6.8.1 厌氧发酵过程及其影响因素在线视频

同学

你好

这个知识点的内容是

厌氧发酵过程及其影响因素

首先来看厌氧发酵的过程

厌氧发酵的过程有两段理论

三段理论和四段理论

我们分别来讲一下

两段理论是将整个的厌氧发酵分为两个阶段

酸性发酵阶段以及碱性发酵阶段

那么在有机物分解初期

产酸菌的活动占主导的作用

将有机物分解成有机酸 醇类 氢气 二氧化碳等

由于有机酸大量的累积

ph下降

故称为酸性发酵阶段

在分解的后期

产甲烷菌占主导作用

有机酸醇类被进一步分解

产生甲烷和二氧化碳由于有机酸的分解

pH迅速上升

这个阶段就是碱性发酵阶段

这就是厌氧发酵的两段理论

再来看一下厌氧发酵的三段理论

三段理论分为水解阶段 产酸阶段

以及产甲烷阶段

水解阶段它主要是大分子有机物

分解成小分子有机物的过程

第二个阶段产氢产乙酸的阶段

主要会产氢产乙酸

将丙酸 丁酸等等

脂肪酸 乙醇转化为

乙酸 二氧化碳和氢气的过程

第三个阶段产甲烷阶段

它是产甲烷菌利用乙酸

氢气以及二氧化碳产生甲烷

一般在厌氧生物处理的过程中

70%左右的甲烷都是由于乙酸的分解

其余的则来自氢气和二氧化碳

先来看第一个水解阶段

水解阶段在水解与发酵细菌的作用下

大分子的有机物如碳水化合物蛋白质

脂肪经水解和发酵转化为单糖 氨基酸 脂肪酸

甘油及二氧化碳等

这个就是蛋白质脂肪和碳水化合物的水解过程

其中参与水解阶段的这些微生物主要有

水解与发酵细菌

比如说纤维素分解菌淀粉分解菌

蛋白质分解菌脂肪分解菌

还有一些原生的动物

比如说鞭毛虫 变形虫等

还有真菌

比如说曲霉毛霉等等

第二个阶段也叫产酸阶段

它是在产氢和产乙酸菌的作用下

把第一个阶段它所产生的产物转化为

氢 二氧化碳和乙酸的过程

那么参与其中的微生物主要就是产氢产乙酸菌

它的主要作用是将丙酮酸以及其他的脂肪酸

转化为乙酸 二氧化碳和氢气

第三个阶段就是产甲烷的阶段

这个阶段主要是产甲烷菌的作用

它将上一个阶段产生的乙酸以及氢二氧化碳

转化为甲烷是这样的一个过程

在这个阶段所参与的微生物

它是产甲烷菌这一类

主要甲烷杆菌

甲烷球菌甲烷八叠球菌

还有甲烷螺旋菌等

这里就是一些产甲烷菌

好

接下来我们来看四段理论

四段理论就是在三段理论的基础之上增加了

同型产乙酸阶段

那么这个理论它是认为复杂的厌氧消化的过程

有另外一种同型产乙酸菌的参与

这种同型的产乙酸菌它可以将氢气以及

二氧化碳转化为乙酸

实际上这一部分的乙酸的量是非常少的

只占了全部乙酸的5%左右

接下来来看厌氧发酵的影响因素

主要有以下几点

pH 温度 原料的配比

厌氧条件 搅拌 接种物 营养物质以及添加物

以及抑制物

对于原料配比不同的有机物的成分

它的产量是有差别的

它的产气量还有最终的热值都是不同的

这两张表就是不同的原料

它所产生的沼气量以及产甲烷量

原料中的碳氮比也会影响产气量

为了满足厌氧发酵的微生物对

碳素和氮素的营养要求

厌氧发酵时需要将贫富氮有机物进行合理配比

厌氧发酵的碳氮比在20-30：1是比较好

碳氮比超过了35：1的时候

产气量会明显下降

一般磷的含量是有机物量的

1/1000左右最好的

那么在整个的厌氧发酵的过程需要

提供厌氧的条件

一般产酸阶段的这种厌氧菌也是需要在厌氧的

条件下进行有机物的分解

才能分解成有机酸

尤其是在产气的阶段

这个时候产甲烷菌它是一种严格厌氧的微生物

需要进行严格的厌氧

提供严格的厌氧环境

那么判断厌氧程度一般用氧化还原电位来表示

非产甲烷菌

它氧化还原电位一般在100到-100毫伏

这样的生长环境中都可以进行

正常的生长和活动

产甲烷菌

它的最适的氧化还原电位是

-300到-350mV

温度对厌氧发酵的影响

可以看一下这个图片

当厌氧发酵的温度低于10℃的时候

产气量明显的下降

那么在45℃左右的时候

这有一个间断点是由于中温发酵和高温发酵

分别是由不同的生物种群起的作用

那么在这个温度的时候对中温和高温的这种

菌种都是不利的

所以比较理想的一个温度范围是

35-38℃和50-65℃

可以观察

这两个温度范围内都是各有一个高峰的

再来看pH对厌氧发酵的影响

那么甲烷菌它要求的pH范围非常的小

在7左右

发酵的过程一般维持在6.5-7.5

最佳的范围是7.0-7.2

这是一个最佳的pH的范围

在正常的情况下

这种沼气发酵的pH是一个自然平衡的过程

一般是不需要进行调节的

有时因为管理不当 会出现大量的挥发

酸大量累积

那么这个时候pH下降需要进行调节

一般调节的时候可以加入一些草木灰或者是

石灰水来提高pH

这个是产酸菌和产甲烷菌

适宜的pH的条件

那么产甲烷菌它一般是在严格的

碱性条件下生长的

那么pH低于6.2的时候

产甲烷菌会失去活性

此外在厌氧发酵的过程中

添加一些抑制物或者是添加物

都会对其产生影响

首先来看抑制物

那么这种产甲烷菌它的生长受到抑制

厌氧的过程中

挥发性脂肪酸和氢气就会累积

例如系统中的氧气的存在就会

抑制产甲烷菌的形成

那么此外还有一些抑制物

当它的浓度超过一定浓度的时候

也会不同程度的抑制微生物的生长和繁殖

那么这个表就是对一些厌氧消化

有抑制作用的物质

当然是在浓度超过一定的值之后

比如说过高浓度的金属离子

这种钙 镁 钾等等

还有超过2000mg/L的氨氮的存在

都会对整个的厌氧发酵的过程有

一定的抑制作用

再来看一下添加物

那么在发酵液中添加少量的硫酸锌磷矿粉还有

一些炉灰等都可以促进厌氧发酵

提高产气量和原料的利用率

同时添加少量的钾钠镁等元素

也可以提高产气率

还有接种物

那么正常的沼气发酵它是要求有一定数量和

种类的微生物来完成的

细菌的数量和种群会直接影响甲烷的产生

不同来源的厌氧发酵接种物对产气量

也有不同的影响

添加接种物可以加快分解有机物的速率

提高产气量

还可以使产气时间提前

比如说酒厂屠宰场以及城市下水污泥

活性是比较强的

都可以拿来作为接种物进行添加

一般要求接种量达到料液量的5%以上

此外

有效的搅拌也可以增加

物料和微生物接触的机会

使物料和这种温度分布均匀

防止局部出现酸累积的现象

还可以使反应产生的气体迅速排出

一般的搅拌的方式有三种

机械搅拌器

气搅拌液搅拌

那么机械搅拌

就是在这种池子里边安装叶轮机进行搅拌

气搅拌就是将沼气从沼气池里面抽出去

再从池底压入这种产生强大的气流

以达到搅拌的目的

液搅拌就是在出料间的发酵液

将发酵液抽出来之后

从进料口冲到沼气池里边

会产生强大的液体回流

那么从而达到搅拌的目的

还有营养物质

多数厌氧菌不具有合成某些必要的维生素

或者是氨基酸的功能

所以必要的时候需要投加一些营养物质

钾钠钙等金属盐类

还有一些微量元素

镍 钴 钼 铁等

还有一些有机的微量物质

比如说酵母

还有一些这种维生素等等

都可以作为营养物质

在必要的时候加入

这个知识点主要讲了厌氧发酵的过程

主要有两段理论

三段理论和四段理论

还有厌氧发酵的影响因素

包括原料配比 厌氧条件

温度 pH 抑制物及添加物 接种物

搅拌条件以及营养物质

谢谢