沼气发酵原理与设计.pptx

会计学利用氢气和二氧化碳生成甲烷：
4H2+CO2→CH4+2H2O
利用乙酸生成甲烷：
CH3COOH→CH4+CO2①好氧菌呼吸
CH3COONa＋2O2→NaHCO3＋H2O＋CO2
△Go＝-848.08KJ/mol
②反硝化菌呼吸
5CH3COONa＋8NaNO3→4N2＋7NaHCO3＋3Na2CO3＋4H2O
△Go＝-782.78KJ/mol
③硫酸塩还原菌呼吸
CH3COONa＋Na2SO4→2NaHCO3＋NaHS
△Go＝-46.88KJ/mol
④产甲烷菌呼吸
CH3COONa＋H2O→CH4＋NaHCO3
△Go＝-29.30KJ/mol
以醋酸盐为代谢基质时可获取的自由能③硫酸塩还原菌呼吸
CH3COONa＋Na2SO4→2NaHCO3＋NaHS
△Go＝-46.88kJ/mol
④产甲烷菌呼吸
CH3COONa＋H2O→CH4＋NaHCO3
△Go＝-29.30kJ/mol2）主要产氢产乙酸菌

互营单细胞菌属（Syntrophomonas）
互营杆菌属（Syntrophobacter）
羧菌属（Clostridium）
暗杆菌属（Pelobacter）等。产甲烷菌的研究，70年代后期才越来越受到重视，并取得了较快的进展。比如80年时研究发现的甲烷菌共有4属11种，世代时间最快的为3小时；到1992年正式发表的甲烷菌就增加到了19属59种，世代时间最快的仅为26分钟。
到目前为止的认知：甲烷菌中可代谢乙酸的甲烷菌不过两属。大多数甲烷菌是利用氢气和二氧化碳生成甲烷。产甲烷八叠球菌（Methanosarcina）
1）氧化还原电位（ORP）
由于产甲烷菌对环境的影响最敏感，世代时间相对较长，甲烷化反应速度较慢，常是厌氧消化过程的控制阶段。应重点满足甲烷菌的环境要求。
常温条件甲烷菌对氧化还原电位的要求一般为-330mV以下。在高温反应器中适宜的氧化还原电位要低得多，一般应低于-500mV。
溶氧是氧化还原电位升高的主要和直接原因。但应注意，氧化剂或氧化物质的存在，同样可使氧化还原电位升高。如NO3-、SO42-、CrO72-、Fe3+等。3）pH值
产甲烷菌适宜的pH值为7.0左右，大体在6.8~7.4之间。
厌氧反应器中的pH值，取决于进水的pH值，有机物浓度和三阶段微生物群的生命活动过程建立的平衡及缓冲能力。
反应器的pH值过低，常表现为挥发酸浓度过高；pH值过高，常见于NH4-浓度过高。有机物
碳水化合物，蛋白质，脂类4）有机负荷
有机负荷通常是指容积有机负荷，即消化器单位有效容积每天接受的有机物量[kgCOD/m3.d]。（此外也用污泥负荷，即[kgCOD/kgVSS.d]）
厌氧消化过程中，产酸阶段反应速率比产甲烷阶段反应速率快得多，必须十分谨慎的选择有机负荷，不致形成挥发酸的积累。
厌氧处理有机负荷比好氧处理高得多，一般在5~10[kgCOD/m3.d],甚至可达50[kgCOD/m3.d]。6）营养比
厌氧微生物的生长繁殖，需要按一定的比例摄取碳、氢、氧、氮、磷及其他微量元素。
一般工程上主要控制进料的碳、氮、磷的比例，其它元素不加以控制。
一般认为，厌氧法中的碳、氢、磷的比例应控制在200-300：5：1为宜。其中以碳氮比的控制较为重要。碳氮比过高，不仅厌氧菌增值缓慢，而且消化液的缓冲能力较低，在有机负荷较高等情况下，pH容易下降。相反，若氮源过多，即碳氮比太低，反硝化过程将产生大量的氨，会抑制产甲烷菌的活性，使消化效率降低。7）毒性物质、重金属2）木质素的生物降解
木质素是一种高分子的芳香族聚合物，大量存在于植物木质化组织的细胞壁，与纤维素紧密的交织在一起，有增强机械强度的功能。
木质素的结构十分复杂，它是由以苯环为核心，带有丙烷支链组成的一种或多种芳香族化合物缩合而成，并常与多糖类结合在一起。
木质素是植物体最难降解的物质。一般先由木质素降解菌降解成芳香族化合物，然后再由多种微生物继续进行分解。但分解速度极慢。并有一部分组分难以降解。2）脂类的甲烷化
包括脂肪和油类，也是污水中常见的有机物。其消化过程如下：3.2.1沼气发酵基本工艺参数指1L污水中的有机物在耗氧微生物的作用下进行氧化分解时所消耗的溶氧量(mg/L)。在规定条件下，用强氧化剂化学氧化1L水样所消耗的氧量(mg/L)。4）挥发性脂肪酸（VFA）7）反应器有机负荷9）沼气发酵温度选择剧烈的温度波动对沼气发酵十分不利。一般中温一旦超过45℃产甲烷菌失活。以后随着温度升高，高温菌逐渐增殖。有机负荷：为2.1kg(BOD)/m3·d～5.0kg(BOD)/m3·d或12.5kg(COD)/m3·d～30.0kg(COD)/m3·d。可达到15kg（COD）/m3·d以上，COD的去除率大于90％。当反应器中形成良好的颗粒污泥之