺
投料启动后，经一
半连续消化工艺
启动时一次性投入
段时间的消化产气， 连续定量的添加消 化原料和排出旧料； 其消化能够长期连 续进行。 工艺易于控制，能 保持稳定的有机物 消化速率和产气率
较多的消化原料， 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。
二、 厌氧发酵微生物 （a）不产甲烷细菌 在沼气发酵过程中，不直接参与甲烷形成的 微生物统称为不产甲烷菌，包括的种类繁多， 有细菌、真菌和原生动物三大群。其中细菌 的种类最多，作用也最大。 （b）产甲烷细菌 产甲烷菌在原核生物中由于它们能厌氧代谢 产生甲烷而成为一个独特类群，在70年代后 期被分类学家确认。