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  污泥污物沼气发生装置

 沼气,是各种有机物质,在隔绝空气(还原条件),并在适宜的温度、PH值下,经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。沼气属于二次能源,并且是可再生能源。
污泥是城市污水处理和废水处理不可避免的副产物,含有大量的有机质和营养元素,能量巨大。另一方面,我国正面临着巨大的能源与环境压力,矿物能源和资源日益耗尽,开发并生产各种可再生能源替代煤炭、石油和天然气等化石燃料是世界今后解决能源紧缺的一种有效途径。在德国,城市污水厂通过污泥沼气发电,可满足其自用电力的57%。因此,利用污泥消化产沼气不仅能够解决污泥出路的问题,还使得污泥作为一种资源得到了利用。



污泥污物沼气发生原理:


沼气发酵又称厌氧消化 ,是指各种有机物在厌氧条件下 ,被各类沼气发酵微生物 分解转化 ,最终生成沼气的过程。
沼气发生阶段分为液化阶段、产酸阶段:
一、液化阶段
用作沼气发酵原料的有机物种类繁多,如禽畜粪便、作物秸秆、食品加工废物和废水,以及酒精废料等,其主要化学成分为多糖、蛋白质和脂类。其中多糖类物质是发酵原料的主要成分,它包括淀粉、纤维素、半纤维 素、果胶质等。这些复杂有机物大多数在水中不能溶解,必须首先被发酵细菌所分泌的胞外酶水解为可溶 性糖、肽、氨基酸和脂肪酸后,才能被微生物所吸收利用。发酵性细菌将上述可溶 性物质吸收进入细胞后,经过发酵作用将它们转化为乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类及一定量的氢、二氧化碳。在沼气发酵测定过程中,发酵液中的乙酸、丙酸、丁酸总量称为中挥发酸(TVA)。蛋白质类物质被发酵性细菌分解为氨基酸,又可被细菌合成细胞物质而加以利用,多余时也可以进一步被分解生成脂肪酸、氨和硫化氢等。蛋白质含量的多少,直接影响沼气中氨及硫化氢的含量,而氨基酸分解时所生成的有机酸类,则可继续转化而生成甲烷、二氧化碳和水。脂类物质在细菌脂肪 酶的作用下,首先水解生成甘油和脂肪酸,甘油可进一步按糖代谢途径被分解,脂肪酸则进一步被微生物分解为多个乙酸。
二、产酸、产甲烷阶段
1)、产氢产乙酸菌
发酵性细菌将复杂有机物分解发酵所产生的有机酸和醇类,除甲酸、乙酸和甲醇外 ,均不能被产甲烷菌所利用,必须由产氢产乙酸菌将其分解转化为乙酸、氢和二氧 化碳。
2)、 耗氢产乙酸菌
耗氢产乙酸菌也称同型乙酸菌,这是一类既能自养生活能异养生活的混合营养型细菌。它们既能利用 H2+CO2生 成乙酸,也能代谢产生乙酸。通过上述微生物的活 动,各种复杂有机物可生成有机酸和H2/CO2等。
产甲烷阶段
3)、 产甲烷菌的类群
产甲烷菌包括食氢产甲烷菌和食乙酸产甲烷菌两大类群。在沼气发酵过程中,甲烷 的形成是由一群生理上高度专业化的古细菌一产甲烷菌所引起的,产甲烷菌包括食 氢产甲烷菌和食乙酸产甲烷菌,它们是厌氧消化过程食物链中的最后一组成员,尽管它们具有各种各样的形态,但它们在食物链中的地位使它们具有共同的生理特性。它们在厌氧条件下将前三群细菌代谢终产物,在没有外源受氢体的情况下把乙酸和 H2/CO2。转化为气体产 生-CH4/CO2,使有机物在厌氧条件下的分解作用以顺利完成。目前已知的甲烷产生过程由以上两组不同的产甲烷菌完成。
① 由CO2和H2产生甲烷反应为 :CO2+4H2—CH4+ H2O
② 由乙酸或乙酸化合物产生甲烷反应为:
CH3C00H—CH4+CO2 ; CH 3COONH4+ H20—CH4+ NH4 HCO3
4)、产甲烷菌的生理特性
① 产甲烷菌的生长要求严格厌氧环境
产甲烷菌广泛存在于水底沉积物和动物消化道等极端厌氧的环境中。
② 产甲烷菌食物简单产甲烷菌只能代谢少数几种碳素底物生成甲烷。
③ 产甲烷菌适宜生存在pH值中性条件下

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