有机固废厌氧消化技术研究进展
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有机固体废物厌氧消化技术现状研究及前景分析摘要:厌氧消化技术是有机固体废物处理与资源化的重要渠道之一,能够通过微生物的三阶段厌氧分解,将废物中的大分子有机物降解为小分子物质,并产生可提供能源的沼气。
该技术可按固体浓度大小被分为低固体厌氧消化技术和高固体厌氧消化技术,前者应用范围广,但费用昂贵,后者的广泛运用受技术限制,但能产生可观的经济效益。
总体而言,在妥善解决固体废物的处置与管理问题后,厌氧消化技术可以有效地提高物质的回收利用率,前景广阔。
关键词:厌氧消化技术;有机固体废物;原理与工艺;现状;前景Reearch on Anaerobic Digetion Technology of Organic S olid Wateand Propect AnalyiLi RuyiSchool of Environment Tinghua Univerity Beijing 100084 Keyword:Anaerobic digetion technology;organic olid wate; principle and technology; the tatu quo; propect1 绪论有机废物厌氧消化处理技术历史悠久[1],人们在早期利用禽畜粪便和农业废物厌氧发酵,释放甲烷用于产生热能。
20世纪中叶,全球对一次能源的需求量激增,煤、石油、天然气等化石能源的价格疯长。
为解决供应问题,许多国家开始寻找新的替代能源,这使得厌氧消化处理有机废物的优势越发突出[2],需要重点关注厌氧消化技术的原理、工艺流程和技术方案以及评估其效益和应用前景。
2 厌氧消化原理厌氧消化过程就是在一定的厌氧条件下,有机物质被微生物分解,将碳素物质转化为两种温室气体——二氧化碳和甲烷的过程。
在这个过程中,底物的大部分能量仍然以有机物的形式储存在沼气中,只有一小部分的碳素氧化成了二氧化碳[3],微生物借此发酵过程获得生命活动所必需的物质和能量。
厌氧技术在生活垃圾处理中的应用现状及发展趋势随着城市化进程的加快和经济的快速发展,城市生活垃圾数量不断增加,垃圾处理成为了一个亟待解决的大问题。
传统的生活垃圾处理方式主要有填埋和焚烧两种方式,但这两种方式都存在一些问题,如填埋造成的土地资源浪费和环境污染,焚烧产生的二氧化碳和其他有害气体对环境造成破坏。
为了更加高效地处理生活垃圾并减少对环境的影响,科研人员开始将厌氧技术引入到生活垃圾处理中。
本文将对厌氧技术在生活垃圾处理中的应用现状及发展趋势进行详细介绍。
1. 厌氧消化技术厌氧消化技术是一种利用微生物在无氧条件下分解有机物质产生沼气的生物处理方法。
通过该技术,不仅可以降解有机废弃物中的有机物质,还可以利用产生的沼气发电、供暖等,实现资源的再利用。
目前,国内外已经有很多城市和企业采用厌氧消化技术处理生活垃圾,取得了较好的效果。
厌氧堆肥技术是利用厌氧微生物分解生活垃圾中的有机物质,产生有机肥料的一种处理方法。
该技术相对于传统的堆肥技术来说,短时间内即可完成生活垃圾的处理,同时还可以产生沼气,节约能源。
目前,厌氧堆肥技术在一些发达国家已得到广泛应用,国内也有一些城市和企业开始尝试使用该技术处理生活垃圾。
1. 技术不断完善随着科技的不断发展和创新,厌氧技术在生活垃圾处理中的应用也在不断完善。
目前,一些科研机构和企业正在针对厌氧技术进行深入研究,并不断优化其工艺流程和设备装备,提高了处理效率和资源利用率,降低了处理成本。
2. 沼气的综合利用3. 综合利用厌氧产物厌氧消化和厌氧堆肥产生的沼气和有机肥料是宝贵的资源,未来厌氧技术在生活垃圾处理中还将更加注重综合利用这些产物。
如沼气可以用于发电、取暖等,有机肥料可以用于农业生产,实现资源的循环利用,减少对环境的污染。
4. 国际合作趋势厌氧技术在生活垃圾处理中的应用具有普遍适用性,国际上也越来越重视这一技术的发展。
未来,国际间在厌氧技术研究和经验交流方面的合作将更加频繁,从而推动该技术在全球范围内的应用与推广。
典型有机固废厌氧消化微生物研究现状与发展方向摘要:厌氧消化是一种能够完成有机固废资源化的生物处理技术,在应用阶段主要存在着产酸、产甲烷效率较低的问题。
通过人工富集、驯化的兼容性以及严格厌氧微生物都是厌氧消化中最核心的技术,不同的厌氧消化体系中存在的问题都可以通过改善微生物群的代谢活性进行解决。
随着微生物组学检验技术的发展,厌氧消化系统中中微生物多样性也得到了充分的认知并且得到积极的发展,在微生物类群间、微生物与环境关系中也得到了一定的发展。
有机固废厌氧消化系统中,不同的微生物、微生物与物质之间的反应形成了一个复杂的代谢环境,目前关于微生物与物质之间反应的关系还无法彻底明确。
关键词:典型有机固废厌氧消化微生物;研究现状;发展方向生物处理是完成有机固废资源化、能源化、无害化等目标的重要手段,厌氧消化则是生物处理技术中最关键的手段,被广泛用于有机固废的消减及资源化工作中,比如市政污泥、餐饮垃圾、园林或农业废弃物等。
厌氧消化系统的宏观调控较为简单,按照微生物组代谢规律的基础上,针对工艺条件实施优化就能实现特定产物的富集以及能源物质的回收。
以微生物代谢为主的微观过程很难实现定向调控,是因为有机固废的成分较为复杂、极易受到环境因素以及与菌群交互作用多样性的而影响,阻碍了对有机固废厌氧消化系统的认知。
一、厌氧消化系统中的微生物与典型菌群之间相互作用的关系分析关于厌氧消化系统的调控还处于“黑箱”操作阶段,随着组学技术的进步和发展,对厌氧消化系统的微生物分类及功能也有足够的认知,并且对其参与的不同阶段的认知水平也在不断发生变化中。
厌氧消化的不同阶段都是在物质流的基础上形成的,在传统的认知中,认为厌氧消化过程中的各个阶段的微生物类群都具有专一性,但是最新的宏基因组学证明微生物类群演替在厌氧消化过程中具有连续性、阶梯性的变化。
例如,随着初始底物发生变化沿着物质流传递到整个厌氧消化系统的过程中,就像产甲烷菌等菌群都会发生演替。
第27卷第6期江苏理工学院学报JOURNAL OF JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGYVo l.27,No.6Dec.,20212021年12月在有机固废处理技术中,厌氧消化因具有高有机负荷、低成本、低能耗和产沼气的特性,而受到学者们的关注[1-2]。
现实中,也已经有一些利用厌氧消化技术处理餐厨垃圾、市政污泥和农田废弃物的报道[3-5]。
根据发酵底物TS (总固含量)和发酵反应器的不同,厌氧消化可分为干式与湿式、单相与两相等发酵技术。
目前,厌氧消化技术存在诸如系统运行不稳定、产气性能差、物质转化率低等问题,限制了其广泛应用[6]。
为了解决这些问题,国内外学者做了大量的研究,包括改良微生物结构[7]、优化反应底物配比[8-10]、优化厌氧消化参数等[11-12]。
但是,这些研究仍存在有机酸积累、厌氧消化效率低、生物可降解物质较难溶出且有毒成分含量较高等问题[13],因而无法从根本上改变厌氧消化产甲烷效率低的现状。
铁廉价且无毒无害,为此有人开展了向厌氧消化系统中投加铁系添加剂的研究[14-15]。
在废水处理中,铁盐作为絮凝剂(PFS、PFC )被大量使用,能有效去除各种有害物质,COD 去除率达60%~90%[16]。
在厌氧系统中,铁能提高产氢、产乙酸、产甲烷菌群的丰富度和活性,促进丙酸向乙酸和甲烷的转化[17],进而提高甲烷产量。
另外,铁元素是细胞酶的重要组成,直接影响厌氧代谢的途径,对甲烷的生物合成至关重要。
因此,本文将从作用机理和投加效果着眼,对零价铁和铁氧化物用于城市有机固废厌氧消化处理的有关研究进行综述。
1零价铁添加物应用于厌氧消化的零价铁有微米零价铁、纳米零价铁及铁碳结合方式。
微米零价铁根据粒径不同,可以分为粗粉(粒径为150~500μm )、中等粉(粒径为50~150μm )、细粉(粒径小于50μm );铁系添加物对有机固废厌氧消化影响的研究进展叶人恺,程洁红(江苏理工学院化学与环境工程学院,江苏常州213001)收稿日期:2021-03-09基金项目:江苏省研究生科研与实践创新计划项目“铁系物对餐厨垃圾厌氧消化产氢的作用”(SJCX20_1034)作者简介:叶人恺,硕士研究生,主要研究方向为固体废物处理处置。
城市生活有机垃圾厌氧消化技术进展(一)1.概况目前我国城市生活有机垃圾的处理问题仍然是一项技术难题,进行好氧堆肥的运行成本高,而且肥料质量难以保证;进行填埋会产生大量的渗沥液及恶臭问题。
而在欧洲,通常是采用厌氧消化技术处理有机垃圾的。
有机垃圾固含率在30%~40%,含有溶解性物质(如糖、淀粉、氨基酸等有机酸)、纤维素。
脂肪、蛋白质等物质,因此可以采用生化方法进行降解。
厌氧反应是指在没有溶解氧和硝酸盐氮的条件下,微生物将有机物转化为甲烷、二氧化碳、无机营养物质和腐殖质的过程。
厌氧生物处理的优点主要有:工艺稳定、运行简单、减少剩余污泥处置费用,具有生态和经济上的优点。
在废水处理中,厌氧消化具有悠久的历史,目前应用最广泛的升流式厌氧污泥床(UASB),占67%左右,并子已开发了第二代高效厌氧处理系统,如厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)工艺。
而在有机垃圾处理中,厌氧消化的发展是从20世纪70年代能源危机开始的,特别是近20年发展速度很快。
最近研究表明,在过去9年中,采用厌氧消化技术来处理城市团体垃圾的处理厂增加了750%。
德国、瑞士、丹麦等西欧国家处于技术领先地位,并已经将此项技术成功地市场化,出现了像德国的Haase工程公司、瑞士Kompogas公司、比利时Organic Waste Systems公司等著名的工程公司。
据统计,在德国大约有520座厌氧消化反应器,其中用于城市垃圾处理的大约有49座。
相比较而言,美国、加拿大在制定基本政策制度以促进厌氧消化市场化方面还有较大差距。
厌氧反应器组成:密闭反应器、搅拌系统、加热系统和固液气三相分离系统。
按照厌氧反应器的操作条件如进料的固含率、运行温度等可分类以下:1.1按照固含率可分为湿式、干式湿式:垃圾固含率10%~15%。
干式:垃圾固含率20%~40%。
湿式单级发酵系统与在废水处理中应用了几十年的污泥厌氧稳定化处理技术相似,但是在实际设计中有很多问题需要考虑:特别是对于机械分选的城市生活垃圾,分选去除粗糙的硬垃圾、将垃圾调成充分连续的浆状的预处理过程非常复杂,为达到既去除杂质,又保证有机垃圾进入正常地处理,需要采用过滤、粉碎、筛分等复杂的处理单元(Farneti,1999)。
污泥厌氧消化技术的研究与进展引言:污水处理过程中产生的污泥是一个重要的环境问题,传统的废污泥处理方法往往存在着耗能高、处理周期长以及产生副产物难处理等问题。
因此,开发高效、低成本的污泥处理技术对于环境保护和资源回收具有重要意义。
污泥厌氧消化技术是近年来备受关注的一种处理方法,其通过微生物的作用,将污泥内的有机物转化为沼气,并减少污泥体积,达到资源回收和减量化处理的目的。
一、污泥厌氧消化技术的原理污泥厌氧消化技术利用厌氧微生物群在缺氧条件下分解污泥中的有机物质,生成沼气。
过程中,厌氧消化池内的微生物群主要有酢酸菌、甲烷菌等。
酢酸菌在有机物分解过程中产生酸性物质,然后由甲烷菌进一步转化为甲烷,生成沼气。
这个过程既能有效降解有机物,又能产生可用能源。
二、污泥厌氧消化技术的优势1. 能源回收:污泥厌氧消化产生的沼气可以用作燃料,用于供应热能、热水和发电等,从而实现能源的回收利用。
2. 减量化处理:厌氧消化过程中,污泥会经历降解和分解,其体积大大减少,可以有效减少污泥处理的成本和难度。
3. 抑制气味和病菌:厌氧消化过程中,病菌和臭味产生较少,更加安全和环保。
4. 适用性广:污泥厌氧消化技术适用于各种类型的废污泥处理,不论是工业污泥还是城市污泥都可以进行处理。
三、污泥厌氧消化技术的研究进展1. 污泥预处理技术研究:预处理技术可以在一定程度上提高污泥内有机物的降解效率和沼气产量。
目前主要的污泥预处理技术包括热水溶解、热机械法和超声波法等。
2. 厌氧微生物群研究:研究厌氧微生物群的种类和数量对于提高污泥厌氧消化效率具有重要意义。
目前已经发现了一些高效的厌氧消化菌株,并通过菌群改良来提高沼气产量。
3. 工程应用研究:在实际工程应用中,污泥厌氧消化技术的控制参数、优化运行和稳定性问题都亟待解决。
随着技术的不断推进,一些创新的反应器设计和操作模式也逐渐应用于污泥厌氧消化领域。
结论:污泥厌氧消化技术作为一种高效、低成本的废污泥处理方法,具有很大的发展潜力。
1.有机垃圾厌氧消化技术进展:厌氧消化又称甲烷发酵或沼气发酵。
在高浓度有机废水与畜禽粪便处理过程中,利用厌氧消化技术不但省能而且可以产能。
因此,该技术引起了国际上的普遍重视。
在相当长的一段时间内,厌氧消化在理论、技术和应用上远远落后于好氧生物处理的发展。
20世纪60年代以来,世界能源短缺问题日益突出,这促使人们对厌氧消化工艺进行重新认识,并对处理工艺和反应器结构的设计以及甲烷回收进行了大量研究,使得厌氧消化技术的理论和实践都有了很大进步,使之得到广泛应用。
厌氧消化具有下列优点:无需搅拌和供氧,动力消耗少;能产生大量含甲烷的沼气,是很好的能源物质,可用于发电和家庭燃气。
厌氧生物过程一直广泛地存在于自然界中,但人类第一次有意识地利用厌氧生物过程来处理废弃物,则是在1881年由法国的Louis.Mouras所发明的“自动净化器”开始的。
1895年Donald设计了世界上第1个厌氧化粪池。
1896年英国出现了第1座用于处理生活污水的厌氧消化池。
1904年德国的Imhoff将其发展成为Imhoff双层沉淀池(即隐化池)。
20世纪30年代,Thumm.Reichie Imhoff提出了厌氧消化的两阶段理论,经Buswell.NeaVe完善而成的,从而使得厌氧消化反应有了理论指导。
20世纪40年代在澳大利亚出现了连续搅拌的厌氧消化池,改善了厌氧污泥与废水的混合,提高了处理效率。
但在本质上,反应器中的微生物(即厌氧污泥)与废水或废料是完全混合在一起的,污泥在反应器里的停留时间(SRT)与废水的停留时间(HRT)是相同的,因此污泥在反应器里浓度较低,处理效果差。
废水在反应器里要停留几天到几十天之久。
此时的厌氧处理技术主要用于污泥与粪肥的消化,它尚不能经济地用于工业废水的处理。
Schroepfer在20世纪50年代开发了厌氧接触反应器。
这种反应器是在连续搅拌反应器的基础上于出水沉淀池中增设了污泥回流装置,使部分厌氧污泥又重新返回到反应器中,从而增大了反应器中厌氧污泥的浓度,使厌氧污泥在反应器中的停留时间第一次大于水力停留时间,因此其处理效率与负荷显著提高。
生物废弃物厌氧处理研究进展生物废弃物的处理一直是环境保护领域的一个难点。
而其厌氧处理技术的发展,给废弃物处理带来了许多新的思路和发展机会。
本文将从厌氧处理的概念、优点、应用领域、影响因素、发展趋势等多个方面来阐述这一领域的最新研究进展。
一、厌氧处理的概念厌氧处理技术指的是一种在无氧条件下进行的微生物代谢反应。
这一技术常用于在废水、固体废弃物和有机废弃物中去除污染物。
厌氧处理过程中,废物中的有机物被微生物转化为沼气,从而减少了有机物含量和减少了二氧化碳的排放。
厌氧处理技术相比于其他处理技术,具有更高的效率、更小的体积、更省能等优点,因此被广泛应用于废物处理中。
二、厌氧处理的优点1. 高效性:厌氧处理技术能在相对较短的时间内将有机废弃物转化为沼气,并降低废物的体积和重量。
2. 节能性:厌氧处理过程中不需要外部供氧,不需要额外的能源投入,降低了处理成本。
3. 减少二氧化碳排放:通过将有机物转变为沼气,厌氧处理减少了二氧化碳的排放,对环境的影响更小。
4. 产生可再生能源:厌氧处理可产生沼气,作为一种可再生能源,可应用于供暖和生产用电等领域。
三、厌氧处理的应用领域1. 生活垃圾处理:生活垃圾厌氧处理被广泛应用于城市垃圾堆填场中,能够有效减少垃圾分解产生的有机废物、有毒气体和液体的含量,并产出可用于发电的沼气。
2. 牲畜粪便处理:厌氧处理技术可用于大规模养殖场的动物粪便处理中,将畜粪转变为沼气,大大减少对土地和空气的污染,同时生产的沼气还可以用于供热、烹饪等领域。
3. 食品工业废水处理:厌氧处理技术在食品工业的废水处理中具有广泛的应用前景,可有效减少废水中有机物的含量和COD值,从而达到减少污染、节省能源等效果。
4. 酿造业废水处理:厌氧处理技术可将酿造过程中产生的高浓度有机污染物转化为沼气,减少了对环境的污染,同时生产的沼气也可以用于酿造企业的供热需求等。
四、影响厌氧处理效果的因素1. pH值:厌氧处理一般需要保持pH值在6.5-7.5之间,否则会减慢处理速度或出现微生物死亡现象。
固体有机垃圾厌氧消化处理的研究进展陈庆今 刘焕彬 胡勇有(华南理工大学造纸与环境工程学院,广东广州 510640)摘 要:本文引用了大量的资料,特别是近年来在有机垃圾厌氧消化领域的资料,全面介绍了国内外的固体有机垃圾厌氧消化的研究情况。
认为厌氧消化对固体有机垃圾的处理是到目前为止生态上最为合理,经济上可行的处理方法。
关键词:固体有机垃圾;厌氧消化中图分类号:X705,S21614 文献标识码:A 文章编号:1000-1166(2001)03-0003-06A R eview on the Development of Anaerobic Digestion of Organic Solid W astes/CHEN Q ingΟjin,LIU H u anΟbin,HU YongΟyou/(College of P aperm aking and E nvironmental E ngineering,South China U niversity of T echnology, G u angzhou,510640)Abstract:M any latest materails was quoted to introduce the development in the research on anearobic digestion of s olid organicwastes(S OW)1The conclsion was made that the anearobic digestion is the m ost biologically s ound and econom ically feasible approach up to date in S OW treatment.K ey w ords:Organic S olid W astes;Anaerobic Digestion “固体有机垃圾”不是一个非常确定的术语。
新型厌氧消化技术的研究进展随着人口的增加、城市和农村面积的扩张,垃圾和污水的处理越来越成为人们关心的问题。
传统的处理方式存在着很多不足,所以新型的厌氧消化技术得到了人们的关注。
目前,新型厌氧消化技术正在得到越来越多的关注和应用,为人类的生态环境提供了新的解决方案。
1. 厌氧消化技术的基本概念厌氧消化技术是利用微生物代谢能力来将有机废物转化为沼气。
它主要用于处理有机质含量高的废物,如动物粪便、家庭垃圾、污水等。
在处理过程中,废物在密闭的容器中被酸性菌和产气菌分解为沼气。
厌氧消化技术可有效降低有机废物的体积和重量,并同时生产出沼气、液体肥料和固体肥料,达到了循环利用的目的。
2. 传统厌氧消化技术的缺陷传统厌氧消化技术的应用已有数十年,但它也存在着不少缺陷。
首先,传统的处理方式需要较长的消化时间,一般需要30到60天,成本较高,而且产出的沼气质量不高。
其次,传统厌氧消化技术对物质固体的消化能力较弱,这意味着只能处理较细的物质,难以处理纤维素等难分解物。
此外,传统厌氧消化技术还面临着对细菌所需的酸度、温度等条件要求较高的问题,一旦外部环境的变化,细菌的生存率将明显下降,导致处理效率不高。
3. 为了克服传统厌氧消化技术的缺陷,近年来,一些新型的厌氧消化技术得到了越来越多的关注。
这些新型厌氧消化技术通过创新反应器设计和管理技术,使得废物处理速度更快,同时提高了废物降解率和沼气产量。
3.1 温度压力发酵技术温度压力发酵是一种新型的厌氧消化技术,它通过发酵罐内部的压力和温度来促进废物分解。
在处理过程中,利用罐体内部的压力和温度将废物、废水和沼液复合物迫使到搅拌刀下,进而提高沼气的产量。
在实际应用中,温度压力发酵技术达到了较快的厌氧消化速度和较高的沼气产量,并且还提高了沼液的肥料效果。
此外,该技术还能有效处理含有硫化物和氯的废物。
3.2 循环床厌氧消化技术循环床厌氧消化技术是一种将有机物质降解成沼气的高效技术。
在处理的过程中,废物被送入循环床的下部,然后沼液会上升到处理床中央,再循环回到下部。
城市固体有机废弃物厌氧消化处理技术研究进展【摘要】随着城市不断发展建设,城市范围逐渐扩大,人口数量迅速攀升,这就给城市垃圾处理系统带来不小的挑战,为了顺利完成城市垃圾处理任务,需要加强对各种垃圾处理技术的研究,才能为城市居民提供良好的生活环境。
本文主要选择厌氧消化技术为研究对象,先分析我国城市垃圾处理现状,再研究MOSE厌氧消化处理技术,最后探讨技术工艺。
通过对该厌氧消化处理技术研究进展的概述,为我国城市生活垃圾的资源化处理提供方向。
【关键词】城市固体有机废弃物;处理;厌氧消化城市每天都会产生大量的垃圾,其中就包括固体有机废弃物,如果处理不及时,不但会占用城市土地资源,还会污染周边环境。
近些年,周边居民不断涌入城市内部,为城市注入新鲜血液的同时,城市垃圾总量也在不断增加。
就调查发现,每年城市处理的垃圾总量都高达数亿吨,其中淤泥、废弃物、厨余垃圾的混合物占比最高,达到60%,这些垃圾富含大量的有机物,在处理过程中容易出现腐败讲解的现象,对垃圾站才产生巨大的污染,影响整个城市的生态系统。
1我国城市生活垃圾处理现状现阶段,城市在处理固体有机废弃物时,为了达到减量及资源化的目的,通常会选择生物处理技术,包括堆肥、填埋、焚烧、厌氧消化等。
我国各个城市都建了垃圾处理工厂,大部分地区都以填埋作为主要处理手段,但是无法满足激增的处理需求,无法实现无害化处理。
填埋技术虽然操作简单,但是会占用城市土地资源,还会释放恶臭气体,如果填埋处理不到位,会对城市环境造成巨大危害。
垃圾焚烧可以利用热值发电,但是会适当大量的温室气体,对全球气候产生破坏,而且一些城市垃圾的水分较高,无法满足焚烧需求,就需要对焚烧处理工艺进行不断优化改进。
厌氧技术属于新兴技术,可以利用垃圾中的生物质,获得大量的沼气及废料,并且这种技术基本不会出现二次污染问题,为城市固体有机废弃物的处理提供新思路。
2城市固体有机废弃物厌氧消化处理技术2.1原理在使用厌氧消化处理技术时,让固体有机废弃物处于无氧条件,配合多种微生物分解有机质,得到能源物质、水、氢及二氧化碳。
厌氧消化技术的发展和应用在当今社会,随着生活水平的提高,人们越来越关注环境保护和垃圾处理等问题。
而厌氧消化技术正是一种有效的垃圾处理方法,其发展和应用也引起了广泛的关注和研究。
厌氧消化技术的发展厌氧消化技术是利用微生物分解有机物质的过程,把固体废弃物转化成沼气和有机肥料的一种处理方法。
早期的厌氧消化技术仅仅是把有机废物堆放在封闭的容器中,通过微生物的发酵产生的沼气发电。
但是这种方法的处理效率低,且有较大的环境风险。
随着技术的进步以及对环境保护意识的不断提高,厌氧消化技术也得到了更好的发展。
现代厌氧消化技术采用了更加精细化的控制和自动化的设备,以及更高效的反应器,提高了处理效率和质量。
同时,厌氧消化技术的应用不再局限于垃圾处理,也广泛应用于生物质能、食品工业、化工等领域。
厌氧消化技术的应用厌氧消化技术在垃圾处理方面的应用十分广泛。
例如,德国、日本等国家在城市垃圾处理中都采用了厌氧消化技术,将厨余垃圾、畜禽粪便等有机废弃物转化为可再生能源,同时还可产生有机肥料,实现资源的再利用。
此外,厌氧消化技术还广泛应用于农村的生物质能利用。
生物质能包括了包括生物废弃物、垃圾、农业废弃物、木材等,厌氧消化技术可以将这些有机物质转化为沼气和有机肥料,解决了能源资源的匮乏问题。
在化工和食品工业方面,厌氧消化技术也应用较为广泛。
例如,厌氧消化技术可以在生产生物化肥时将废弃物料再利用,将废物转化为资源。
化工企业也可以利用这种技术将工业废弃物处理成沼气和有机肥料。
厌氧消化技术的局限性虽然厌氧消化技术有着广泛的应用,但其局限性也是不可忽视的。
对于不同的废物,采用不同的处理方法才能更好地实现资源的利用。
例如,对于物质含水率较高的废弃物,采用厌氧消化技术时,需要加入其他物质作为杀菌剂来控制微生物的生长,增加消化效率,这将造成一定的成本开销。
此外,厌氧消化技术所产生的沼气,由于其由甲烷等成分组成,会导致温室气体的排放,加剧环境污染问题。
固体废物厌氧消化的工艺及其应用研究状况1.高固体厌氧消化与低固体厌氧消化在厌氧消化处理固体废物时,处理物料的总固体含量 (TS) 对反应的影响很人。
根据TS 的不同,可以将厌氧消化固体废物分成高固体厌氧消化和低固体厌氧消化。
高固体厌氧发酵的概念是 Sghulze 在1958 年提出的,又叫干发酵、固体发酵等,它只是…个相对于低固体厌氧消化的概念,并没有明确限定。
从1980 年起,Jewell 和Wujeik 在这领域做了一些工作,但进展很慢。
月前这方面的工作主要在欧美一些国家进行,如美国、丹麦、比利时、法国、瑞士等。
低固体厌氧消化是指传统的厌氧消化, TS 相对比较低,一般在8%以下,我国、印度、菲律宾等地的户用沼气池就属于此类。
随着固体含量的增高,发酵周期将变长,容易造成 VFA 和毒素积累、搅拌困难、白动慢、运行不稳定等不良反应。
但高固体厌氧消化可以提高池容产气率和池容效率、需水量低或不需水、消化后的产品不需脱水即可作为肥料或土壤调节剂使用。
欧洲1993 年以前低固体发酵占绝大多数,此后高固体发酵占到了优势,2000年有56.1 万t 固体废物用高固体厌氧发酵进行了处理。
2.单相消化与两相消化从反应级数来分,厌氧消化可分为单相和多相,单相厌氧消化是指水解酸化阶段与产甲烷阶段都在一个反应器中进行。
有机固体废物两相厌氧消化 (Two-phase anaerobic digestion) 工艺最早是由Pohland 和 Ghose 于1971年提出的,又叫两步或两阶段厌氧消化(Two-step anaerobic digestion), 是人为地将厌氧反应过程分解为水解产酸阶段和产甲烷两个阶段,来满足不同阶段厌氧消化微生物的活动需求,达到最佳的反应效率。
在产甲烷阶段前设置产酸阶段,可以控制产酸速率,避免产甲烷阶段超负荷,另外还可以避免复杂、多变、有毒的物质对整个系统造成冲击,提高了系统运行的稳定性。
污泥厌氧消化技术的研究与进展污泥厌氧消化技术的研究与进展污泥厌氧消化技术是一种将有机废弃物(如污水处理厂中产生的污泥)通过微生物在无氧条件下进行分解转化的过程。
它能够有效处理废弃物并产生有价值的产物,具有经济效益和环境友好的特点,因此在废物处理领域受到了广泛关注。
近年来,随着对环境保护和可持续发展的重视,污泥厌氧消化技术得到了进一步研究和改进。
首先,研究人员对厌氧消化过程中的微生物群落和代谢途径进行了深入研究。
他们发现,厌氧消化过程中的细菌、古菌和真核微生物以及它们的代谢产物之间存在复杂的相互关系。
通过对这些微生物的识别和分离,科学家们正在逐步揭示不同微生物种类在转化有机物过程中的作用,以及它们之间的相互作用。
其次,研究人员还致力于提高污泥厌氧消化技术的效率和产物质量。
他们通过调控反应温度、压力和pH值等参数,优化了消化过程中的微生物活性和代谢效率。
此外,一些先进的工程技术也被应用于厌氧消化系统,如超声波预处理、微生物燃料电池和气氛控制等,以提高消化过程中的产气速率和产气量,同时降低消化残渣的体积和毒性。
除了技术的改进,污泥厌氧消化技术的应用领域也在不断扩大。
传统上,该技术主要用于处理污水处理厂中产生的污泥,以减少其体积和有害物质,同时产生沼气作为能源。
然而,随着对资源回收和循环利用的需求增长,人们开始探索将该技术应用于其他有机废弃物的处理,如农业废弃物、食品废料和城市生活垃圾等。
利用污泥厌氧消化技术处理这些废弃物不仅能够减少其对环境的负担,还能够回收有价值的产物,如沼渣作为肥料和生物质作为能源。
需要指出的是,尽管污泥厌氧消化技术在实践中取得了重要进展,但仍面临一些挑战和限制。
首先,消化过程产生的气体(主要是甲烷)在处理过程中可能对环境造成负面影响,如温室效应和气味污染。
其次,厌氧消化过程中的微生物群落易受到外界环境变化、pH变化和毒性物质的影响,进而影响消化效果和产物质量。
因此,在技术改进和应用扩大的基础上,还需要进一步加强对该技术的监测和控制,以确保其安全、高效和可持续发展。
有机固废厌氧消化技术研究进展
作者:高丽娜
来源:《智富时代》2015年第07期
【摘要】厌氧消化的技术可以实现废弃物污染防治以及综合利用的双重目标,可以说是有机进行固废处理和处置的主要趋势。
本文主要对厌氧消化技术的处理有机固废的微生物学机理和影响因素还有消化工艺的研究进展进行了分析总结。
【关键词】厌氧消化;有机固体废物;两相消化
一、前言
有机的固体废物一般是指含水率低于百分之就是的可生化的能够讲解的有机废物,它们通常有着能够生化的降解性。
这些废物中含有很多大量的生物质能,对这些生物质能源进行有效的利用,对于实现环境以及经济的可持续发展有着非常重要的意义。
对于有机固体的废物进行处置的方式很多。
因为有机固废的可生化降解性比较高,运用生物技术处置有机废物有着潜在的优势。
生物处理法包含好氧堆肥法以及厌氧消化法。
最近几年,欧洲的很多国家都把目光转为了厌氧消化的方式,积极的修建有机的固废厌氧消化处理厂,日本一些国加也先后的建设了有机固废厌氧消化的处理示范工程。
可是在我们国家,就算农村已经有小型的沼气池的选用,高浓度有机污水还有污泥处理中也广泛的选择厌氧消化的工艺,可是选用于固废处理领域的真实的例子还是很少。
所以,十分的有必要去针对我们国家中的显示情况,去对有机固废的厌氧消化进行相对系统的研究。
二、厌氧消化的机理
在理论的研究上,国内和国外的些学者对于厌氧发酵的过程中物质的消化以及转化还有不同的菌群作用都去进行了非常多的研究,可是还是有许多的问题需要去一步研究。
对厌氧消化的微小生物学的认识,可以说是经历了一个从前线到逐渐完善的过程。
二十世纪三十年代,厌氧的消化被总结性地划分为产酸阶段还有产甲烷阶段,也就是两阶段的理论。
在七十年代初的时候Bryantlzgl 等人对两阶段的理论一起进行了修正,并且提出了厌氧消化的三阶段的理论,主要是突出产氢产乙酸菌的地位以及作用。
并且, Zeikuslao 等人还提出了厌氧消化的四种群理论,,表现了同型产乙酸菌的作用。
这个理论主要认为是厌氧进行发酵的过程是能够分成四个阶段,第一阶段可以称作是水解阶段:也就是把不溶性的大分子有机物分解成为小分子的水溶性的低脂肪酸;第二个阶段酸化阶段:发酵细菌把水溶性的低脂肪酸转化为H2和CH3000H以及CH3CH2OH 等,酸化的阶段料液pH 值快速下降;第三个阶段产氢产乙酸的阶段:专性的产氢产乙酸菌对于还原性的有机物的氧化作用,能够生成H2和HCO3以及
CH3COOH。
同型产乙酸细菌把H和、HCO3- 转化成了CH3COOH,这个阶段因为还有大量的有机酸的分解造成pH 值的上升;第四个阶段也就是甲烷化阶段:产甲烷菌把乙酸转化成为CH4 还有CO2,并且用H2去还原CO2 成为CH4,或者是选择其他的细菌产生甲酸去形成
CH4。
不管是三个阶段的理论,还是四种群的理论,其实都可以被说成是对两阶段理论的补充以及完善,能够比较好地显示厌氧的发酵过程中不相同的代谢菌群之间的相互作用和相互影响还有相互制约的一种动态的平衡关系,表明了复杂的有机物厌氧消化微生物的过程。
三、厌氧的消化工艺
厌氧消化处理固体废物,因为技术的革新慢慢的形成了以湿式完全混合厌氧消化和厌氧干发酵以及两相厌氧消化等为主的工艺形式。
湿式完全混合的厌氧消化工艺(也就是我们所说的湿式工艺)的选择最早也最为普遍。
在这个工艺的作用下固体的浓度维持在百分之十五以下,其液化和酸化以及产气三个阶段是处于同样的反应器中去进行,有着工艺过程非常的简单并且投资小而且运行还有管理上都是十分方便的好处。
这样的工艺作用下浆液是一种完全进行混合的状态,很容易受到氨氮和盐分等物质的控制,所以产气率较低。
厌氧干发酵又被称作是高固体厌氧消化,在旧的的厌氧消化工艺中固体的含量一般都比较低,而高固体消化中固体的含量能够达到百分之三十五。
高固体厌氧消化主要的特点是是单位容积的产气量高并且需水量少还有单位容积处理量大以及消化后的沼渣不需脱水就能够当做是肥料以及土壤的调节剂。
随着着固体浓度的不断增加,干发酵的工艺中所需要设计的抗酸抗腐蚀性强的反应器,并且还需要处理干发酵系统中的输送流体的粘度大小,和高固体的浓度所产生的控制问题。
两相厌氧消化的工艺也就是去创造两个不同的生物还有营养环境的条件,主要是温度和pH 等。
Ghosh 最早提出的优化每个阶段的反应条件能够去提升整体的反应效率,并且增加沼气的产量,最后还提出了两相厌氧消化。
动力学中限制是两相系统加速相分离最经常使用的手段,按照酸化菌还有产甲烷菌的生长速度上的不同去进行相分离。
还有一些技术是能够促进厌氧系统的相分离的,主要有滤床在处理不溶性的有机物时是能够给用以达到相分离。
渗析和膜分离以及离子交换树脂等等也是能够用在相分离的。
大多数观点觉得,运用相分离的技术去创造对发酵细菌有好处的生态环境,减少有机酸的过多积累,能够提高系统的处理能力。
Ghosh等采用厌氧消化的处理垃圾产生的燃料(RDF),比较了单相式还有两相式的反应器的处理效果,结果显示出两相消化和传统的单相式反应器相比,甲烷的产量是提高了百分之二十多左右。
Goel 等人还对茶叶渣去进行两相厌氧消化的研究,发现每当去除1kgCOD,平均产生得气量就是0.48m3,COD 去除率为百分之九十三,甲烷含量百分之七十三。
两相厌的氧工艺的最为重要的优点不但是反应效率的提升,同时还增加了系统自身的稳定性能,并且加强了对进料的缓冲的能力。
很多的在湿式系统中的生物降解不稳定的物质在这个系统中的稳定性都是非常好的好。
尽管这种工艺有很多的的优点,可是也因为太过于复杂的设计以及运行和维护,所以在现实中被应用中和选择的并不是很广泛。
在现在这个时期,两相消化在工业的应用上还没有展示出比较有特点的优越性,投资和维护可以被称为是它最为主要的限制的因素。
四、结束语
有机的固废厌氧消化的技术目前已经引起起了国内外学者的普遍关注,它们在消化大量有机废物的同时,还能够得到很多高质量的堆肥产品以及沼气,实现生物质能的多层次的多次利用。
当前,我国在有机垃圾的厌氧消化工程选择的方面的研究的还是比较少得,并且关于厌氧消化的研究主要都是集中在水处理的方面。
不同厌氧发酵的工艺真实应用里所存在的一个主
要的问题是规模化运行的自动化程度非常低,技术装备也比较差。
所以,对厌氧消化的最好的生物转化条件以及生态微环境还有设计进行完善的过程控制系统等方面,还要去进一步的深入研究,以达到最好的处理的效果。
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