(5.6)--生物沼气生活中的新能源.ppt

《(5.6)--生物沼气生活中的新能源.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(5.6)--生物沼气生活中的新能源.ppt（53页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、生物沼气生物沼气Biogas第一节第一节 概概 述述 一、沼气的发展历史一、沼气的发展历史 l什么是沼气？什么是沼气？沼沼气气是是有有机机物物质质在在厌厌氧氧环环境境中中，在在一一定定的的温温度度、湿湿度度、酸酸碱碱度度等等条条件件下下，通通过过微微生生物物发发酵酵作作用用，产产生生的的一一种种可可燃燃气气体体。由由于于这这种种气气体体最最初初是是在在沼沼泽泽、湖湖泊泊、池池塘塘中中发发现现的的，所所以以称称作作沼沼气气（biogas，marsh gas，sludge gas）。）。第一节第一节 概概 述述 l沼沼气气含含有有多多种种气气体体，主主要要成成分分是是甲甲烷烷（CH4）和和二氧化碳

2、（二氧化碳（CO2）。）。l沼沼气气微微生生物物分分解解有有机机物物，产产生生沼沼气气的的过过程程，叫叫沼沼气发酵气发酵。l1776年年意意大大利利物物理理学学家家A.沃沃尔尔塔塔测测出出湖湖泊泊底底部部植植物体腐烂而产生的气体中含有甲烷。物体腐烂而产生的气体中含有甲烷。l1875年年俄俄国国学学者者波波波波夫夫首首先先利利用用河河泥泥加加入入纤纤维维素素物物质质中中，产产生生出出甲甲烷烷，并并发发现现了了甲甲烷烷发发酵酵是是一一个个微微生生物物学学的的过过程程。这这一一发发现现引引起起了了微微生生物物学学家家的的广泛兴趣，为沼气发酵的应用奠定了基础。广泛兴趣，为沼气发酵的应用奠定了基础。沼沼

3、 气气 历历 史史l1896年年在在英英国国一一个个小小城城市市建建起起了了一一座座沼沼气气池池，用用来来处处理理生生活活污污水水所所产产生生的的污污泥泥，所所产产的沼气用来照明一条街道。的沼气用来照明一条街道。l1900年年在在印印度度建建造造了了用用人人粪粪做做原原料料的的沼沼气气池。池。l1914年年美美国国大大约约有有75个个城城市市和和许许多多机机构构都都建造了沼气池。建造了沼气池。l1927年年德德国国开开始始用用沼沼气气发发电电，并并用用冷冷却却发发电机组的热水来加热沼气池。电机组的热水来加热沼气池。第一节第一节 概概 述述沼沼 气气 历历 史史第一节第一节 概概 述述l随随着着

4、对对沼沼气气发发酵酵原原理理认认识识的的深深入入，沼沼气气池池由由开开始始时的简单化粪池发展到高速消化器（时的简单化粪池发展到高速消化器（1950年年）。）。l1955年年出出现现了了使使微微生生物物回回流流的的厌厌氧氧接接触触工工艺艺，使使厌氧消化的效率大大提高。厌氧消化的效率大大提高。l1969年出现了厌氧滤器。年出现了厌氧滤器。l1979年研制成功厌氧污泥床。年研制成功厌氧污泥床。这这些些新新工工艺艺使使可可溶溶性性原原料料在在沼沼气气池池内内发发酵酵时时间间大大大大缩缩短短，从从原原来来几几十十天天缩缩短短到到一一天天，甚甚至至几几个个小小时时，这这样样就就使使沼沼气气发发酵酵用用于于

5、处处理理污污水水等等工工程程成成为可能，也为沼气生产创造了更好的办法。为可能，也为沼气生产创造了更好的办法。沼沼 气气 历历 史史第三章第三章第三章第三章 沼沼沼沼 气气气气 发发发发 酵酵酵酵 第一节第一节 概概 述述l19201920年年罗罗国国瑞瑞在在广广东东省省汕汕头头市市建建造造生生产产沼沼气气的的沼沼气气池池，19291929年年开开设设了了沼沼气气商商号号，名名为为“中中国国天天然然气气瓦瓦斯斯灯灯行行”。19301930年年取取得得了了沼沼气气专专利利权权，在在全全国国1313个省修建了沼气池。个省修建了沼气池。l2020世世纪纪5050年年代代末末，我我国国农农村村办办沼沼气

6、气出出现现了了高高潮潮，全全国国很很多多省省市市都都修修建建了了沼沼气气池池，目目的的是是解解决决农农村村炊炊事事用用能能，收收到了一定的成效。到了一定的成效。沼沼 气气 历历 史史第一节第一节 概概 述述l 70年年代代初初，由由于于农农村村生生活活燃燃料料严严重重短短缺缺，在在四四川川、江江苏苏和和河河南南等等省省农农村村又又一一次次掀掀起起了了发发展展沼沼气气的的热热潮潮，一一度度发发展展到到700多多万万个个沼沼气池。气池。l到到70年年代代后后期期，有有大大量量池池子子报报废废，这这种种状状况就难免使得一些人对沼气技术发生怀疑。况就难免使得一些人对沼气技术发生怀疑。l1979年年5月

7、月召召开开的的全全国国沼沼气气工工作作会会议议，认认真真总总结结了了前前一一阶阶段段发发展展沼沼气气工工作作中中的的经经验验教教训，提出了训，提出了重视质量、稳步发展重视质量、稳步发展的方针。的方针。沼沼 气气 历历 史史第一节第一节 概概 述述l依靠科学技术，坚持建池质量，重视经济依靠科学技术，坚持建池质量，重视经济效益，建管并重，稳步发展，并逐步形成效益，建管并重，稳步发展，并逐步形成以能源、环境保护和生态农业为目标的中以能源、环境保护和生态农业为目标的中国沼气建设模式，从而使中国沼气建设出国沼气建设模式，从而使中国沼气建设出现了新的转机，走上了稳步、健康发展的现了新的转机，走上了稳步、健

8、康发展的道路。道路。l目前，中国沼气技术应用在全球处于领先目前，中国沼气技术应用在全球处于领先地位。地位。沼沼 气气 历历 史史第一节第一节 概概 述述l目前户用沼气池累计达目前户用沼气池累计达1 800万户万户；l到到2002年年北北方方能能源源生生态态模模式式应应用用达达36.89万万户户；南方能源生态模式应用达南方能源生态模式应用达313.29万户万户。l到到2002年年我我国国各各地地兴兴建建了了不不同同型型式式、处处理理各各种种不不同同原原料料的的大大中中型型沼沼气气工工程程达达1560处处，总总池池容容达达到到76.51万万m3，年产沼气，年产沼气1.837亿亿m3。l处处理理的的

9、原原料料由由污污泥泥、人人畜畜粪粪便便、酒酒精精废废液液、屠屠宰宰废废水水等等，扩扩大大到到食食品品、制制药药、轻轻工工、化化工工等等几几十十个行业的个行业的200多种废水。多种废水。沼沼 气气 历历 史史第一节第一节 概概 述述推广和利用沼气，既具有一定的经济效益，同时还推广和利用沼气，既具有一定的经济效益，同时还可以取得以下综合效益可以取得以下综合效益：(1)(1)扩大燃料资源，将原来不作燃料使用的人畜粪扩大燃料资源，将原来不作燃料使用的人畜粪便及其他生活废料变成热能加以利用。便及其他生活废料变成热能加以利用。(2)(2)改变农村传统燃料的燃烧方式，提高了热量的改变农村传统燃料的燃烧方式，

10、提高了热量的有效利用。有效利用。(3)(3)节约秸秆用以还田，增加肥源，或用作粗饲料节约秸秆用以还田，增加肥源，或用作粗饲料及轻工业、手工业原料等。及轻工业、手工业原料等。(4)(4)经过沼气池的发酵，提高了有机肥料的质量和经过沼气池的发酵，提高了有机肥料的质量和肥效。肥效。(5)(5)有利于环境卫生，减少疾病；有利于水土保持，有利于环境卫生，减少疾病；有利于水土保持，改进生态平衡等。改进生态平衡等。沼沼 气气 历历 史史第一节第一节 概概 述述二、沼气的成分二、沼气的成分l沼沼气气是是一一种种混混合合气气体体，其其组组成成不不仅仅取取决决于于发发酵酵原原料料的的种种类类及及其其相相对对含含量

11、量，而而且且随随发发酵酵条条件件及及发发酵酵阶段的不同而变化。阶段的不同而变化。l当当沼沼气气池池处处于于正正常常稳稳定定发发酵酵阶阶段段时时，沼沼气气的的体体积积组组成成大大致致为为：CH4 5070，C02 3040，少量的少量的CO、氢、氢H2、H2S、O2、N2等气体。等气体。l沼沼气气的的组组成成中中，可可燃燃成成分分包包括括CH4、H2S、CO和和重重烃烃等等气气体体；不不可可燃燃成成分分包包括括C02、N2和和NH3等等气气体体。在在沼沼气气成成分分中中H2S平平均均含含量量为为0.034。第二节第二节 沼气发酵的基本过程沼气发酵的基本过程 一一、沼沼气气发发酵酵（Biogas

12、Fermentation）的的定义定义l沼沼气气发发酵酵（又又称称厌厌氧氧消消化化anaerobic digest），是是一一个个复复杂杂的的微微生生物物学学过过程程，是是指指各各种种有有机机物物在在厌厌氧氧条条件件下下，被被各类沼气发酵微生物分解转化，最终生成沼气的过程。各类沼气发酵微生物分解转化，最终生成沼气的过程。l沼沼气气发发酵酵在在自自然然界界中中广广泛泛存存在在，如如在在人人和和动动物物的的肠肠道道，腐腐烂烂树树木木的的木木质质部部，河河流流、湖湖泊泊和和海海洋洋的的沉沉积积物物中中，淹淹水水的土壤、沼泽、污水、粪坑中都有沼气发酵微生物的存在。的土壤、沼泽、污水、粪坑中都有沼气发酵

13、微生物的存在。l修修建建沼沼气气发发酵酵装装置置就就是是模模仿仿自自然然环环境境为为沼沼气气发发酵酵微微生生物物创创造造合合适适的的生生活活条条件件，使使沼沼气气池池内内能能够够生生长长繁繁殖殖出出更更多多的的沼气发酵微生物，成为用人工的办法生产沼气。沼气发酵微生物，成为用人工的办法生产沼气。第二节第二节 沼气发酵的基本过程沼气发酵的基本过程二、沼气发酵的基本过程二、沼气发酵的基本过程 l（1）第一阶段是液化阶段，也称之为水解发酵阶段。）第一阶段是液化阶段，也称之为水解发酵阶段。各种固形有机物在微生物分泌出的各种胞外酶的作用下，各种固形有机物在微生物分泌出的各种胞外酶的作用下，固形有机物被分解

14、成分子量较小的可溶性物质。（经水固形有机物被分解成分子量较小的可溶性物质。（经水解作用之后，多糖分解为可溶性单糖，蛋白质分解为肽解作用之后，多糖分解为可溶性单糖，蛋白质分解为肽或氨基酸，脂肪酸分解为甘油和脂肪酸。）这些可溶性或氨基酸，脂肪酸分解为甘油和脂肪酸。）这些可溶性物质能够进入细胞之内被微生物所利用。物质能够进入细胞之内被微生物所利用。l（2）第二阶段是产酸阶段。进入细胞的各种可溶性物）第二阶段是产酸阶段。进入细胞的各种可溶性物质，在各种胞内酶的作用下，进一步分解代谢，生成各质，在各种胞内酶的作用下，进一步分解代谢，生成各种挥发性脂肪酸，其中主要是乙酸，同时还有氢、二氧种挥发性脂肪酸，其

15、中主要是乙酸，同时还有氢、二氧化碳和少了其他产物化碳和少了其他产物l（3）第三阶段是甲烷菌所完成的产甲烷阶段。甲烷菌）第三阶段是甲烷菌所完成的产甲烷阶段。甲烷菌分解乙酸形成甲烷和二氧化碳，或利用氢还原二氧化碳分解乙酸形成甲烷和二氧化碳，或利用氢还原二氧化碳形成甲烷，或转化甲酸形成甲烷。形成甲烷，或转化甲酸形成甲烷。第二节第二节 沼气发酵的基本过程沼气发酵的基本过程三、沼气发酵的微生物三、沼气发酵的微生物 按按照照沼沼气气发发酵酵过过程程，可可以以将将参参与与沼沼气气发发酵酵的的微微生生物物分分为为两两大大类类群群，即即不不产产甲甲烷烷的的微微生物类群和产甲烷的微生物类群。生物类群和产甲烷的微生

16、物类群。1.不不产产甲甲烷烷微微生生物物类类群群 包包括括细细菌菌、真真菌菌和原生动物三大类，其中主要是细菌类。和原生动物三大类，其中主要是细菌类。不不产产甲甲烷烷细细菌菌有有许许多多种种，按按呼呼吸吸类类型型来来分分有有专专性性厌厌氧氧菌菌、好好氧氧性性菌菌和和兼兼性性厌厌氧氧菌菌，其中以专性厌氧菌为主，数量最多。其中以专性厌氧菌为主，数量最多。第二节第二节 沼气发酵的基本过程沼气发酵的基本过程l厌厌氧氧菌菌是是不不产产甲甲烷烷阶阶段段主主要要起起作作用用的的菌菌类类，包包括括各各种种生生理理群群，如如厌厌氧氧性性纤纤维维分分解解菌菌、果果胶胶分分解解细细菌菌、丁丁酸酸细细菌菌，以以及及在在

17、厌厌氧氧条条件件下下分分解解蛋蛋白白质质、脂脂肪肪、碳碳水水化化合合物物的的各各种细菌和硫酸还原细菌等等。种细菌和硫酸还原细菌等等。第二节第二节 沼气发酵的基本过程沼气发酵的基本过程2.产甲烷微生物类群产甲烷微生物类群l是是一一群群非非常常特特殊殊的的微微生生物物，它它们们严严格格厌厌氧氧，对对氧氧和和氧氧化化剂剂非非常常敏敏感感，即即使使存存在在微微量量的的氧都会对产甲烷菌造成不利影响。氧都会对产甲烷菌造成不利影响。l产产甲甲烷烷菌菌只只能能利利用用比比较较简简单单的的有有机机化化合合物物和和无无机机化化合合物物，而而不不能能利利用用大大多多数数生生物物赖赖以以生生存存的的碳碳水水化化合合物

18、物、蛋蛋白白质质和和脂脂肪肪。它它们们在在代代谢谢H2、CO2、甲甲酸酸、乙乙酸酸、甲甲醇醇、甲甲胺胺时时，从从中中获获得得碳碳源源和和能能源源来来维维持持细细胞胞的生长繁殖。的生长繁殖。第二节第二节 沼气发酵的基本过程沼气发酵的基本过程l沼沼气气发发酵酵时时，产产甲甲烷烷菌菌靠靠其其他他细细菌菌代代谢谢作作用用的的终终产产物物而而生生存存，这这就就使使沼沼气气发发酵酵对对各各种复杂有机物具有广泛的适应性。种复杂有机物具有广泛的适应性。l产产甲甲烷烷菌菌有有中中温温类类型型，也也有有高高温温类类型型，适适宜宜的的pH为为6.57.6，它它们们都都以以氨氨态态氮氮为为氮氮源。源。第二节第二节 沼

19、气发酵的基本过程沼气发酵的基本过程3.非产甲烷菌和产甲烷菌间关系非产甲烷菌和产甲烷菌间关系l不产甲烷菌为产甲烷菌不产甲烷菌为产甲烷菌提供提供生长和产甲烷所必生长和产甲烷所必须的须的基质基质l不产甲烷菌为产甲烷菌不产甲烷菌为产甲烷菌创造创造适宜的适宜的厌氧环境厌氧环境l不产甲烷菌为产甲烷菌不产甲烷菌为产甲烷菌消除有毒物质消除有毒物质l产甲烷菌为不产甲烷菌的生化反应产甲烷菌为不产甲烷菌的生化反应解除反馈机解除反馈机制制l非产甲烷菌和产甲烷菌共同维持环境中的适宜非产甲烷菌和产甲烷菌共同维持环境中的适宜pHpH值值第二节第二节 沼气发酵的基本过程沼气发酵的基本过程4.4.厌氧消化中间产物抑止机理厌氧消

20、化中间产物抑止机理l挥发性脂肪酸积累到一定数量抑制了产甲烷菌的活性挥发性脂肪酸积累到一定数量抑制了产甲烷菌的活性 水解产酸的速率往往远远大于产甲烷的速率，产生的水解产酸的速率往往远远大于产甲烷的速率，产生的有机酸不能被产甲烷菌及时利用，从而使有机酸不能被产甲烷菌及时利用，从而使PHPH值降低，抑值降低，抑制了水解酸化的继续进行及产甲烷菌的活性制了水解酸化的继续进行及产甲烷菌的活性。l丙酸的积累抑制了产甲烷菌的活性丙酸的积累抑制了产甲烷菌的活性 由于丙酸的产氢产乙酸的速率很慢，导致丙酸积累，由于丙酸的产氢产乙酸的速率很慢，导致丙酸积累，PHPH值严重降低，抑制了产甲烷菌的活性值严重降低，抑制了产

21、甲烷菌的活性 第二节第二节 沼气发酵的基本过程沼气发酵的基本过程四、沼气发酵的特点四、沼气发酵的特点 综综合合沼沼气气发发酵酵的的生生物物过过程程和和生生物物化化学学过过程程来来看看，与与有有机机物在好氧条件下进行分解代谢相比较，沼气发酵有以下特点：物在好氧条件下进行分解代谢相比较，沼气发酵有以下特点：（1）沼气微生物自身耗能少。）沼气微生物自身耗能少。（2）沼气发酵能处理高浓度的有机废物。）沼气发酵能处理高浓度的有机废物。（3）沼气微生物对营养要求较低，能处理的废物种类多。）沼气微生物对营养要求较低，能处理的废物种类多。（4）沼气发酵受温度的影响较大。沼气发酵受温度的影响较大。（5）发发酵酵

22、的的主主要要终终产产物物(CH4和和CO2）很很容容易易从从发发酵酵液液中中分分离出来。离出来。第三节第三节 沼气发酵原料和原料产气特性沼气发酵原料和原料产气特性 发发酵酵原原料料是是供供给给沼沼气气发发酵酵微微生生物物，进进行行正正常常生生命命活活动动所所需需的的营营养养和和能能量量，是是不不断断生生产沼气的物质基础。产沼气的物质基础。l农业剩余物、秸秆、杂草、树叶等农业剩余物、秸秆、杂草、树叶等l猪、牛、马、羊、鸡等家畜家禽的粪便猪、牛、马、羊、鸡等家畜家禽的粪便l农农业业、工工业业产产品品的的废废水水废废物物（如如豆豆制制品品的的废水、酒糟和糖渣等废水、酒糟和糖渣等l水生植物水生植物第四

23、节第四节 沼气发酵的工艺条件沼气发酵的工艺条件（一）严格的厌氧环境（一）严格的厌氧环境 严格的厌氧环境是沼气发酵的先决条件严格的厌氧环境是沼气发酵的先决条件 l产产酸酸阶阶段段的的不不产产甲甲烷烷微微生生物物，有有好好氧氧菌菌、厌厌氧氧菌菌和和兼兼性性厌厌氧氧菌菌，但但大大多多数数是是厌厌氧氧菌菌，需需要要在在无无氧氧条条件件下下，把把复复杂杂的的有有机机物物质质分分解解成简单的有机酸等。成简单的有机酸等。l产产气气阶阶段段的的产产甲甲烷烷菌菌则则更更是是专专性性厌厌氧氧菌菌，不不仅仅不不需需要要氧氧，氧氧对对产产甲甲烷烷菌菌反反而而有有毒毒害害作作用。用。第四节第四节 沼气发酵的工艺条件沼气

24、发酵的工艺条件l厌厌氧氧程程度度一一般般需需用用氧氧化化还还原原电电位位（或或称称氧氧化化还还原原势势）来来表表示示。一一种种物物质质的的氧氧化化程程度度愈愈高高则则电电势势趋趋于正，而物质还原程度愈高则电势趋于负。于正，而物质还原程度愈高则电势趋于负。l沼沼气气发发酵酵启启动动或或新新鲜鲜原原料料入入池池时时带带进进一一部部分分氧氧，造造成成沼沼气气池池内内较较高高的的氧氧化化还还原原势势。但但只只要要沼沼气气池池密密封封不不漏漏气气，由由于于好好氧氧菌菌和和兼兼性性厌厌氧氧菌菌的的活活动动，迅迅速速将将氧氧消消耗耗掉掉，使使沼沼气气池池氧氧化化还还原原势势逐逐渐渐降降低低，从而为产甲烷菌创

25、造出良好的厌氧环境。从而为产甲烷菌创造出良好的厌氧环境。l修修建建的的沼沼气气池池必必须须严严格格密密封封，这这样样一一方方面面是是保保证证不不漏漏水水、不不漏漏气气，同同时时也也是是为为了了保保证证严严格格的的厌厌氧氧环境。环境。第四节第四节 沼气发酵的工艺条件沼气发酵的工艺条件（二）温度条件（二）温度条件 l一一般般来来讲讲，池池内内发发酵酵温温度度在在10以以上上，只只要要其其他他条条件件配配合合得得好好（如如酸酸碱碱度度适适宜宜、沼沼气气发发酵酵菌菌多多）就可以开始发酵，产生沼气。就可以开始发酵，产生沼气。l在在一一定定范范围围以以内内(1540）随随温温度度的的增增高高，产产气量和产

26、气速率都相应的增高。气量和产气速率都相应的增高。l温温度度介介于于3060之之间间，沼沼气气发发酵酵的的每每日日产产气气效效率率和和每每日日负负荷荷量量产产气气不不是是与与温温度度的的增增高高呈呈正正相相关，而是在这个范围之内出现了两个产气的高峰。关，而是在这个范围之内出现了两个产气的高峰。第四节第四节 沼气发酵的工艺条件沼气发酵的工艺条件l一一个个高高峰峰在在3040之之间间(中中温温发发酵酵)，另另一个更高峰介于一个更高峰介于5060之间之间(高温发酵高温发酵)。l在在这这两两个个最最适适的的发发酵酵温温度度中中，是是由由两两个个不不同同的的微微生生物物群群参参与与作作用用的的，中中温温发

27、发酵酵和和高高温温发发酵酵相相比比较较，后后者者比比前前者者在在一一定定容容积积的的发发酵酵容容器器中中可可能能处处理理的的有有机机物物量量和和气气体体产产量量高高22.5倍。倍。第四节第四节 沼气发酵的工艺条件沼气发酵的工艺条件（三）适宜的酸碱度（三）适宜的酸碱度 l酸酸碱碱度度是是指指溶溶液液中中氢氢离离子子（H）的的浓浓度度。溶溶液液中氢离子多，呈酸性；氢离子少，则呈碱性。中氢离子多，呈酸性；氢离子少，则呈碱性。l沼沼气气微微生生物物最最适适宜宜的的酸酸碱碱度度以以pH6.57.5为为宜宜（这这里里pH是是指指沼沼气气池池内内发发酵酵料料液液的的pH，而而不不是是发发酵原料的酵原料的pH

28、）。）。l当当pH7.5时时，沼沼气气发发酵酵就就要要受受到到抑抑制，甚至停止产气。制，甚至停止产气。l料料液液的的pH是是监监测测发发酵酵过过程程中中进进行行其其控控制制的的一一个个重要技术参数。重要技术参数。第四节第四节 沼气发酵的工艺条件沼气发酵的工艺条件l在在沼沼气气发发酵酵过过程程中中，产产甲甲烷烷最最旺旺盛盛时时，二二氧氧化化碳碳的的含含量量很很低低，pH在在77.5之之间间；当当pH处处于于最最低低值时，酸性气体（主要是值时，酸性气体（主要是CO2）含量正是最大值。）含量正是最大值。l在沼气发酵过程中，在沼气发酵过程中，pH也在有规律地变化。也在有规律地变化。l发发酵酵初初期期，

29、大大量量产产酸酸，pH下下降降。随随后后，由由于于氨氨化化作作用用的的进进行行，产产生生的的氨氨中中和和了了一一部部分分有有机机酸酸。同同时时，由由于于产产甲甲烷烷活活动动利利用用了了大大量量的的挥挥发发酸酸，这这样就可使样就可使pH回到正常值。回到正常值。l在在正正常常情情况况下下沼沼气气发发酵酵的的pH有有一一个个自自然然平平衡衡过过程，一般不需要进行人为地调节。程，一般不需要进行人为地调节。第四节第四节 沼气发酵的工艺条件沼气发酵的工艺条件l如如果果配配料料不不适适当当，或或缺缺乏乏正正常常操操作作管管理理，也也可可能能使使挥挥发发酸酸大大量量积积累累，pH下下降降。此此时时便便需需要要

30、采采取取措措施施，进行调节，使进行调节，使pH恢复正常。恢复正常。调节的办法：调节的办法：l经经常常少少量量出出料料并并投投入入同同量量的的新新料料，以以稀稀释释发发酵酵液液中的挥发酸，提高中的挥发酸，提高pH。l农村中采用加草木灰和适量氨水调节农村中采用加草木灰和适量氨水调节pH。l用用石石灰灰水水调调节节pH，但但要要保保证证石石灰灰与与发发酵酵液液完完全全混混合合，否否则则在在强强碱碱区区域域内内微微生生物物活活性性受受到到破破坏坏。加加石石灰的量也要严格控制。灰的量也要严格控制。l若若pH高高于于8（过过碱碱），可可适适当当加加入入牛牛、马马粪粪便便（牛马粪便呈酸性，（牛马粪便呈酸性，

31、pH56)，并加水冲淡。，并加水冲淡。第四节第四节 沼气发酵的工艺条件沼气发酵的工艺条件（四）沼气池的有机负荷（四）沼气池的有机负荷 1.容积有机负荷容积有机负荷 即每单位体积消化器每天即每单位体积消化器每天所承受的有机物的量，通常以吨所承受的有机物的量，通常以吨COD/m3 d为为单位，有时也用单位，有时也用TS或或VS来表示有机物的量。来表示有机物的量。l容积负荷是消化器设计和运行的重要参数。容积负荷是消化器设计和运行的重要参数。l容积有机负荷的大小主要是由厌氧活性污泥容积有机负荷的大小主要是由厌氧活性污泥的数量和活性决定的。的数量和活性决定的。第四节第四节 沼气发酵的工艺条件沼气发酵的工

32、艺条件2.污污泥泥负负荷荷 即即每每千千克克厌厌氧氧活活性性污污泥泥每每天天所所承承受受的有机物的量，单位是的有机物的量，单位是kg COD/kgVS d。在在消消化化器器运运行行过过程程中中确确定定容容积积负负荷荷的的根根据据是是污污泥负荷。泥负荷。3.水水力力负负荷荷 即即每每单单位位体体积积消消化化器器每每天天所所承承受受污污水的体积，单位是水的体积，单位是m3/m3d。在在同同样样容容积积有有机机负负荷荷的的条条件件下下，发发酵酵原原料料浓浓度度不不同同，投投料料体体积积则则不不一一样样，这这就就构构成成不不同同的的水水力力负负荷荷。有有机机物物浓浓度度高高则则水水力力负负荷荷低低，有

33、有机机物物浓浓度度低低则则水水力力负负荷荷高高。当当有有机机物物浓浓度度基基本本稳稳定定时时，水水力力负负荷荷则成为工艺控制的主要条件则成为工艺控制的主要条件。第四节第四节 沼气发酵的工艺条件沼气发酵的工艺条件 各各种种类类型型的的沼沼气气发发酵酵有有一一定定的的有有机物负荷能力。机物负荷能力。l负负荷荷太太低低，由由于于营营养养物物质质不不足足，会会使使细细菌菌处于饥饿状态而使发酵效率下降；处于饥饿状态而使发酵效率下降；l负负荷荷太太高高，使使其其中中的的微微生生物物处处于于超超负负荷荷状状态态，这这时时往往往往出出现现酸酸化化速速度度大大于于甲甲烷烷化化速速度度，造造成成有有机机酸酸的的积

34、积累累，使使产产气气机机制制受受到到抑抑制制，发酵不能继续进行。发酵不能继续进行。第四节第四节 沼气发酵的工艺条件沼气发酵的工艺条件沼气发酵的处理能力：沼气发酵的处理能力：l中温发酵中温发酵为为23 kgCOD/m3dl高温发酵高温发酵为为5 kgCOD/m3dl自然发酵自然发酵则大大低于上两种发酵的处理能则大大低于上两种发酵的处理能力，其处理能力还随自然温度的变化而异。力，其处理能力还随自然温度的变化而异。在处理中如能提高污泥的浓度，在发酵在处理中如能提高污泥的浓度，在发酵罐内滞留大量微生物，则可以显著地提高处罐内滞留大量微生物，则可以显著地提高处理能力。理能力。第四节第四节 沼气发酵的工艺

35、条件沼气发酵的工艺条件 与与有有机机负负荷荷量量密密切切相相关关的的因因素素是投料率和滞留期。是投料率和滞留期。l投投料料率率：指指每每天天向向发发酵酵罐罐单单位位容容积积投投入入的的原料量原料量kgTS/m3d，同时排出等量的旧料。，同时排出等量的旧料。l滞滞留留期期：指指原原料料在在发发酵酵罐罐内内的的相相对对停停留留时时间，以间，以d计或以计或以h计。计。第四节第四节 沼气发酵的工艺条件沼气发酵的工艺条件（五）接种物（五）接种物 l沼沼气气发发酵酵中中菌菌种种数数量量的的多多少少和和质质量量的的好好坏坏直接影响沼气的产生。直接影响沼气的产生。第四节第四节 沼气发酵的工艺条件沼气发酵的工艺

36、条件l沼沼气气发发酵酵菌菌种种在在自自然然界界中中广广泛泛存存在在，特特别别是是各各种种阴阴沟沟污污泥泥中中，由由于于有有丰丰富富的的有有机机物物质质和和良良好好的的厌厌氧氧条条件件，沼沼气气发发酵酵微微生生物物大大量量繁繁殖，形成了丰富的微生物群落。殖，形成了丰富的微生物群落。l农农村村沼沼气气池池大大换换料料时时，采采用用沼沼气气发发酵酵液液作作为接种物，也可以达到同样的效果。为接种物，也可以达到同样的效果。第四节第四节 沼气发酵的工艺条件沼气发酵的工艺条件 接接种种物物添添加加的的数数量量，要要按按不不同同的的工工艺艺要求来考虑。要求来考虑。l常常温温发发酵酵 接接种种物物一一般般采采用

37、用下下水水道道污污泥泥，添添加加量量相相当当发发酵酵液液重重的的1015，若若采采用用沼沼渣渣时时，则则应应加加10以以上上；如如若若使使用用较较多多的的秸秸秆秆作作发发酵酵原原料料时时，应应该该加加大大接接种种用用量量，其其重重量量应应大大于于秸秸秆秆的的重量。重量。l中中温温发发酵酵 中中温温发发酵酵菌菌种种要要由由常常温温接接种种物物中中筛筛选，富集驯化来得到。选，富集驯化来得到。l高高温温发发酵酵 高高温温发发酵酵菌菌种种一一般般从从中中温温发发酵酵菌菌种种富集驯化培养而得。富集驯化培养而得。第四节第四节 沼气发酵的工艺条件沼气发酵的工艺条件（六）压力（六）压力 沼沼气气发发酵酵与与池

38、池内内气气体体压压力力有有密密切切的的关关系系，沼沼气气池池内内压压力力过过高高或或处处于于变变压压状状态态对对产产气气有有一一定定的的影影响响，使使产产气气速度减慢。速度减慢。l大大型型沼沼气气发发酵酵罐罐的的底底部部常常由由于于搅搅拌拌不不到到，水水压压使使沼沼气气和和硫硫化化物物处处于于过过饱饱和和状状态态，从从而而使挥发酸积蓄，抑制了反应的进行。使挥发酸积蓄，抑制了反应的进行。l在小型沼气池中也有同样的现象。在小型沼气池中也有同样的现象。第四节第四节 沼气发酵的工艺条件沼气发酵的工艺条件l我我国国小小型型沼沼气气池池多多为为水水压压式式沼沼气气池池，其其贮贮气气部部分分和和发发酵酵部部

39、分分连连在在一一起起，没没有有固固定定的的分分界界，发发酵酵料料液液多多，则则贮贮气气部部分分减减小小，反反之之，则则贮贮气气部部分分增增大大。沼沼气气池池常常处处于于变变动动压压力力下下工工作作，对对产产气气有有一一定定的的影影响响。如如果果加加以以搅搅拌拌，则压力的影响就会减小。则压力的影响就会减小。l对对于于大大型型沼沼气气池池，应应设设置置贮贮气气装装置置，小小型型沼沼气气池池亦亦可可采采用用上上置置式式或或分分置置式式浮浮罩罩贮贮气气，以保持比较稳定的气压。以保持比较稳定的气压。第四节第四节 沼气发酵的工艺条件沼气发酵的工艺条件（七）搅拌（七）搅拌 沼沼气气池池内内料料液液一一般般分

40、分为为三三层层。上上层层为为结结壳壳层层，中中层层为为清清液液层层，下下层层为为沉沉渣渣层层。为为了了打打破破结结壳壳层层，使使料料液液混混合合均均匀匀，更更好好地地与与微微生生物物接接触触，应应该该进进行行必要的搅拌。必要的搅拌。搅拌方法搅拌方法：(1)(1)机机械械搅搅拌拌 机机械械搅搅拌拌器器安安装装在在沼沼气气池池中中，上上、中中、下下均可，适用于单一原料（纯粪或粉碎后的作物秸秆原料）。均可，适用于单一原料（纯粪或粉碎后的作物秸秆原料）。(2)(2)液液搅搅拌拌 用用人人工工或或泵泵从从沼沼气气池池抽抽取取一一定定量量料料液液，再再将将其其倾入沼气池内，以产生较强的液体回流，达到搅拌目

41、的。倾入沼气池内，以产生较强的液体回流，达到搅拌目的。(3)(3)气气搅搅拌拌 将将沼沼气气池池内内产产生生的的沼沼气气，利利用用压压力力从从池池底底部部冲冲进去，产生较强的气体回流，以达到搅拌的目的。进去，产生较强的气体回流，以达到搅拌的目的。第四节第四节 沼气发酵的工艺条件沼气发酵的工艺条件（八）添加剂和抑制剂（八）添加剂和抑制剂 1.添添加加剂剂 能能促促进进有有机机物物分分解解并并提提高高沼沼气气产产量量的的物物质质。添添加加剂剂的的种种类类很很多多，包包括括一一些些酶酶类类、无机盐类、有机物和其他无机物等。无机盐类、有机物和其他无机物等。如如：纤纤维维素素酶酶、尿尿素素、CaC03、

42、钾钾、钠钠、钙、镁钙、镁、活性炭粉、活性炭粉 2.抑抑制制剂剂 对对沼沼气气发发酵酵微微生生物物的的生生命命活活动动起起抑抑制作用的物质。制作用的物质。已已知知的的抑抑制制剂剂有有各各种种农农药药、金金属属离离子子、氨氨态氮等。态氮等。第五节第五节 沼气发酵工艺类型沼气发酵工艺类型 沼沼气气发发酵酵从从配配料料入入池池到到产产出出沼沼气气的的一一系系列列操操作作步步骤骤、过过程程和和所所控控制制的的条条件件称称为为沼沼气气发酵工艺发酵工艺。（一）按投料方式不同，沼气发酵分为三种类型（一）按投料方式不同，沼气发酵分为三种类型1.批批量量发发酵酵（可可以以观观测测发发酵酵产产气气的的全全过过程程，

43、但但不不能均衡产气这种类型适合于研究）能均衡产气这种类型适合于研究）第五节第五节 沼气发酵工艺类型沼气发酵工艺类型2.连续发酵连续发酵（可以维持稳定的原料消化利用（可以维持稳定的原料消化利用速率和稳定的产气率，大中型沼气发酵多采速率和稳定的产气率，大中型沼气发酵多采用此种方式用此种方式）第五节第五节 沼气发酵工艺类型沼气发酵工艺类型3.半连续发酵半连续发酵（我国农村的家用水压式沼（我国农村的家用水压式沼气池基本上属于这一类气池基本上属于这一类）第五节第五节 沼气发酵工艺类型沼气发酵工艺类型（二二）按按发发酵酵温温度度不不同同，沼沼气气发发酵酵分分为为三三种种类型类型 l高高温温发发酵酵 发发酵

44、酵过过程程中中控控制制温温度度，一一般般来来讲，介于讲，介于5060之间。之间。l中中温温发发酵酵 发发酵酵过过程程中中控控制制温温度度一一般般介介于于3040之间。之间。l常常温温发发酵酵（也也叫叫自自然然温温度度发发酵酵）在在发发酵酵过过程程中中不不进进行行温温度度控控制制，发发酵酵液液的的温温度度随随自自然温度有规律地进行变化。然温度有规律地进行变化。第五节第五节 沼气发酵工艺类型沼气发酵工艺类型三种发酵类型的优缺点：三种发酵类型的优缺点：l高高温温和和中中温温发发酵酵处处理理效效率率高高，处处理理时时间间短短，产产气气量量高高；缺缺点点：设设备备比比较较复复杂杂，需需要要消消耗耗大大量

45、量的的能能量量用用于于加加温温和和保温。保温。l常常温温发发酵酵设设备备简简单单，不不需需加加温温，便便于于推推广广；缺缺点点：产产气气率率低低，尤尤其其在在冬冬季季由于温度过低，影响产气。由于温度过低，影响产气。第五节第五节 沼气发酵工艺类型沼气发酵工艺类型（三三）按按发发酵酵的的级级差差，沼沼气气发发酵酵分分为为三三种种类类型型l单单级级式式 发发酵酵物物的的发发酵酵产产气气全全过过程程只只在在一一个个沼气池内完成。沼气池内完成。l两两级级式式 有有两两个个沼沼气气池池，将将第第一一个个沼沼气气池池发发酵酵后后的的发发酵酵料料液液再再送送入入第第二二个个沼沼气气池池中中继继续续发发酵酵，以

46、以回回收收余余气气，并并对对有有机机废废物物进进行行较较彻彻底底的的处理。以第一级产气为主。处理。以第一级产气为主。l多多级级式式 可可以以有有三三级级、四四级级甚甚至至更更多多级级的的发发酵酵处处理理。多多级级发发酵酵只只在在污污水水处处理理上上有有这这样样的的例例子。子。第五节第五节 沼气发酵工艺类型沼气发酵工艺类型（四）按作用方式，沼气发酵分为两种类型（四）按作用方式，沼气发酵分为两种类型l一一步步发发酵酵 沼沼气气发发酵酵的的产产酸酸与与产产甲甲烷烷阶阶段段在在同同一一装装置置内内进进行行。通通常常的的发发酵酵工工艺艺都都属属于于一一步步发发酵酵工工艺艺，即即原原料料的的水水解解（液液

47、化化）阶阶段段、产产酸酸阶阶段段、产产甲甲烷烷阶阶段段都都在在同同一一个个环环境境条条件件下进行。下进行。l两两步步发发酵酵 沼沼气气发发酵酵的的产产酸酸阶阶段段与与产产甲甲烷烷阶阶段段分分别别在在两两个个装装置置中中进进行行，有有利利于于高高分分子子有有机机废废水水及及有有机机物物的的处处理理，有有机机质质转转化化效效率率高，但单位有机质的沼气产量稍低。高，但单位有机质的沼气产量稍低。户用沼气池基本构造1、发酵间。是沼气池的主体，是存放发酵原料和水的地方，也是进行发酵产气的场所。2、进料管。是将发酵原料和水送入发酵间的通道。“三结合”沼气池（厕所、猪圈、沼气池）的进料口与厕所、猪圈直接连通。3、水压间。也叫出料间，用于储存从贮气间排出的发酵液，起封闭沼气池的作用，并使贮气间的沼气保持一定的量。沼气发酵池4、活动盖或拱盖。位于沼气池顶端，在大出料和维修时，需打开活动盖，平时是盖紧不漏气的。5、导气管。固定在沼气池拱顶的活动盖上，有的沼气池直接将导气管固定在拱顶上，管子下端与贮气间相通，上端接输气管至用气处。沼气导气管沼气贮气池6、出料管。是连接发酵间和水压的通道，也是取出发酵间的残渣液的口。7、贮气间。是收集、储存沼气的方。它位于发酵间的上部，与发酵间成一体，组成沼气池池体。