厌氧消化原理微生物浸出机理

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厌氧消化的一般原理

厌氧消化的一般原理厌氧消化是一种在缺氧条件下进行的微生物分解有机物质的过程。

与有氧消化不同，厌氧消化不需要氧气，因此主要发生在一些缺氧的环境中，比如淤泥池、沼气池等。

厌氧消化的一般原理包括底物的分解、产物的生成以及微生物的生长和代谢过程。

首先，厌氧消化的起始阶段是有机废物的分解。

当有机废物进入厌氧消化系统时，最初需要经过一系列生物化学反应来将有机物质分解成更简单的化合物，比如有机酸、氨、硫化物等。

在这个过程中，一些厌氧菌和古菌积极参与，它们利用有机废物作为碳源和能源，进行代谢反应，释放出一定量的能量。

其次，底物的分解会产生一系列的产物，其中包括一些有机气体和溶解性有机物。

在厌氧条件下，厌氧菌、古菌和一些厌氧细菌能够将产生的有机物质进一步分解，生成一些有机酸、氨和硫化物等。

同时，在厌氧消化过程中，还会生成一定量的甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）等气态产物，这些气体被称为沼气，可以作为可再生能源来利用。

最后，微生物的生长和代谢过程也是厌氧消化的重要原理之一。

在厌氧条件下，厌氧菌和古菌是主要的微生物群落，它们能够利用有机废物来生长和进行代谢活动。

在这个过程中，微生物会针对不同的底物进行代谢反应，产生能量来维持生长和代谢所需的化学活动。

通过不断地吸收和分解有机废物，微生物在厌氧消化系统中不断地生长和繁殖，从而促进有机废物的有效消化和降解。

总的来说，厌氧消化的一般原理主要包括底物的分解、产物的生成以及微生物的生长和代谢过程。

通过这些原理，有机废物能够在缺氧条件下得到有效的分解和处理，同时还能产生一定量的沼气作为可再生能源，具有很高的环保和经济价值。

因此，厌氧消化技术在生活污水处理、农业废弃物处理和工业废水处理等领域有着广泛的应用前景。

厌氧消化

厌氧消化沼气发酵是一个复杂的微生物学过程，参加发酵的微生物数量巨大，种类繁多，只有了解参加沼气发酵的多种微生物活动规律、生存条件及作用，并按照微生物的生存条件、活动规律要求，去设计沼气池，收集发酵原料，进行正常管理，使参加发酵的各种微生物得到最佳的生长条件，才能获得较多的产气量和沼肥，满足生产、生活需要。

我们现在推出的这两种池体就依据沼气发酵的基本原理设计的，所以它的产气量均高于其它类型的沼气池。

1、什么叫沼气沼气发酵又叫厌氧消化，是指利用人畜粪便、秸杆、污水等各种有机物在密封的沼气池内，在厌氧条件下（没有氧气），被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，最终产生沼气的过程，在这个过种中微生物是最活跃的因素，它们把各种固体或是溶解状态的复杂有机物，按照各自营养需要，进行分解转化，最终生成沼气。

沼气是种混合体，可以燃烧。

因为这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气。

它的主要成份是甲烷占55%—70%左右，二氧化碳占25%—40%左右。

此外，还有少量氢气、硫化氢、一氧化碳、氮和氨等。

2、沼气发酵微生物在沼气发酵过程中，有发酵性细菌、产氢产乙酸菌、耗氧产乙酸菌、食氢产甲烷菌等五大类微生物参加沼气发酵。

它们在发酵过程中的作用及对生存条件的要求，有以下三个阶段：第一个阶段落：液化在沼气发酵中首先是发酵性细菌群利用它所分泌的胞外酶，如纤维酶、淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等，对有机物进行体外酶解，也就是把禽畜粪便、作物秸杆、豆制品加工后的废水等大分子有机物分解成能溶于水的单糖、氨基酸、甘油和脂肪等小分子化合物这个阶段叫液化阶段。

第二个阶段：产酸这个阶段是三个细菌群体的联合作用，先由发酵性细菌将液化阶段产生的小分子化合物吸收进细胞内，并将其分解为乙酸、丁酸、氢和二氧化碳等，再由产氢乙酸菌把发酵性细菌产生的丙酸、丁酸转化为甲烷菌可利用的乙酸、氢和二氧化碳。

另外，还有耗氧产乙酸菌群，这种细菌群体利用氧和二氧化碳生产乙酸，还能代谢糖类产生乙酸，它们能转变多种有机物为乙酸。

厌氧消化机理

厌氧消化机理
厌氧消化是一种微生物代谢过程，其中有机物在缺氧条件下被微生物降解产生能量和产物。

厌氧消化可以用于处理有机废弃物，并生产甲烷气体作为能源。

在厌氧消化过程中，有机物首先被厌氧微生物分解为有机酸，如乳酸、醋酸和丙酸等。

然后，这些有机酸进一步被其他厌氧微生物转化为二氧化碳、氢气和甲烷。

甲烷是一种可燃气体，可以用作燃料或发电。

厌氧消化的主要步骤包括：
1. 水解：在此步骤中，有机废弃物被水解成一些小分子有机物，如蛋白质、碳水化合物和脂肪。

这种水解作用由水解菌（如厌氧消化中的酸化菌）完成。

2. 酸化：在酸化步骤中，水解产物进一步被厌氧酸化菌转化为有机酸。

这些有机酸可以是乳酸、醋酸、丙酸等。

在这个步骤中，厌氧消化池内的pH值通常较低，维持在4.5-6.0左右。

3. 乙酸生成：在此步骤中，酸化产物主要是乙酸。

在乙酸生成步骤中，一些厌氧乙酸菌将有机酸进一步转化为乙酸，并生成一定量的二氧化碳和氢气。

4. 甲烷生成：在甲烷生成步骤中，乙酸被厌氧甲烷菌转化成甲烷气体。

这个过程还会产生二氧化碳。

总之，厌氧消化是一种微生物代谢过程，其中有机废弃物在缺氧条件下依次被水解、酸化、乙酸生成和甲烷生成，产生能量和产物。

这种过程可以用于处理有机废弃物，并产生可用作能源的甲烷气体。

固体废物处理与资源化-第五章第二节厌氧消化

高分子有机物的水解速度很慢，主要受物料的性质、微生物的浓度、温度和pH等条件的制约。
主要有机物的水解反应：
蛋白质+nH2O→氨基酸＋脂肪酸＋NH3＋CO2＋H2S
C3H5(RCO)3O3H2OC3H5(OH)33RCOOH
(脂肪）
（甘油）（脂肪酸）
2(C6H10O5)nnH2OnC12H22O112nC6H12O6 （碳水化合物）（双糖）（单糖）
70(CH4)+30(C02)
5950
700
67(CH4)+33(C02)
5650
a. 理论产气量的计算
在计算沼气发酵原料的理论产气量时，必须首先分别测定各种发酵原料中碳水化合物(A)、蛋白质(B)和脂肪(C)的含量，然后用下式计算出每克发酵原料的CH4和CO2的理论产量。 CH4产量E（L）＝0.37A+0.49B+1.04C CO2产量D（L）＝0.37A+0.49B+0.36C 式中的A、B、C可在表中查到。
例，以稻草为原料，其 A 、 B 、 C 值分别为： 0.6026 ， 0.0316，0.0321。则： E=0.37×0.6026+0.49×0.0316+1.04×0.0321=0.2718(L/g) D=0.37×0.6026+0.49×0.0316+0.36×0.0321=0.2500(L/g)
发酵原料料浆的配制计算
将所需的各种发酵原料配制成料浆，可根据料浆中所要求的总固体百分含量计算出加水量。
MTSXXM W10% 0
式中：MTS一发酵料浆中总固体Wt％； M 一各种原料的总固体Wt％； X一各种原料的重量(kg)； W一需加入的水量(kg)

厌氧发酵制沼气

启动时一次投入大量原料。产气量下降，添加新料，排出旧料
3 两步消化工艺第一反应器：酸化，第二反应器：严格厌氧，产甲烷大幅度提高了产气率，效率高
四、厌氧消化装置 1 水压式沼气池
水压式沼气池在我国有60多年运行历史，主要池型。结构与工作原理图5-9 ➢ 埋设与地下，立式圆筒形发酵池。 ➢ 主要结构包括加料管、发酵间、水压间、导气管等。
率低，产气量下降 • 磷：含量 1/1000 有机物
3．搅拌
搅拌避免局部酸积累。：机械，充气，充液搅
拌。
搅拌对发酵产气率的影响表9-10
3．温度低温发酵：<20度，随自然温度变化，产气低，不能灭病原菌。中温发酵：37度，甲烷菌最佳活性温度区。高温发酵：53度，甲烷菌最佳活性温度区。产气最高，但是需要加热保
温，管理复杂。
4．pH值甲烷菌要求pH很窄，一般发酵在6.8~7.5。最佳7.0~7.2
容易破坏pH, 需要一定的碱度。---------------用石灰调节
添加新料时候
5．搅拌扩大微生物与有机物的接触搅拌避免局部酸积累。 ----机械，充气，充液搅拌。
6 添加物和抑制物添加磷矿粉等促进厌氧发酵，提高产气量。添加微生物生长需要的微量元素，钾，纳，镁等调整C/N比加入的碳源，氮源避免重金属，有毒物质的混入
厌氧发酵制沼气
厌氧发酵也称沼气发酵或甲烷发酵有机物在厌氧细菌作用下转化为甲烷（或称沼气）的
过程。 ➢ 自然过程。 ➢ 厌氧发酵工艺：采用人工方法，创造厌氧细菌所需的营
养条件，使其在一定设备内具有很高的浓度，厌氧发酵过程则可大大加快。 ➢厌氧消化的特点：生产过程全封闭，可控性好，降解快资源化效果好易操作，不需供氧产物可用作化肥，饲料，堆肥原料可杀死传染病菌厌氧生物生长率低，效率低，会产生恶臭气体。

简述厌氧发酵的基本原理

简述厌氧发酵的基本原理
厌氧发酵是一种在缺氧条件下进行的生化过程，通过微生物的代谢产生能量。

其基本原理是在缺氧的环境中，微生物利用有机物质作为底物，运用不同的代谢途径将底物分解，产生代谢产物和能量。

在厌氧发酵过程中，微生物主要利用有机物质进行糖酵解来产生能量。

首先，底物经过糖酵解途径分解成为各种代谢产物，如乳酸、乙醇、丙酸、丁酸等。

这个过程常见于乳酸菌和酵母菌等微生物。

此外，还有一些厌氧微生物可以利用底物进行发酵产生气体，如甲烷。

这个过程称为甲烷发酵，常见于甲烷菌等微生物。

甲烷发酵在废水处理、沉积物降解等领域应用广泛。

值得注意的是，厌氧发酵与好氧呼吸相比，效率较低且产生的能量较少。

因此，一些厌氧微生物需要通过产生大量的代谢产物来维持其代谢能量的需求。

总的来说，厌氧发酵是一种在缺氧条件下利用有机物质进行代谢产能的过程。

微生物通过糖酵解或甲烷发酵等不同途径分解底物，产生代谢产物和能量。

该过程应用广泛，但效率相对较低。

厌氧消化的四阶段原理

厌氧消化的四阶段原理厌氧消化是一种有机废弃物处理技术，其通过在缺氧条件下利用微生物将有机废物转化为有用产物，如沼气和有机肥料。

厌氧消化的过程可以分为四个阶段：协同消化阶段、酸化阶段、乙酸酸化阶段和甲烷发酵阶段。

在厌氧消化的协同消化阶段，有机废物首先被投入到消化器中，其目的是为了提供微生物生活的环境。

在这个阶段，废物中的复杂有机物质，如蛋白质、碳水化合物和脂肪，被分解为小分子有机物，如氨基酸、糖类和脂肪酸。

这些小分子有机物是微生物进行后续消化的基础。

接下来是酸化阶段。

在这个阶段，产生的小分子有机物被厌氧微生物进一步分解。

这些微生物主要是一些厌氧细菌和厌氧真菌，它们通过发酵将小分子有机物转化为简单的有机酸，如乙酸、丙酸、丁酸等。

这些有机酸具有较低的pH值，可以促进后续阶段的微生物活动。

乙酸酸化阶段是厌氧消化的第三个阶段。

在这个阶段，乙酸是主要产物，并且处于最高浓度。

通过酸化反应，废物中的有机物质进一步被降解，乙酸的产量达到峰值。

这个阶段的微生物主要是乙酸产生菌，它们利用底物并产生大量的乙酸。

最后是甲烷发酵阶段。

在这个阶段，乙酸和其他简单的有机酸进一步被发酵为甲烷气体和二氧化碳。

这个阶段的微生物主要是甲烷生成菌，它们利用乙酸和氢气产生甲烷。

甲烷是一种重要的能源来源，可以用作煮食、加热和发电等用途。

此外，甲烷还可以用于替代传统的化石燃料，减少温室气体的排放。

总结起来，厌氧消化的四个阶段是协同消化阶段、酸化阶段、乙酸酸化阶段和甲烷发酵阶段。

在这个过程中，有机废物被分解为小分子有机物，然后进一步被酸化为有机酸，最终转化为甲烷气体。

厌氧消化技术不仅可以有效处理有机废物，还可以产生可再生的能源和有机肥料，具有重要的环境和经济意义。

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U、Zn、Mn、As、Ni、Co、 Mo等
4
1954年
3
1947年
➢ 高效
2
1922年
➢浸出ZnS
➢ 发现
Thiolacillus Ferrooniclans
➢ 发现
S
3 2
【概念】堆肥化厌氧消化浸出率增容比
【方法原理】堆肥原理；厌氧消化原理；微生物浸出机理。
本章重点
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
消化快，物料在厌氧池内的消化池结构简单、成
停留时间短，非常适用于本低廉、施工容易、便
城市垃圾、粪便和有机污于推广，但受季节影响
泥的处理
明显
➢培养高温消化菌、维持高 ➢消化周期须视季节和地温、投料和排料、搅拌消区的不同加以控制化物料
高温消化工艺
自然温度消化工艺
第二节：厌氧消化处理
厌氧消化工艺
能保持稳定的有机物消化速率和产气率，
以维持比较稳定的产气率。
但该工艺要求较低的 ➢ 农村较适用
原料固形物浓度
第二节：厌氧消化处理
连续消化工艺
贮气柜
用户
有机固体废物
备料池
厌氧消化反应池
回流搅拌
回流备料
厌氧消化工艺
半连续消化工艺
沉淀池
肥料
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
厌氧消化工艺厌氧消化设备
第二节：厌氧消化处理
堆肥有机物微生物
厌氧消化原理
细胞物质有机酸，醇类，O2， NH3，H2S等，能量，微生物
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
肥氧和微生物基
异化作用
CO2,H2O,NH3, PO43-, O42-
+
能量
本原
转入环境
释放、转化为热
理
第一节：好氧堆肥处理
好氧堆肥过程
适应新环境
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℃
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℃
第一节：好氧堆肥处理
供氧量
颗粒度
影
含水率
响
堆肥化效果
C/N和C/P
因温度和有机物含量
pH
素1
2
3
4
5
前处理主发酵后发酵后处理
脱臭
6 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
堆肥化设备
设 ➢应堆肥产品质量高、操备作员少、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
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℃；
反应器堆肥系统
除臭设备
第一节：好氧堆肥处理
• 化学指标
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
第三节：微生物浸出
微
生物浸
微生物浸出史浸矿细菌
出
细菌浸出机理
内容提
细菌浸出工艺细菌浸出处理放射性废渣
要
第三节：微生物浸出
微生物浸出史
1
1887年
20~40年工业应用历史贫矿、尾矿废渣
5 堆肥设备
➢ 四类
6 评价指标
➢四类，15个
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
同化作用
细胞物质 (微生物繁殖)
堆
堆肥有机物(含C，H， O，N，P，S，Cl)、
其它生物处理方法
4
处理方法
厌氧消 2 化处理
微生物微生物浸出: 利用微生物新陈代谢
过程或代谢产物将废物中目的元素
浸出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 3 变为CH4和CO2的过程
第一节：好氧堆肥处理
好氧堆肥演示
4 堆肥工艺
根据投料运转方式划分工艺类型
连续消化工艺半连续消化工艺两步消化工艺
➢ 投料启动后，经一段
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
艺分及水分堆搅拌供条堆或静小石P、熟堆肥、沸石等
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
翻堆设备
➢破碎设备
➢斗式装载机或推土机、垮式
堆 ➢混合设备
翻堆机、侧式翻堆机
➢输送设备
肥化 ➢分离设备
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
pH
其它因素
温度
厌氧消化的影响因素
接种物
原料配比
厌氧条件
搅拌
第二节：厌氧消化处理
厌氧消化工艺
根据消化温度划分工艺类型
➢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
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
肥料
第二节：厌氧消化处理
水压式消化池
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
腐熟杜评
➢pH/COD/BOD
价指 /VS/碳氮比/氮
标化物/腐殖酸
• 生物学指标 ➢呼吸作用/生物活
性/发芽指数
堆肥腐熟度评价指标
• 物理学指标 ➢气味/粒度/色度
• 工艺指标 ➢温度
耗氧速率400 mg/(kg·h)
第二节：厌氧消化处理
1234
沼气发酵过程演示
厌氧消化原理厌氧消化影响因素