启动时一次投入大量原料。 产气量下降，添加新料，排出旧料
3 两步消化工艺 第一反应器：酸化， 第二反应器：严格厌氧，产甲烷 大幅度提高了产气率，效率高
四、厌氧消化装置 1 水压式沼气池
水压式沼气池在我国有60多年运行历史，主要池型。 结构与工作原理 图5-9 ➢ 埋设与地下，立式圆筒形发酵池。 ➢ 主要结构包括加料管、发酵间、水压间、导气管等。
率低，产气量下降 • 磷：含量 1/1000 有机物
3．搅拌
搅拌避免局部酸积累。：机械，充气，充液搅
拌。
搅拌对发酵产气率的影响表9-10
3．温度 低温发酵：<20度，随自然温度变化，产气低，不能灭病原菌。 中温发酵：37度，甲烷菌最佳活性温度区。 高温发酵：53度，甲烷菌最佳活性温度区。产气最高，但是需要加热保
温，管理复杂。
4．pH值 甲烷菌要求pH很窄，一般发酵在6.8~7.5。最佳7.0~7.2
容易破坏pH, 需要一定的碱度。---------------用石灰调节
添加新料时候
5．搅拌 扩大微生物与有机物的接触 搅拌避免局部酸积累。 ----机械，充气，充液搅拌。
6 添加物和抑制物 添加磷矿粉等促进厌氧发酵，提高产气量。 添加微生物生长需要的微量元素，钾，纳，镁等 调整C/N比加入的碳源，氮源 避免重金属，有毒物质的混入
厌氧发酵制沼气
厌氧发酵也称沼气发酵或甲烷发酵 有机物在厌氧细菌作用下转化为甲烷（或称沼气）的
过程。 ➢ 自然过程。 ➢ 厌氧发酵工艺：采用人工方法，创造厌氧细菌所需的营
养条件，使其在一定设备内具有很高的浓度，厌氧发酵过程 则可大大加快。 ➢厌氧消化的特点： 生产过程全封闭，可控性好，降解快 资源化效果好 易操作，不需供氧 产物可用作化肥，饲料，堆肥原料 可杀死传染病菌 厌氧生物生长率低，效率低，会产生恶臭气体。
2 金属回收 监测金属浓度，大于1g/l 置换法等回收金属
3 菌液再生 • 直接送回浸出反应器再生 • 细菌再生池再生
四 细菌浸出处理放射性废渣
图5-17
2 自然温度消化 自然温度影响下消化温度随之变化。 ➢原料多位秸秆，粪便，半定期补充新鲜原料 ➢出料工作量大 ➢结构简单，成本低，施工方便易推广。
根据投料运转方式 1 连续消化工艺 图5-7 连续投料，连续出料 易于控制，有机物消化，产气率稳定
2 半连续消化工艺 图5-8 固体有机原理沼气消化最常用工艺
研究表明，72%的甲烷来自醋酸
(二) 两段理论 酸性发酵阶段 碱性发酵阶段 有机酸分解形成甲烷，生产氨导致碱性环境
二影响发酵的因素
1．厌氧条件 产酸阶段多为厌氧菌， 产气阶段为专性厌氧
氧化还原点位Eh： -300mV 2．原料配比
• 碳氮比发酵最适宜的碳氮比：20~30：1 过小，过剩的氮转变为游离氨气，抑制产甲烷菌活动；过高，反应速
1，液化(水解)阶段 图 5-4 发酵细菌：纤维素分解菌、脂肪分解菌、蛋白质水解菌
-------利用胞外酶对有机物分解为溶与水的物质，吸收入体内，酵解为不同产物 。 水解影响因素：物料，微生物浓度，温度，pH等
2，产酸阶段 产氢，产酸细菌 把液化阶段的中间产物分解为挥发性脂肪酸： 丙酸，丁酸，脂肪酸，乳酸，醛，酮，醇，氢等
3，产甲烷阶段 甲烷菌
第二阶段产物降解成 甲烷，CO2, 利用氢产甲烷。
甲烷生成途径 CH4COOH--------------CH4+CO2 H2+CO2----------------CH4+2H2O 4HCOOH--------------CH4+3CO2+2H2O 4CH3OH------------3CH4+CO2+2H2O 4CO+2H2O----------CH4+3CO2
特点： 结构简单，造价低，施工方便。 产气不稳定，原料利用率低
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
极限工作状态
2 甲烷消化池 图5-10 结构：消化室，气体贮存室，贮水库，进料口，出料口，
搅拌器，导气喇叭口
气体贮藏室与消化池相通。 用贮水库调节沼气气压，使之稳定 • 室内气压过高，消化液通过进料间的通水穴压入贮
水库 • 室内气压不足，贮水库液体流入消化池
年40万t规模。
二 细菌浸出的机理
1 细菌 自养菌 表5-2 常见浸矿细菌生理特性 2 浸出机理 • 化学反应说 p147
金属的浸出完全由于化学反应，微生物的作 用只是形成了优良的浸出剂 • 直接作用假说 细菌的酶体系直接催化矿物氧化分解，同时 使得金属溶出。
三 细菌浸出工艺
图5-16 浸出工艺流程图 1 浸出 可利用天然斜坡 布液方法： 喷洒法，灌溉法，垂直管法 操作控制 • 浸出液均匀分布。 • pH 防止金属形成沉淀
7 接种物 细菌种群，数量影响甲烷的生成。 开始发酵时，一般菌种量打到料液量的5%以上。
三、发酵工艺
预处理，厌氧消化器，气体净化贮存，消化液与污泥分离，处理，利用
按照消化温度分类 1 高温消化工艺
47~55度，有机物分解旺盛，消化快，适合 处理城市垃圾，粪便，有机污泥等 • 高温硝化菌的培养： 污水池菌种扩大培养 • 高温：蒸汽加热 • 连续投料 • 搅拌：温度均匀
一 厌氧消化原理 2大类微生物相继起作用 1. 混合发酵细菌 有机物水解---有机酸等中间产物 2. 产甲烷细菌 绝对厌氧，对温度，抑制剂，pH非常敏感。
有机物 微生物
细胞物质
有机酸，醇类 CO2,NH3,H2S等，能量 + 微生物
细胞物质 CO2,CH4等，能量
（一 ）厌氧消化三段理论 依次分为液化、产酸、产甲烷三个阶段
3 红泥塑料沼气池
4 干湿交替消化沼气池 • 上消化室：批量投料干消化 • 半连续进料，湿消化 5 现代工业化消化设备
自学
第三节 固体废物的微生物浸出
微生物能把矿物中的硫，铁等变成可溶盐， 浸出。
例如：硫杆菌，铁杆菌
细菌浸出工业发展30多年，发展很快。 细菌浸出：Zn,Mn,As,Ni,Co,Cu等，Cu的浸出每