（环境科学与工程专业论文）粪便、餐厨和芦苇混合厌氧消化性能研究.pdf

北京化工大学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者签名：边企玺 日期：泣! 1 年宜盏旦 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位 论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权 单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送 交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以 公布学位论文的伞部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其 它复制手段保存、汇编学位论文。 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在土年解密后适用 本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授 权书。 作者签名：旅脑 导师签名： 芦苇 粪便，三种物料相比，餐厨对混合厌氧消化的影响高度显著， 芦苇和粪便均不显著。粪便、餐厨和芦苇合适的添加量分别为1 6 0 昏 6 0 9 和5 0 9 ，正交实验显示：芦苇、粪便和餐厨厌氧消化的最佳比例 为1 ：3 5 ：2 。除餐厨添加量的单因素实验外，其余实验组在整个厌氧消 化过程中均未出王见酸中毒现象，c o d 去除率较高，发酵结束后，沼 液c o d 值在l 0 0 0 2 0 0 0m g l 之问。整个厌氧消化过程中，各实验组 n h 3 n 浓度有所增加，但都未超过其限制浓度；n 0 3 一n 浓度先增后 减，说明各反应器密闭状态良好。 其次在最佳比例基础上研究三种添加剂( 硅藻土、膨润土、沸石) 对这三种物料混合厌氧消化的影响，并对其机理进行初步探讨。结果 北京化工大学硕士毕业沦文 显示：各添加剂对混合厌氧消化均有促进作用，当用量均为5 时， 对厌氧消化促进影响顺序为沸石 硅藻土 膨润土，其中沸石促进效 果明显是由于其释放的c a 2 + 和m f + 能够被消化系统中的微生物有效 利用。沸石、硅藻土和膨润土最佳投加量分别为1 0 、5 和1 0 ( w w ， 以发酵物料计) 。整个厌氧消化过程中，各实验组均未出现酸化现象， c o d 去除率较高，基本都达到了7 0 以上；各实验组n h 3 n 和n 0 3 。n 浓度均未超过其限制浓度，沸石对n h 3 一n 吸附作用较强，膨润土和 硅藻土相对较弱。 关键词：粪便；餐厨；芦苇；添加剂；混合厌氧消化 i i a b s t r a c t s t u d yo na n a e r o b i cc o d i g e s t i o no ff e c e s ， k i t c h e nr e s i d u ea n dr e e d a b s t r a c t a l a 唱ea m o u n to ff e c e s ，k i t c h e nr e s i d u ea n dr e e dp r o d u c e se v e q y e a r a n da st h em a i nw a s t e sw i t hh i g h - o r g a n i ch a v eb e c a m eo n eo ft h e k e ye n v i r o n m e n t a lp r o b l e m s a n a e r o b i cd i g e s t i o nh a sp r o v e da ne f ! e 色c t i v e w a y t oc a r qo u tr e d u c t i o na n dh a r m l e s s n e s so ff e c e s ，k i t c h e nr e s i d u ea n d r e e dw a s t e s ；m o r e o v e ri tc a np r o d u c ec l e a ne n e r g yp r o d u c t i o n a n a e r o b i cc o d i g e s t i o no ff e c e s ，k i t c h e nr e s i d u ea n dr e e d ，w h i c ha r e t h em a i no r g a n i cw a s t ea n dk e p ta tm e s o p h i l i ct e m p e r a t l l r e ( 3 6 l ) ，7 t o t a ls o l i dc o n t e n t ，w a si n v e s t i g a t e d f i r s t l y ；t h er a t i oo fa n a e r o b i cc o d i g e s t i o no ff e c e s ，k i t c h e nr e s i d u e a n dr e e dw a s i n v e s t i g a t e d t h er e s u l t ss h o wt h a t ： t h ei n n u e n c eo f m a t e r i a l so na n a e r o b i cd i g e s t i o nw a st h a tk i t c h e nr e s i d u e r e e d f e c e s ， a n dt h ei n n u e n c eo fk i t c h e nr e s i d u ew a sh i g h l ys i g n i f i c a n t ，f e c e sa n dr e e d w e r en o ts i g n i f i c a n t a p p r o p r i a t ea d d i t i v e so ff e c e s ，k i t c h e nr e s i d u ea n d r e e dw e r el6 0 9 ，6 0 9a n d5 0 9r e s p e c t i v e l y o n h o g o n a le x p e r i m e n t ss h o w t h a tt h eb e s tp r o p o r t i o no fa n a e r o b i cd i g e s t i o no fr e e d ，f e c e sa n dk i t c h e n r e s i d u ew a sl ：3 5 ：2 i na d d i t i o nt ot h eg r o u p ，w h i c hi n f l u e n c eo fk i t c h e n r e s i d u eo na n a e r o b i cc o d i g e s t i o nw a si n v e s t i g a t e d ，e a c hg r o u pd i dn o t a p p e a ra c i d i 丘c a t i o n ，w i t hh i g hc o dr e m o v a le 艏c i e n c ya n dc o d v a l u e i i i 北京化工大学硕士毕业论文 o ft h e 诧r m e n t a t i o nl i q u o rw a sb e t w e e nlo o o 2 0 0 0m g l d u r i n gt h e p r o c e s so fa n a e r o b i cc o d i g e s t i o n ，i n c r e a s e 打e n do fn h 3 nc o n c e n t r a t i o n w a sf o u n d h o w e v e r a n a e r o b i cc o d i g e s t i o ni n h i b i t i o nw a sn o to b s e r v e d t h er e a c t o r sw e r ei i l g o o da i r t i g h tc o n d i t i o nf o rn 0 3 nc o n c e n t r a t i o n i n c r e a s e d6 r s t l ya n dt h e nd e c i i e a s e d t h ee f r e c t so ft h r e ed i f j 隆r e n tk i n d so fi n o 唱a n i ca d d i t i v e s ( d i a t o m i t e ， b e n t o n i t e ，z e o l i t e ) o na n a e r o b i cc o d i g e s t i o no ff e c e s ，k i t c h e nr e s i d u ea n d r e e d ，w h i c ha r et h em a i no r g a n i cw a s t e ，w a si n v e s t i g a t e d ，a n dt h e a c c e l e r a t i v em e c h a n i s ma b o u tt h ea n a e r o b i c c o - d i g e s t i o n w i t ht h e a d d i t i o no fi n o r g a n i ca d d i t i v e sw a sa l s ob r i e n yd i s c u s s e d t h er e s u l t s s h o w e dt h a tk e p ta tm e s o p h m ct e m p e r a t u r e ( 3 6 l ) ，7 t o t a ls o l i d c o n t e n t ，e a c ho n eo ft h et 1 1 r e ei n o r g a n i ca d d i t i v e sh a dp o s i t i v ee f f e c t so n a n a e r o b i cc o _ d i g e s t i o no ft h et h r e ek i n d so fm a t e r i a l s ，t h es e q u e n c eo f i m p r o v e m e n te f j f i c i e n c y w a s ： z e o l i t e d i a t o m i t e b e n t o n i t e ，w h e n a n a e r o b i cc o d i g e s t i o no fa d d i t i v e sw e r ea 1 15 ，c a 2 + a n dm 孑+ r e l e a s e d f r o mz e o l i t ec o u l db eu t i l i z e de f r e c t i v e l yo fb yt h e m i c r o o r g a n i s m si n d i g e s t i v es y s t e m ， w h i c hp r o m o t e dt h ee f f e c to fz e o t i c a p p r o p r i a t e a d d i t i v e so fz e o l i t e ，d i a t o m i t ea n db e n t o n i t ew e r elo 、5 a n dlo ( w ws u b s t r a t e ) ，r e s p e c t i v e ly d u r i n g t h e p r o c e s s o fa n a e r o b i c c o - d i g e s t i o n ，e a c h 铲o u p ，w h i c ht h i e ed i a e r e n tk i n d so fa d d i t i v e sw a sp u t i nr e s p e c t i v e l y ；d i dn o ta p p e a ra c i d i n c a t i o n ，w i t hc o dr e m o v a le f j f i c i e n c y b e i n gu pt om o r et h a n7 0 ，a n di n c r e a s et r e n do fnh 3 一nc o n c e n t r a t i o n i v a b s t r a c t w a sf o u n d h o w e v e r a n a e r o b i cc o d i g e s t i o ni n h i b i t i o nw a sn o to b s e r v e d t h ea d d i t i o no fz e o l i t er e s u l t e di ns i g n m c a n tn h 3 - nr e m o v a l sb e t t e rt h a n b e n t o n i t ea n dd i a t o m i t e k e y w o r d s ：f e c e s ；k i t c h e nr e s i d u e ；r e e d ；a d d i t i v e s ；a n a e r o b i cc o d i g e i t i o n v 北京化工大学硕士毕业论文 目录 第一章绪论l 1 1 混合厌氧消化概述l 1 1 1 混合厌氧消化原理- ：1 1 1 2 混合厌氧消化的影响因素2 1 1 3 厌氧消化优点6 1 2 混合物料厌氧消化研究进展7 1 3 添加剂对厌氧消化的影响7 1 3 1 微生物对厌氧消化的影响8 1 3 2 矿物材料对厌氧消化的影响8 l - 3 3 其它添加物的影响一8 1 4 课题研究目的及内容8 1 4 1 课题研究目的8 1 4 2 课题研究内容9 第二章实验材料及分析测试方法1 0 2 1 实验装置与材料一1 0 2 1 1 实验装置l o 2 1 2 实验材料1 0 2 2 分析测定项目、方法及仪器1 1 2 2 1 分析测定项目和方法1 l 2 2 2 实验仪器1 2 第三章芦苇、粪便和餐厨混合厌氧消化比例研究实验1 3 3 1 芦苇、粪便和餐厨混合厌氧消化过程餐厨含量的影响实验1 3 3 1 1 实验方法1 3 3 1 2 结果和讨论l3 3 1 3 小结21 v i 日录 3 2 芦苇、粪便和餐厨混合厌氧消化过程芦苇含量的影响实验2l 3 2 1 实验方法21 3 2 2 结果和讨论2 2 3 2 3 小结2 7 3 3 芦苇、粪便和餐厨混合厌氧消化过程粪便含量的影响实验2 7 3 3 1 实验方法2 7 3 3 2 结果和讨论2 8 3 3 3 小结3 4 3 4 芦苇、粪便和餐厨混合厌氧消化比例正交实验3 4 3 4 1 实验方法3 4 3 4 2 结果和讨论3 4 3 4 3 小结3 7 3 5 本章小结一3 8 第四章芦苇、粪便和餐厨混合厌氧消化过程添加剂的影响研究3 9 4 1 沸石对芦苇、粪便和餐厨混合厌氧消化的影响实验3 9 4 1 1 实验方法3 9 4 1 2 结果和讨论3 9 4 1 3 小结4 5 4 2 硅藻土对芦苇、粪便和餐厨混合厌氧消化的影响实验。4 6 4 2 1 实验方法4 6 4 2 2 结果和讨论4 7 4 2 3 小结5 2 4 3 膨润土对芦苇、粪便和餐厨混合厌氧消化的影响实验5 3 4 3 1 实验方法5 3 4 3 2 结果和讨论5 3 4 3 3 小结5 9 4 4 本章小结6 0 第五章芦苇、粪便和餐厨混合厌氧消化过程各添加剂对比实验6 2 5 1 实验方法一6 2 5 2 结果和讨论：6 2 v i i 北京化工大学硕士毕业论文 5 2 1 不同添加剂对混合厌氧消化产气状况的影响6 2 5 2 2 不同添加剂对混合厌氧消化过程p h 值和c o d 的影响6 4 5 2 3 不同添加剂对混合厌氧消化过程氮素的影响6 5 5 2 4 不同添加剂对混合厌氧消化促进机理的探讨6 7 5 3 本章小结6 8 第六章结论与建议6 9 6 1 结论6 9 6 2 建议7 0 参考文献7l 蓟【 射一7 5 研究成果和发表的学术论文7 6 作者简介7 7 v i c o n t e n t s 一一 c o n t e n t s c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 1 1 1a j l a e r o b i cc o d i g e s t i o no v e r v i e w 1 1 1 1p r i n c i p l e so f a n a e r o b i cc o d i g e s t i o n i 1 1 2l n n u e n c ef a c t o r so f a n a e r o b i cc o d i g e s t i o n 一z 1 1 3t h ea d v a n t a g e so fa n a e r o b i cd i g e s t i o n o 1 2p r o g r e s so f s m d yo na n a e r o b i cc o d i g e s t i o n ， 1 3i n n u e n c eo fa d d i t i v e so na n a e r o b i cc o d i g e s t i o n 一7 1 3 1i n n u e n c eo f a n a e r o b eo na n a e r o b i cc o d i g e s t i o n 芍 1 3 2l n n u e n c eo fi n o r g a n i ca d d i t i v e so na n a e r o b i cc o 。d i g e s t i o n 8 1 3 3l n f l u e n c eo f o t h e ra d d i t i v e so na n a e r o b i cc o d 谵e s t i o n 8 1 4t h ep u r p o s ea n dc o n t e n to f t h e i e s e a r c h 。6 1 4 1t h ep u r p o s eo f t h er e s e a r c h o 1 4 2t h ec o n c e n to f t h er e s e a r c h y c h a p t e r2e x p e r i m e n t a lm a t e r i a l sa n da n a i y t i c a im e t h o d l o 2 1e q u i p m e n t sa n d1 1 1 a t e r i a i s “l o 2 1 1e x p e r i n l e n t a le q u i p m e n t s 1 0 2 1 2e x p e r i m e n t a lm a t e r i a l s lo 2 2a n a l i c a lm e t h o d ，i n d e xa n di n s t r u m e n t s - 儿 2 2 1a n a l i c a lm e t h o da n di n d e x l 1 2 2 2l a b o r a t o r yi n s t r u m e n t s 一1 2 c h a p t e r 3e x p e r i m e n to ff e c e s ，l i t c h e nr e s i d u ea n dr e e dr a t i o l 3 3 1l n n u e n c eo f k i t c h e nr e s i d u eo na n a e r o b i cc o d i g e s t i o n 1 3 3 1 1e x p e r i m e n t a ln l e t h o d i j 3 1 2r e s u l t sa n dd i s c u s s i o n l j 3 1 3s u m m a 巧2 l i x 北京化工大学硕士毕业论文 3 2i n f l u e n c eo f r e e do na n a e r o b i cc o d i g e s t i o n 2l 3 2 1e x p e r i m e m a lm e t h o d 2 1 3 2 2r e s u l t sa n dd i s c u s s i o n 2 2 3 2 3s u m m a n ，2 7 3 3i n n u e n c eo f 龟c e so na m e r o b i cc o d i 2 e s t i o n 2 7 3 3 1e x p e r i m e m a lm e t h o d 2 7 3 3 2r e s u l t sa n dd i s c u s s i o n 2 8 3 3 3s u n 吼a r v 3 4 3 4a n a e r o b i cc o d i g e s t i o no r t h o g o n a le x p e r i m e n t 3 4 3 4 1e ) 币e r 证l e n t a lm e t h o d 3 4 3 4 2r e s u l t sa n dd i s c u s s i o n 3 4 3 4 3s u m m a n r 3 7 3 5c h a p t e rs u m m a 巧3 8 c h a p t e r4i n n u e n c eo fa d d i t i v e so na n a e r o b i cc o d i g e s t i o n 3 9 4 1i n n u e n c eo f z e o l i t eo na n a e r o b i cc o d i g e s t i o n 3 9 4 1 1e x d e r i i i l e m a lm e t h o d 3 9 4 1 2r - e s u l t sa n dd i s c u s s i o n 3 9 4 1 3s u n l r n a r v 4 5 4 2i n f l u e n c eo f d i a t o m i t eo na n a e r o b i cc o d i g e s t i o n 一4 6 4 2 1e x d e r i m e n t a lm e c h o d 4 6 4 2 2r e s u i t sa r l dd i s c u s s i o n 4 7 4 ，2 3s u m m a r v 5 2 4 3i n f l u e n c eo f b e n t o n i t eo na n a e r o b i cc o d i g e s t i o n 5 3 4 3 1e x p e r i m e n t a lm e t h o d 5 3 4 3 2r e s u l t sa n dd i s c u s s i o n 5 3 4 3 3s u m m a r v 5 9 4 4c h a p t e rs u m m a 叮6 0 c h a p t e r 5c o n t r a s te x p e r i m e n to fa d d i t i v e s 6 2 5 1e x p e r i m e n t a lm e t h o d 6 2 5 2r e s u l t sa n dd j s c u s s i o n 6 2 x c t 朋t s 5 2 1g a sv i e l da n a l v s i s 6 2 5 2 2p ha n dc o da n a l y s i s 一6 4 5 2 3n i t r o g e na n a l y s i s 6 5 5 2 4m e c h a n i s mo f a d d i t i v e s 6 7 5 3c h a p t e rs u m m a d ，6 8 c h a p t e r 6c o n c l u s i o n sa n ds u g g e s t i o n s 一6 9 6 1c o n c l u s i o n s 6 9 6 2s u g g e s t i o n s 7 0 a p p e n d i x 7 l a c k n o w l e d g e m e n t s 7 5 r e s e a r c ha c h i e v e m e n t sa n dp u b l i s c a t i o n s 7 6 i n t r o d u c t i o no fa u t h o r 7 7 x i 符号说明 一一 符号说明 t s v s t o c i c t c n h 3 一n n 0 3 - n t n c o d v f a 总固体含量 挥发性固体含量 总有机碳 无机碳 总碳 氨氮 硝氮 总氮 化学需氧量 挥发性脂肪酸 第。一章绪论 1 1 混合厌氧消化概述 1 1 1 混合厌氧消化原理 第一章绪论 厌氧发酵又称厌氧消化，是在无分子氧的厌氧条件下由活性污泥中的多种厌 氧微生物共同作用将有机物分解并生成c h 4 和c 0 2 的过程，在这个过程中存在 许多中间过程和中问产物，使此过程成为一个复杂的过程。 厌氧反应若是有足够长的反应时间，会适应很差的环境，但是厌氧消化本身 存在一些不稳定性，这是由于厌氧的微生物对环境敏感造成的，并且环境中还会 存在着一些抑制性的或是有毒的物质i lj 。影响厌氧处理的因素有：营养比、温度、 有机负荷、氧化还原电位、p h 、微生物量、混合接触状况等。其中温度、碳氮 比、p h 、和障碍因子为主要的影响因素。 厌氧发酵过程，不同微生物的代谢过程相互影响、相互制约，形成了复杂的 生态系统。厌氧消化的反应过程从二阶段理论发展到目前的三阶段理论和四阶段 理论。 二阶段理论主要分为产酸和产甲烷两个阶段【2 】，将发酵过程中的细菌分为不 产甲烷和产甲烷细菌两种。产酸阶段主要作用是把一些大分子有机物分解成醇类、 小分子脂肪酸、h 2 、c 0 2 等，产甲烷阶段主要作用是将上一阶段的产物转化为甲 烷和二氧化碳。但这一理论有它的局限性。 随着对厌氧消化过程研究的不断深入，人们对消化过程中各种微生物种群间 的关系有了进一步了解。1 9 6 7 年，b r v a n t 等【3 j 提出了厌氧消化三阶段理论，将厌 氧消化过程分为了水解、产酸和产甲烷三个阶段阶段。于此同时z e i k u s 等【4 j 提出 四阶段理论，分别为水解阶段、产酸阶段、产乙酸阶段和产甲烷阶段。 其中三阶段理论较为经典，其对厌氧发酵过程能够较全面和准确的描述。 ( 1 ) 水解、酸化阶段：水解就是将复寐的非溶解性的有机物在微生物的作 用下转化为简单的可溶性的单体或是二聚体的过程。如将多糖水解为单糖或二糖， 蛋白质转化成肽和氮基酸，脂类转变为甘油和脂肪酸。 ( 2 ) 产酸阶段：这一阶段主要是在微生物的细胞内进行的，在细胞内将液 化产物转化成低分子化合物，如低级脂肪酸和醇等，其中主要是挥发性酸v f a 占的比例最大，约为8 0 。 ( 3 ) 产甲烷阶段：这个阶段中产甲烷菌大量活动，将酸化的产物c 0 2 、甲醇、 甲酸等分解成c 0 2 和c h 4 。厌氧消化过程约有7 0 甲烷来自乙酸的分解，少量的 来自h 2 和c 0 2 的合成。 产甲烷的反应1 5j ： 北京化工大学硕士牛业论文 利用乙酸：c h 3 c o o hc h 4 + c 0 2 利用h 2 和c 0 2 ：4 h 2 + c 0 2 2 c h 4 + 2 c 0 2 图1 1 厌氧消化三阶段理论 f i gl 一2t h et h r e e s t e pt h e o r e t i c so fa n a e r o b i cd i g e s t i o n 1 1 2 混合厌氧消化的影响因素 厌氧消化是一个复杂的微生物学过程，过程中微生物需要适宜的生存条件。 他们对温度、p h 值、氧化还原电位、营养比，有机负荷等都有一定的要求。厌 氧发酵的工艺条件就是符合这些微生物生存的条件，也足维持厌氧消化正常产气 的关键。其中厌氧发酵的主要影响因素有固含量、严格的厌氧环境、温度、p h 值、碳氮比及营养、抑制性物质及氧化还原电位和搅拌等，此外有机垃圾的预处 理也会对厌氧消化产生一定的影响。 1 1 2 1 固含量的影响 不同的固含量会对厌氧处理产生一定的影响。张光明等【6 1 以生活垃圾为发酵 底物，研究不同的t s 对厌氧发酵的影响，研究表明：当h r t 为1 5 d 以上，t s 含量低于1 5 5 时，处理效果良好，当t s 调整为2 1 8 时，处理效果不好；而 当h r t 为l o d ，总固体含量为1 5 5 时，会出现挥发性脂肪酸( v f a ) 积累， 2 第章绪论 从而造成反应停止。李亚新掣7 】用生活垃圾进行厌氧发酵试验，研究固含量与挥 多发性脂肪酸的关系，结果表明：随着固体含量的增大，v f a 也在增。反应器 中t s 越高，v f a 的浓度也越大，但t s 为2 0 的实验组经5 0 d 厌氧消化后v f a 浓度与t s 为1 5 相比增加很少，t s 为1 5 较为合适。l i 等1 8 j 采用两相厌氧发 酵技术处理厨余垃圾，水解酸化阶段温度控制在高温，产甲烷阶段控制在中温， 实验结果表明：当t s 为2 0 时，其有机负荷量( o l r ) 为2 0g c o d “l d ) 。 1 1 2 2 厌氧环境严格 厌氧发酵是一个微生物学的过程，其中起主导作用的细菌就是厌氧细菌，特 别是产甲烷菌更是严格的专性厌氧细菌，环境中少量的氧气对其就有毒害作用【9 】。 因此要形成良好的厌氧分解条件，给厌氧菌提供一个良好的环境，以提高厌氧消 化的速率及产气量。厌氧消化系统中的含氧量也可以通过氧化还原电位来表示， 因此厌氧的主要标志是消化液氧化还原电位很低，其应该为负值。 但厌氧系统不同和微生物不同对氧化还原电位要求就不同。兼性厌氧微生物 在氧化还原电位为l o om v 以上时进行好氧呼吸，1 0 0m v 以下就进行无氧呼吸， 产酸菌在一1 0 0 1 0 0m v 的条件下均可生存，中温厌氧消化系统的氧化还原电位 应低于3 8 0 3 0 0m v 【1 们。 厌氧消化系统中，不产甲烷菌分为专性厌，兼性厌氧和好氧菌，其中好氧菌 会将罐中的氧气及在加入填料时带入的氧气消耗掉，从而创造一个很好的厌氧环 境，所以少量的氧气对厌氧发酵本生危害并不大，没有必要除型。 1 1 2 3 温度的影响 温度是影响微生物代谢的重要因素之一。微生物对于温度都有一个适应的范 围，在合适范围内微生物的活性会有所提高。而厌氧消化过程中的产甲烷菌对温 度非常的敏感，在厌氧消化过程中要特别注意对温度的控制【l2 1 。厌氧生物处理 分为三类，分别为低温、中温和高温。 厌氧消化微牛物在不h 的温度下产气速率不同，其产气高峰分别在3 5 和 5 5 左右。这是冈为在3 5 左右时厌氧消化中的嗜中温菌生命旺盛，5 5 左右 时消化过程的嗜高温菌生命旺盛，相应的产气量就较大l 。而在这两个温度范围 之内，这两种生物种群部不太适应，相应的产气量也会有所f 降i i 引。 厌氧消化过程中，消化温度控制在4 0 以下时，消化过程中的产气率随着 温度的升高而增加。中温消化与常温相比，物料分解速度快、产气率高、气体中 c h 。含量高，所以中温发酵相对来说使用最广泛，但其也会受到一定的限制，主 要足由于厌氧消化过程的复杂性和不稳定性导致的，例如一些有机酸的浓度长期 过高1 14 。 温度也会影n 向剑废水的一些物理性质，例如粘度、气体的溶解度及表面张力 北京化工大学硕士毕业论文 等。气体的溶解度是随着温度的升高而降低的，这对厌氧过程是有利的。温度也 会影响化学平衡和解离常数，微生物细胞内的物质有时也受温度的影响。 1 1 2 4p h 值的影响 环境的p h 值对厌氧消化过程中微生物的生命活动影响很大。水解菌及产酸 菌对p h 值的变化有较大的适用范围，大部分可以在p h 值为5 o 8 5 之间生长， 其中一部分产酸菌在p h 值小于5 0 时仍可正常生长【1 5 】。但是消化过程中的产甲 烷菌适合的p h 范围在6 1 7 7 5 之间，产甲烷菌在6 8 7 2 时生命最旺盛，可 是当消化系统中的p h 值低于6 2 或高于7 5 时，产甲烷菌的活性就会明显受到 抑制。 在厌氧消化过程中，水解酸化阶段反应太剧烈，相应的p h 值就会降低，影 响产甲烷菌的生存。厌氧消化的启动中，物料浓度过高往往会引起酸中毒现象， 造成厌氧消化起动失败。所以p h 值是厌氧发酵中一个重要的控制参数【1 6 】。 张学才【1 7 】研究有机垃圾厌氧消化时发现，p h 值对消化反应情况影响较大， 当p h 值低于8 高于7 时，产气量较高，超出或低于此范围时都影响正常产气。 v e e k e n 掣1 8 】研究了p h 值和v f a 对有机固体废物水解的影响，结果表明，在p h 值为5 7 ，v f a 浓度低于3 0 l ( 以c o d 计) 的情况下，有机物水解主要受p h 值的影响，而与v f a 浓度无关，水解速率随p h 值的增加而增加。l a y 等【1 9 l 发现 在9 0 9 6 的水分含量的前提下，p h 值范围在6 6 7 8 内时，厌氧消化产气 量高。 在正常的情况下，厌氧消化系统中p h 值的变化是一个自然平衡过程，系统 有自我调节的能力，无需进行另外的调节。只有在配料管理不当的情况下才导致 p h 值下降。此时需要对整个厌氧消化系统采取进一步的措施进行调节，使之恢 复正常。 1 1 2 5 碳氮比及营养物质 发酵物料充足是厌氧发酵正常进行的物质基础，物料既是产沼气的底物，又 是厌氧细菌生长繁殖的营养来源1 20 1 。有机质通过牲畜肠胃的消化、阴沟厌氧消 化变得比较简单，进入发酵罐后可以迅速被进一步消化，很快会产生沼气1 2 。 所以在厌氧发酵时最好能够加入一些这样的有机质，以提高产气速率和加快反应 时间。 发酵时7 1 0 的物料干物质浓度较为适宜，物料浓度过高时消化过程产气 缓慢，甲烷含量低，这是由于过高的挥发酸和氨态氮改变了产甲烷细菌的生长环 境，影响了它的代谢行为；反而言之，过低物料浓度，为细菌提供的有机养分不 够，厌氧消化产气量不高