周孟津-沼气发酵的基本原理和工艺-.ppt

沼气发酵的基本原理和工艺主要内容1沼气发酵基本原理五大菌群：五大菌群：五大菌群五大菌群产酸与产甲烷的速度平衡上式中u与Ks均为常数根据测定在不同底物条件下各类群细菌u与Ks的值如下表：控制产酸与产甲烷阶段的速度平衡一般是通过控制S和X来实现如：消化器启动时：1投入原料底物的浓度不能太高尤其是葡萄糖类等物质不能太多。2投入大量厌氧活性污泥是消化器内一开始就有很多产甲烷菌群。消化器运行阶段：1控制消化器负荷即每单位体积消化器每日投入有机物的量波动不能太大。2设法减少消化器出料是产甲烷菌的流失。以上这些措施也要根原料的不同、不同的厌氧消化工艺等因素相配合使用。1.2沼气发酵的条件沼气发酵就是培养和积累厌氧消化细菌使细菌具有良好的生活条件；只有首先做到了这一点才有可能得到较好的沼气生产率或污水净化效率。微生物的生命活动要求多种条件其中条件主要包括发酵原料、厌氧活性污泥、消化器负荷、发酵温度、PH值、碳氮比、有害物的控制及搅拌等。原料类型（2）有机物沼气产量的测定和计算发酵原料的组分决定了沼气发酵时所产沼气的量和成分碳水化合物的沼气产量计算公式C6H12O6——3CH4+CO2180g：3×22.4L1000g：x在标准状态下每摩尔气体的体积均为22.4L则每kg葡萄糖可产CH4及CO2均为x农村常用原料的产气量及产气速度1.2.2厌氧活性污泥厌氧活性污泥是由厌氧消化菌与悬浮物质和胶体物质结合在一起形成的具有很强分解有机物能力的凝絮体颗粒体或附着膜。（见后面图片展示）由于在厌氧消化过程中H2S的生成使厌氧活性污泥呈现黑色发育良好的污泥呈油亮的黑色。在带有搅拌或悬浮固体较多的消化器里厌氧污泥呈絮状黑色或灰黑色。在升流式厌氧污泥床（UASB）消化器中发育良好的污泥呈颗粒状直径一般在3mm左右。图片：厌氧活性污泥图片：活性污泥及其放大颗粒污泥形成的五个阶段生物膜中的产甲烷菌1.2.3温度：沼气发酵可分为3个温度范围50-65℃称高度温发酵20-45℃称中温发酵20℃以下称低温发酵此外随自然温度变化而变化的发酵方式称为常温发酵。高温发酵的产气率较高但就能量角度讲不划算一般只用于余热可利用的单位或是需要杀害有害生物的废物处理。中温发酵的最适温度为35℃左右。40-45℃对中温或高温发酵来说均属于效率较低的范围1.2.4pH值与碱度pH值沼气发酵是在中性条件下的厌氧发酵这与乳酸发酵不同PH值下降沼气发酵就会中止。沼气发酵的最适PH值为6.8—7.4。6.4以下7.6以上都对产气由抑制作用。在沼气池启动时投料浓度过高接种物中的产甲烷菌数量又不足时以及在消化器运行阶段突然升高负荷。都会因产酸与产甲烷的速度失调而导致PH下降这一般是启动失败的主要原因。碱度：是指水中含有的能与强酸相作用的所有物质的含量。可用标准盐酸或硫酸滴定至pH=4.0时测出。它们可与挥发酸发生反应使pH值不会有太大变动。主要以重碳酸盐碳酸盐氢氧化物三种形式存在1.2.5负荷厌氧消化时的负荷通常是指发酵器的容积有机负荷（kgCOD/m3·d）。容积负荷是消化器设计和运行的重要参数它的大小主要是由厌氧活性污泥的数量和活性决定因此在运行过程中确定容积负荷的根据是污泥的负荷（kgCOD/kgVSS）。在一定的容积负荷条件下发酵原料浓度不同投料体积就不一样这就构成不同的水力负荷（m3/m3.d）。在同样有机负荷的条件下有机物浓度高则水力负荷低有机物浓度低则水力负荷高。当有机物浓度基本稳定时水力负荷则成为工艺控制的主要参数。1.2.6C:N比值发酵原料的C:N比值是指原料中有机碳素与氮素含量的比例关系因为微生物生长对碳氮比