设施农业工程工艺及建筑设计第8章农业废弃物处理工程工艺讲义

第八章 农业废弃物处理工程工艺主要内容畜禽粪便环境危害与特性畜禽粪便环境危害与特性 粪污处理利用工程工艺与设施粪污处理利用工程工艺与设施农作物秸秆再利用工程工艺与设备农作物秸秆再利用工程工艺与设备有机污水处理新技术有机污水处理新技术主要污染工程：臭气 污水 粪便 集约化畜禽养殖高强度排污，超过周围环境系统纳污能力，使环境系统自净能力丧失，生态系统失衡进入恶性循环状态。8-1 畜牧生产废弃物及其对环境危害SH2 NH38.1.1 8.1.1 污染物质与环境危害污染物质与环境危害1.可降解有机污染物2.动植物性废弃物，几乎所有的非人工合成有机物，主要为碳水化合物，蛋白质、脂肪和木质素等。可在微生物作用下最终分解为简单的无机物。3.难降解物质4.指那些人工合成的、难于被微生物分解的废弃物。比方化学农药、抗生素等 3.3.植物营养物富营养物植物营养物富营养物 主要是指各种形态的氮、磷等元素，有主要是指各种形态的氮、磷等元素，有时也包括钾、硫等植物生长所必需的元素。时也包括钾、硫等植物生长所必需的元素。水体生态的严重失衡水体生态的严重失衡污泥积累、湖水退化。污泥积累、湖水退化。蓝细菌的蛋白类毒素富集蓝细菌的蛋白类毒素富集食物链中毒食物链中毒供水质量下降、本钱升高供水质量下降、本钱升高化合态氮毒害作用化合态氮毒害作用4.4.有毒物质有毒物质 汞、镉、铬、砷、铅都是毒性较大的重金属，还有铜、钴、汞、镉、铬、砷、铅都是毒性较大的重金属，还有铜、钴、锡、锌也有一定的毒性。闻名于世的水俣病是受汞污染的水体锡、锌也有一定的毒性。闻名于世的水俣病是受汞污染的水体通过藻类、浮游生物、贝类、鱼类食物链不断富集放大后最终通过藻类、浮游生物、贝类、鱼类食物链不断富集放大后最终进入人体的典型的生物放大事例。隔取代骨中的钙引起骨痛病；进入人体的典型的生物放大事例。隔取代骨中的钙引起骨痛病；氟可因起软骨病；长期饮用含铬水可致口角糜烂、腹泻和消化氟可因起软骨病；长期饮用含铬水可致口角糜烂、腹泻和消化道机能紊乱。道机能紊乱。有毒重金属有毒重金属污泥积累污泥积累长期危害长期危害某些生物同化作用后毒性增加。某些生物同化作用后毒性增加。食物链的生物富集放大食物链的生物富集放大此外常见的有毒物质还有工业污染物中的氰化物、酚、吡啶、此外常见的有毒物质还有工业污染物中的氰化物、酚、吡啶、硝基苯、多环芳烃等等。硝基苯、多环芳烃等等。甲基汞甲基汞(Methyl Mercury CH3Hg)甲基化短鏈烷基汞較易滲入細胞中烷基汞與-SH基之親和力使其毒性比可溶性的無機型態汞高了10100倍汞化物毒性排行榜上烷基汞第一名。食物链富集汞被水中微生物转化为甲基汞而进入浮游生物体内，再经过“浮游生物小鱼大鱼食物链的富集，使大鱼中有机汞浓度到达海水汞浓度的几万倍正常人即使在生活和工作中从未接触过汞，其体内及尿中仍可检出少量汞存在。据估计，自然界的汞循环量每年可达25至150万吨。5.酸碱及无机盐类酸碱及无机盐类 冶金、加工业的酸洗废水，冶金、矿山的硫化物氧化产生的冶金、加工业的酸洗废水，冶金、矿山的硫化物氧化产生的酸性废水，二氧化硫形成的酸雨，造纸、纺织、纤维、制革、酸性废水，二氧化硫形成的酸雨，造纸、纺织、纤维、制革、洗涤剂、染料、制碱等工业排水。直接污染土壤、外表水体、洗涤剂、染料、制碱等工业排水。直接污染土壤、外表水体、地下水体，一旦污染影响长久，不易治理。地下水体，一旦污染影响长久，不易治理。6.色度色度 破坏景观、影响水质。破坏景观、影响水质。7.病原微生物病原微生物 生活、畜禽、养殖、食品、屠宰等。生活、畜禽、养殖、食品、屠宰等。8.1.2 8.1.2 环境系的自净环境系的自净化作用与纳污容量化作用与纳污容量污染自然污染人为污染自然地理因素等原因人类活动原因污染物在物系循环流动过程中发生演变，自污染物在物系循环流动过程中发生演变，自然地减少消失或无害化，称为物系的然地减少消失或无害化，称为物系的自净自净。污染物浓度自然降低的能力称为污染物浓度自然降低的能力称为自净能力自净能力环境系每年允许的最大纳污量称为该环境系环境系每年允许的最大纳污量称为该环境系的的纳污容量纳污容量 环境容量环境容量 自净物理作用化学作用稀释，沉淀，挥发，凝聚，吸附，过滤生物作用分解与化合，氧化与复原，酸碱反响等使污染物浓度降低或毒性丧失。微生物代谢活动使污染物分解转化成无害物质物理污染化学污染生物污染污染物分类来源特性点源点源：主要指工业废水与都市生活排水，均有固定的排放口面源：主要指来源于流域广阔面积上的降雨径面源：主要指来源于流域广阔面积上的降雨径流污染，如农药化肥流污染，如农药化肥 细菌群载体水底固形物氧气氧气有机物污染水有机物被各种微生物菌群分解代谢细菌群载体水底固形物虫有机物污染水微生物菌群被微小动物消耗，水体透明度好转细菌浓度升高水底固形物氧氧气气水中有机物污染被细菌系分解净化水体透明度下降生生物物作作用用下下的的水水体体自自净净化化过过程程举举例例有毒重金属、难降解物质有毒重金属、难降解物质特别加以处理特别加以处理水质净化良性循环与生化处理方法原理水质净化良性循环与生化处理方法原理8.1.3 8.1.3 畜禽粪便特性畜禽粪便特性一一 物理学特性物理学特性1 1、颗粒尺寸、颗粒尺寸 新收集畜禽粪便颗粒尺寸分布见表新收集畜禽粪便颗粒尺寸分布见表6-16-1p274p274直径m m m0.0030.3溶解固体胶质体悬浮体氯离子，乙酸、乙醇病毒细菌0.510 m砂201000 m沉降别离超滤分子筛离心膜过滤生物、化学方法详细讨论请参考?废水工程处理及回忆?p312、TS、VS、灰分105，105，24小时TS600，600 2小时TS灰分VS挥发性固体总固体水悬浮液3、含水率、容重鸡粪除外一般鲜粪含水率高于80%，实际收集到的粪便含水率与收集方式有关。悬浮固体物与TS的区别？二 生物化学特性生物化学需氧量BOD)BOD是指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)。废水中有机物数量繁多，但大多数有机物都可在耗氧微生物作用下氧化分解，有机物数量同耗氧量成正比。实际测定时常采用BOD5，即水样在20 的条件下培养5天的生化需氧量。BOD5=NBOD+CBOD BOD5=NBOD+CBOD NBOD NBOD是复原态氮氧化是复原态氮氧化成硝态氮或亚硝态氮的需氧成硝态氮或亚硝态氮的需氧量，通常较量，通常较CBODCBOD小得多。小得多。实验研究说明：第一实验研究说明：第一阶段中有机物在各个时刻的阶段中有机物在各个时刻的好氧速度与该时刻的污水中好氧速度与该时刻的污水中有机物浓度成正比关系。有机物浓度成正比关系。30209day51020304050BOD(mg/L)50100200300第一阶段第二阶段污水的有机物浓度指标和可生化性指标污水的有机物浓度指标和可生化性指标更详细的讨论请参考?废水工程处理及回忆?p56有机物 O2 能量 CO2+H2O+NH3好氧菌第一阶段第二阶段NH3 3O2 2HNO2+2H2O 亚硝化菌2HNO2 O2 2HNO3 硝化菌第一阶段常温下一般需要20天接近完成第二阶段常温下一般需要近百天才能完成1降解：有机物 O2 CO2+H2O+NH3微生物第一阶段的三局部第一阶段的三局部BODBOD2合成：有机物 O2 能量 新细胞 3内源呼吸：老细胞 O2 CO2+H2O+NH3 BOD表示有机污染物参数时存在明显的缺陷，即使衡量耗氧量时也是如此。因为内源呼吸耗氧量与硝化耗氧量可能引起很大误差。当进口BOD200mg/L,出口BOD无硝化时20mg/L，有硝化时40mg/L，那么去除率分别为90%、80%，实际上有机物去除率应该是一样的。进口进口BOD=200mg/L出口出口BOD=NBOD+CBOD=0+20mg/L=20mg/L污水含氮极低污水含氮极低进口进口BOD=200mg/L出口出口BOD=NBOD+CBOD=20+20mg/L=40mg/L污水含氮很高污水含氮很高去除去除BOD系统系统去除去除BOD系统系统BOD去除率去除率=90%BOD去除率去除率=80%一般污水的一般污水的BOD5=NBOD+CBODCBOD5，与含氮量无关。假设有，与含氮量无关。假设有两种污水除含氮量不同外其他成分完全一样，那么两种污水除含氮量不同外其他成分完全一样，那么BOD5也相同。也相同。化学需氧量COD)COD是指在酸性条件下，用强氧化剂使1L被测废水中有机物进行化学氧化时所消耗的氧量(mg/L)。COD越高说明废水的有机物越多，目前常用的氧化剂为重铬酸甲K2Cr2O7)和高锰酸钾KMnO4)。KMnO4 氧化力较弱，文献中COD未加注明时，大多是指重铬酸甲法的CODcr。COD一般较BOD为高，其差值表示不能被微生物降解的有机物含量。废水种类废水种类a ab b生活污水生活污水1.641.6411.3611.36家禽废水家禽废水1.451.4555.755.7啤酒废水啤酒废水2.322.3246.246.2据Ademoroti(1986)研究认为，COD与BOD常有一定的相关关系，大多为线性关系。COD=a BOD5+b废水生物处理，上海环保局，同济大学出版社，1999，P21BOD5COD0.3适宜生物处理三 化学特性肥料元素：N、P、K金属元素：Cu、Zn、Fe、B、As酸碱度:鸡粪偏酸pH=6-7,其他自猪、羊、牛、马粪为弱碱性。鸡粪、猪粪、牛粪相比较，鸡消化道很短未经彻底消化残留于粪中的营养物最多，含有大量的粗蛋白等，猪粪次之，牛粪有较高的粗纤维，含营养物最少，鸡粪还含较高的磷与硫。不同畜禽粪便沼气发酵等生物处理时，应注意C、N、P、S比例与含水率等特点。牛粪：C/N/P比是否过高，某些微量元素是否欠缺猪粪：氨氮是否过高，抑制微生物发酵、BOD5误差问题等鸡粪：氨氮是否过高，是否含硫过高，腐蚀、臭气、抑制、硫酸盐复原菌竞争等问题SOSO4 42-2-NO NO3 3-酸雨酸雨酸雨酸雨 是自然污染吗是自然污染吗2、大型畜禽养殖场污染是点源还是面源、大型畜禽养殖场污染是点源还是面源 3、酸雨是自然污染吗？畜禽养殖有酸性、酸雨是自然污染吗？畜禽养殖有酸性气体污染物吗？气体污染物吗？1、请请举举例例说说出出水水系系的的自自净净能能力力、纳纳污污容容量点源与面源污染。量点源与面源污染。4、“最优方法这种概念起码在最优方法这种概念起码在理论上几乎没有价值。更应该关注理论上几乎没有价值。更应该关注的是特征，而不是一味追求理论上的是特征，而不是一味追求理论上的普遍性。你同意以上观点吗？请的普遍性。你同意以上观点吗？请发表你的观点。发表你的观点。5、BOD5作为有机物参数有那些缺作为有机物参数有那些缺乏乏8-2 粪污处理利用工程工艺与设施8.2.1 8.2.1 粪便收集与运输方式粪便收集与运输方式刮板式刮板式:自落积存式自落积存式自流式自流式水冲式水冲式分干清粪和水冲粪两种清粪方式。我国多为干清粪，兴旺国家分干清粪和水冲粪两种清粪方式。我国多为干清粪，兴旺国家以水冲式清粪为主以水冲式清粪为主清清粪粪方方法法与与设设备备鸡笼鸡笼鸡笼鸡笼环流风机环流风机排气排气风机风机鸡粪鸡粪鸡粪鸡粪自落积存式自落积存式更换鸡群时一次性清理1.72.0m自流式清粪自流式清粪缝隙地板缝隙地板水冲式清粪水冲式清粪带仔带仔母猪母猪仔猪仔猪育肥猪育肥猪前期前期育肥猪育肥猪后期后期妊娠妊娠母猪母猪奶牛与奶牛与肉牛肉牛冲水量冲水量m m3 3/头头.天天 0.1330.1330.0150.0150.0380.0380.0570.0570.0950.0950.380.38表6-4 每日最少冲洗量最小用水量主要根据经验资料得到最小用水量主要根据经验资料得到畜禽粪便产量畜禽粪便产量 p274 表表6-2可参考可参考?设施农业工程工艺及建筑设计设施农业工程工艺及建筑设计?教材教材p216的计算公式的计算公式以及表以及表8-18-4。注意：注意：养殖畜禽工艺设计养殖畜禽工艺设计-小小粪污处理工艺设计粪污处理工艺设计-大大工艺设计中常见到的取值偏差现象的背后原因工艺设计中常见到的取值偏差现象的背后原因思考问题：思考问题：粪便输送方式粪便输送方式固态：固态：低于低于70%70%车车半固态半固态 ：70%-80%70%-80%输送带、螺旋输送机械输送带、螺旋输送机械半液态：半液态：80%-90%80%-90%管道、污泥泵管道、污泥泵液态：液态：高于高于90%90%8.2.2 畜禽粪便处理工艺与设施畜禽粪便处理工艺与设施1、物理处理、物理处理一级处理一级处理大尺寸固形物，砂泥大尺寸固形物，砂泥格栅二沉池污泥超滤超滤沉降别离沉降别离固液别离固液别离机械别离离心、压滤、筛分机械别离离心、压滤、筛分枯燥常温枯燥、高温枯燥、微波枯燥枯燥常温枯燥、高温枯燥、微波枯燥工艺与设备设计专业课程：化工原理或单元操作过工艺与设备设计专业课程：化工原理或单元操作过程程物理处理物理处理主要用于一级处理主要用于一级处理2、化学处理化学处理氧化法氧化法 臭氧氧化；次氯酸、氯气消毒臭氧氧化；次氯酸、氯气消毒等等等等絮凝沉淀法絮凝沉淀法 明矾、硫酸铝、硫酸亚铁等絮明矾、硫酸铝、硫酸亚铁等絮凝剂凝剂酸碱中和法酸碱中和法 主要用于预处理或后期处理主要用于预处理或后期处理3 3、生物化学处理、生物化学处理二级处理的主体。二级处理的主体。本钱低，应用广泛，技术成熟本钱低，应用广泛，技术成熟微生物适宜的微生物适宜的环境特点分类环境特点分类好氧微生物法好氧微生物法兼氧微生物法兼氧微生物法厌氧微生物法厌氧微生物法比方实践常见的比方实践常见的好氧好氧兼氧兼氧厌氧厌氧生物塘、反响器生物塘、反响器废水微生物处理方法很多，假设根据起主要作用的微生物的呼吸类型，可分为好氧处理、厌氧处理和兼氧处理。如果根据微生物存在的状态，可分为悬浮生长系统和固定膜系统。稳定塘是一种藻类-细菌互生系统。对于废水微生物处理方法综合归纳如下：粪尿处理系统也不尽相同，较为典型的粪尿处理系统粪尿处理系统也不尽相同，较为典型的粪尿处理系统有以下几种：有以下几种：第一种方式处理系统靠人工清扫或机械刮粪，粪尿别离第一种方式处理系统靠人工清扫或机械刮粪，粪尿别离分别进行处理。分别进行处理。第二种方式是猪粪尿直接进行厌氧发酵处理后排放或利第二种方式是猪粪尿直接进行厌氧发酵处理后排放或利用。用。第三种方式是将猪粪尿通过自然沉淀而别离为浓稠物和第三种方式是将猪粪尿通过自然沉淀而别离为浓稠物和稀液分别进行处理。稀液分别进行处理。第四种方式那么通过固液别离机把粪尿水固液别离，然第四种方式那么通过固液别离机把粪尿水固液别离，然后分别处理。后分别处理。“能源生态型工艺 Process of“energy ecological disposing and using畜禽养殖场污水经厌氧消化处理后作为农田水肥利用的处理利用工艺。“能源环保型处理利用工艺一般在厌氧处理后需再经好氧工艺处理以使排水到达国家标准。“能源环保型工艺能源环保型工艺 Process of“energy Process of“energy environmentenvironment disposing and using disposing and using畜禽养殖场的畜禽污水处理后达标排放或以回用为最终畜禽养殖场的畜禽污水处理后达标排放或以回用为最终目标的处理工艺。目标的处理工艺。厌氧处理沼气沼渣、沼液作为肥料利用厌氧处理沼气达标排放好氧处理等qscsksqmax+cs=q qmaxmax称为基质最大比消耗速率。称为基质最大比消耗速率。MonodMonod方程方程c cs sk ks s=maxmax+c+cs s该方程描述了细胞生长速率与限制性基质浓度的关系，是由现代该方程描述了细胞生长速率与限制性基质浓度的关系，是由现代细胞生长动力学的奠基人细胞生长动力学的奠基人MonodMonod在在19421942年提出的经验方程。年提出的经验方程。为细胞比生长速率为细胞比生长速率(1/s)(1/s)；max max 为最大细胞比生长速率；为最大细胞比生长速率；cs cs为为限制性基质浓度限制性基质浓度g/Lg/L；ks ks为饱和常数为饱和常数g/Lg/L ，其值等于比，其值等于比生长速率恰等于最大比生长速率的一半时的限制性基质浓度。生长速率恰等于最大比生长速率的一半时的限制性基质浓度。沼气池高产出率小型高速产气指标沼气池高产出率小型高速产气指标沼气池排水高净化高度降解率指标沼气池排水高净化高度降解率指标反反响响器器设设计计无无法法同时获得高指标。同时获得高指标。沉降别离剩余污泥剩余污泥净化水气体产物气体产物CO2，N2，H2S等等污物污物+水污染物+水气体产物 +生物污泥+水沉降别离性能必须给以足够的重视！沉降别离性能必须给以足够的重视！处理净化系统净化水污泥污水一级处理大尺寸固形物，砂泥二级处理悬浮物、胶质体、溶解有机物格栅初沉池生物降解二沉池有机废水生物处理特点有机废水生物处理特点废水浓度废水浓度滞留時間滞留時間BOD除去率除去率动力动力主要副产物主要副产物80-95%低低高质燃料高质燃料高浓度高浓度低浓度低浓度80-99%高出十倍高出十倍待处理污泥待处理污泥厌氧处理能量产出多少与原水温度、COD浓度、发酵温度有关。为了到达排放标准往往需要好氧处理工艺等进一步处理耗氧菌呼吸CH3COONa2O2NaHCO3H2OCO2Go-848.08KJ/mol反硝化菌呼吸5CH3COONa8NaNO34N27NaHCO33Na2CO34H2OGo-782.78KJ/mol硫酸塩复原菌呼吸CH3COONaNa2SO42NaHCO3NaHSGo-46.88KJ/mol产甲烷菌呼吸CH3COONaH2OCH4NaHCO3Go-29.30KJ/mol以醋酸盐为代谢基质时可获取的自由能以醋酸盐为代谢基质时可获取的自由能以醋酸盐为代谢基质时可获取的自由能以醋酸盐为代谢基质时可获取的自由能好氧菌好氧菌反硝化菌反硝化菌 硫酸复原菌硫酸复原菌甲烷菌甲烷菌能量收支衡算说明：能量收支衡算说明：20 20 原水，原水，30 30 发酵，发酵，100m3/d100m3/d，活性污泥法，活性污泥法耗氧量、供氧效率等取常规参数，耗氧量、供氧效率等取常规参数，1270CODmg/L1270CODmg/L时厌氧与好氧处理能时厌氧与好氧处理能量投入相同。量投入相同。CODCOD小于小于1270mg/L1270mg/L时，厌氧处理更消耗能量。时，厌氧处理更消耗能量。8.2.3 8.2.3 畜禽粪便沼气工程畜禽粪便沼气工程复杂有机物复杂有机物碳水化合物，蛋白质，脂类碳水化合物，蛋白质，脂类简单溶解性有机物简单溶解性有机物1水解1发酵脂肪酸、醇类脂肪酸、醇类11H2，CO2CH3COOH22产氢产乙酸菌3 同型产乙酸菌 5 产甲烷菌CH4+CO2产甲烷菌4甲烷产量的70%甲烷产量的30%1、沼气发酵原理沼气发酵原理水解发酵阶段产酸产氢阶段产甲烷阶段液化阶段酸化阶段气化阶段按降解机理分段：按降解机理分段：按物性变化分段：按物性变化分段：1 1厌氧消化三阶段厌氧消化三阶段2 2产酸菌、硝酸复原菌、硫酸复原菌和甲烷菌的生态关系产酸菌、硝酸复原菌、硫酸复原菌和甲烷菌的生态关系水系中产酸、产氢菌、硝酸复原菌、硫酸复原菌、甲烷菌等菌群间形成了食物链似的生态关系。比方各水层或者说各种菌落活动空间的适宜氧化复原电位及Ph值，是各类微生物创造的；又比方假设没有甲烷菌和硫酸复原菌利用H2，使氢气分压保持很低的水平，醋酸、H2生成菌无法生存，因为象丙酸分解成醋酸、氢气的反响,只有在氢气分压低于10-4atm时，自由能变化才小于零，反响才可能进行。这种必须与其它菌共存的关系，叫共生关 系 syntrophic association).硫酸硫酸复原复原硝酸硝酸复原复原产甲烷产甲烷O2好氧菌类好氧菌类硝酸复原菌硝酸复原菌硫酸复原菌硫酸复原菌产甲烷菌产甲烷菌NO3-SO4-2氧氧化化复复原原电电位位降降低低CO2，H2，C2O2H4空气空气反响器中菌群协作关系：适宜氧化复原电位形成反响器中菌群协作关系：适宜氧化复原电位形成菌群的协作、共生、竞争关系菌群的协作、共生、竞争关系水解水解产酸产氢菌产酸产氢菌硫酸复原菌硫酸复原菌产甲烷菌产甲烷菌降降解，解，液液化化CO2，H2，C2O2H4H2醋酸、醋酸、H H2 2生成菌的生存要求极低的生成菌的生存要求极低的H H2 2分压分压竞竞争争共共生生协协作作 硫酸塩复原菌呼吸硫酸塩复原菌呼吸 CH3COONa CH3COONaNa2SO42NaHCO3Na2SO42NaHCO3NaHSNaHS Go Go-46.88 KJ/mol-46.88 KJ/mol 产甲烷菌呼吸产甲烷菌呼吸 CH3COONa CH3COONaH2OCH4H2OCH4NaHCO3NaHCO3 Go Go-29.30 KJ/mol-29.30 KJ/mol 产乙酸产氢菌与硫酸复原菌或产甲烷菌共生，在厌氧消化中产乙酸产氢菌与硫酸复原菌或产甲烷菌共生，在厌氧消化中 十分重要。十分重要。如假设没有甲烷菌和硫酸复原菌利用如假设没有甲烷菌和硫酸复原菌利用H2H2，使氢气分压保持很，使氢气分压保持很 小，醋酸、小，醋酸、H2H2生成菌无法生存，生成菌无法生存，甲烷菌的共生菌与硫酸复原菌的共生菌相比较，产乙酸产甲烷菌的共生菌与硫酸复原菌的共生菌相比较，产乙酸产 氢速度较慢，这是因为通过共生系可获得的自由能较少。氢速度较慢，这是因为通过共生系可获得的自由能较少。3 3厌氧消化微生物厌氧消化微生物主要发酵细菌主要发酵细菌羧菌属羧菌属Clostridium降解淀粉、蛋白质等降解淀粉、蛋白质等有机物，有机物，产生丙酮、丁醇、丁酸、乙酸和产生丙酮、丁醇、丁酸、乙酸和氢气。氢气。似杆菌属似杆菌属Bacteroides 降解纤维素或半降解纤维素或半纤维素。纤维素。丁酸弧菌属丁酸弧菌属Butyrivibrio降解脂肪、蛋降解脂肪、蛋白质等白质等真细菌属真细菌属Eubacterium蛋白质、糖类等蛋白质、糖类等的分解的分解双歧杆菌属双歧杆菌属Bifidobacterium分解蛋白质分解蛋白质等。等。发酵细菌很多，以上只列出了见于厌氧消化中的主要的一小局部。这些微发酵细菌很多，以上只列出了见于厌氧消化中的主要的一小局部。这些微生物的主要功能是通过胞外酶的作用将固形有机物水解成溶解有机物，再生物的主要功能是通过胞外酶的作用将固形有机物水解成溶解有机物，再将可溶性的大分子有机物降解成有机酸、醇等。将可溶性的大分子有机物降解成有机酸、醇等。参考徐亚同、史家梁、张明，污染控制微生物工程，化工出版社，2001，pp41-47；永井史朗、嫌気性微生物、1993修改主要功能主要功能胞外酶作用胞外酶作用固形有机物固形有机物溶解有机物溶解有机物水水解解主要产氢产乙酸菌主要产氢产乙酸菌互营单细胞菌属互营单细胞菌属Syntrophomonas互营杆菌属互营杆菌属Syntrophobacter羧菌属羧菌属Clostridium暗杆菌属暗杆菌属Pelobacter等。等。这些微生物的主要功能是可将挥发性脂肪酸降解为乙酸和这些微生物的主要功能是可将挥发性脂肪酸降解为乙酸和H2。这些菌的产乙酸、产氢反响，只有在氢分压很低时才能完成。这些菌的产乙酸、产氢反响，只有在氢分压很低时才能完成。2CH3CH2COOH+2H2O3CH3COOH+2 H2主要功能主要功能胞内酶作用胞内酶作用挥发性脂肪酸挥发性脂肪酸乙酸和乙酸和H2降降解解 产甲烷菌是自然界中最古老36亿年左右，分布最广的一种微生物。不但土壤、湖沼、动物消化道、水田、海水等普通环境，高浓度盐湖、深海、温泉等极限环境中都有甲烷菌生存。例如，已发现有可在4M NaCl浓度条件下生存的甲烷菌，可在110高温水体中生存的甲烷菌，甚至适宜生长温度高达85的甲烷菌。产甲烷菌在厌氧水系生态碳链中，使处于最底层的一类微生物。氢气是大多数甲烷菌种共同可以利用的基质，也是在厌氧条件下，最普遍存在的能源物质。甲烷菌在400nM光源照射下，发出蓝绿色荧光。利用这一特点，在荧光显微镜下，容易识别区分于其他细菌。甲烷菌的荧光来源于甲烷菌体内的辅酶F420(Methanothrix属细菌的F420含量较低，荧光不易观察)产甲烷细菌产甲烷细菌4H2+CO2 CH4 +H2O3CH3COOHCO2 +CH44H2+CO2 CH4 +H2O3CH3COOHCO2 +CH4氧化复原电位在氧化复原电位在 -400 -150mV -400 -150mV 之间之间另有说法认为必须小于另有说法认为必须小于-330mV-330mV1升30、pH7.0的水在-330mV时，与大气平衡的含氧浓度为1.48x10-56分子/升。可见通过除氧来获取低电位十分困难。这使得甲烷菌的纯别离培养有一定的难度。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。比方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。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。八叠球菌Methanothrix属细菌Methanothrix属细菌在厌氧处理反响器中是最重要的细菌，尤其在上流式污泥床反响器中大量存在。它只能代谢醋酸，其增长速度很慢，世代时间为3-7天。4 4厌氧消化降解的甲烷化厌氧消化降解的甲烷化1碳水化合物碳水化合物碳水化合物包括碳水化合物包括纤维纤维素、半素、半纤维纤维素和淀粉等，属于多糖素和淀粉等，属于多糖类类，同，同时时可用可用(C6H10O5)x表示。表示。这这是是污污水中常水中常见见的有机物，其消化的有机物，其消化过过程如下：程如下：(C6H10O5)x+x-1)H2OxC6H12O6xC6H12O6酶酶发酵发酵有机酸有机酸+醇类醇类有机酸有机酸醇类醇类CH3COOH+H2第第1阶段阶段第第2阶段阶段这两阶段综合反响为这两阶段综合反响为C6H12O6+2H2O 2CH3COOH+4H2+2CO2第第3阶段阶段2CH3COOH 2CH4+2CO24H2 +CO2 CH4+2H2O上两阶段综合反响为上两阶段综合反响为C6H12O6+2H2O 2CH3COOH+4H2+2CO2第第3阶阶段段2CH3COOH 2CH4+2CO24H2 +CO2 CH4+2H2O净反响为净反响为 C6H12O6 3CH4+3CO2 由以上反响可见，由乙酸分解产生的甲烷约占甲烷总产量的2/3。2脂类 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：第1阶段第2阶段脂肪 油类+H2O R-CH2COOH+CH2OHCHOHCH2OH酶脂肪酸甘油CH3(CH2)16COOH=16H2O 9CH3COOH+16H2脂肪酸氧化成乙酸和氢气。例如第3阶段9CH3COOH 9CH4+9CO216H2+4CO2 4CH4+8H2O净反响为 CH3(CH2)16COOH+8H2O 13CH4+5CO2 可见，以脂质为基质时，最终甲烷化气体中的甲烷含量为72%，其中69%是由乙酸分解产生的。3 3蛋白质蛋白质 蛋白质是由假设干个氨基酸分子组成的高分子化合物，其消化过程如蛋白质是由假设干个氨基酸分子组成的高分子化合物，其消化过程如下：下：第第1 1阶段阶段第第2 2阶段阶段蛋白质蛋白质+H2O +H2O 氨基酸氨基酸R R酶酶有机酸有机酸 CHCH3 3COOH+HCOOH+H2 2第第3 3阶段阶段CHCH3 3COOH CHCOOH CH4 4+CO+CO2 24H4H2 2+CO+CO2 2 CH CH4 4+2H+2H2 2O O蛋白质水解产生的蛋白质水解产生的NH4NH4和和CO2CO2可生成可生成NHNH4 4HCOHCO3 3，这可提高消化液的碱度，并提高这可提高消化液的碱度，并提高pHpH值。有值。有些含硫氨基酸，如胱氨酸、蛋氨酸等，可分解产生些含硫氨基酸，如胱氨酸、蛋氨酸等，可分解产生H2SH2S、形成臭味和一定的腐蚀性。、形成臭味和一定的腐蚀性。氨基酸通式为氨基酸通式为 R-C-COOHR-C-COOH NHNH2 2 H HR-C-COOHR-C-COOH NHNH2 2 H H发酵发酵有机酸有机酸+NH+NH4 4HCOHCO3 3据蛋据蛋白质一般组成计算，沼气的甲烷含量为白质一般组成计算，沼气的甲烷含量为73%，且，且72%来自乙酸。来自乙酸。2 2、沼气发酵池设计计算、沼气发酵池设计计算沼气池容积计算沼气池容积计算 1 1 根据有机负荷计算：根据有机负荷计算：V=QS0/Nv V=QS0/Nv V V 有效容积，有效容积，m3m3Q Q 设计流量，设计流量，m3 m3 d-1d-1Nv Nv 容积负荷，容积负荷，kg kg m-3 m-3 d-1 d-1 BODBOD或或CODCODS0 S0 料液浓度，料液浓度，kg kg m-3 m-3 BODBOD或或CODCOD 2 2 根据水力滞留时间计算：根据水力滞留时间计算：V=QtV=Qtt t 水力滞留时间，水力滞留时间，d d按每头猪排粪按每头猪排粪5kg,TS5kg,TS干物质含量干物质含量=25%=25%计算计算 以你们已有的知识能否判断以你们已有的知识能否判断5kg/5kg/头天与头天与TS=25%TS=25%是否相互矛是否相互矛盾，造成的误差如何？盾，造成的误差如何？作业：试依据作业：试依据p274 p274 表表6-26-2的数据计算的数据计算12001200头猪粪便的头猪粪便的TSTS量，并量，并与教材与教材310310页的计算相比较页的计算相比较8.2.4 畜禽粪便堆肥处理畜禽粪便堆肥处理生产有机肥料方式主要有生产有机肥料方式主要有4 4种：种：条形堆腐处理：在敞开的棚内或露天将畜禽粪便堆积成宽条形堆腐处理：在敞开的棚内或露天将畜禽粪便堆积成宽1.5 m1.5 m、高高1m1m的条形，进行自然发酵，根据堆内温度，人工翻倒，堆制时的条形，进行自然发酵，根据堆内温度，人工翻倒，堆制时间约需间约需3 36 6个月个月大棚发酵槽处理：修筑宽大棚发酵槽处理：修筑宽8 810m10m，长，长606080m80m，高，高1.31.31.5m1.5m的水的水泥槽，畜禽粪便置入槽内并覆盖塑料大棚，利用翻倒机倒料，堆泥槽，畜禽粪便置入槽内并覆盖塑料大棚，利用翻倒机倒料，堆腐需要腐需要20d20d左右。左右。密闭发酵塔堆腐处理：利用密闭型多层塔式发酵装置进行畜禽废密闭发酵塔堆腐处理：利用密闭型多层塔式发酵装置进行畜禽废弃物堆腐发酵处理，堆腐时间弃物堆腐发酵处理，堆腐时间7-10d7-10d。烘干处理：大多利用横式圆筒装置，烧煤直接烘干的处理方法，烘干处理：大多利用横式圆筒装置，烧煤直接烘干的处理方法，多用于鸡粪处理。多用于鸡粪处理。1 1、我国畜禽场堆肥的主要方式、我国畜禽场堆肥的主要方式密闭塔式发酵处理方法生产效率高，时间短，占地少，生产现场环境要密闭塔式发酵处理方法生产效率高，时间短，占地少，生产现场环境要好于前两种方法，但生产本钱也最高。好于前两种方法，但生产本钱也最高。鸡粪烘干处理生产能力低，规模小，最大问题是臭气污染严重，受到群鸡粪烘干处理生产能力低，规模小，最大问题是臭气污染严重，受到群众的抱怨。众的抱怨。条堆形人工翻倒的方条堆形人工翻倒的方法经济本钱低，但效率也低，法经济本钱低，但效率也低，堆腐时间过长，生产规模小。堆腐时间过长，生产规模小。大棚堆腐发酵、机械大棚堆腐发酵、机械翻倒的生产方法与人工翻倒相翻倒的生产方法与人工翻倒相比，规模大、堆腐处理时间大比，规模大、堆腐处理时间大幅度缩短、减轻体力劳动，但幅度缩短、减轻体力劳动，但生产本钱高于人工翻倒，且排生产本钱高于人工翻倒，且排放的气体易造成空气污染。放的气体易造成空气污染。2、根本控制参数条件根本控制参数条件a.a.水分控制水分控制 一一般般认认为为堆堆肥肥初初始始相相对对含含水水量量在在404070%70%能能保保证堆肥的顺利进行证堆肥的顺利进行,而最适宜含水量为而最适宜含水量为505060%60%。b.b.通风供氧的控制通风供氧的控制 文文献献中中推推荐荐的的通通风风供供氧氧范范围围广广泛泛:低低到到每每千千克克挥挥发发性性固固体体通通入入0.040.040.08L 0.08L minmin-1-1空空气气,高高到到 0.870.871.87L 1.87L minmin-1-1;Mathur(1991)Mathur(1991)认认为为堆堆肥肥高高温温阶阶段段适适宜宜的的通通风风为为每每千千克克挥挥发发性性固固体体通通入入0.60.61.8 m3d-1(0.421.8 m3d-1(0.421.25L min1.25L min-1-1)空气。空气。c.c.温度的控制温度的控制 温温度度是是堆堆肥肥化化过过程程重重要要的的操操作作控控制制参参数数 ,它它既既是是微微生生物物活活动动的的结结果果也也决决定定着着微微生生物物活活动动。堆堆肥肥过过程程中中温温度度的的调调控控作作用用在在于于:(1)(1)堆堆肥肥初初期期在在30305050条条件件下下,中中温温性性微微生生物物活活动动产产生生热热量量,促促使使堆堆体体温温度度升升高高;(2)(2)在在454565,65,最最适适温温度度为为55556060的的条条件件下下,嗜嗜热热性性微微生生物物可可以以降降解解大大量量的的有有机机物物质质,而而且短时间内能迅速分解纤维素。且短时间内能迅速分解纤维素。堆堆肥肥的的最最正正确确温温度度,众众多多学学者者观观点点不不一一,一一般般认认为为,堆堆肥肥温温度度应应控控制制在在45456565之之间间,其其中中以以55556060之间较佳。之间较佳。d.d.挥发性物质的控制挥发性物质的控制 一一般般认认为为,高高温温好好氧氧堆堆肥肥适适宜宜的的含含量量为为20%20%80%,80%,当当含含量量低低于于20%20%时时,不不能能为为微微生生物物提提供供足足够够的的能能源源物物质质,影影响响其其活活动动,产产热热量量下下降降,无无法法到到达达高高温温无无害害化化的的目目的的;高高于于80%,80%,堆堆肥肥过过程程中中对对供供氧氧的的要要求求高高,往往往达不到良好的好氧条件而产生恶臭。往达不到良好的好氧条件而产生恶臭。e.C/Ne.C/N比的控制比的控制 堆堆料料应应控控制制适适宜宜的的C/N,C/N,假假设设C/NC/N比比过过高高,微微生生物物增增殖殖时时由由于于氮氮缺缺乏乏,生生长长受受到到限限制制,堆堆温温降降低低,有有机机物物降降解解速速度度变变得得缓缓慢慢,堆堆肥肥时时间间变变长长;假假设设C/NC/N比比过过低低,可可利利用用的的碳碳完完全全被被利利用用,而而过过量量的的氮氮以以氨氨气气形形式式损损失失,不不仅仅影影响响环环境境而而且且造造成成氮氮素素肥肥效效的的降降低低,影影响响堆堆肥肥产产品品品品质。质。f.f.容积密度的控制容积密度的控制 堆肥容积密度是堆料孔隙度指标，影响着堆肥的堆肥容积密度是堆料孔隙度指标，影响着堆肥的气质阻力气质阻力,从而影响堆肥过程。容积密度常被用来从而影响堆肥过程。容积密度常被用来作为设计托运堆肥和翻堆混合堆肥时所需能量的考作为设计托运堆肥和翻堆混合堆肥时所需能量的考虑，它与水分含量、堆料的强度和可压缩性有关。虑，它与水分含量、堆料的强度和可压缩性有关。当容积密度太低时当容积密度太低时,堆体内有太多的通气孔隙堆体内有太多的通气孔隙,堆体堆体温度过低温度过低;当容积密度太高时当容积密度太高时,通气孔隙缺乏通气孔隙缺乏,导致导致厌氧条件。厌氧条件。g.pHg.pH值的控制值的控制 堆堆肥肥初初期期,pH,pH影影响响细细菌菌的的活活动动,猪猪粪粪和和锯锯屑屑混混合合堆堆肥肥,以以6 6为为界界点点,pH6,pH66时时二二氧氧化化碳碳和和热热量量产产生生量量快快速速增增加加。堆堆肥肥进进入入高高温温期期后后,高高pHpH和和高高温温共共同同作作用用导导致致了了NHNH3 3几几乎乎不不溶溶于于水水,造成造成NHNH3 3挥发。挥发。以天津为例：现有厂家中商品有机肥生产能力为以天津为例：现有厂家中商品有机肥生产能力为5 5万吨以上，实万吨以上，实际年生产量缺乏际年生产量缺乏7 5007 500吨吨/年，仅占设计生产量的年，仅占设计生产量的1515。设计生产能力设计生产能力厂家数厂家数占总生产能力的比率占总生产能力的比率3000 t3000 t年以上年以上9 960602000-3000t2000-3000t年年13133 32000 t2000 t年以下年以下26267 7。实际生产量实际生产量厂家数厂家数占总生产量的比率占总生产量的比率3000 t3000 t年以上年以上1 16.76.71000 t1000 t年年3 32020500t500t年年13.313.3200 t200 t年年2 213.313.350 t50 t年年2 213.313.3停产停产5 533.333.33 3、有机肥料生产现状与问题、有机肥料生产现状与问题存在问题存在问题(1)(1)工艺落后，局部厂家属于作坊，效率低，产品质量工艺落后，局部厂家属于作坊，效率低，产品质量差。差。(2)(2)大棚堆腐发酵槽的翻倒机械根本上都是旋转搅拌式大棚堆腐发酵槽的翻倒机械根本上都是旋转搅拌式机械，翻倒深度浅，效率低，混匀效果差。机械，翻倒深度浅，效率低，混匀效果差。(3)(3)无论是条堆型还是大棚发酵槽方法，甚至有的发酵无论是条堆型还是大棚发酵槽方法，甚至有的发酵塔式处理，都没有通风设备。对影响堆腐发酵进程的关塔式处理，都没有通风设备。对影响堆腐发酵进程的关键因素，如键因素，如C CN N比、含水量以及温度调控等环节，几乎比、含水量以及温度调控等环节，几乎都没有调控，致使处理效果及肥料品质降低。都没有调控，致使处理效果及肥料品质降低。(4)(4)商品性较差，商品性较差，66.766.7的产品为粉状剂，施用不便，的产品为粉状剂，施用不便，效果也差；造粒产品只占总产量的效果也差；造粒产品只占总产量的1 13 3，其中的，其中的3 34 4是是挤压造粒，在搬运、存储过程中极易粉碎。挤压造粒，在搬运、存储过程中极易粉碎。(5)(5)管理不标准，多没有产品标准、工业规程和检测规管理不标准，多没有产品标准、工业规程和检测规程，如有机肥腐熟度检定、品质检定等，生产带有盲目程，如有机肥腐熟度检定、品质检定等，生产带有盲目性和随意性，直接影响产品质量。性和随意性，直接影响产品质量。(6)(6)生产操作环境差，污染环境。生产操作环境差，污染环境。(7)(7)市场销售不畅。市场销售不畅。重金属问题重金属问题 以猪粪原料生产的有机肥的铜、锌含量分别是局以猪粪原料生产的有机肥的铜、锌含量分别是局部欧洲国家、加拿大、日本有机堆肥最大允许值的部欧洲国家、加拿大、日本有机堆肥最大允许值的5-5-9 9倍和倍和3 37 7倍。砷含量也有超标现象。倍。砷含量也有超标现象。鸡粪有机肥的汞含量已接近最大允许值。鸡粪有机肥的汞含量已接近最大允许值。牛粪为原料的有机肥重金属含量在允许范围之内。牛粪为原料的有机肥重金属含量在允许范围之内。质量问题质量问题 66 667 7为粉状，即堆腐发酵处理后粉碎，包装；为粉状，即堆腐发酵处理后粉碎，包装；2020为挤压造粒，堆腐发酵处理后粉碎，经挤压成柱为挤压造粒，堆腐发酵处理后粉碎，经挤压成柱状，烘干包装；状，烘干包装；6.76.7为圆盘滚动造粒，堆腐发酵处为圆盘滚动造粒，堆腐发酵处理后粉碎，经圆盘滚动成圆粒状，筛分、包装；鸡粪理后粉碎，经圆盘滚动成圆粒状，筛分、包装；鸡粪直接烘干成粒的占直接烘干成粒的占6.76.7。运输问题运输问题 经济运输距离的限制。经济运输距离的限制。4、有机肥经济运输距离、有机肥经济运输距离运输费用运输费用20032003年价格年价格2.522.52元元tkmtkm曾曾 悦，洪华生悦，洪华生 ，曹文志，陈能汪，王卫平；畜禽养殖废弃物资源化的经济可行性分析。，曹文志，陈能汪，王卫平；畜禽养殖废弃物资源化的经济可行性分析。厦门大学学报厦门大学学报(自然科学版自然科学版)Vo1)Vo14343，20042004195-200195-200按肥料营养成分按肥料营养成分换算化肥当量，换算化肥当量，植物种类不同肥植物种类不同肥料用量不同，化料用量不同，化肥价格、运费按肥价格、运费按20032003年计算年计算8-3 8-3 农作物秸秆再利用工程与设备农作物秸秆再利用工程与设备秸秆还田利用秸秆还田利用秸秆氨化处理技术秸秆氨化处理技术秸秆气化技术秸秆气化技术秸秆的压缩成型技术秸秆的压缩成型技术8-4 8-4 有机污水处理新技术有机污水处理新技术 当废水中有机物浓度较高时，一般当废水中有机物浓度较高时，一般BOD5BOD5超过超过1500mg/L1500mg/L时，时，就不宜用好氧处理，而应该采用厌氧处理的方法。同好氧处理就不宜用好氧处理，而应该采用厌氧处理的方法。同好氧处理相比，厌氧处理的主要特点为：厌氧处理废水时，去除相比，厌氧处理的主要特点为：厌氧处理废水时，去除1kgCOD1kgCOD能产生能产生0.35m30.35m3的甲烷；厌氧反响器不受氧传递的限制。单位容的甲烷；厌氧反响器不受氧传递的限制。单位容积负荷远高于好氧系统，产生的污泥量少，运行费用低。因此积负荷远高于好氧系统，产生的污泥量少，运行费用低。因此厌氧处理在畜禽养殖等废弃物处理中得到广泛运用。厌氧处理在畜禽养殖等废弃物处理中得到广泛运用。8.4.1 8.4.1 厌氧生物处理根本工艺方法厌氧生物处理根本工艺方法集气构造1 1氧化复原电位氧化复原电位ORPORP 由于产甲烷菌在厌氧处理的各个阶段中，对由于产甲烷菌在厌氧处理的各个阶段中，对环境的影响最敏感，世代时间相对较长，甲烷化反响环境的影响最敏感，世代时间相对较长，甲烷化反响速度较慢，常是厌氧消化过程的控制阶段。厌氧反响速度较慢，常是厌氧消化过程的控制阶段。厌氧反响其应重点满足甲烷菌的环境要求。其应重点满足甲烷菌的环境要求。甲烷菌对氧化复原电位的要求一般为甲烷菌对氧化复原电位的要求一般为-330nV-330nV以以下，但这个氧化复原电位通常是指常温条件的数值。下，但这个氧化复原电位通常是指常温条件的数值。可用于常温或中温反响器的设计与运行管理指标。但可用于常温或中温反响器的设计与运行管理指标。但是在高温反响器中适宜的氧化复原电位要低得多，一是在高温反响器中适宜的氧化复原电位要低得多，一般应低于般应低于-500mV-500mV。1 1、影响厌氧反响器处理效果的主要因素影响厌氧反响器处理效果的主要因素一般情况下，氧的溶入是引起发酵系统的氧化复原电位升高的一般情况下，氧的溶入是引起发酵系统的氧化复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，同样可使氧化复原电位升高。如可使氧化复原电位升高。如NO3-NO3-、SO42-SO42-、CrO72-CrO72-、Fe3+Fe3+等。等。2 2温度温度 温度是影响微生物生命活动的重要因素温度是影响微生物生命活动的重要因素之一，也是动力学的重要影响因素。之一，也是动力学的重要影响因素。好氧生物处理只有一个最适宜温度，而好氧生物处理只有一个最适宜温度，而厌氧生物处理一般存在两个最适宜温度。分别为厌氧生物处理一般存在两个最适宜温度。分别为35 35 附近和附近和55 55 附近。这是由反响器中存在的附近。这是由反响器中存在的厌氧消化微生物的适宜温度，是以产甲烷菌的适厌氧消化微生物的适宜温度，是以产甲烷菌的适宜温度为主要因素所决定的，而一般厌氧反响器宜温度为主要因素所决定的，而一般厌氧反响器中的甲烷菌以只能分解乙酸的中的甲烷菌以只能分解乙酸的MethanothrixMethanothrix属为属为主，这种甲烷菌的适宜温度分为主，这种甲烷菌的适宜温度分为35 40 35 40 和和55 55 65 65 两类。两类。工程上的厌氧反响器有常温、中温、高温三工程上的厌氧反响器有常温、中温、高温三种方式。中温处理一般为种方式。中温处理一般为33 38 33 38 ，高温处，高温处理为理为50 60 50 60 。厌氧发酵对温度突变比较敏。厌氧发酵对温度突变比较敏感，突然的温度变化可使甲烷化严重受阻。感，突然的温度变化可使甲烷化严重受阻。3 3pHpH值值 产甲烷菌适宜的产甲烷菌适宜的pHpH值为值为7.07.0左右，大体在左右，大体在 6.8 7.46.8 7.4之间。之间。厌氧反响器中的厌氧反响器中的pHpH值，取决于进水的值，取决于进水的pHpH值，有机物浓度和三阶段微生物群的生命活动值，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。过程建立的平衡及缓冲能力。反响器的反响器的pHpH值过低，常表现为挥发酸浓值过低，常表现为挥发酸浓度过高；度过高；pH pH值过高，常见于值过高，常见于NH4-NH4-浓度过高。浓度过高。4 4有机负荷有机负荷 在厌氧法中，有机负荷通常是指容积有机在厌氧法中，有机负荷通常是指容积有机负荷，简称容积负荷，即消化器单位有效容积负荷，简称容积负荷，即消化器单位有效容积每天接受的有机物量每天接受的有机物量kgCOD/m3.dkgCOD/m3.d。此外也有。此外也有用污泥负荷表达的，即用污泥负荷表达的，即kgCOD/kgVSS.dkgCOD/kgVSS.d。厌氧消化过程中，产酸阶段反响速率比厌氧消化过程中，产酸阶段反响速率比产甲烷阶段反响速率快得多，必须十分谨慎的产甲烷阶段反响速率快得多，必须十分谨慎的选择有机负荷，使挥发性脂肪酸的生成和消耗选择有机负荷，使挥发性脂肪酸的生成和消耗不致失调，形成挥发酸的积累。为保持系统的不致失调，形成挥发酸的积累。为保持系统的平衡，有机负荷不能过高。平衡，有机负荷不能过高。厌氧生物处理可采用比好氧生物处理高厌氧生物处理可采用比好氧生物处理高得多的有机负荷，一般在得多的有机负荷，一般在510 kgCOD/m3.d,510 kgCOD/m3.d,甚至可达甚至可达50 kgCOD/m3.d50 kgCOD/m3.d。5 5搅拌和混合搅拌和混合 混合搅拌是提高消化效率的工艺条件之一。混合搅拌是提高消化效率的工艺条件之一。没有搅拌的厌氧消化器内，常有料液分层现象。没有搅拌的厌氧消化器内，常有料液分层现象。搅拌可消除分层，促进基质与微生物间的传质搅拌可消除分层，促进基质与微生物间的传质速度和甲烷、二氧化碳等产物的逸出速度。速度和甲烷、二氧化碳等产物的逸出速度。有些研究认为有些研究认为,搅拌强度不能过大；对于搅搅拌强度不能过大；对于搅拌的频度，那么有完全不同的观点，即频频搅拌的频度，那么有完全不同的观点，即频频搅拌为好，还是间歇的适当搅拌为好，存在两种拌为好，还是间歇的适当搅拌为好，存在两种研究结果与观点。反对频频搅拌的观点认为，研究结果与观点。反对频频搅拌的观点认为，甲烷菌的生长需要相对较宁静的环境。甲烷菌的生长需要相对较宁静的环境。6 6重金属重金属 重重金金属属对对厌厌氧氧系系统统的的毒毒性性作作用用有有较较多多的的研研究究。根根据据以以往往的的研研究究，金金属属毒毒性性作作用用主主要要有有两两种种方方式式，一一是是通通过过与与微微生生物物酶酶的的巯巯基基、氨氨基基、羧羧基基等等相相结结合合，而而使使酶酶失失去去活活性性；二二是是通通过过金金属属氢氧化物凝聚作用使酶沉淀。氢氧化物凝聚作用使酶沉淀。近近年年来来的的一一些些研研究究说说明明，Fe、Ni、Co、W、Mo、Se等等金金属属元元素素对对厌厌氧氧发发酵酵有有促促进进作作用用，而而且且Fe、Ni、Co 等等元元素素缺缺乏乏时时，会会使使一一些些重重要要的的合合成成酶酶无无法法形形成成，从从而而使使厌厌氧氧反反响响受受到到严重影响。严重影响。HS-CH2CH2-SO3H,辅酶M(HS-CoM)Mg(S-CoM)2乙巯基乙烷磺酸 厌氧微生物的生长繁殖，需要按一定的比例摄取碳、氢、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