当前课程知识点：固体废物处置与资源化 > 第八章 固体废物厌氧消化 > 8.2 厌氧消化影响因素 > 8.2 厌氧消化影响因素
大家好 这节课我们学习
厌氧消化的影响因素
在有机物厌氧消化过程当中
各个不同的反应阶段是相互衔接的
产甲烷菌 产酸菌和水解菌的活动
处于动态平衡状态
当其中一个环节受到阻碍时
会使其他环节甚至整个消化过程受到影响
为了维持厌氧消化的最佳运行状态
应对以下几个主要因素来进行控制
主要是厌氧条件
有机物的组分
有机物的含量
温度 pH值和碱度
营养物质和原料的处理
抑制物质
搅拌以及接种物
我们分别来看一下影响因素
首先 我们来看厌氧条件
产酸阶段的不产甲烷菌它大多是厌氧菌
需要在厌氧条件下
把复杂的有机物分解为简单的有机酸等等
产甲烷菌更是专性的厌氧菌
因此
必须创造厌氧的环境条件
产甲烷菌的生长需要严格的厌氧环境
如果是在有氧环境当中
产甲烷菌不增长而受到抑制
但是并不死亡
再一个影响因素是有机物的组分
为了提高厌氧消化的处理效率
人们首先关心的是如何增加产气量
一般来说
产气量的大小取决于物料的组分特征
不同的有机组分
它的产气量和气体组成是不同的
比如说
一公斤的碳水化合物分解以后
产气量大概是800升
气体的组成大概是
甲烷和二氧化碳各占50%
如果是一公斤的脂肪进行分解
产气量大概是1200升
它的气体组成是
甲烷占70%二氧化碳占30%
如果是蛋白质进行分解
一公斤可以产气量是700升
它的气体组成是甲烷占67%
而二氧化碳大约占33%
它们的热值也是不同的
再一个影响因素是有机物的含量
沼气的产生量与有机物的去除率成正比
而在合适的温度与有机负荷的条件下
有机物的去除率
又与废物的有机物含量成正比
因此
提高废物的有机物含量
是增加沼气产气量的重要措施
再一个影响因素是温度
温度是影响厌氧消化效果的重要因素
比较理想的温度范围
大概是30-39摄氏度
和50-55摄氏度
分别是中温厌氧消化和高温厌氧消化
甲烷的产生量随着温度的升高而增加
但是在45摄氏度左右有一个间断点
这是由于中温发酵和高温发酵
分别是由两个不同的微生物种群在起作用
在该温度条件下
对于中温和高温的微生物生长都不利
当消化系统温度低于10摄氏度时
产气量明显地下降
一般来说中温发酵
需要25-30天的停留时间
而高温发酵则只需要中温发酵的一半时间
而且高温发酵对病原微生物
有较高的杀灭率
但是由于高温发酵需要较高的加热能耗
而且管理比较复杂
所以它的应用不如中温发酵普遍
再一个影响因素是pH值和碱度
一般来说产酸菌适于在酸性条件下生长
其最佳的pH值是5.8
而产甲烷菌则需要较为严格的碱性条件
当pH值低于6.2时
就会失去活性
因此
在产酸菌与产甲烷菌
共存的厌氧消化过程当中
pH值应该控制在6.5-7.5之间
最佳的范围是6.8-7.2
当有机物负荷过高
或者是系统当中存在某些抑制物时
对环境要求苛刻的产甲烷菌
会首先受到影响
从而造成系统中挥发性脂肪酸的积累
致使pH值下降
pH值的降低反过来
又会影响产甲烷菌的生长
如此恶性循环
最终导致消化过程的停止
为了提高系统对pH值的缓冲能力
需要维持一定的碱度
通常情况下
碱度控制在2500-5000mgCaCO3/L时
可以获得比较好的缓冲能力
碱度可以通过投加石灰
或者是含氮物料的方法来进行调节
再一个影响因素
是营养物质和原料的预处理
与好氧微生物一样
衡量厌氧微生物营养水平的指标
也是碳氮比
由于厌氧微生物摄取碳的速度
约为氮的25-30倍
所以最佳的碳氮比应控制在25-30：1
如果超过35：1
产气量会明显下降
各种物质中碳与氮的含量相差很大
可以通过富氮物质比如说粪便和污泥
与贫氮物质比如说木屑和秸杆等等
它们的合理调配
来改善物料的碳氮比
这个我们在讲到
好氧堆肥的影响因素的时候也讲过
从原料的处理来看
混合原料厌氧消化比单一原料效果要好
比如在农村
发酵原料以含纤维素比较多的有机质为主
适当配以半腐熟的人畜粪便
就会产气比较快
而且比较有把握
一般来说麦秆 稻秆等原料的表皮
会有一层蜡质
很难腐烂
下池后容易浮在表面
所以最好在下池之前先堆沤一下
再一个就是作物的茎秆
需要经过切碎入池以后
有利于微生物的作用
提高产气量
再一个影响因素是搅拌
有效的搅拌可以增加物料
与微生物的接触机会
使系统内的物料和温度分布均匀
还可使反应产生的气体迅速排出
对于流体或者是半流体状态的污泥
可以采用气体搅拌
机械搅拌
泵循环等方法
而对于固态的物料
通常的搅拌方法难以奏效
我们可以通过循环浸出液的方式
来代替搅拌的效果
再一个影响因素是添加剂和抑制物
添加剂
是在发酵液当中添加少量有益的化学物质
有助于促进厌氧发酵
提高产气量和原料的利用率
分别在发酵液当中添加少量的硫酸锌
磷矿粉 钢渣 碳酸钙 炉灰等
都可以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
再一个，在发酵液当中添加纤维素酶
能够促进纤维素的分解
使产气量能提高34-59％
另外 添加少量的活性炭粉末
产气量可以提高2-4倍
再一个是抑制物
有许多化学物质
能够抑制厌氧消化微生物的生命活力
我们把它统称为有毒物质
有毒物质的种类很多
产甲烷菌对它们有一定的忍耐程度
如果超过允许的浓度
常常使沼气发酵受阻
有毒物质包括无机的和有机的
植物性的和矿物性的
比如说 如果厌氧发酵系统当中
有氧的存在
对产甲烷菌就会形成抑制
造成有机酸大量的累积
另外还有一些抑制物质
当其浓度超过限定值时
也会对厌氧微生物产生不同程度的抑制
这个表是
对厌氧消化有抑制作用的一些物质
也就是说
当它的浓度超过限值的时侯
就会产生抑制的作用
再一个影响因素是接种物
在厌氧消化过程当中
菌种数量的多少和质量
直接影响沼气的产生
处理废水时
由于废水中含有的沼气菌数量比较少
所以在开始时必须进行接种
添加接种物可以促进早产气
提高产气率
不过在这里需要注意的是
如果是高温发酵
必须用高温发酵的发酵液作为接种物
如果是中温发酵
必须用中温发酵的发酵液作为接种物
因为两个不同的微生物类群
具有不同的生理特性
污泥当中含有大量的厌氧发酵的微生物
在发酵器当中提高污泥的浓度
可以增大处理量
污泥的生成量
随着处理的废水的浓度和性状而异
所以许多处理系统采用污泥返回的办法
来提高发酵液当中菌体的浓度
以促进厌氧发酵
好这节课就到这里
谢谢大家
-绪论
--绪论
-1.1 固体废物定义及分类
-1.2 固体废物的特点
-1.3 固体废物的环境问题
-1.4 固体废物的管理原则
-1.5 我国固体废物的管理体系
-第一章 讨论
-第一章测试题--作业
-2.1 固体废物产生量预测
-2.2 固体废物的性质
-2.3 危险废物的特性及鉴别
-2.4 固体废物的采样方法
-第二章 讨论
--第二章 讨论
-第二章测试题--作业
-3.1 固体废物的收集方式
-3.2 固体废物的收运系统及其分析方法
-3.3 固体废物的收集路线及规划设计
-3.4 固体废物的运输
-3.5 生活垃圾的中转运输
-第三章 讨论
-第三章测试题--作业
-4.1 固体废物的压实
-4.2 固体废物的破碎（一）
-4.3 固体废物的破碎（二）
-4.4 固体废物的分选（一）--筛分
-4.5 固体废物的分选（二）--重力分选原理
-4.6 固体废物的分选（三）--重力分选方法
-4.7 固体废物的分选（四）--磁选和电选
-4.8 固体废物的分选（五）--浮选和半湿式选择性破碎分选
--4.8 固体废物的分选（五）--浮选和半湿式选择性破碎分选
-第四章 讨论
--第四章 讨论
-第四章测试题--作业
-5.1 焚烧技术及其发展
-5.2 固体废物的焚烧特性
-5.3 焚烧效果评价及影响因素
-5.4 焚烧主要参数及热平衡计算
-5.5 固体废物的焚烧系统
-5.6 典型焚烧炉工作原理（一）
-5.7 典型焚烧炉工作原理（二）
-5.8 焚烧产生的大气污染物及其控制（一）
-5.9 焚烧产生的大气污染物及其控制（二）
-5.10 焚烧产生的灰渣及其控制
-第五章 讨论
-第五章测试题--作业
-6.1 热解概念及原理
-6.2 热解的影响因素
-6.3 固体废物的热解处理技术
-第六章 讨论
--第六章 讨论
-第六章测试题--作业
-7.1 生物处理的基本概念
-7.2 堆肥化基本概念及发展过程
-7.3 堆肥化原理
-7.4 堆肥化的影响因素及其控制
-7.5 堆肥工艺
--7.5 堆肥工艺
-7.6 堆肥设备
--7.6 堆肥设备
-7.7 堆肥产品及其腐熟度评价
-第七章 讨论
--第七章 讨论
-第七章测试题--作业
-8.1 厌氧消化概念及特点
-8.2 厌氧消化影响因素
-8.3 厌氧消化工艺（一）
-8.4 厌氧消化工艺（二）
-8.5 厌氧消化工艺（三）
-8.6 餐厨厌氧案例_陈婷
-第八章 讨论
--第八章 讨论
-第八章测试题--作业
-9.1 固体废物填埋处置概述
-9.2 填埋场分类
-9.3 填埋场总体规划和场址选择
-9.4 填埋场地表水和地下水控制
-9.5 填埋气体的产生
-9.6 填埋气体收集和处理
-9.7 渗滤液的产生及性质
-9.8 渗滤液的处理
-9.9 填埋场防渗系统
-9.10 填埋场终场覆盖与环境监测
-第九章 讨论
--第九章 讨论1
--第九章 讨论2
-第九章测试题--作业
-10.1 生命周期评估的意义_赵岩
-10.2 生命周期评估的定义与内容_赵岩
-10.3 生命周期评估的方法_赵岩
-10.4 生命周期评估的应用_赵岩
-第十章测试题--作业
