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厌氧发酵厌氧发酵是一种在没有氧气存在的条件下进行的生物发酵过程。
它是一种重要的工业和环境生物技术，广泛应用于废水处理、有机废弃物处理、能源生产以及生物燃料生产等领域。
本文将介绍厌氧发酵的原理、应用和影响因素，以及与其他类型发酵的对比。
厌氧发酵是通过微生物在没有氧气的环境下进行代谢过程来产生能量和代谢产物的过程。
在这种条件下，微生物将有机物质作为底物进行分解，生成气体（如甲烷、氢气等）和有机酸（如醋酸、丙酸等）。
同时，还会产生能量和热量，用于微生物的生长与代谢。
厌氧发酵在废水处理中有着广泛的应用。
传统的生活污水处理工艺通常采用好氧处理技术，但这种方法存在能源消耗大、处理效率低的问题。
相比之下，厌氧发酵可以在较低的能源投入下实现高效处理，成为一种可持续发展的废水处理方法。
在厌氧发酵中，有机废弃物被微生物分解生成甲烷气体，可以作为能源使用或进一步转化为电能。
此外，厌氧发酵还可以减少废水处理过程中产生的污泥量，降低运行成本。
厌氧发酵在有机废弃物处理中也发挥着重要作用。
许多有机废弃物，如农业废弃物、食品废弃物等，由于其含有丰富的有机物质，可以成为厌氧发酵的理想底物。
通过厌氧发酵处理这些有机废弃物，不仅可以减少其对环境的污染，还可以获得有机肥料和沼气等有价值的产物。
厌氧发酵还在能源生产领域发挥着重要作用。
其中最为著名的是甲烷发酵，也被称为沼气发酵。
沼气是一种由厌氧发酵微生物产生的混合气体，主要成分是甲烷和二氧化碳。
通过在封闭的发酵容器中收集和利用这种沼气，可以用作燃料，供应家庭热水、灶具燃料，甚至发电。
这种利用厌氧发酵产生能源的方式被广泛应用于农村地区和偏远地区，为能源供应提供了一种可持续和环保的解决方案。
厌氧发酵的效率和产物种类受到多种因素的影响。
其中，温度、底物种类和浓度、pH值等环境因素都可以影响厌氧发酵的进行。
不同微生物对这些条件的要求各不相同，因此需要根据具体的处理需求进行合理的调控。
此外，良好的反应搅拌、充足的反应时间以及适当的起始菌种添加也是保证厌氧发酵效果的关键。
厌氧发酵的工艺及原理
厌氧发酵是一种在缺氧条件下进行的生物化学反应过程，其主要目的是产生能量和产物。
这种发酵过程中，微生物通过无氧呼吸来分解有机废料、废水或有机物质，产生有机酸、气体和其他有用的产品。
厌氧发酵的工艺可以概括为以下几个步骤：
1. 原料准备：将有机废料、废水或有机物质进行预处理，包括切碎、分解和调节酸碱度等。
2. 厌氧反应器：将处理后的原料转移到厌氧反应器中，通常为密封的容器。
反应器内部缺氧，提供了微生物进行无氧呼吸的环境。
3. 微生物代谢：在厌氧条件下，微生物开始进行代谢作用。
微生物通过分解有机物质产生能量，并将其转化为有机酸、气体和其他产物。
4. 产品收集与处理：根据需要，收集和处理产生的有机酸、气体和其他有用的产品。
这些产品可以进一步被用于能源生产、肥料制备等。
厌氧发酵的原理主要涉及到微生物的代谢过程。
在缺氧环境中，微生物无法通过氧气进行有氧呼吸，因此它们采用一系列的无氧代谢途径来产生能量。
最常见的无氧代谢方式是乳酸发酵、酒精发酵和甲烷发酵。
乳酸发酵是一种产生乳酸的过程，微生物将有机物质转化为乳酸以产生能量。
酒精发酵则是将有机物质转化为酒精和二氧化碳。
甲烷发酵是将有机物质转化为甲烷和二氧化碳。
在厌氧发酵过程中，微生物通过与有机物质发生代谢反应来获取所需的能量源。
这些代谢反应产生的有机酸和气体也可以被收集和利用。
总的来说，厌氧发酵工艺和原理的关键在于提供无氧环境，利用微生物的无氧代谢途径将有机物质转化为有用产品，并最大限度地利用能量资源。
厌氧发酵工艺分析一、沼气池(厌氧消化器)采用技术分析和评价在我国已建成的沼气工程中，所采用的厌氧消化工艺，主要有以下四类，即塞流式消化器，升流式固体反应器，升流式厌氧污泥床和污泥床滤器。
1塞流式反应器(Plug Flow Reactor，简称PFR)塞流式反应器也称推流式反应器，是一种长方形的非完全混合式反应器。
高浓度悬浮固体发酵原料从一端进入，从另一端排出。
优点：1不需要搅拌，池形结构简单，能耗低；2适用于高SS废水的处理，尤其适用于牛粪的厌氧消化，用于农场有较好的经济效益；3运行方便，故障少，稳定性高。
缺点：1固体物容易沉淀于池底，影响反应器的有效体积，使HRT和SRT降低，效率较低；2需要固体和微生物的回流作为接种物；3因该反应器面积/体积比较大，反应器内难以保持一致的温度；4易产生厚的结壳。
北京市大兴区留民营的鸡粪高温沼气工程采用了该反应器。
实践表明，该反应器耐粗放管理，采用高温(55℃)发酵，产气率较高，并且可以杀灭有害生物。
但因鸡粪沉渣较多，易生成沉淀而影响反应器的效率。
2升流式固体反应器(Upflow Solids Reactor，简称USR)升流式固体反应器是一种结构简单、适用于高悬浮固体原料的反应器。
原料从底部进入消化器内，与消化器里的活性污泥接触，使原料得到快速消化。
未消化的生物质固体颗粒和沼气发酵微生物靠自然沉降滞留于消化器内，上清液从消化器上部溢出，这样可以得到比水力滞留期高得多的固体滞留期(SRT)和微生物滞留期(MRT)，从而提高了固体有机物的分解率和消化器的效率。
首都师范大学利用USR进行了鸡粪沼气发酵研究，其进料浓度为TS=5％～6％，COD=42～55g/l，悬浮固体为45～55g/l，在35℃条件下，USR的负荷可达10kgCOD/m3•d，产气率488m3/m3•d，CH4含量60％左右，COD去除率85％左右，SS去除率为66 16％。
据计算当HRT为5天时SRT为25天。
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4.6厌氧发酵设备一、酒精发酵罐厌氧发酵设备的特点是在发酵过程中不需通入氧气或空气，有时需通入二氧化碳或氮气等惰性气体以保持罐内正压，防I匕染菌，以及提髙厌氧控制和提髙醪液循环。
洒精发酵罐和啤洒发酵罐是最常见的厌氧发酵设备。
（一）洒精发酵罐的形式及构造酒精厂所用的酒精发酵罐通常可分为密闭式和开放式两种。
密闭式洒精发酵罐的优点是：可以防止杂菌感染，便于保温冷却及控制发酵温度，酒精产量多，损失少，可回收CO2, 发酵率髙；缺点是结构较复杂，造价较贵。
目前大多数厂都采用密闭式发酵罐。
密闭式洒精发酵罐有锥底和斜底之分，如图4-48所示。
酒精发酵罐罐身一般为圆柱形，罐顶采用锥形或碟形。
锥底酒精发酵罐如图4-49所示。
在大型酒精发酵罐内安装有冷却蛇管或纵横交错的直管，在罐顶外壁有一圈喷水冷却管，以利于维持发酵温度。
小型发酵罐通常只采用表而冷却。
洒精发酵罐的上部有顶盖及视镜，可观察发酵罐的表而现象。
进料管一般安装在罐的顶部，放料管安装在底部，二氧化碳排出管安装在罐顶部。
图448洒精发酵罐罐底形式1.冷却水入口；2.取样口；3.压力表;4.CQ气体出口；5.喷淋水入口；6.料液及酒母人口； 7.人孔；&冷却水出口；9.温度计；10.喷淋水收集槽；11.喷淋水出口；12•发酵液及污水排出口图4-49锥底洒精发酵罐罐内常装有供加热杀菌用的直接蒸汽管。
大型洒精发酵罐的下部都开有人孔，以便工人进入罐内清洁及修理。
此外，在罐体的上、下段装有温度汁及取样器，伸入罐内。
酒精发酵罐工作时，罐内不同高度的发酵液中CO2含量有所不同，发酵液中形成一个CO2含量的梯度，一般罐底CO?气泡密集程度较高，醪液相对密度小，罐上部液层CO?气泡密集程度较低，醪液相对密度大，于是相对密度小的底部发酵液就具有上浮的提升力，同时，上升的二氧化碳气泡对周围的液体也具有一种拖曳力，这拖曳力和液体上浮的提升力结合就构成气体搅拌作用，使罐内发酵液不断循环混合和热交换。
1.4 实验研究目的，技术路线我国目前的农作物发酵制沼气技术与发达国家相比,起步较晚,大型项目的运行经验相对较少。
由于我国幅员辽阔,不同地域的农作物资源种类不同,其物理和化学性质也有较大的差别,加之我国不同地区年平均气温差别较大,使我国农作物厌氧发酵制备沼气的大型项目难有统一的设计参数标准。
对于不同的大型沼气项目,必须结合项目实际的农作物种类和物性、气候条件、供热条件、沼液和沼渔的消纳和后续处理工艺、农作物的价格和最大运输半径、原料的储存和供料方式、发电机组的选型等因素进行综合考虑,才能使项目实施后获得最佳的经济和社会效益。
根据我国农作物制备沼气技术的应用现状,结合本文研究的农作物制备沼气项目实际案例,本文的研究目的为:;研究发酵原料的物理化学性质和产气率,提出合理估算农作物（主要是黄瓜藤）和粒径的方法,为项目实例提供工艺选择、系统设计和经济性计算提供可靠依据。
为了实现上述目的,本文研究内容主要集中如下几个方面:（1）研究农作物破碎预处理的特点,为合理计算破碎预处理能耗提供计算方法。
（2）研究了黄瓜藤的鲜活度对发酵产气量和产气速率等因素的影响。
（3）不同投配率对发酵产气量和产气速率等因素的影响；为了厌氧发酵反应的持续反应，同时还研究不同投配率对于pH值的影响。
1.5 论文章节安排本论文共包括六章内容。
第一章介绍课题的研究背景，国内能源消费和可再生能源利用现状，以及课题的主要研究内容和意义。
第二章厌氧发酵反应制备沼气的基本原理和影响参数。
第三章阐述农作物的破碎原理，从中说明粒度与能耗间的关系，并且从能耗的角度分析不同粒度的颗粒的耗能情况。
第四章针对需要采用实验方法对各个因素进行研究，确定实验的数据测量的方法以及实验进行过程中需要的注意事项，防止实验失败。
第五章实验采用定制CSTR厌氧反应器对黄瓜藤在中温条件下进行厌氧消化反应实验，研究系统的稳定性能和产气性能。
第六章作出对课题的总结和展望，总结本课题的研究成果，并提出不足之处和以后还需进一步研究的方向。
