《固体废物的生物处理技术_III》由会员分享，可在线阅读，更多相关《固体废物的生物处理技术_III（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3 固体废物的厌氧消化 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 学习要点 3个 关键词 定义 原理 影响因素 工艺 设备 4个步骤 微生物变化 物质变化 3个 影响因素 4种分类 方式 4个构成 部分 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 厌氧消化定 义 Anaerobic Digestion 在受控的无氧环境中 通过厌氧微生物菌群的 代谢 使生物源废物转化 为沼气 CO2 CH4 稳定 的有机物的过程 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 厌氧消化的应用历史 Cont 为什么失败 为什么失败 操作人员训练不足操作人员训练不足 管理失败管理失败 过度吹嘘好处过度吹嘘
2、好处 沼气市场不稳定沼气市场不稳定 运行成本过高运行成本过高 运行规模太小 难以正确评估厌氧反应器的效率运行规模太小 难以正确评估厌氧反应器的效率 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 厌氧消化的应用历史 Cont 为什么重新获得重视 为什么重新获得重视 设计进一步完善 特别是自动化控制 对有机物 微生物需求方面的知识 解决问题的方案 液体肥料和天然气价格 沼气能源市场 碳基金 carbon credits 市场 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 厌氧消化映像 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 厌氧消化原理 流程图 碳水化合物蛋白质脂 肪 短链脂肪酸 CH
3、4 单 糖氨基酸长链脂肪酸 H2 CO2乙 酸 聚合物 单体 1 水解 2 酸化 3 乙酸化 4 甲烷化 5 同步乙酸化 乙酸发酵型 甲烷化 氢营养型 甲烷化 同步乙酸化 乙酸氧化 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 厌氧消化原理 4步骤 第1步骤 水解 Hydrolysis 物质变化 碳水化合物蛋白质脂 肪 单 糖氨基酸长链脂肪酸 聚合物 Polymer 单体 Monomer 淀粉 纤维素 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 厌氧消化原理 4步骤 第1步骤 水解 Hydrolysis 微生物 厌氧细菌 兼性或专性 分泌的水解酶 淀粉酶 蛋白酶 脂肪酶 固体废物生物处理
4、 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 厌氧消化原理 4步骤 第1步骤 水解 Hydrolysis 固体废物厌氧消 化过程中 水解 往往是最主要的 限速步骤 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 厌氧消化原理 4步骤 第2步骤 酸化 Acidogenesis 物质变化 短链脂肪酸 单 糖氨基酸长链脂肪酸 H2 CO2 单体 Volatile fatty acids VFA C1 C6 Long chain fatty acids LCFA 醇类 Alcohols NH4 指标变化 pH 碱度 Alkalinity 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 厌氧消化原理 4步骤 第2步骤
5、 酸化 Acidogenesis 微生物 厌氧细菌 兼性 专性 梭菌 Clostridium 乳酸菌 Lactobacillus 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 厌氧消化原理 4步骤 第3步骤 乙酸化 Acetogenesis 物质变化 短链脂肪酸 H2 CO2乙 酸 68 32 对氢分压的变化非常敏感 GO kJ 10 76 48 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 厌氧消化原理 4步骤 第3步骤 乙酸化 Acetogenesis 微生物 厌氧细菌 专性 300bp Eub338fitc Arc915Cy5 MG1200Cy3 Methanosarcina Met
6、hanosaeta Methanomicrobiales 与产甲烷菌共生 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 厌氧消化原理 4步骤 第4步骤 甲烷化 Methanoegenesis 物质变化 CH4 H2 CO2乙 酸 乙酸发酵型 甲烷化 氢营养型 甲烷化 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 厌氧消化原理 4步骤 第4步骤 甲烷化 Methanogenesis 微生物 古细菌 产甲烷菌 专性厌氧 嗜酸型产甲烷菌 嗜氢型产甲烷菌 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 厌氧消化原理 4步骤 第4步骤 甲烷化 Methanogenesis 微生物的生境要求 环境参数
7、 pH 6 4 7 4 温度 中温 30 40oC 高温 50 60oC 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 厌氧消化过程的影响因素 影响微生物代谢的因素 严格好氧菌 溶解氧 严格厌氧菌 兼性厌氧菌 可耐受氧气 专性厌氧菌 高温 温度 中温 30 40 oC50 60 oC 毒性物质 NH3 VFA H2S 金属 促进致命抑制 产甲烷菌产酸菌 6 8 7 2 pH 5 06 2 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 水解 酸化 乙酸化 甲烷化 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 厌氧消化过程的影响因素 固体废物原料性质 生物可降解组分 颗粒尺寸 C N C P
8、 含固率 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 厌氧消化过程的影响因素 影响反应器传质的因素 接种微生物 inoculants 混合 mixing 停留时间 HRT 水解 酸化 乙酸化 甲烷化 平衡 快慢 酸累积 抑制酸累积 抑制 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 厌氧消化工艺 分类 温度中温 30 40oC 高温 50 60oC 含固率湿式 12 半干式 10 20 干式 20 40 分段单段两段多段 进料方式间歇式半连续式连续式 搅拌有 机械搅拌 气体搅拌 液体搅拌 无 柱塞流 plug flow 静态 填埋 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 固体废物
9、生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 典型固体废物厌氧消化工艺设备 2011 05 11 DrancoKompogasValorga TS 20 50 TS 23 TS 20 30 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 农村沼气工程 加盖厌氧塘 Covered Lagoon 完全混合式反应器 Complete Mix 柱塞流消化器 Piston Flow 固定膜反应器 Fixed Film 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 加盖厌氧塘完全混合式柱塞流固定膜 含固率0 5 2 2 5 10 8 14 2 5 时 颗粒尺寸应小于 6mm HRT 天 45 17 201 6
10、 操作温度 oC 随气温变化35 4035 4015 40 技术水平低中等低中等 反应器深塘 圆形或方形 地下或地上 构筑物 方形 地下构筑物 地上构筑物 供热否是是否 备注 反应器长宽比 3 6m 至少一半 位于地面以上 上部空余 高度 0 6m 反应器长宽比 3 5 1 5 1 反应器宽深比 10 堆肥过程 有机物 降解率45 原料有机物 含量应 19 8 达到升温和干化的要求 升温升温55oC 5d 60 蒸发潜热 干化干化 初含水率55 终含水率45 原料有机物 含量应 30 90 113 141 165 50 110 170 20 30 40 50 能量满足率 原料有机物含量 能量满
11、足率 原料有机物含量 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 原料C N对堆肥化的影响 C氧化产能堆体升温 合成能量 原料 细胞合成 降解产能氨 释 放N 原料 合成能量 可堆肥有机物的C N质量之比 为保持肥分 控制环境影响 N应主要用于细胞原料 C N过低过低 过量氨散失 不宜升温 N能量代谢的低效性 C N过高过高 细胞合成滞后 降解不完全 成品进入土壤后出现氮饥饿 争夺土壤养分 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 原料含水率与空隙率对 堆肥化的影响 生物过程 含水率下限23 无上限 孔隙内氧传递过程 堆体应保持一定的空隙率 含水率空隙率 田间持水率 物料内孔隙 被水分饱和 新鲜垃圾55 70 腐熟堆肥30 40 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 自动化控制 反馈信号 温度 时间 氧气浓度 触发操作 通风 翻堆 固体废物生物处理 概览 堆肥化 厌氧消化 其它 二次污染控制 臭气控制 密闭空间气体的收集 收集气体的处理 污水控制 贮存 回喷
