厌氧消化原理;微生物浸出机理本章重点-工业固体废物处理及资源化
固体废物的厌氧消化处理
环境学院：固体废物处理与处置
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4.2 高固体厌氧消化技术
高固体厌氧消化（High solid anaerobic digestion）： 固体含量大约在22%以上。 该技术相对较新，未大规模应用。 优点：反应器单位体种的需水量低，产气量高，消 化污泥的处理费用相对较低。
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3.1 厌氧条件
详见“三段理论”
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3.2 有机物组分与产气量
产气量的大小主要取决于物料的组分物性。
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3.3 有机物含量与去除率
在合适的温度和 有机物负荷的条 件下，有机物去 除率与废物的有 机物含量成正比。
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6、厌氧消化反应器
目前研究较多的厌氧消化反应器有三类：
一阶段系统消化反应器 两阶段系统消化反应器 序批式处理系统消化反应器
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6.1 一阶段系统消化反应器
反有的反应集中在一个消化反应器中完成。 可分为：
一阶段湿式（中固体）处理系统 一阶段干式（高固体）处理系统
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（2）一阶段干式系统
反应器中的固体废物含固率控制在20~40%内。
物料流动性差，要用特殊传送带、螺旋浆叶的强力 泵输送。这些传送设备对物料要求低，故原料的预 处理简单。 技术关键在于让进料和接种物充分混合。
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固体废物的厌氧消化处理
目录目录 .......................................................... - 1 - 固体废物的厌氧消化处理 .......................................... - 1 -摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．- 1 - 关键词．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．－1－引用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．－1－正文．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．－2－一、厌氧消化原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．- 2 -图 1-1．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．－2－二、厌氧消化的影响因素 .......................................... - 3 -三、厌氧消化工艺................................................ - 4 -结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．－4－参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．－5－固体废物的厌氧消化处理蒋洁茹（金华职业技术学院制药与材料工程学院，浙江金华321000）摘要：厌氧消化或称厌氧发酵是一种普遍存在于自然界的微生物过程。
固体废物的厌氧发酵处理
（4）营养成分（营养比） 厌氧微生物对于氮和磷等营养物质的需求是低于好氧微 生物的，厌氧发酵原料的C/N比以（20~30）:1为宜，太 高，细胞氮量不足，系统的缓冲能力低，挥发性有机酸 积累，pH 值易降低；太低，氮量过多， pH 值可能上升， 铵盐容易积累，会抑制产甲烷菌的活动，影响消化进程。
（5）添加物和抑制物 在消化物料中添加少量的K、Na、Mg、Zn、P等元素有
理
厌 堆肥有机 物(C、N、
氧 O、H、P、 消 S等) 化
细胞物质(微生物繁殖)
有机酸、醇类、 CO2 、 H2S 、 NH3 、 能量
细胞物质 CO2 、 CH4 等，能量
两
阶
段
酸性发酵阶段
碱性发酵阶段
理
主要微生物为发酵细菌或产
论
酸细菌, 消化液的pH迅速下
主要微生物为产甲烷细菌, 将产酸阶段产生的中间产物
根据消化温度划分工艺类型
高温消化：50~65 ℃，有机物分解率可达到35%~45%，有 机物分解旺盛，消化时间~10d，产气率高，可以有效杀灭各 种致病菌和寄生虫卵，卫生化高，非常适用于生活垃圾、粪 便和有机污泥、餐厨垃圾的处理，但能耗高，温度变化的敏 感性大，工艺稳定性降低。
根据消化等级划分工艺类型
含水率50-60% 温度和有机物含量
堆肥化效果
C/N（25-30）和C/P （75-150）
因 在55-60，20-80% 素 前处理 主发酵 后发酵
后处理
pH7.5-8.5
5 脱臭
贮存
及 ➢ 分选、破 ➢ 发酵仓或➢ 进一步分 ➢ 分选设备➢ 产生氨、硫化氢➢、夏冬需贮存，
工 碎、筛分、 露天堆积，解难分解 去除塑料、甲基硫醇、胺类 容纳6个月的 混合、养 强制或翻 有机物， 玻璃金属、等。化学除臭剂；贮存设备；干
固废厌氧消化处理的原理是
固废厌氧消化处理的原理是固废厌氧消化处理是一种将有机废弃物通过微生物在无氧条件下进行分解和转化的技术。
具体而言，固废厌氧消化处理是通过厌氧消化反应器来实现的。
该反应器内同时存在厌氧产气细菌和厌氧消化细菌，它们共同参与有机物的降解过程。
下面我将详细介绍固废厌氧消化处理的原理。
固废厌氧消化处理的原理主要包括有机物的降解、发酵和产气三个过程。
首先，有机物的降解是指将有机废弃物中的大分子有机物分解为小分子有机物的过程。
这一过程主要由厌氧消化细菌参与，它们通过产生酶分解大分子有机物，将其转化为可溶解性有机物。
这个过程主要是通过隐蔽酶分解、酸化反应和挥发脂肪酸生成来实现的。
隐蔽酶分解中，细菌产生的酶将有机物分解为可溶性有机物，使其更易于降解。
酸化反应中，有机物被细菌发酵为醋酸、丙酮、甲烷等短链有机物，这些短链有机物更容易被微生物消化。
挥发脂肪酸生成是产生甲烷的关键步骤，细菌将有机物分解为挥发性脂肪酸，然后再通过甲烷产生细菌转化成甲烷。
其次，有机物的发酵是指将醋酸、丙酮等短链有机物通过细菌发酵产生气体、热能和有机酸等的过程。
在发酵过程中，厌氧消化细菌使用有机物作为能源，并产生甲烷和二氧化碳等气体产物。
细菌将有机物转化为甲烷的同时，也会产生大量的热能，这些热能可以用来提供反应器内的温度，维持反应器处于适宜的温度环境。
此外，发酵还会产生水相和固相中的有机酸和乙醇等有机物，这些有机物能够进一步促进气体生成过程。
最后，有机物的产气是指在上述过程中产生的甲烷和二氧化碳等气体的释放。
这些气体是厌氧消化处理中的主要产物，其中甲烷可作为一种清洁能源进行利用。
产气过程是通过厌氧产气细菌参与完成的，它们使用有机物和其他微生物合作产生气体。
总的来说，固废厌氧消化处理的原理是通过厌氧反应器中各类微生物的协同作用，将有机废弃物分解为小分子有机物，然后进一步发酵产生气体，并最终释放为甲烷和二氧化碳。
这个技术既可以处理有机固废，同时还能产生清洁能源，对于环境保护和资源回收具有重要意义。
固体废物处理与处置厌氧发酵
二氧化碳等气体。总的产气过程可用下述的综合表达式表达： C6H12O6 = 3CH4+3CO2
②糖类的分解 先由多糖分解为单糖，然后是葡萄糖的酵解过程，与上述相同。
2、类脂化合物的分解代谢
⑤联合沼气池
2、沼气发酵池的管理
（1）装料：预先在池底铺一层熟污泥。 （2）搅拌：每日三、四次，不使物料下沉。 （3）温度：50~60℃，并保温。 （4）供料：每日加入适当数量的原料。 （5）水分：应保持相对稳定。 （6）pH值：应取样分析并调节。 （7）沼气：初产沼气不纯，应放掉，直到所产沼气燃烧不
期、不定量地添加新料。 批量发酵：将发酵原料和接种物一次性装满沼气池，中途不
再添加，产气结束后一次性出料。 两步发酵：产酸与产甲烷阶段分开进行。
特点：
（1）能大量消纳有机废物，适应于城市垃圾与污泥 的处理和处置；
（2）发酵周期比较短； （3）产生沼气量大，质量高；沼渣肥效高。 （4）系统的运行过程中不会产生二次污染，不会对
④长方形（或方形）发酵池
由发酵室、气体贮藏室、储水 库、进料口和出料口、搅拌器、 导气喇叭口等部分组成。 储水库的主要作用是调节气体 贮藏室的压力。若室内气压很 高时，就可将发酵室内经发酵 的废液通过进料间的通水穴， 压入贮水库内。反之，若气体 贮藏室内压力不足时，贮水库 中的水由于自重便流入发酵室， 就这样通过水量调节气体贮藏 的空间，使气压相对稳定，保 证供气。
（三）厌氧发酵的过程
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。
固废复习重点
固废复习重点第一章☆1、固体废物：是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。
分类：按照污染特性可将固体废物分为一般固体废物、危险固废以及放射性固体废物。
（一般固体废物：不具有危险特性的固体废物；放射性废物：凡放射性核素含量超过国家规定限值的固体、液体和气体废物，不属于危废）根据固废的来源可将其分为工矿业固体废物、生活垃圾以及其他固体废物三类。
（工矿业固体废物：各种工矿企业生产或原料加工过程中所产生或排出的废物；生活垃圾：城市日常生活中或者为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物，以及被法律、行政法规视作城市生活垃圾的固体垃圾）☆2、危险固体废物：列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的、具有危险特性的废物☆3、三化原则：（1）减量化：指通过实施适当的技术，减少固体废物的产生量和容量。
（前者的实施主要在于清洁生产技术的开发与应用；后者则是在废物排出之后对废物进行分选、压缩、焚烧等加工工艺）（2）资源化：指从固体废物中回收具有使用价值的物质和能源，加快物质循环，创造经济价值的广泛的技术和方法。
包括物质回收、物质转换和能量转换。
（3）无害化：指通过适当的技术对废物进行处理（如热解、分离、焚烧、生化好氧或厌氧分解等方法），使其对环境不产生污染，不致对人体健康产生影响。
4、全过程管理：对固体废物的产生-收集-运输-综合利用-处理-贮存-处置实行全过程管理，在每一环节都将其作为污染源进行严格控制。
实行全过程管理的五个环节：第一阶段：清洁生产，通过改变原材料、改进生产工艺和更换产品等来减少或避免固废的产生；第二阶段：对生产过程中的固废尽量进行系统内回收利用；第三阶段：对已产生的固废进行系统外回收利用；第四阶段：无害化、稳定化处理；第五阶段：固废最终处置。
固体废物处置与资源化_北京师范大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
固体废物处置与资源化_北京师范大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.堆肥化的主要影响因素有：碳氮比、含水率、温度、通风、pH、接种、有机质含量、粒度等。
参考答案:正确2.剪切式破碎机根据可动刀的运动状态分为往复剪切式破碎机和回转剪切式破碎机。
参考答案:正确3. 1.危险废物是指具有急性毒性、易燃性、反应性、腐蚀性、浸出毒性、感染性等的危险特性的一类废物。
它不仅存在于工业固体废物中，同时也存在于城市生活垃圾中。
参考答案:正确4. 5. 痛痛病是由污染造成的公害病。
参考答案:镉5.危险废物腐蚀性的鉴别是按照GB/T15555.12-1995的规定制备的浸出液，pH≥12，或者pH≤ 3，为具有腐蚀性的危险废物。
参考答案:错误6.固体废物的性质分析的四成分一般是指：水分、挥发分、固定碳、灰分。
参考答案:正确7.工业固体废物产生量与产品的产值或产量有密切关系。
参考答案:正确8.根据处置对象的不同所导致技术要求上的差异，填埋场可分为：等三种填埋场。
参考答案:惰性填埋场_卫生填埋场_安全填埋场9.影响填埋场压实效果的因素有：垃圾层厚度、碾压速度、滚压次数、垃圾组分、垃圾含水率等。
参考答案:正确10.填埋场中废物稳定化的基本原理为微生物的分解作用，根据填埋过程中的微生物，将填埋场厌氧消化过程分为：适应阶段、过渡阶段、酸化阶段、甲烷发酵阶段、稳定化阶段五个阶段。
参考答案:正确11.填埋气体主要成分为：CH4、CO2、N2、O2、NH3、CO、H2、H2S等。
参考答案:正确12.以下哪些环境影响类别是全球性影响（）。
参考答案:温室效应13.生命周期评价（LCA）强调全面认识物质转化过程中的环境影响，这些环境影响不但包括各种废料的排放，还涉及物料和能源的消耗以及对环境造成的破坏作用。
参考答案:正确14.产品报废意味着该产品的生命周期结束。
参考答案:错误15.堆肥过程中，通风的作用有：。
参考答案:提供氧气_调节温度_去除水分16.固体废物常用的采样方法有：单一随机采样法，分层随机采样法，系统随机采样法，混合采样法等。
厌氧消化原理 ppt课件
个具有不同功能的不同种微生物,在厌氧消化这样一个生态环境中共同生存、相互依赖、
相互制约的生态平衡系统。
产生挥发性脂肪酸的微生物
消耗挥发性脂肪酸产生甲hort and long rod-shaped bacteria, Methanogens: (1) Methanosarcina sp.; (2)
固体废物处理与资源化
Treatment and Disposal of Solid Waste
环境工程专业必修课程
第8章 有机废物厌氧消化处理技术
Copyright Wuhan University 2015
第一节 概述
Copyright Wuhan University 2015
8.1 概述
• The second stage is to treat the waste coming out of the septic tank which contains a large number of germs and pathogens. This is achieved by using a
Copyright Wuhan University 2015
M. P. Bryant. Microbial Methane Production--Theoretical Aspects. J ANIM SCI. January 1979 vol. 48 no. 1: 193-201.
Copyright Wuhan University 2015
(2) diplococcus in chains (probably Streptococcus- filamentous microorganisms morphologically similar
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高பைடு நூலகம்消化工艺
自然温度消化工艺
第二节：厌氧消化处理
根据投料运转方式划分工艺类型
厌 氧 消 化 工 艺
连续消化工艺
投料启动后，经一段
半连续消化工艺
两步消化工艺
时间的消化产气，连 续定量的添加消化原 启动时一次性投入较多 料和排出旧料；其消 的消化原料，当产气量 化时间能够长期连续 趋于下降时，开始定期 两个反应器；根据 进行。工艺易于控制， 添加新料和排出旧料， 两段理论设计 能保持稳定的有机物 以维持比较稳定的产气 率。 消化速率和产气率， 但该工艺要求较低的 农村较适用 原料固形物浓度
腐 熟 杜 评 价 指 标
堆肥腐熟度评价 指标
• 物理学指标 气味/粒度/色度
第二节：厌氧消化处理
1 2 3 4
厌氧消化原理
厌氧消化影响因素
厌氧消化工艺 厌氧消化设备
沼气发酵过程演示
第二节：厌氧消化处理
细胞物质
厌 氧 消 化 原 理
堆肥有机 物微生物
有机酸，醇类，O2， NH3，H2S等，能量， 微生物
第三节：微生物浸出
微 生 物 浸 出 内 容 提 要 微生物浸出史 浸矿细菌 细菌浸出机理 细菌浸出工艺 细菌浸出处理放射性废渣
第三节：微生物浸出
细胞物质 CO2，CH4等， 能量
第二节：厌氧消化处理
厌 氧 消 化 原 理
堆肥有机 物 (C 、 N 、 O、H、P、 S等)
细胞物质(微生物繁殖) 有机酸、醇类、 CO2 、 H2S 、 NH3 、 能量 细胞物质
CO2 、 CH4 等，能量
酸性发酵阶段
碱性发酵阶段
第二节：厌氧消化处理
添加物和抑 制物
5 堆肥设备 四类，15个
4 堆肥工艺 四类
3 影响因素 六个阶段及内容 2 堆肥过程 六个主要因素 1 基本原理 堆肥过程四阶段，物质、温度、微生物相变化
堆肥过程中同化、异化作用反应式。物质变化、能量释放与获取
第一节：好氧堆肥处理
好 氧 堆 肥 基 本 原 理
同化作用 堆肥有机物 ( 含 C， H， O，N，P，S，Cl)、 氧和微生物 异化作用
4
其它生物 处理方法
处理方法 微生物 浸出
3
厌氧消 化处理
2
微生物浸出: 利用微生物新陈代谢 过程或代谢产物将废物中目的元素 转变为易溶状态并得以分离的过程
厌氧消化: 也称厌氧发酵， 指在厌氧状态下利用微生 物使固体废物中有机物转 变为CH4和CO2的过程
第一节：好氧堆肥处理
6 评价指标
好氧堆肥演示
固体废物生物处理
【概念】堆肥化
厌氧消化
浸出率
【方法原理】 堆肥原理；
增容比
本章重点
厌氧消化原理； 微生物浸出机理。
第五章：固体废物生物处理
蚯蚓床技术 废物生产单细胞蛋白等
1
好氧堆 肥处理
堆肥化（composting）: 在人 工控制的环境下,依靠自然界中 广泛分布的细菌、放线菌、真 菌等微生物人为地促进可生物 降解的有机物向稳定的腐殖质 转化的微生物学过程
第二节：厌氧消化处理
连续消化工艺
贮气柜 用户 肥料
厌 氧 消 化 工 艺
有机固 体废物
备料池
厌氧消化反应池
回流搅拌
沉淀池
回流备料
半连续消化工艺
定期或不定期出料 备料 拌料接种 入池堆沤 加水封池 消化产气 大换料
肥料
活性污泥或 其他接种物
定期或不定期加料 池底污泥或消化料液
第二节：厌氧消化处理
水压式消化池
第一节：好氧堆肥处理
供氧量 颗粒度
影 含水率 C/N和C/P 堆肥化效果 响 pH 因 温度和有机物含量 1 2 5 6 3 4 脱臭 贮存 素 前处理 主发酵 后发酵 后处理 夏冬需贮存， 及 分选、破 发酵仓或 进一步分 分选设备 产生氨、硫化氢、 碎、筛分、 露天堆积，解难分解 去除塑料、甲基硫醇、胺类 容纳6个月的 工 混合、养 强制或翻 有机物， 玻璃金属、等。化学除臭剂；贮存设备；干 燥透气 分及水分 堆搅拌供 条堆或静 小石块； 碱、水溶液过滤； 艺 调节 氧主发酵 态堆肥， 加入N、P、 熟堆肥、沸石等
细胞物质 (微生物繁殖)
CO2,H2O,NH3, PO43-, O42转入环境
+
能量
释放、转化 为热
第一节：好氧堆肥处理
嗜热性微生物、细菌；残留可溶性物质，纤 维素、半纤维素、蛋白质，温度↗45~70℃
好 氧 堆 肥 过 程
适应新 环境
嗜温性微生物、多为难分解物 质，温度↘
嗜温性细菌、酵母菌、放线菌分解最易分解的 可溶性物质，淀粉、糖类增多，温度↗45℃
生物过滤器：熟化的堆 肥、树皮、木片、粒状的 泥炭等，负荷为80~120 m3•m-3•h-1)，出气温度维持在 20~40℃； 除臭设备
第一节：好氧堆肥处理
• 生物学指标 呼吸作用/生物活 性/发芽指数 • 化学指标 pH/COD/BOD /VS/碳氮比/氮 化物/腐殖酸 • 工艺指标 温度 耗氧速率400 mg/(kg· h)
红泥塑料沼气池：
水压式沼气池具有结构简单、造价低、批量进料 施工方便；但由于温度不稳定，产气 半塑式沼气池/二块模式全塑沼气池 量不稳定，因此原料的利用率低。 /袋式全塑沼气池/干湿交替消化沼 气池
消化器
长方形甲烷消化池
第二节：厌氧消化处理 水压式沼气池
第二节：厌氧消化处理
长方形甲烷消化池
pH
其它因素
温度
厌氧消化的 影响因素
接种物
搅拌
原料配比 厌氧条件
第二节：厌氧消化处理
根据消化温度划分工艺类型
厌 氧 消 化 工 艺
最佳温度范围是47~55
目前我国农村都采用这
℃，此时有机物分解旺盛， 种消化类型。这种工艺 的消化池结构简单、成 消化快，物料在厌氧池内 本低廉、施工容易、便 停留时间短，非常适用于 于推广，但受季节影响 城市垃圾、粪便和有机污 明显 泥的处理 培养高温消化菌、维持高 消化周期须视季节和地 区的不同加以控制 温、投料和排料、搅拌消 化物料
期4~12d 20~30d K制复肥 吸 附剂吸附
第一节：好氧堆肥处理
物料处理设备
破碎设备
翻堆设备
斗式装载机或推土机、垮式
堆 肥 化 设 备
混合设备 输送设备 分离设备
翻堆机、侧式翻堆机
堆肥化设备
应堆肥产品质量高、操
作员少、臭味控制有效、 空间限制少、 环境影响小等优 点。垂直、倾斜及水平固体流 反应器堆肥系统