第六章 有机固体废物堆肥与厌氧发酵
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有机垃圾好氧堆肥与厌氧发酵异同点一、好氧堆肥与厌氧发酵1、好氧堆肥好氧分解过程一般在有氧和有水的情况下产生,它的形成如下所示:有机物质+好氧菌+氧气+水→二氧化碳+水(蒸气状态)+硝酸盐+硫酸盐+氧化物2、厌氧发酵厌氧过程一般在缺氧状态下产生,它的形成如下所示:有机物质+厌氧菌+二氧化碳+水→气态甲烷(沼气)+氨+最后产物好氧堆肥和厌氧发酵都是在微生物作用下有机物的降解过程,他们既有相同点又有不同点。
本文将从原理、工艺流程、发酵阶段、影响因素等方面详细说明。
二、好氧堆肥与厌氧发酵相同点都是微生物作用下的有机物降解过程,需要微生物培养的条件,包括营养元素合理分配、温度、pH等;降解有机污染物,杀灭病原体,提高N、P的比例,使生肥变成植物更易于吸收的熟肥。
三、好氧堆肥与厌氧发酵不同点1、原理不同好氧堆肥是在有氧条件下,好氧菌对废物进行吸收、氧化、分解。
微生物通过自身的生命活动,把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物,同时释放出可供微生物生长活动所需的能量,而另一部分有机物则被合成新的细胞质,使微生物不断生长繁殖,产生出更多生物体的过程。
厌氧发酵是废物在厌氧条件下通过微生物的代谢活动而被稳定化,同时伴有甲烷和CO2的产生。
2、过程不同1)好氧堆肥工艺流程主要是:前处理→主发酵→后发酵→后处理→贮存1 原料的预处理包括分选、破碎以及含水率及碳氮比的调整。
首先去除废物中的金属、玻璃、塑料和木材等杂质,并破碎到40毫米左右的粒度,然后选择堆肥原料进行配料,以便调整水分和碳氮比,可以使用纯垃圾,垃圾和粪便之比为7:3或者垃圾与污泥之比为7:3进行混合堆肥。
2 原料的发酵阶段我国大都采用一次发酵方式,周期长达30天,目前采用二次发酵方式,周期一般用20天。
一次发酵是好氧堆肥的中温与高温两个阶段的微生物代谢过程,具体从发酵开始,经中温、高温然后到达温度开始下降的整个过程,一般需要10-12天,高温阶段持续时间较长。
固体废物的厌氧发酵系统一、厌氧发酵处理的定义是指在厌氧状态下利用厌氧微生物使固体废物中的有机物转化为CH 4和CO 2、或者稳定的有机物的过程,也成甲烷发酵或者沼气发酵。
二、厌氧发酵的三种阶段理论1、两阶段理论将厌氧发酵分为酸性发酵和碱性发酵两个阶段,相应起作用的微生物分为产酸细菌和产甲烷细菌。
2、三阶段理论1979年由布赖恩提出,将厌氧发酵依次分为水解、产酸、产甲烷三个阶段。
起作用的细菌分别称为发酵细菌、醋酸分解菌、甲烷细菌。
3、四阶段理论①水解阶段:复杂有机物(纤维素、淀粉、蛋白质、脂肪)被发酵细菌分泌的水解酶(胞外酶)(纤维素酶、纤维二糖酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶)分解为水溶性简单化合物。
限制整个过程速度。
②发酵酸化阶段:发酵细菌对水解产物进行胞内代谢,主要产生有机酸和醇类(丙酸、丁酸、琥珀酸、乙酸和乳酸),还有CO 2、NH 3、H 2S、H 2。
③产氢产乙酸阶段(厌氧氧化阶段):专性厌氧的产氢产乙酸细菌将上阶段产生的有机酸和醇类生成乙酸、H 2、CO 2;同型乙酸细菌将H 2和CO 2合成乙酸。
④甲烷化阶段:乙酸和H 2被甲烷细菌(乙酸分解甲烷细菌和H 2氧化甲烷细菌)利用生成甲烷。
三、厌氧发酵的有机物分解代谢过程1、碳水化合物的分解代谢:一般的碳水化合物包括纤维素、半纤维素、木质素、糖类、淀粉和果胶质等。
①纤维素的分解:纤维素酶可以把纤维素水解成葡萄糖,反应式为:(C 6H 10O 5)n(纤维素)+n H 2O =nC 6H 12O 6(葡萄糖)葡萄糖经细菌的作用继续降解成丁酸、乙酸,最后生成甲烷和二氧化碳等气体。
总的产气过程可用下述的综合表达式表达:C 6H 12O 6=3CH 4+3CO 2②糖类的分解:先由多糖分解为单糖,然后是葡萄糖的酵解过程,与上述相同。
2、类脂化合物的分解代谢类脂化合物(脂肪、磷脂、游离脂肪酸、蜡酯、油脂),含量很低。
主要水解产物是脂肪酸和甘油。
甘油转变为磷酸甘油脂,进而生成丙酮酸。