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1、3 7 科技资讯 科技资讯 SCIENCE Anaerobic fermentation;Methane gas 作者简介:袁亚鹏(1989- ),男,本科在读。 通讯作者:季祥(1978- ),男,硕士生导师,副教授,从事生物质能、 生物制浆研究。 基金项目:教育部春晖计划(Z2009- 1- 01057)、 内蒙古自然科学基金(2010MS0521)、 内蒙古科技大学创新基金项目,项目批准号 (2009NC061)。 3 8 科技资讯 科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2011 NO.27 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMAT
2、ION 工 程 技 术 2 城市有机垃圾厌氧沼气发酵菌种的筛 选 目前国内厌氧发酵生产沼气的微生物 主要采用发酵性细菌、 产氢产乙酸菌、 耗氢 产乙酸菌、 食氢产甲烷菌、 食乙酸产甲烷菌 等五种细菌。 部分公司生产使用改造的产 甲烷细菌、 产氢产酸菌和厌氧纤维素分解 菌等,这些微生物都是通过不同的方法在 不同地方经复杂的分离提取得到,它们都 有各自不同的代谢方式,最终都是把有机 物质进行降解,产生甲烷。 3 城市有机垃圾厌氧发酵生产沼气的机 理 厌氧发酵生产沼气的原理是利用微生 物的代谢作用在没有硝酸盐、 硫酸盐、 氧气 和光线的条件下,经微生物分解作用,将有 机物质降解来生产沼气的过程。 有
3、机垃圾 厌氧发酵沼气时,需经过基本分类、 破碎处 理后,然后在添加一定量的水分、 控制适宜 的温度和和保持厌氧的条件下,通过发酵 性细菌、 产氢产乙酸菌、 耗氢产乙酸菌、 食 氢产甲烷菌、 食乙酸产甲烷菌等发酵性微 生物的代谢作用,进行不同方式的分解,最 终形成沼气的复杂的生化反应过程。 有机 垃圾中所含的复杂有机物质在菌种水解酶 的作用下,生成相应的复杂有机物,如单 糖、 脂肪酸、 氨基酸等,继而在水解性细菌 胞内酶的作用下,分解成乙酸、 丙酸、 丁酸、 乳酸、 乙醇以及CO2和H2等,然后在产氢产 乙酸菌或耗氢产乙酸菌的作用下,将上述 产物转化成乙酸,再经过食氢产甲烷菌或 食乙酸产甲烷菌的
4、作用下,分解乙酸产生 甲烷。 4 影响厌氧发酵生产沼气的因素 4.1 不同碳氮比对厌氧发酵生产沼气的影 响 曾光明、 乔玮6采用完全混合厌氧消化 工艺处理城市垃圾,分析结果表明在不同 碳氮比条件下沼气产生量不同。 不同的碳 氮比对于微生物厌氧发酵生产沼气,是有 很大影响的。 Walter7等报道中指出当N的 含量很高时,高浓度的氨态氮抑制了产甲 烷菌的活性,抑制厌氧发酵产甲烷。 在厌氧 发酵过程中,当氮的含量很低时,甲烷的产 量和氮的含量成正比例关系,当氨的含量 增加到2000mg/L以上时,发酵液的酸碱平 衡被破坏,产甲烷菌的催化活性降低,甲烷 的产量迅速降低。 因此,控制C/N在适当水 平
5、对于生产沼气是十分重要的。 4.2 温度对厌氧发酵生产沼气的影响 适当提高有机垃圾发酵液的温度有利 于厌氧发酵生产沼气,有机垃圾厌氧发酵 制备沼气是在30左右条件下进行的,适 当提高温度,更有利于产甲烷菌发挥其催 化活性,对有机垃圾中的有机物质的降解 更加彻底,当温度低于10时,产甲烷菌中 所含催化酶无法发挥其催化功能,不能产 生甲烷。 当温度在1035区间,产甲烷 菌的产气能力随着温度的升高而增强,当 达到35时,甲烷产生量最大,当温度35 以上,不适宜产甲烷细菌的生长8。 4.3 pH 值对厌氧发酵生产沼气的影响 不同的pH值对于厌氧生产沼气的影响 也很大,由于产甲烷细菌适合于在弱碱性 条
6、件下生长,它的最佳pH范围为6.87.5, 因此在产甲烷阶段发酵液的pH值要严格控 制在6.87.5的范围内,只有在这个范围, 产甲烷菌才能正常生长,才能发挥其催化 功能,如果pH值低于这一水平,CO2量会大 大增加,大量水溶性有机物和H2S及其他含 S化合物会产生,硫化物含量的增加又会反 过来抑制产甲烷菌的生长。 传统调节发酵 液的pH可以通过添加生石灰或通过调节碳 氮比来调节pH。 5 结语 城市有机垃圾中含有极其丰富的有机 物质,对其的资源化处理有很重要的意义, 既可以缓解能源压力,又能减少环境污染, 实现垃圾的循环利用。 城市有机垃圾作为 原料厌氧发酵沼气技术已经经过大量实验 室研究、
7、 中试研究,将来有可能得到大规模 的推广,也是今后产业化研究的主要方向。 参考文献 1 易艾琼.有机垃圾厌氧发酵产氢技术研 究进展J.河北化工大学学报,2007,3 (30):2830. 2 王星,王 德 汉,张 玉 帅,等.国 内 外 餐 厨 垃圾的生物处理及资源化技术进展J. 环境卫生工程,2005,13(2):2529. 3 Kirkeby J.J.,GS.Bhander,H. Birgisdottir,et al.Evaluation of envi- ronmental impacts from mumicipal solidwaste management in the Munic
8、i- pality of Arhus J.WasteManage Res, 2006,(24):3 15. 4 张光明,王伟.厌氧消化处理生活垃圾 工 艺 研 究 J.中 国 沼 气 ,1997,15(2): 14 16. 5 陈春,吴大洋.利用蚕沙生产沼气的开 发利用J.中国蚕业,2004,3(25):82 8 4 . 6 曾 光 明,乔玮,袁 兴 中,等.完 全 混 合 厌 氧消化处理城市垃圾的特性研究J.湖 南大学学报,2003,5(3):5154. 7 Water J Wujcik.Anaerobic dry fer- mentation J.Biotechnology Bioengi
9、- neering Sump,1980,(10):4365. 8 J B vanLier,et al.New perspectives in anaerobic digestionJ.Water Science and Technology,2001,43(1):1 18. 层传递,而对要求的理解多种多样,审核人 员的水平也参差不齐。 管理更简单清楚。 TS16949和GMS做为 两个独立的系统推行,在组织里面,首先是 增加工作量,比如大量的TS16949与GMS审 核,对迎审人员容易造成疲于应付。 在笔者 所在工厂,常听到一些基层管理人员报怨, 审核太多了。 审核多可能还不是一个大问 题,但
10、是,不同的审核人员提出不同的要 求,更容易给流程执行人员带来混淆。 这种 现象在实际的运行很普遍也带来负面影响 最大。 3 整合的条件 推行人员的条件。 两个系统的整合对 推行人员提出比较高的要求。 首先,推行整 合的人员应该同时理解TS16949和GMS的 要求,同时,对体系中的文件化有较高的归 纳,整合能力。 另外,推行人员需对生产现 场比较熟悉。 推行的文件化基础。 推行组织最好有 比较好的文件化基础及执行文件规定的习 惯。 TS16949及GMS都有文件化的要求,两 个系统整合在一起时将有一个庞大的文件 体系,文件建立,文件培训,文件执行及执 行情况的检查都将是很大的工作量。 如果 企业有比较好的文件化基础,推行起来成 功率比较高。 (上接 36 页)
