城市有机废弃物联合厌氧发酵工程实例

厌氧发酵过程三阶段理论之欧阳家百创编

厌氧发酵过程三阶段理论：欧阳家百（2021.03.07）一、有机物水解和发酵细菌作用下，使碳水化合物、蛋白质与脂肪转化为单糖氨基酸、脂肪酸、甘油、CO2、H等二、把第一阶段产物转化为H、CO2和CH3COOH 三、通过两组生理物质上不同产CH4菌作用，将H和CO2转化为 CH4，对CH3脱羧产生CH4。厌氧消化原理：有机物厌氧消化过程主要包括产酸和产甲烷两个阶段。而对于不溶性有机物（有机垃圾），一般可认为在上述两个阶段之前多一个“水解阶段”，水解阶段起作用的细菌包括纤维素分解菌、脂肪分解菌和蛋白质水解菌；在水解酶作用下，转化产生单糖、酞和氨基酸、脂肪酸和甘油。产酸阶段起作用细菌是发酵性细菌，产氢产乙酸和耗氢产乙酸菌在胞内酶作用下，转化产生挥发性脂肪酸、醇类、氢和二氧化碳；产甲烷阶段是产甲烷菌利用H2、CO2、乙酸、甲醇等化合物为基质，将其转化成甲烷，其中H2、CO2和乙酸是主要基质。名词： VFA: Volatileacid 挥发酸

混合生物质原料恒温厌氧发酵

混合生物质原料恒温厌氧发酵【特色及优势】本研究方向以太阳能利用技术、生物质能利用技术为基础，主要研究内容包括（1）太阳能能量储存材料及系统；（2）研究温度对户用厌氧发酵沼气池产气的影响；（3）恒温厌氧发酵生产过程的相关基础问题、接种物浓度、发酵池料液酸碱度等。恒温厌氧发酵装置更好地实现了太阳能和生物质能的优势互补，有效地解决了冬季户用沼气池无法正常连续高效使用的瓶颈问题，达到了良好的经济效益和环境效益。沼气池是解决农村能源问题、帮助农民脱贫致富的有效措施，同时能消除粪便的污染，减少薪柴的燃烧，从而极大地改善农村生态环境。此技术的应用对城市垃圾的减量化排放、资源化利用同样有很好的借鉴作用，对探索城乡垃圾处理办法具有积极的意义。先后承担了三项国家自然科学基金项目和多项甘肃省自然科学基金项目。【实验地点和面积】中心实验大楼地下室，实验室使用面积63m2,皋兰实验基地近400m2。【学术队伍】

【代表性科研成果】（1）代表性项目（2007AA05Z261）； [1]国家科技部863计划项目“太阳热能与生物质能互补的高效规模供热关键技术” [2]国家科技部星火计划重点项目“农村太阳能恒温沼气-风电集成技术开发与示范” （2010GA860004）； [3]国家科技部科技支撑计划项目“混合原料高产生物燃气技术集成与示范”（2011BAD15B03）； [4]甘肃省重大科技专项“太阳能恒温沼气池建造技术研发与示范”（092NKDA035）； [5]甘肃省科技支撑计划“高效三级恒温沼气生产系统及其性能研究”（0804NKCA054）； [6]甘肃省星火计划“太阳能与农村废弃物互补的高效规模沼气供能系统”（0805XCXD143）； [7]甘肃省自然科学基金项目“生活垃圾高温厌氧干发酵关键参数优化研究”（0809RJZA022）； [8]甘肃省教育厅项目“太阳能加热的沼气生产系统的性能研究”（0803-06）； [9]“陇原青年创新人才扶持计划”项目“高效电热沼气联供系统的研发与示范”； [10]甘肃省建设科技攻关项目“与农村建筑一体化的模块化太阳能恒温沼气生产系统的研发与示范”（2）代表性论文 [1] Bai Jian-hua，LI Jin-ping, LI Zhen, Zhang Jing-wen. Methane capacity and CO2 reduction potential of thermostatic anaerobic fermentation. 9th International conference on sustainable energy technologies, Shanghai, China. 2010, 90 [2] 李金平, 王磊磊, 王立璞, 王林军, 齐学义. 传统采暖房内热环境的三维数值模拟[J]. 兰州理工大学学报. 2008，34(1)：45-49 [3]李金平,王建森,张生军,王林军,王磊磊,王立璞.太阳能和生物质能互补的供暖系统研究[J].石油石化节能,2008,19(5):1-5. [4]李金平，岳华，柏建华，马涛，王建森，王林军.三级恒温沼气热电联供系统性能分析[J].中国沼气2009,27(6):l7-21 [5]李金平, 柏建华, 李珍. 不同恒温条件厌氧发酵的沼气成分研究. 中国沼气,2010,(6). [6]李金平,等. 太阳能与生物质能互补的采暖系统研究. 中国工程热物理学会工程热力学与能源利用学术会议, 浙江绍兴, 2007,187-194 [7]王立璞, 李金平,等. 地板辐射采暖与散热器采暖热环境比较.中国工程热物理学会工程热力学与能源利用学术会议, 浙江绍兴, 2007, 183-186 [8]王磊磊, 李金平,等. 太阳能和生物质能互补的散热器采暖系统.中国工程热物理学会工程热力学与能源利用学术会议, 浙江绍兴, 2007, 195-201. [9]王林军，李金平，王建森，袁吉，常素玲，武磊.沼气水合物形成条件的模拟计算[J].中国沼气， 2008,26(5):14-17 [10]张景文，李金平，高为浪，王震，伍双成，李桂花.基于nRF401的温度数据采集系统[J].西华大学学报，2010,29(4):8-11 [11]李金平，马涛，王建森，王春龙，王林军.表面活性剂对水合物生长过程的定量影响[J].工程热物理学报，2010,31(5):793-796 [12]张庆芳,杨国栋,孔秀琴，等. 改性花生壳吸附水中Cr6+的研究[J]. 化学与生物工程，2008， 25(2): 29-31. [13]张庆芳,孔秀琴,贾小宁.改性玉米芯吸附剂脱除废水中酸性大红的研究[J].染整技术.2009,31(8):23-25. [14]张庆芳,朱永斌,李金平,贾小宁,赵祥.次氯酸钠处理水煤气废水中的氧化还原电位变化研究 [J].四川环境,2009,28(4):13-15. [15] 张庆芳,朱宇斌,李金平,贾小宁,孔秀琴. 改性花生壳和改性玉米芯吸附重金属的对比实验研

厌氧发酵工艺

环化系环测1001 李园方厌氧发酵 1前言餐厨垃圾是城市生活垃圾中有机相的主要来源。餐厨垃圾以蛋白质、淀粉类、食物纤维类、动物脂肪类等有机物质为主要成分, 是能源和肥料潜在的资源。餐厨垃圾含水率高达75% ~ 90%, 渗沥液易通过渗透作用污染地下水, 产生出大肠杆菌等病原微生物, 直接危害人体健康[ 1] 。另外, 餐厨垃圾处理过程中也会产生大量的高浓度有机废水, 如果处理不当, 将造成巨大的环境污染和资源浪费。宁波市于2009 年6月建成了一座餐厨垃圾废水厌氧发酵工程, 经过2个月的调试运转, 于2009年8月开始正式运行。现将该工程情况介绍如下。 2废水概况餐厨垃圾经提油处理和加工成饲料的处理后会产生大量有机废水, 该工程废水处理量约为110m3 d- 1, 其水质pH 为3. 5 ~ 4. 0, CODC r 80 ~ 1602废水概况餐厨垃圾经提油处理和加工成饲料的处理后会产生大量有机废水, 该工程废水处理量约为110m3 d- 1, 其水质pH 为3. 5 ~ 4. 0, CODC r 80 ~ 1603工艺流程根据工艺流程, 餐厨垃圾废水制沼气及发电主要为以下三个步骤。 3-1厌氧发酵调试阶段活性污泥的培养及驯化对反应器的正常运行至关重要。本项目的

接种污泥取自宁波骆驼沼气站(该沼气站以猪粪为原料)。 ( 1)污泥驯化初期(时间10天)。投入一定量的接种污泥, 再加入稀释后的废水( CODCr < 10 g L- 1 )一起投入改进型升流式厌氧污泥床反应器( UASB )中, 调节pH 至中性, 使污泥恢复活性。 ( 2)污泥驯化中期(时间30天)。投入一定量的接种污泥, 餐厨垃圾废水稀释为50% ( CODC r 40~ 80 g L- 1 ) , 出水水质良好。污泥性质基本稳定,上清液澄清透明。这表明, 活性污泥开始驯化, 适应餐厨垃圾废水。 ( 3)污泥驯化后期(时间20天)。餐厨垃圾废水提高到进料COD 浓度80~ 120 g L- 1, 保持一个水力停留期。随着餐厨垃圾废水投加量的增加, 出水COD有所提高, 但仍能保持较高的COD 去除率。较长时间稳定的去除率表明, 污泥已基本适应餐厨垃圾废水的特性, 活性污泥驯化完成。 3-2厌氧发酵阶段该工程采用2000m3 的改进型升流式厌氧污泥床反应器进行厌氧发酵制沼气, 发酵装置外观见图1。该反应器处理效率高, 耐负荷能力强, 出水水质相对较好, 沼泥生成量小, 具有防堵防爆的特点, 其结构、运行操作维护管理相对简单, 造价也相对较低。具有良好的沉淀性能和聚凝性能的污泥在下部形成污泥层, 运行一段时间后, 出水悬浮物增加, 需要按时排泥。该工程设计为连续投料的工业化生产工艺路线。厌氧发酵启动后,

[沼气,废弃物,固体]有机固体废弃物厌氧发酵产生沼气的脱硫技术分析

有机固体废弃物厌氧发酵产生沼气的脱硫技术分析 0引言随着工农业废弃物厌氧生物处理技术的广泛应用，沼气作为一种可再生能源，越来越受到人们的关注和重视。沼气是一种特殊的生物质能源，因为它的低位发热值较高，所以其经常被用作汽车燃料，还有一些被用作动力能源(如水泵和发电机)，也有被用作化工原料(如合成有机玻璃脂和制造甲醛和甲醇等);还有一些国家的沼气净化技术较高，如瑞典将净化后的沼气直接并入国家气网使用。因此，沼气完全可以作为一种绿色能源被开发利用，这种新兴的产业也被人们越来越重视。由于沼气来源于厌氧发酵工艺，因此这种工艺也得到越来越多的产业化应用，不仅能缓解当前存在的能源危机问题，而且能很好地达到保护环境的目的。各种厌氧发酵微生物在厌氧的条件下，将有机物分解消化的过程中会产生沼气，此时也伴随有H2S的产生。因此，沼气是一种混合气体，其中CHQ和CO2的含量较高，H2, H2S, NH 的含量比较少。发酵原料的种类、各种原料的相对含量、厌氧发酵的条件(温度、时间、pH等)以及厌氧发酵的各个阶段都是影响沼气成分的因素。硫化氢(H2S)是一种能危害人体健康的有毒性气体，其物理性质上最大的特点是无毒和有强烈的臭鸡蛋气味。另外，大气中H2S的存在是造成酸雨的主要原因之一。由于H2S在化学性质上能与许多金属离子反应，产物是硫化物沉淀，而这些产物又不溶于水或者酸，所以其对铁等金属类物质有很强的腐蚀性。除此之外，当沼气燃烧时，H2S会被氧化成亚硫酸，从而对环境造成严重的污染，也会严重腐蚀设备、管道和仪器仪表等。因此，在利用沼气之前必须将其中的H2S去除，而国家对沼气中H2S含量的标准有严格的规定，不能超过0. 02g/亩。目前，最常用的脱除H2S的方法有干式脱硫、湿式脱硫和生物脱硫。 1.干法脱硫干法脱硫的具体反应过程是首先通过物理吸附将H2S吸附在吸附剂的表面，然后是吸附剂与H2S发生化学反应生成单质硫的过程。因为干法脱硫所使用的脱硫剂大多数是粉末状或者颗粒状，其整个过程是在完全干燥的环境下进行的，所以脱硫过程不会对设备和管道等产生腐蚀和结垢的影响。干法脱硫的适用范围是含有较低浓度H2S的气体，其优点在于脱硫工艺设备比较简单及工艺技术方面比较成熟。因此，干法脱硫工艺在工业上应用较广。目前，最常用的干法脱硫方法有氧化铁法、氧化锌法、活性炭吸附法和膜分离法等。 1.1氧化铁法脱硫氧化铁沼气脱硫法是使用较早的一种方法，早在19世纪40年代就开始逐步发展起来了，而此时煤气工业也孕育而生。氧化铁法脱硫的反应原理:常温下沼气到达脱硫机床的表面，此时沼气中的H2S与Fe203发生氧化还原反应，生成的产物为Fe2S3和Fe2;之后，含硫的脱硫剂再被空气中的氧氧化为Fe2 03和SO这也说明了这种脱硫剂是可再生的，可以循环使用很多次;但是如果脱硫剂表面的空隙被大部分覆盖以后，氧化铁脱硫剂就失去了活性。由此可见，影响脱硫效果的因素有沼气的流速和沼气与脱硫剂接触的时间。氧化铁法脱硫过程中发生的化学反应是不可逆的。反应方程式的反应速率很大，要将沼

化粪池是一种利用沉淀和厌氧发酵的原理

MBR工艺组合膜生物反应器是一种由膜分离与生物处理技术组合而成的废水生物处理新工艺。膜的种类繁多，按分离机理进行分类，有反应膜、离子交换膜、渗透膜等;按膜的性质分类，有天然膜(生物膜)和合成膜(有机膜和无机膜) ;按膜的结构型式分类，有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等。 1、MBR工艺在国内的研究现状 80年代以来，膜生物反应器愈来愈受到重视，成为研究的热点之一。目前该技术己应用于美国、德国、法国和埃及等十多个国家，规模从6m3/d至13000m3/d不等。我国对MBR的研究还不到十年，但进展十分迅速。国内对MBR的研究大致可分为几个方面： 1.探索不同生物处理工艺与膜分离单元的组合形式，生物反应处理工艺从活性污泥法扩展到接触氧化法、生物膜法、活性污泥与生物膜相结合的复合式工艺、两相厌氧工艺; 2.影响处理效果与膜污染的因素、机理及数学模型的研究，探求合适的操作条件与工艺参数，尽可能减轻膜污染，提高膜组件的处理能力和运行稳定性; 3.扩大MBR的应用范围，MBR的研究对象从生活污水扩展到高浓度有机废水(食品废水、啤酒废水)与难降解工业废水(石化、印染废水等)，但以生活污水的处理为主。

2、MBR工艺的特点与传统的生化水处理技术相比，MBR具有以下主要特点： 1.高效地进行固液分离,其分离效果远好于传统的沉淀池,出水水质良好,出水悬浮物和浊度接近于零,可直接回用,实现了污水资源化。 2.膜的高效截留作用,使微生物完全截留在生物反应器内,实现反应器水力停留时间(HRT)和污泥龄(SRT)的完全分离,运行控制灵活稳定。 3.由于MBR将传统污水处理的曝气池与二沉池合二为一,并取代了三级处理的全部工艺设施,因此可大幅减少占地面积,节省土建投资。 4.利于硝化细菌的截留和繁殖,系统硝化效率高。通过运行方式的改变亦可有脱氨和除磷功能。 5.由于泥龄可以非常长,从而大大提高难降解有机物的降解效率。 6.反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行,剩余污泥产量极低,由于泥龄可无限长,理论上可实现零污泥排放。 7.系统实现PLC控制,操作管理方便。 3、MBR工艺的组成通常提到的膜- 生物反应器实际上是三类反应器的总称： 1.曝气膜- 生物反应器(Aeration Membrane Bioreactor, AMBR) ; 2.萃取膜- 生物反应器( Extractive Membrane Bioreactor, EMBR ); 3.固液分离型膜- 生物反应器( Solid/Liquid Separation MembraneBioreactor, SLSMBR, 简称MBR )。曝气膜曝气膜--生物反应器(AMBR)采用透气性致密膜(如硅橡胶膜)或微孔膜(如疏水性聚合膜)，以板式或中空纤维式组件，在保持气体分压低于泡点( Bubble Point)情况下，可实现向生物反应器的无泡曝气。

厌氧发酵原理及其工艺

1.4 实验研究目的，技术路线我国目前的农作物发酵制沼气技术与发达国家相比,起步较晚,大型项目的运行经验相对较少。由于我国幅员辽阔,不同地域的农作物资源种类不同,其物理和化学性质也有较大的差别,加之我国不同地区年平均气温差别较大,使我国农作物厌氧发酵制备沼气的大型项目难有统一的设计参数标准。对于不同的大型沼气项目,必须结合项目实际的农作物种类和物性、气候条件、供热条件、沼液和沼渔的消纳和后续处理工艺、农作物的价格和最大运输半径、原料的储存和供料方式、发电机组的选型等因素进行综合考虑,才能使项目实施后获得最佳的经济和社会效益。根据我国农作物制备沼气技术的应用现状,结合本文研究的农作物制备沼气项目实际案例,本文的研究目的为:;研究发酵原料的物理化学性质和产气率,提出合理估算农作物（主要是黄瓜藤）和粒径的方法,为项目实例提供工艺选择、系统设计和经济性计算提供可靠依据。为了实现上述目的,本文研究内容主要集中如下几个方面: （1）研究农作物破碎预处理的特点,为合理计算破碎预处理能耗提供计算方法。（2）研究了黄瓜藤的鲜活度对发酵产气量和产气速率等因素的影响。（3）不同投配率对发酵产气量和产气速率等因素的影响；为了厌氧发酵反应的持续反应，同时还研究不同投配率对于pH值的影响。 1.5 论文章节安排本论文共包括六章内容。第一章介绍课题的研究背景，国内能源消费和可再生能源利用现状，以及课题的主要研究内容和意义。第二章厌氧发酵反应制备沼气的基本原理和影响参数。

第三章阐述农作物的破碎原理，从中说明粒度与能耗间的关系，并且从能耗的角度分析不同粒度的颗粒的耗能情况。第四章针对需要采用实验方法对各个因素进行研究，确定实验的数据测量的方法以及实验进行过程中需要的注意事项，防止实验失败。第五章实验采用定制CSTR厌氧反应器对黄瓜藤在中温条件下进行厌氧消化反应实验，研究系统的稳定性能和产气性能。第六章作出对课题的总结和展望，总结本课题的研究成果，并提出不足之处和以后还需进一步研究的方向。

沼气发酵工艺介绍

1.2.2 厌氧处理工艺选择 1、各类厌氧工艺性能概述（1）完全混合厌氧工艺（CSTR） CSTR是在常规消化器内安装了搅拌装置，使发酵原料和微生物处于完全混合状态，该消化器常采用恒温连续投料或半连续投料运行，适用于高浓度及含有大量悬浮固体原料的处理。在该消化器内，新进入的原料由于搅拌作用很快与发酵期内的发酵液混合，使发酵池底浓度始终保持相对较低的状态。而其排除的料液又与发酵液的底物浓度相等，并且在出料时微生物也一起被排出，所以，出料浓度一般较高。该消化器具有完全混合的状态，其水力停留时间、污泥停留时间、微生物停留时间完全相等，即HRT=SRT=MRT。为了使生长缓慢的产甲烷菌的增殖和冲出速度保持平衡，要求HRT较长，一般要10-15d或更长的时间，进料浓度8%-12%。中温发酵时负荷为3-4kgCOD（m3.d），高温发酵为5-6 kgCOD（m3.d）。 CSTR的优点：1.可以进入高悬浮固体含量的原料；2.消化器内物料的均匀分布，避免了分层状态，增加了底物和微生物接触的机会；3. 消化器内温度分布均匀；4.进入消化器的抑制物质，能够迅速分散，保持较低的浓度水平；5.避免了浮渣、结壳、堵塞、气体逸出不畅和短流现象。缺点：1.由于消化器无法做到使SRT和MRT在大于HRT的情况下运行，所以需要消化器体积较大；2.要有足够的搅拌，所以能量消耗较高；3.生产用大型消化器难以做到完全混合；4.底物流出该系统时未完全消化，微生物随出料而流失。（2）厌氧接触工艺反应器厌氧接触工艺反应器是完全混合式的，是在连续搅拌完全混合式厌氧消化反应器（CSTR）的基础上进行了改进的一种较高效率的厌氧反应器。反应器排出的混合液首先在沉淀池中进行固液分离，污水由沉淀池上部排出，沉淀池下部的污泥被回流至厌氧消化池内。这样的工艺既保证污泥不会流失，又可提高厌氧消化池内的污泥浓度，从而提高了反应器的有机负荷率和处理效率，与普通厌氧消化池相比，可大大缩短水力停留时间。目前，全混合式的厌氧接触反应器已被广泛应用于SS浓度较高的废水处理中。其不足之处在于，厌氧污泥经沉淀池再回流，温度变化较大，影响了厌氧处理效率的提高，同时，厌氧罐内的热能损失也较大。但因受水泵性能的限制，该装置进料的干物质浓度（TS%）为4-6%，故需配兑2.5-3倍于发酵原料重量的配料污水；还需多级“预处理”以去除堵察水泵和管道的秸草等较大固形物。（3）厌氧滤器（AF）厌氧滤器是采用填充材料作为微生物载体的一种高速厌氧反应器，厌氧菌在填充材料上附着生长，形成生物膜。生物膜与填充材料一起形成固定的滤床。厌氧滤床可分为上流式厌氧滤床和下流式厌氧滤床二种。污水在流动过程中生长并保持与充满厌氧细菌的填料接触，因为细菌生长在填料上将不随出水流失，在短的水力停留时间下可取得较长的污泥泥龄。厌氧滤器的缺点是填料载体价格较贵，反应器建造费用较高，此外，当污水中SS含量较高时，容易发生短路和堵塞。（4）上流式厌氧污泥床反应器（UASB）待处理的废水被引入UASB反应器的底部，向上流过由絮状或颗粒状厌氧污泥的污泥床。随着污水与污泥相接触而发生厌氧反应，产生沼气引起污泥床的扰动。在污泥床产生的沼气有一部分附着在污泥颗粒上，自由气泡和附着在污泥颗粒上的气泡上升至反应器的上部。污泥颗粒上升撞击到三相分离器挡板的下部，这引起附着的气泡释放；脱气的污泥颗粒沉淀回到污泥层的表面。自由状态下的沼气和由污泥颗粒释放的气体被收集在三相分离器锥顶部的集气室内。液体中包含一些剩余的固体物和生物颗粒进入到三相分离器的沉淀区内，剩余固体物和生物颗粒从液体中分离并通过三相分离器的锥板间隙回到污泥层。UASB反应器的特点在于可维持较高的污泥浓度，很长的污泥泥龄（30天以上），较高的进水容积负荷率，

智能有机废弃物好氧发酵设备及方法的制作流程

本技术公开了一种智能有机废弃物好氧发酵装置及方法，属于废弃物处理领域。所述发酵装置包括：搅拌器、固定架、驱动电机、移动组件、轨道、仪表、控制箱；所述搅拌器根据物料种类可选用不同搅拌形式，并通过联轴器与其驱动电机连接；所述移动组件在各自驱动电机驱动下于各自轨道上运动，可带动搅拌器及其固定架在轨道覆盖范围内进行横向、纵向及上下移动；所述仪表、控制箱安装在固定架上，可随其移动并进行实时监测与控制；所述控制箱为系统配电，进行数据采集与分析，实现全过程智能控制。该装置可安装在箱体内部或槽池上方，实现其覆盖面下物料移动与翻抛、参数监控、智能控制，提高了自动化与智能控制水平，实现了有机废弃物的高效智能发酵。权利要求书 1.一种智能有机废弃物好氧发酵装置，其特征在于，所述发酵装置包括：搅拌器，所述搅拌器根据物料种类可选用不同搅拌形式，并通过联轴器与其驱动电机连接；移动组件，所述移动组件在各自驱动电机驱动下于各自轨道上运动，可带动搅拌器及其固定架在轨道覆盖范围内进行横向、纵向及上下移动；仪表，所述仪表安装在固定架上，可随其移动进行实时参数监测；

控制箱，所述控制箱安装在固定架上，可随其移动，为整个为系统配电，进行数据采集与分析，实现全过程智能控制。 2.根据权利要求1所述的智能有机废弃物好氧发酵装置，其特征在于，所述移动组件和与其相连的固定架、及固定架上安装的设备组成了该方向上的活动单元；所述驱动电机驱动移动组件运转，近而带动该活动单元沿相应方向轨道均匀地、慢速地移动，移动方向包括横向、纵向、上下，移动速度可根据过程控制要求在0-5m/min范围内进行调整。 3.根据权利要求1和2所述的智能有机废弃物好氧发酵装置，其特征在于，所述移动组件包括横向移动组件、纵向移动组件及上下移动组件，驱动电机包括搅拌器驱动电机、横向移动驱动电机、纵向移动驱动电机及上下移动驱动电机，轨道包括横向运行轨道、纵向运行轨道及上下运行轨道；所述搅拌器通过联轴器与搅拌器驱动电机连接成整体，并在其驱动下快速旋转，实现物料搅拌、翻抛；该整体与上下移动组件相连，并在上下驱动电机作用下，沿上下运行轨道移动，最终形成上下活动单元。该活动单元还包括安装于固定架上的仪表及控制箱等；横向驱动电机驱动横向移动组件运转，带动与横向移动部件相连的上下活动单元沿横向运行轨道做横向移动，最终形成横向活动单元；纵向驱动电机驱动纵向移动组件运转，带动与纵向移动部件相连的横向活动单元及上下活动单元沿横向运行轨道做横向移动；近而，安装在固定架上的搅拌器、仪表、控制箱可在纵向导轨区域内完成上下、横向、纵向移动，实现物料横向、纵向移动与上下翻抛，仪表也可在区域内任何点进行监测。 4.根据权利要求1-3所述的智能有机废弃物好氧发酵装置，其特征在于，

固体有机废弃物厌氧发酵装置研究进展

固体有机废弃物厌氧发酵装置研究进展收稿日期：２００６－１０－１３基金项目：国家自然科学基金项目（２００４０２２４００１）作者简介：夏吉庆（１９５４－），男，汉，安徽人，研究员，硕士，主要从事生物质能源利用研究。＊通讯作者Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｗｅｎｚｈｅｑ＠１６３．ｃｏｍ夏吉庆，李文哲＊（东北农业大学工程学院，哈尔滨１５００３０）摘要：文章在调查分析现有厌氧发酵设备的基础上，从我国高寒地区实际生产需要出发，提出了开发高效厌氧发酵设备的基本思路，主要是：产酸阶段和产甲烷阶段设备独立设置；产甲烷阶段采用厌氧滤器和三相分离器有机组合应用；采取有效的污泥回流和全程菌群富集技术以及有效的节能保温措施；加强自动控制使设备高效稳定运行等。关键词：厌氧发酵装置；适应性；设计中图分类号：ＴＨ１６文献标识码：Ａ目前我国户用沼气池经过多年发展，技术已经比较成熟。随着规模化养殖的不断扩大，近年来（８０年代以后）我国开始发展大型沼气工程，工业化的厌氧发酵设备在我国南方地区应用较多。这些工程多数采用全混合发酵工艺，有的采用复合式反应器，不设保温和增温设施。由于这些设备和工艺不适宜常年在低温状态下运行，所以没有在寒冷地区得到很好推广。另外，这些设备不能很好的适应高浓度物料的厌氧发酵，容易发生堵塞，因此有必要设计出高效、稳定运行而且能够自动精确控制且不易堵塞的系统。为了使厌氧发酵设备在高寒地区得到较好的推广使用，本文在分析各种厌氧发酵设备研究进展的基础上，探讨适应较高物料浓度和多种畜禽粪便需要的北方寒冷地区固体有机废弃物的厌氧发酵设备的设计思路。１目前应用于固体废弃物厌氧发酵设备的特点分析固体厌氧发酵设备经过国内外多年的研究与实践出现了多种的形式，优缺点分析如下。１．１常规型反应器常规型反应器包括常规反应器、完全混合式反应器和塞流式反应器（也称推流式反应器）。１．１．１常规反应器常规反应器（也称常规沼气池）是一种结构简单，应用广泛的工艺类型。该反应器无搅拌装置，原料在发酵器内呈自然沉淀状态，一般分为４层。从上到下依次为浮渣层、上清液层、活性层和沉淀层，其中厌氧发酵微生物活动旺盛的场所只限于活性层内，多在常温条件下运行，容易出现浮渣层，效率较低。１．１．２完全混合式反应器完全混合式反应器是以前使用最多，适用范围较广的一种反应器。完全混合式反应器是在常规反应器内安装了搅拌装置，使发酵原料和微生物处于完全混合状态，与常规反应器相比使活性区遍布整个发酵器，其效率比常规反应器有明显提高，曾经被称为高速反应器。该反应器常采用恒温连续投料或半连续投料运行。优点：该工艺可以处理高悬浮固体含量的原料；反应器内物料均匀分布，避免了分层状态，增加底物和微生物接触的机会；反应器内温度分布均匀；进入反应器内任何一点抑制物质，能够迅速分散保持在最低浓度水平，避免了浮渣结壳、堵塞、气体逸出不畅和沟流现象。缺点：由于该反应器无法做到使ＳＲＴ（固体滞第３８卷第５期东北农业大学学报３８（５）：７０２￣７０５２００７年１０月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＯｃｔ．２００７文章编号１００５－９３６９（２００７）０５－０７０２－０４

氨氮对厌氧发酵的影响

~ 氨氮对厌氧发酵的影响厌氧发酵是处理有机废弃物并实现其资源化利用的有效手段，然而厌氧发酵作为生物处理技术一种，必然存在着生化抑制反应。存在的生化抑制反应主要有：pH抑制、氢抑制、挥发性有机酸（VFA）和氨氮的抑制等。高浓度的氨氮就是有机废弃物厌氧生物处理中常遇到的一个难题。本文阅读大量文献，集中研究氨氮在厌氧发酵过程中的产生机理、抑制浓度等规律，以期待解决或者避免氨氮在产甲烷发酵过程中的抑制反应情况，为今后的厌氧发酵提供理论和技术支持。 1氨氮的产生机理在有机垃圾厌氧消化的过程中，氮的平衡是非常重要的因素，尽管进入消化系统中的硝酸盐能被还原成氮气，但其仍将存在于系统中。由于厌氧微生物细胞的增殖很少，只有很少的氮转化为细胞，大部分可生物降解的有机氮在厌氧发酵降解过程中形成水解产物-氨氮，主要以铵离子NH 4+-N和游离氨NH 3 形式存在。因此消化液中氨氮的浓度都高于进料的氨氮浓度，系统中的总氮是守恒的。氨态氮主要是通过氨基酸的降解产生，其分解主要通过偶联进行氧化还原脱氮反应，这需要两种氨基酸同时参与，其中一个氨基酸分子进行氧化脱氮，同时产生的质子使另外一个氨基酸的两个分子还原，两个过程同时伴随着氨基酸的去除。如丙氨酸和甘氨酸的降解： CH 3CHNH 2 COOH（丙氨酸）＋2H 2 O→CH 3 COOH＋CO 2 ＋NH 3 ＋4H+ CH 2NH 2 COOH（甘氨酸）＋4H+→2CH 3 COOH＋2NH 3 ] 两个反应合并即为： CH 3CHNH 2 COOH＋2CH 2 NH 2 COOH＋2H 2 O→3CH 3 COOH＋CO 2 ＋3NH 3 由于氨基酸的降解的能够产生NH 3 ，因此在这一过程会影响到溶液的pH值。 NH 3的存在对厌氧过程非常重要，一方面，NH 3 是微生物的营养物质，细菌利用氨

混菌厌氧发酵代谢产物的调控及其机理研究

混菌厌氧发酵代谢产物的调控及其机理研究复杂有机物在厌氧消化过程中,除了有一部分用于微生物生长和产生一些难降解的有机物,大部分有机物会转化为甲烷。当产甲烷过程受到抑制后,混菌厌氧发酵同样会产生一些其他的有价值的产物(如醇类,挥发性脂肪酸等生物燃料)。但是,所产生的生物燃料浓度和纯度都不能达到生产的直接要求,需要进一步的分离纯化才能够被后续的工艺所利用。所以,本论文对混菌厌氧发酵(MCF)代谢产物的调控进行了一系列研究,即通过调控温度,pH,氨根离子浓度等一系列相关参数,可定向调控混菌厌氧发酵的代谢产物,以提高其浓度和纯度,为MCF体系产脂肪酸和甲烷应用于实际提供技术指导和理论依据。主要内容和结果包括:1.将污泥厌氧消化体系的温度从高温上升到超高温,开发出一段式原位污泥厌氧消化的工艺,实现了污泥水解和产甲烷过程在同一体系中连续进行。研究结果表明,在55℃-65℃的温度范围内获得了稳定的产甲烷性能,在温度为65℃的条件下,获得了208.51±13.66 mL/g VS的最大甲烷产量,并且得到最大水解率(33%)和酸化率(27.1%)。然而,进一步升温至70℃并未相应地改善产甲烷的性能。微生物群落分析表明,与乙酸氧化过程高度相关的菌群Coprothermobacter在较高温度下占据着主要地位,且随着温度的升高,产甲烷古菌的优势种群从嗜乙酸产甲烷菌Methanosarcina转变为嗜氢产甲烷菌Methanothermobacter。该研究结果表明,一段式污泥厌氧消化可以实现在高温条件(65℃)下稳定产甲烷,从而可以减少常规的高温预处理环节,有效降低处理成本。2.研究了污泥停留时间(SRT)对高温条件下(65℃)一段式污泥厌氧消化的影响。结果表明,最佳SRT为6天,此时甲烷产量达到最大值(186.16 mL/g VS)。同

厌氧发酵工艺

以农业废弃物和农产品加工废水及废渣等各种有机物为原料，在厌氧条件下利用微生物的话动，生产沼气并使有机物得到处理的过程称为沼气发酵工艺。由于发酵原料和发酵条件的不同，所采用的发酵工艺也多种多样，目前应用或研究较多的工艺类型有塞流式反应器、完全混合厌氧消化工艺、上流式厌氧污泥床反应器、升流式固体反应器等。 1．塞流式反应器(Plug Flow Reactor，简称PFR) 塞流式反应器也称推流式反应器，是一种长方形的非完全混合式反应器。高浓度悬浮固体发酵原料从一端进入，从另一端排出，它是一种结构简单、应用广泛的工艺类型。该反应器没有搅拌装置，原料在反应器内呈自然沉淀状态，一般分为四层，从上到下依次为浮渣层、上清掖、活性层和沉渣层，其中厌氧微生物活动较为旺盛的场所只局限于活性层内，因而效率较低，多于常温条件下运转。我国农村应用最多的水压式沼气池和印度的哥巴式沼气池均属PFR。近年来经过研究和改进，一些新的农村家用沼气池得到应用，如曲流布料池，集气罩式池、塞流式池，北京-Ⅰ型池等。这些沼气池的性能有所提高，产气率都达到0.5 m3/(m3·d)以上。 2．完全混合厌氧消化工艺（continual stir Tank Reactor，简称CSTR）完全混合厌氧消化工艺即工艺是世界上使用最多、适用范围最广的一种反应器。CSTR反应器内设有搅拌装置，使发酵原料与微生物处于完全混合状态，使活性区遍布整个反应器，其效率比常规反应器有明显提高。该反应器常采用恒温连续投料或半连续投料运转。CSTR反应器应用于含有大量悬浮固体的有机废物和废水，如酒精费醪、禽畜粪便等。在CSTR反应器内，进入的原料由于搅拌作用很快与反应器内发酵液混合，其排出的料液又与发酵液的浓度相等，并且在出料时发酵微生物也一起排出，所以出料浓度一般较高，停留时间要求较长，一般需15天或更长一些时间。CSTR反应器一般负荷，中温为3-4 kg COD／(m3·d)，高温为5-6 kg COD／(m3·d)。为了提高反应器效率，在应用过程常加以改进，通过延长固体停留时间（SRT）来提高产气率。该工艺的优点是处理量大，产沼气多，易启动，便于管理，投资费用低，但是水力停留时间（HRT）和SRT要求较长。 3．上流式厌氧污泥床反应器：上流式厌氧污泥床反应器，Upflow Anaerobic Sludge Bed Reactor，简称UASB 反应器。该工艺装置的特点为在反应器上部安装有气、液、固三相分离器，反应器内所产生的气体在分离器下被收集起来，污泥和污水升流进入沉淀区，由于该区不再有气体上升的搅拌作用，悬浮于污水中的污泥则发生絮凝和沉降，它们沿着分离器斜壁滑回反应器内，使反应器内积累起大量活性污泥。在反应器的底部是浓度很高并具有良好沉降性能的絮状或颗粒状活性污泥，形成污泥床。有机污

厌氧发酵过程三阶段理论

厌氧发酵过程三阶段理论：一、有机物水解和发酵细菌作用下，使碳水化合物、蛋白质与脂肪转化为单糖氨基酸、脂肪酸、甘油、CO2、H等二、把第一阶段产物转化为H、CO2和CH3COOH 三、通过两组生理物质上不同产CH4菌作用，将H和CO2转化为CH4，对CH3脱羧产生CH4。厌氧消化原理：有机物厌氧消化过程主要包括产酸和产甲烷两个阶段。而对于不溶性有机物（有机垃圾），一般可认为在上述两个阶段之前多一个“水解阶段”，水解阶段起作用的细菌包括纤维素分解菌、脂肪分解菌和蛋白质水解菌；在水解酶作用下，转化产生单糖、酞和氨基酸、脂肪酸和甘油。产酸阶段起作用细菌是发酵性细菌，产氢产乙酸和耗氢产乙酸菌在胞内酶作用下，转化产生挥发性脂肪酸、醇类、氢和二氧化碳；产甲烷阶段是产甲烷菌利用H2、CO2、乙酸、甲醇等化合物为基质，将其转化成甲烷，其中H2、CO2和乙酸是主要基质。名词： VFA: Volatile acid 挥发酸

COD: Chemical oxygen demand 化学需氧量 BOD: Biochemical oxygen demand 生物需氧量 TOD: Total oxygen demand 总需氧量 TOC: Table of content 总有机碳 TS: Total solid 总固体 SS: Suspend solid 悬浮固体 VS: Volatile solid 挥发固体 HRT: 水利滞留时间=消化器有效容积/每天进料量 SRT: 污泥停留时间：单位生物量在处理系统中的平均停留时间 SVT: 污泥体积系数：单位体积水样在静置30min后，污泥体积数 MRT: 微生物滞留时间 PFR:塞流式反应器（Plug flow reactor）高浓度悬浮固体发酵原料一段进入，从另一段排除。 USR:生流式固体反应器（Upflow solid reactor）原料从底部进入消化器，上清从消化器上部溢出 UASB:生流式厌氧污泥床（Upflow anaerobic sludge bed）自下而上流动污水通过膨胀的颗粒状污泥床消化分解，消化器分为污泥床、污泥层和三相分离器。 UBF：污泥床过滤器。将UASB和厌氧过滤器结合为一体的厌氧消化器，下部为污泥床，上部设置纤维填料。 EGSB:膨胀颗粒污泥床（Expanded granular sludge bed）与UASB反应器有相似之处，可分为进水配水系统、反应区、三相分离区和出水渠系统，EGSB没有专门的出水回流系统。 ABR:厌氧折板反应器（Anaerobic baffled reactor） SBR:间歇曝气方式运行活性污泥水处理技术，又称序批式活性污泥发（Sequencing batch reactor actirated sludge process） USSB:(Upflow staged sludge bed)

水解(酸化)工艺与厌氧发酵的区别

水解（酸化）工艺与厌氧发酵的区别从原理上讲，水解（酸化）是厌氧消化过程的第一、二两个阶段。但水解（酸化）-好氧处理工艺中的水解（酸化）段和厌氧消化的目标不同，因此是两种不同的处理方法。水解（酸化）-好氧处理系统中的水解（酸化）段的目的，对于城市污水是将原水中的非溶解态有机物截留并逐步转变为溶解态有机物；对于工业废水处理，主要是将其中难生物降解物质转变为易生物降解物质，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧生物处理。水解工艺的开发过程是从低浓度城市污水开始的，与高浓度废水的厌氧消化中的水解、酸化过程是不同的。在连续厌氧过程中水解、酸化的目的是为混合厌氧消化过程中的甲烷化阶段提供基质。而两相厌氧消化中的产酸段（产酸相）是将混合厌氧消化中的产酸段和产甲烷段分开，以便形成各自的最佳环境。因此，尽管水解（酸化）-好氧处理工艺中的水解（酸化）段、两相法厌氧发酵工艺中的产酸相和混合厌氧消化工艺中的产酸过程均产生有机酸，但是由于三者的处理目的的不同，各自的运行环境和条件有着明显的差异，主要表现在以下几个方面。（1）氧化还原电位（Eh）不同在混合厌氧消化系统中，由于完成水解、酸化的微生物和产甲烷微生物共处于同一个反应器中，整个反应器的氧化还原电位（Eh）的控制必须首先满足对Eh要求严格的甲烷菌，一般为300mV以下，因此，系统中的水解（酸化）微生物也是在这一电位值下工作的。而两相厌氧消化系统中，产酸相的氧化还原电位一般控制在-300—-100mV之间。水解（酸化）-好氧处理工艺中的水解（酸化）段为一典型的兼性过程，只要Eh控制在0mV左右，该过程即可孙里进行。（2）pH值不同在厌氧消化系统中，消化液的pH值控制在甲烷菌生长的最佳pH值范围，一般为6.8-7.2。在两相厌氧消化系统中，产酸相的pH值一般控制在6.0-6.5之间，在酸化反应器pH值降低时，丙酸的相对含量增大，而丙酸对后续的甲烷相中的产甲烷菌将产生强烈的抑制作用。对于水解（酸化）-好氧处理系统来说，由于浓度低不存在酸的抑制问题，因此，可以不控制pH值的范围，一般pH在6.5-7.5之间。（3）温度不同三种工艺对温度的控制也不同，通常厌氧消化系统以及两相厌氧消化系统的温度均严格控制，要么中温消化（30-35℃），要么高温消化（50-55℃）。而水解处理工艺对温度无特殊要求，通常在常温下运行，也可获得较为满意的水解（酸化效果）。由于反应条件不同，三种工艺系统种优势菌群也不相同。在厌氧消化系统种，由

有机垃圾厌氧发酵沼气概述

有机垃圾厌氧发酵沼气概述摘要:本文综述了国内外垃圾处理现状,介绍了发酵沼气的技术,阐述了沼气的原料来源、生产方法、原理机理、发酵菌种的筛选及影响发酵的因素等内容。关键词:有机垃圾厌氧发酵沼气 Abstract:This article reviews the domestic and overseas garbage disposal status,introduces the technology of fermentation methane gas, elaborated methane sources of raw materials, production method, principle, the screening of the strains for fermentation, the factors affect fermentation etc. Key words:Organic waste;Anaerobic fermentation;Methane gas 垃圾是指不需要或无用的固体、流体物质,我国许多城市每天都会产生大量垃圾,垃圾处理常见的方法是填埋和焚烧,前者会造成土壤、地下水污染等,后者会产生大量CO2及有害气体,两者均会带来环境问题。因此,许多学者都在致力于研究垃圾处理的方法。有机垃圾是指生活垃圾中含有有机物成分的废弃物,主要是废纸、木头等纤维性物质、厨房菜渣、果皮、菜皮叶、剩饭菜、人和动物排泄物等,城市生活垃圾中有机垃圾占了较大比例,而且其中可生物降解物质含量很高,许多发达国家已经开始把城市有机垃圾资源化处理作为一个重要的研究性课题,在我国有机垃圾的回收利用也越来越受到人们重视

好氧堆肥和厌氧发酵

好氧堆肥工艺：污泥与垃圾堆肥处理技术得应用甘肃省××市污水处理厂日处理污水3、0×1０４米3,污泥产量约18吨/日,含水率７5%,运往垃圾处理厂进行混合堆肥生产.垃圾处理厂规模为2０0吨／日，混合堆肥生产规模50吨/日,每天收集得垃圾一部分用于堆肥。 1.工艺流程图 2、工艺说明污泥与垃圾得混合物料，可通过前处理、好氧高温发酵、厌氧中温发酵、后处理等过程，获得熟化混合堆肥,用做化肥。 2、1垃圾与污泥得前处理（1)混合物料中污泥与垃圾数量得确定按照污泥与垃圾得重量比3：７,处理18吨污泥需要得垃圾量为41吨，则混合物料总重为59吨。在堆肥得过程中,由于温度升高,水分蒸发等因素得影响，重量减少率在20~30％之间,故要达到混合堆肥5０吨/日,物料总重约为6５吨（污泥量18吨、含水率75％；垃圾量47吨、含水率35%），混合物料含水率46％。 (2)污泥与垃圾前处理主要设备

收集到垃圾处理厂得城市垃圾先堆放在干化场风干１~2天(如果垃圾含水率在30~35%左右时,也可取消这一过程）,由机械铲车将干化后得垃圾堆放到垃圾斗,通过板式给料机（一台、规格１0T/h、功率5、０千瓦）,连续均匀地输送到磁选机(一台、功率4、0千瓦）,分选出得废金属回收,经磁选后得垃圾由皮带输送机(一台、规格10Ｔ/h、功率5、0千瓦)送到垃圾滚筒筛(一台、规格10T/ｈ、功率7、5千瓦），将大颗粒物料（≥￠50mm)选出,经消毒后卫生填埋。小于￠50mm得颗粒垃圾用皮带输送机(一台、规格10Ｔ／h、功率5、0 千瓦）送到破碎机(一台、规格１0T/h、功率15千瓦）,破碎后得垃圾颗粒直径为10～15mm，再由皮带输送机（一台、规格１0Ｔ／h、功率5、0千瓦)送到滚筒混合机（一台、规格1５Ｔ/h、功率1０、0千瓦)。城市污水处理厂运来得污泥堆放到污泥斗，由板式给料机(一台、规格5Ｔ/h、功率5、0千瓦）输送到滚筒混合机，与垃圾混合均匀。 2、2好氧高温发酵混合均匀得物料用皮带输送机(一台、规格10Ｔ／h、功率5、0千瓦)送到达诺（Dano)式滚筒（三台、规格:￠1800mｍ、长度36米、功率4５、０千瓦)，连续运行72~9６小时后,送往堆场。达诺式滚筒内物料得充满度为８0％，配离心式鼓风机（二台、一用一备、风量20m3/min，风压350Ｋpａ)供氧与通风,供氧量以5、0m3空气／m3堆肥h计算。 2、3厌氧中温发酵经达诺式滚筒发酵后得物料用皮带输送机（一台、规格1０T/h、功率5、0千瓦)送到堆场,进行厌氧中温发酵,周期25天。每天一堆,其尺寸为：长×宽×高=7、０×7、０×1、５m3，堆场总面积约16０0m2,长宽各取40ｍ。2?、4混合堆肥得后处理后处理得目得就是对堆肥进一步加工，使之成为粒状产品,以供市场得需要. 主要设备：皮带输送机(一台、规格10T/ｈ、功率5、0千瓦)、滚筒筛(一台、规格10T ／ｈ、功率7、5千瓦)、造粒机(一台、规格10Ｔ/h、功率２2、0千瓦)、烘干机（一台、规格１0T／h、功率1８、0千瓦）、冷却机(一台、规格10T/h、功率15、０千瓦）、自动包装机(ZCS５0？1型） 3、发酵设备达诺（Dａno）式滚筒,主体设备为一个倾斜式得回转窑(滚筒)。加入料斗得物料经过料斗底部得板式给料机与一号皮带输送机送到磁选机去除金属物质,由给料机供给低速旋转得发酵仓，在发酵仓内，物料随转筒得连续旋转而不断被提升,而后又借助自重下落，如此反