城市生活垃圾的厌氧消化处理(高等课件)
合集下载
厨余垃圾厌氧消化工艺选择与运营管理课件
2、类脂化合物的分解代谢 类脂化合物（脂肪、磷脂、游离脂肪酸、蜡酯、油脂），含量很低。主要水解产物是脂肪酸和甘油。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。 3、蛋白质类的分解代谢 这类化合物主要是含氮的蛋白质化合物，在厌氧发酵原料中占有一定的比例。在农家污水和猪圈废物中，蛋白质的含量最高可达20%。它们的分解过程是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；另一部分分解成有机酸、醇等其他化合物，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。
2500~3000/100%DOD
10
中
铅污染
锂离子电池
0.1~5
90~95
20ms ~s
300~550
1300~10000
500~1000/100%DOD
10
中
有残留
11.1 概述
主要储能技术性能对比
11.1 概述
11.1.2 储能技术的分类及特点
PHS- 抽水蓄能；CAES- 压缩空气；FES: 飞轮；Lead-Acid: 铅酸电池；NiCd: 镍镉电池；NaS: 钠硫电池；ZEBRA: 镍氯电池；Li-ion: 锂电池；VRB: 液流电池； SMES: 超导磁储能； SCES: 超级电容; TES：储热系统
建设选址对地理条件要求高，且有一定的空气污染
飞轮储能
5kW~2MW
10ms~min
寿命长，功率密度大，环境友好，响应速度快
能量密度低，自放电率高
机械储能的代表技术有抽水蓄能，压缩空气储能和飞轮储能，其技术特点对比如下表所示：
主要机械储能技术特点对比
11.2 储能技术的开发与应用
2500~3000/100%DOD
10
中
铅污染
锂离子电池
0.1~5
90~95
20ms ~s
300~550
1300~10000
500~1000/100%DOD
10
中
有残留
11.1 概述
主要储能技术性能对比
11.1 概述
11.1.2 储能技术的分类及特点
PHS- 抽水蓄能；CAES- 压缩空气；FES: 飞轮；Lead-Acid: 铅酸电池；NiCd: 镍镉电池；NaS: 钠硫电池；ZEBRA: 镍氯电池；Li-ion: 锂电池；VRB: 液流电池； SMES: 超导磁储能； SCES: 超级电容; TES：储热系统
建设选址对地理条件要求高，且有一定的空气污染
飞轮储能
5kW~2MW
10ms~min
寿命长，功率密度大，环境友好，响应速度快
能量密度低，自放电率高
机械储能的代表技术有抽水蓄能，压缩空气储能和飞轮储能，其技术特点对比如下表所示：
主要机械储能技术特点对比
11.2 储能技术的开发与应用
污泥的处理与处置污泥厌氧消化(Anaerobic Digestion)PPT课件
(4) More susceptible to changes in environmental conditions
Anaerobic microorganisms especially methanogens are prone to changes in conditions such as temperature, pH, redox potential, etc.
P354
淀粉酶 葡萄糖
乙酸
丁酸
乳酸
甲酸
丙酸
戊酸
五、厌氧消化的机理和过程
Anaerobic Degradation of Protein
P354
蛋白酶
寡肽 肽酶
氨基酸
五、厌氧消化的机理和过程
Anaerobic Degradation of Fat
P354
脂肪酶，磷脂酶
甘油
纤维糖 半乳糖
磷脂 糖脂 胆碱
四、厌氧消化的特点
Comparison between Anaerobic and Aerobic Processes
Anaerobic
Aerobic
Organic loading rate
High loading rates:10-40 kg COD/m3-day Low loading rates:0.5-1.5 kg COD/m3-day (for high rate reactors, e.g. AF,UASB, E/FBR) (for activated sludge process)
The process is more robust to changing environmental conditions
五、厌氧消化的机理和过程
Anaerobic microorganisms especially methanogens are prone to changes in conditions such as temperature, pH, redox potential, etc.
P354
淀粉酶 葡萄糖
乙酸
丁酸
乳酸
甲酸
丙酸
戊酸
五、厌氧消化的机理和过程
Anaerobic Degradation of Protein
P354
蛋白酶
寡肽 肽酶
氨基酸
五、厌氧消化的机理和过程
Anaerobic Degradation of Fat
P354
脂肪酶，磷脂酶
甘油
纤维糖 半乳糖
磷脂 糖脂 胆碱
四、厌氧消化的特点
Comparison between Anaerobic and Aerobic Processes
Anaerobic
Aerobic
Organic loading rate
High loading rates:10-40 kg COD/m3-day Low loading rates:0.5-1.5 kg COD/m3-day (for high rate reactors, e.g. AF,UASB, E/FBR) (for activated sludge process)
The process is more robust to changing environmental conditions
五、厌氧消化的机理和过程
最新废水厌氧处理技术.pptPPT课件
UASB反应器初次启动的操作原则
1、启动阶段的目的： • 污泥适应将要处理废水中的有机物 • 污泥具有很好的沉降性
2 、启动时要遵守的原则：
• 最初污泥负荷不要太高 • 在挥发酸未能有效分解之前，不应增加反应器负荷 • 控制厌氧细菌的生存环境 • 种泥量要尽量多 • 控制一定的上升流速
3 、形成颗粒污泥的过程：
厌氧接触法的特点：（1）通过污泥回流，保持消化池内 污泥浓度较高，一般为10～15g/L,耐冲击能力强；（2）消 化池的容积负荷较普通消化池高，中温消化时，一般为2～ 10kgCOD/m3·d，水力停留时间比普通消化池大大缩短，如 常温下，普通消化池为15～30天，而接触法小于10天；（3） 可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，不存在 堵塞问题；（4）混合液经沉淀后，出水水质好，但需增加 沉淀池、污泥回流和脱气等设备。厌氧接触法还存在混合液 难于在沉淀池中进行固液分离的缺点。
• 在产酸发酵反应器中典型的乙醇型发酵末端产物组 成，除液相产物中主要以乙醇和乙酸为主外 ，气 相非中经还 典存 的在 酵大 母量 菌的的乙CO醇2和发H酵2，。而因是而丙这酮一酸发走酵乙类酰型并 CoA旁路，在丙酮酸铁氧还原酶和氢化酶的作用下 生成乙醇，并同时生成CO2、H2。
但是因为产丁酸过程可减少发酵产物中的酸性末端，所 以对加快葡萄糖的代谢进程有促进作用。
丙酸型发酵类型
• 废水厌氧生物处理中，含氮有机化合物（如酵母膏、 明胶、肉膏等）酸性发酵的主要末端产物为丙酸、 乙酸、CO2和少量的丁酸等，并命名为丙酸型发酵。 难降解碳水化合物（如纤维素）的厌氧发酵过程也 常呈现丙酸型发酵
五、上流式厌氧污泥床反应器(UASB)
升流式厌氧污泥床集生物反应与沉淀于一体的厌氧反应器， 污水从下部流入，通过布水系统、厌氧颗粒污泥层、三相分 离器，污水从上部溢流堰流出。
《讲厌氧消化技术》课件
2
反应器设计及操作
根据不同类型的厌氧消化技术和处理规模，设计合理的反应器结构和运行参数。
3
沼气回收及利用
将产生的沼气进行回收和净化，用于发电、供热或其他能源利用。
五、厌氧消化技术的应用
1 农业废弃物处理
厌氧消化技术能够有效处理畜禽养殖废弃物、农田秸秆等农业废弃物，减少环境污染并 获得沼气和有机肥料。
2 发展前景
随着环境保护和资源利用的重要性的日益凸显，厌氧消化技术有着广阔的发展前景。
八、参考文献
1. 陈继昌. 厌氧消化技术在农业废弃物资源化利用中的应用[J]. 农业资源与环境学报, 2015, 32(2): 1-7. 2. 王志千, 柴敏. 厌氧消化技术在餐厨垃圾处理中的应用[J]. 环境科学导刊, 2019, 38(4): 334-339. 3. 康彪, 廖荣水, 杨这凯. 工业有机废水厌氧消化技术研究进展[J]. 环境保护科学, 2018, 44(6): 57-63.
工艺参数调控问题
厌氧消化技术对于温度、PH值等工艺参数的要求较高，需要优化调控以提高处理效率。
操作难度问题
部分厌氧消化技术在操作上较为复杂，需要培训专业运维人员，提高操作技术。
七、结论
1 厌氧消化技术的优缺点
厌氧消化技术具有高效处理有机废弃物、产生可再生能源等优点，但在经济性和操作难 度上存在挑战。
2 餐厨垃圾处理
厨房垃圾中含有丰富的有机物质，厌氧消化技术可以将其转化为可再生能源和有机肥料， 实现资源化利用。
3 工业有机废水处理
厌氧消化技术可以应用于工业有机废水的处理，降解废水中的有机物质，同时产生沼气 作为能源。
六、厌氧消化技术在实践中的问题及 解决方法
经济性问题
第15章污水的厌氧生物处理ppt课件
水污染控制工程(下)
2、pH 值每种微生物可在一定的pH值范围内活动，产酸细
菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适宜的pH值范围 较广，在4.5-8.0之间。
产甲烷菌要求环境介质pH值在中性附近，最适宜 pH值为7.0-7.2，pH6.6-7.4较为适宜。
在厌氧法处理废水的应用中，由于产酸和产甲烷大 多在同一构筑物内进行，故为了维持平衡，避免过多 的酸积累，常保持反应器内的pH值在6.5-7.5(最好 在6.8-7.2)的范围内。
水污染控制工程(下)
§15-2 厌氧生物处理活性污泥法(anaerobic activated 厌slu氧d生ge物) 膜法(anaerobic slime)
厌氧活性污泥法包括：普通消化池、厌氧接触工艺、上流 式厌氧污泥床反应器等。
厌氧生物膜法包括：厌氧生物滤池、厌氧流化床、厌氧生 物转盘等。
§15-1 概述
水污染控制工程(下)
一、厌氧生物处理的对象
1、有机污泥 有机污泥包括废水好氧生物处理过程生成的大量活性污泥
和生物膜，初沉池可沉淀的有机固体，以及人畜的粪便等。
2、有机废水
食品工业，如酒精、味精、制糖、淀粉、屠宰和啤酒等工 业排出的废水，不仅数量多，而且浓度也很高。
3、生物质 以专门利用生物质转化为新能源为主要目的的厌氧发酵法，
温度的急剧变化和上下波动不利于厌氧消化作用。短 时内温度升降5℃，沼气产量明显下降，波动的幅度过 大时，甚至停止产气。
温度的波动，不仅影响沼气产量，还影响沼气中甲烷 的含量，尤其高温消化对温度变化更为敏感。
温度的暂时性突然降低不会使厌氧消化系统遭受根本 性的破坏，温度一经恢复到原来水平时，处理效率和 产气量也随之恢复。
水污染控制工程(下)
2、pH 值每种微生物可在一定的pH值范围内活动，产酸细
菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适宜的pH值范围 较广，在4.5-8.0之间。
产甲烷菌要求环境介质pH值在中性附近，最适宜 pH值为7.0-7.2，pH6.6-7.4较为适宜。
在厌氧法处理废水的应用中，由于产酸和产甲烷大 多在同一构筑物内进行，故为了维持平衡，避免过多 的酸积累，常保持反应器内的pH值在6.5-7.5(最好 在6.8-7.2)的范围内。
水污染控制工程(下)
§15-2 厌氧生物处理活性污泥法(anaerobic activated 厌slu氧d生ge物) 膜法(anaerobic slime)
厌氧活性污泥法包括：普通消化池、厌氧接触工艺、上流 式厌氧污泥床反应器等。
厌氧生物膜法包括：厌氧生物滤池、厌氧流化床、厌氧生 物转盘等。
§15-1 概述
水污染控制工程(下)
一、厌氧生物处理的对象
1、有机污泥 有机污泥包括废水好氧生物处理过程生成的大量活性污泥
和生物膜，初沉池可沉淀的有机固体，以及人畜的粪便等。
2、有机废水
食品工业，如酒精、味精、制糖、淀粉、屠宰和啤酒等工 业排出的废水，不仅数量多，而且浓度也很高。
3、生物质 以专门利用生物质转化为新能源为主要目的的厌氧发酵法，
温度的急剧变化和上下波动不利于厌氧消化作用。短 时内温度升降5℃，沼气产量明显下降，波动的幅度过 大时，甚至停止产气。
温度的波动，不仅影响沼气产量，还影响沼气中甲烷 的含量，尤其高温消化对温度变化更为敏感。
温度的暂时性突然降低不会使厌氧消化系统遭受根本 性的破坏，温度一经恢复到原来水平时，处理效率和 产气量也随之恢复。
水污染控制工程(下)
污泥消化机理PPT课件
初沉池污泥 剩余污泥 混合污泥
碳水化合物（％）
32.0
16.5
26.3
脂肪，脂肪酸（％） 35.0
17.5
28.5
蛋白质（％）
39.0
66.0
45.2
碳氮比 （／1）
9.40-10.35 4.60-5.01 6.80-7.50
从C／N看，初次沉淀池污泥比较合适，混合污泥次之， 而活性污泥不大适宜单独进行厌氧消化处理
方法：泵加水射器搅拌法；消化气循环搅 拌法和混合搅拌法等
搅拌与否产气量与投配率关系
投配率（%）
产气量 （m3/m3）
搅拌 不搅拌
1
2
3
4
5
29.71 20.34 17.42 14.31 13.95
18.60 13.85 11.60 10.20 9.16
投配率（%）
6
7
9.93 8.48 7.86
某些物质的浓度对消化的影响
促进反应
浓度 （mg/L）
对反应轻微抑制 严重抑制反应
50-200 100-200 75-150 200-400 100-200
1500-3000 2500-4500 1000-1500 2500-4500 3500-5500
>3000 8000 3000 12000 8000
积的百分数 表达式：
v’——新鲜污泥量，m3／d； n——污泥投配率，％；
v——消化池的有效容积，m3
• 说明： • 投配率过高，消化池内脂肪酸可能积累，pH值
下降，有机物分解程度减少，污泥消化不完全 产气量下降，消化池容积大。 投配率与产气量的经验公式：
• 投配率过低．污泥消化较完全，产气串较高， 消化池容积大，基建费用增高。
厌氧处理原理培训PPT课件
厌氧处理原理培训
目录
• 厌氧处理原理简介 • 厌氧处理的基本原理 • 厌氧处理工艺流程 • 厌氧处理的优缺点 • 厌氧处理的实际应用案例
01 厌氧处理原理简介
厌氧处理的概念
01
厌氧处理是一种生物处理技术， 利用厌氧微生物在无氧或低氧条 件下将有机物转化为沼气、二氧 化碳和有机酸等物质的过程。
02
农业废弃物处理
农业废弃物如畜禽粪便、农作物秸秆等，如果得不到妥善处理，会对环境造成严 重污染。厌氧处理技术可以用于农业废弃物处理，将其转化为沼气和肥料。
通过厌氧处理技术，可以将农业废弃物中的有机物转化为沼气，用于发电或供热 ；同时将厌氧消化后的残渣加工成有机肥料，用于农业生产，实现废弃物的资源 化利用。
高浓度有机废水处理
高浓度有机废水含有大量的有机物， 如纤维素、淀粉、糖类等，如果直接 排放会对环境造成严重污染。厌氧处 理技术可以有效地处理高浓度有机废 水。
VS
厌氧处理技术可以将高浓度有机废水 中的有机物转化为沼气和二氧化碳， 同时将废水中的有毒物质转化为无害 或低害的物质。该技术在高浓度有机 废水处理中具有高效、低能耗、环保 等优点。
高处理效率。
在UASB中，废水中的有机物被 颗粒污泥吸附并分解为沼气，沼 气可从反应器顶部排出并进行收
集利用。
UASB反应器的设计需考虑颗粒 污泥的培养和维持，以保证处理
效果和沼气产量的稳定性。
膨胀颗粒污泥床反应器（EGSB）
膨胀颗粒污泥床反应器是一种改进型的UASB反应器，通过增加反应器的高度和减小底部面 积来提高传质效率。
02 厌氧处理的基本原理
厌氧微生物的种类与特性
厌氧微生物种类繁多，包括产 甲烷菌、硫酸盐还原菌、产氢 产乙酸菌等。
目录
• 厌氧处理原理简介 • 厌氧处理的基本原理 • 厌氧处理工艺流程 • 厌氧处理的优缺点 • 厌氧处理的实际应用案例
01 厌氧处理原理简介
厌氧处理的概念
01
厌氧处理是一种生物处理技术， 利用厌氧微生物在无氧或低氧条 件下将有机物转化为沼气、二氧 化碳和有机酸等物质的过程。
02
农业废弃物处理
农业废弃物如畜禽粪便、农作物秸秆等，如果得不到妥善处理，会对环境造成严 重污染。厌氧处理技术可以用于农业废弃物处理，将其转化为沼气和肥料。
通过厌氧处理技术，可以将农业废弃物中的有机物转化为沼气，用于发电或供热 ；同时将厌氧消化后的残渣加工成有机肥料，用于农业生产，实现废弃物的资源 化利用。
高浓度有机废水处理
高浓度有机废水含有大量的有机物， 如纤维素、淀粉、糖类等，如果直接 排放会对环境造成严重污染。厌氧处 理技术可以有效地处理高浓度有机废 水。
VS
厌氧处理技术可以将高浓度有机废水 中的有机物转化为沼气和二氧化碳， 同时将废水中的有毒物质转化为无害 或低害的物质。该技术在高浓度有机 废水处理中具有高效、低能耗、环保 等优点。
高处理效率。
在UASB中，废水中的有机物被 颗粒污泥吸附并分解为沼气，沼 气可从反应器顶部排出并进行收
集利用。
UASB反应器的设计需考虑颗粒 污泥的培养和维持，以保证处理
效果和沼气产量的稳定性。
膨胀颗粒污泥床反应器（EGSB）
膨胀颗粒污泥床反应器是一种改进型的UASB反应器，通过增加反应器的高度和减小底部面 积来提高传质效率。
02 厌氧处理的基本原理
厌氧微生物的种类与特性
厌氧微生物种类繁多，包括产 甲烷菌、硫酸盐还原菌、产氢 产乙酸菌等。
1厌氧消化处理有机固废解析
2、pH值 在厌氧处理中，最适pH大致范围在6.8-7.2 (l)由于pH的变化引起微生物体表面的电荷变化，进而影响微生物 对营养物的吸收。 (2)由于多数非离子状态化合物比离子状态化合物更容易渗入细胞， 所以pH还会对有机化合物的离子化作用产生间接影响。 (3)酶只有在最适宜的pH值时才能发挥最大活性，不适宜的pH可使 酶的活性降低，进而影响微生物细胞内的生物化学过程。 (4) 过高或过低的pH值都会降低微生物对高温的抵抗能力
厌氧消化处理有机固废的影响因素
5、有机负荷 增加反应器中总固体含量，即提高了有机负荷率，可以相 应地减少反应器体积，但有机负荷率也不是越高越好，过载后 容易引起酸化，降低生物气产率，最终导致厌氧消化失败
6、毒性物质 厌氧系统中的有毒物质会不同程度地对消化过程产生抑制 作用。这些物质可能是消化物料所含成分或是厌氧菌的代谢产 物，通常包括重金属离子、碱金属、厌氧微生物代谢产物如氨 氮、有毒的有机物
四阶段理论
参与厌氧消化过程的微生物
通过对前面的四阶段理论分析可知： 厌氧消化过程可认为是由水解酸化、产氢、产乙酸和 产甲烷四个阶段组成，各个阶段分别由相应的细菌类群完成： 水解发酵细菌 产氢产乙酸菌 同型产乙酸菌 产甲烷菌
水解发酵菌群
水解发酵菌群为一个十分复杂的混合细菌群，该类细菌将各类复 杂有机质在发酵分解前首先进行水解，因此该类细菌也称为水解 细菌 1 2 将大分子不溶性 有机物在水解酶 的催化作用下水 解成小分子的水 溶性有机物
废水处理
（2）KomPogas工艺
有机垃圾预处 理 厌氧反应器 脱水
固含率为30%-5%，挥发性固含量为 55%-75%，粒径<40mm，pH4.5-7.0， 凯氏氮<4g/kg，(C/N)>18
关于生活垃圾的研究PPT课件
国内案例
例如，上海市在推行生活垃圾分类过程中，通过政府引导、 社区参与和市场运作相结合的方式，取得了显著成效；深圳 市则通过科技手段，建立了智能化的垃圾分类和回收系统。
经验总结与启示
政策引导是关键
政府应制定明确的政策和法规，对生 活垃圾分类和减量进行规范和引导。
社区参与是基础
社区应积极参与生活垃圾分类和减量 的宣传、教育和实施工作，提高居民 的环保意识和参与度。
监管力度不够严格
加强监管力度，对违规行为进行严厉打击和 处罚。
THANKS
感谢观看
热解技术
在无氧或缺氧条件下，对生活垃圾进行加热分解 ，产生可燃气体、焦油和炭黑等产物，可用于能 源回收和化工原料。
气化技术
在高温和气化剂作用下，将生活垃圾中的有机物 质转化为可燃气体，实现垃圾的资源化利用和能 源回收。
资源化利用途径
回收再利用
将生活垃圾中的可回收物进行回收再利用， 如金属、塑料、纸张等。
02 生活垃圾收集与运输
收集方式及设施
收集方式
包括定点收集、定时收集和上门 收集等方式，根据不同地区和垃 圾类型选择合适的收集方式。
收集设施
主要包括垃圾桶、垃圾箱、垃圾 房等，要求设施密闭、标识明确 、容量适当。
运输过程与监管
01
02
03
运输车辆
应选用密闭性好、环保性 能高的专用车辆进行运输 ，避免垃圾遗撒和二次污 染。
关于生活垃圾的研究PPT 课件
演讲人： 日期：
目录
• 生活垃圾概述 • 生活垃圾收集与运输
• 生活垃圾处理技未术与找方法到bdjson
• 生活垃圾管理政策与法规 • 生活垃圾分类与减量实践案例 • 未来发展趋势与挑战
例如，上海市在推行生活垃圾分类过程中，通过政府引导、 社区参与和市场运作相结合的方式，取得了显著成效；深圳 市则通过科技手段，建立了智能化的垃圾分类和回收系统。
经验总结与启示
政策引导是关键
政府应制定明确的政策和法规，对生 活垃圾分类和减量进行规范和引导。
社区参与是基础
社区应积极参与生活垃圾分类和减量 的宣传、教育和实施工作，提高居民 的环保意识和参与度。
监管力度不够严格
加强监管力度，对违规行为进行严厉打击和 处罚。
THANKS
感谢观看
热解技术
在无氧或缺氧条件下，对生活垃圾进行加热分解 ，产生可燃气体、焦油和炭黑等产物，可用于能 源回收和化工原料。
气化技术
在高温和气化剂作用下，将生活垃圾中的有机物 质转化为可燃气体，实现垃圾的资源化利用和能 源回收。
资源化利用途径
回收再利用
将生活垃圾中的可回收物进行回收再利用， 如金属、塑料、纸张等。
02 生活垃圾收集与运输
收集方式及设施
收集方式
包括定点收集、定时收集和上门 收集等方式，根据不同地区和垃 圾类型选择合适的收集方式。
收集设施
主要包括垃圾桶、垃圾箱、垃圾 房等，要求设施密闭、标识明确 、容量适当。
运输过程与监管
01
02
03
运输车辆
应选用密闭性好、环保性 能高的专用车辆进行运输 ，避免垃圾遗撒和二次污 染。
关于生活垃圾的研究PPT 课件
演讲人： 日期：
目录
• 生活垃圾概述 • 生活垃圾收集与运输
• 生活垃圾处理技未术与找方法到bdjson
• 生活垃圾管理政策与法规 • 生活垃圾分类与减量实践案例 • 未来发展趋势与挑战
6—生活垃圾厌氧消化处理(2).ppt
第七章 城市生活垃圾的厌氧消化处理
第一节 概述 第二节 厌氧消化影响因素 第三节 厌氧消化反应器与工艺
第一节
一、厌氧消化技术的发展
1630年
概述
欧洲早期科学家海尔曼就发现了有机物腐烂过程中 产生的一种可燃气体－沼气。
英国小城Exeter建起了一座用污水处理厂污泥作原 料的厌氧消化池，所产沼气用于街道的照明。 我国建造了一个8m3的小型沼气池。
搅拌 消化气
出料
进料
排泥
推流式反应器
进料 消化气 出料
折流式反应器
折流板 消化气
进料
出料
厌氧生物滤池
消化气
出料
填
料
进料
厌氧接触式反应器
消化气
沉淀池 进料 反应器 出料
真空脱气器
接真空系统
回流污泥 剩余污泥
上流式厌氧污泥床反应器
二、水压式沼气池的设计（★）
• 结构和工作原理 • 水压式沼气池结构主要由加料管、发酵间、出 料管、水压间、导气管组成 • 工作原理：见书P255对照三个图详细说明 • 设计（★） • （1）设计参数 • 设计参数包括气压、池容产气率、储存气量、 池容、投料率等，一般这些设计参数都给定或给 出几组参数，以供选择
1
6
1
1
• ⑦计算发酵间最低液面位 • 一般沼气池，V气大于V1。 • 此时 V筒＝V气－V1 • V筒＝πR2H筒 • 得： H筒＝V筒 / πR2
（2）发酵间的设计 在给定上述参数气体下，主要是设计发酵间，其步骤如下： 确定池容 用气水平 × 家庭人口数 池容= 预计池容池产气率 确定贮气量 贮气量 = 池容产率 × 池容 × 1/2 计算圆筒形发酵间容积 圆筒形发酵间由池盖、池身、池底组2 f 2 6
第一节 概述 第二节 厌氧消化影响因素 第三节 厌氧消化反应器与工艺
第一节
一、厌氧消化技术的发展
1630年
概述
欧洲早期科学家海尔曼就发现了有机物腐烂过程中 产生的一种可燃气体－沼气。
英国小城Exeter建起了一座用污水处理厂污泥作原 料的厌氧消化池，所产沼气用于街道的照明。 我国建造了一个8m3的小型沼气池。
搅拌 消化气
出料
进料
排泥
推流式反应器
进料 消化气 出料
折流式反应器
折流板 消化气
进料
出料
厌氧生物滤池
消化气
出料
填
料
进料
厌氧接触式反应器
消化气
沉淀池 进料 反应器 出料
真空脱气器
接真空系统
回流污泥 剩余污泥
上流式厌氧污泥床反应器
二、水压式沼气池的设计（★）
• 结构和工作原理 • 水压式沼气池结构主要由加料管、发酵间、出 料管、水压间、导气管组成 • 工作原理：见书P255对照三个图详细说明 • 设计（★） • （1）设计参数 • 设计参数包括气压、池容产气率、储存气量、 池容、投料率等，一般这些设计参数都给定或给 出几组参数，以供选择
1
6
1
1
• ⑦计算发酵间最低液面位 • 一般沼气池，V气大于V1。 • 此时 V筒＝V气－V1 • V筒＝πR2H筒 • 得： H筒＝V筒 / πR2
（2）发酵间的设计 在给定上述参数气体下，主要是设计发酵间，其步骤如下： 确定池容 用气水平 × 家庭人口数 池容= 预计池容池产气率 确定贮气量 贮气量 = 池容产率 × 池容 × 1/2 计算圆筒形发酵间容积 圆筒形发酵间由池盖、池身、池底组2 f 2 6
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 对于该过程有多种理论解释，最为广泛接受的是 三阶段理论。
高级课件
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：
高级课件
9
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）。
spherically shaped bacteria are of the methanosarcina genus(产甲烷八叠球菌属); the long, tubular ones are methanothrix bacteria(产 甲烷丝菌属).
高级课件
15
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、
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。
高级课件
10
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。
• (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。
高级课件
13
• 2、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 。
高级课件
14
Various types of methanogenic bacteria. The
高级课件
3
• 2、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,释放的能量作为微生物生命活动的需要。
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。
高级课件
16
• 2、沼气及其发酵余物的利用
• 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
高级课件
11
• 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。
高级课件
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、原生动物三大群。
• 主要作用：
• 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。高级课件 Nhomakorabea4
• 3、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。
高级课件
5
• （2）能量需求大大降低
• 不需供给氧气，同时还可产生甲烷
高级课件
18
• （2）COD转化为沼气理论计算
• 实际中常采用COD表示有机物含量，不去测定具 体成分，用COD估算更加方便。
C6H12O6 6O2 厌氧菌 6CO 2 6H 2O
• 每去除1kg COD好氧生物处理一般需消耗0.5~1.0 kW.h电能。
• 每去除1kg COD 厌氧生物处理约能产生3.5 kW.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
高级课件
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。
第6章 城市生活垃圾的厌氧消化处理
高级课件
1
第一节 厌氧消化原理
高级课件
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。
• （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。
高级课件
7
• 4、有机物厌氧发酵过程
• 厌氧消化(anaerobic digestion) 是指在无分子氧条 件下通过厌氧微生物(anaerobic microbes)(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(carbon dioxide)等物质的过程。
• 2）沼气发酵余物的利用
• （1）沼液：速效肥料、饲料添加剂、喂鱼。
• （2）沼渣：优质肥料、饲料、培养土、提取维生 素等原料。
高级课件
17
• 3、沼气产量计算 • （1）有机物厌氧消化转化为沼气理论计算
C6H12O6 厌氧菌 3CH 4 3CO 2
180
48
132
• 1kgC6H12O6完全分解，产沼气约0.75m3.
高级课件
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：
高级课件
9
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）。
spherically shaped bacteria are of the methanosarcina genus(产甲烷八叠球菌属); the long, tubular ones are methanothrix bacteria(产 甲烷丝菌属).
高级课件
15
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、
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。
高级课件
10
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。
• (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。
高级课件
13
• 2、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 。
高级课件
14
Various types of methanogenic bacteria. The
高级课件
3
• 2、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,释放的能量作为微生物生命活动的需要。
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。
高级课件
16
• 2、沼气及其发酵余物的利用
• 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
高级课件
11
• 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。
高级课件
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、原生动物三大群。
• 主要作用：
• 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。高级课件 Nhomakorabea4
• 3、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。
高级课件
5
• （2）能量需求大大降低
• 不需供给氧气，同时还可产生甲烷
高级课件
18
• （2）COD转化为沼气理论计算
• 实际中常采用COD表示有机物含量，不去测定具 体成分，用COD估算更加方便。
C6H12O6 6O2 厌氧菌 6CO 2 6H 2O
• 每去除1kg COD好氧生物处理一般需消耗0.5~1.0 kW.h电能。
• 每去除1kg COD 厌氧生物处理约能产生3.5 kW.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
高级课件
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。
第6章 城市生活垃圾的厌氧消化处理
高级课件
1
第一节 厌氧消化原理
高级课件
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。
• （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。
高级课件
7
• 4、有机物厌氧发酵过程
• 厌氧消化(anaerobic digestion) 是指在无分子氧条 件下通过厌氧微生物(anaerobic microbes)(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(carbon dioxide)等物质的过程。
• 2）沼气发酵余物的利用
• （1）沼液：速效肥料、饲料添加剂、喂鱼。
• （2）沼渣：优质肥料、饲料、培养土、提取维生 素等原料。
高级课件
17
• 3、沼气产量计算 • （1）有机物厌氧消化转化为沼气理论计算
C6H12O6 厌氧菌 3CH 4 3CO 2
180
48
132
• 1kgC6H12O6完全分解，产沼气约0.75m3.