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1、-污水处理沼气生产工艺操作流程沼气生产工艺流程图薯渣秸秆药渣脱硫调配池发酵罐脱碳粗沼气沼液沼渣压缩车用燃气固液分离液体固体固体有机肥液体有机肥热水储罐蒸汽锅炉热水锅炉沼气发酵基本原理沼气发酵又称为厌氧消化，是指有机物质（如人畜家禽粪便、秸秆、杂草等）在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过种类繁多、数量巨大、且功能不同的各类微生物的分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等混合性气体（沼气）的复杂的生物化学过程。沼气发酵过程一般要经历三个阶段，即液化阶段、产酸阶段和产甲烷阶段。沼气发酵过程的液化阶段 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
2、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
3、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。 沼气发酵过程的产酸阶段 （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H2C
4、O2等。沼气发酵过程中的产甲烷阶段 （1） 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-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H2CO2转化为气体产生CH4CO2，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。 由CO2和H2产生甲烷反应为 ：CO2+4H2
5、CH4+ 2H2O 由乙酸或乙酸化合物产生甲烷反应为： CH3COOHCH4+CO2 CH3COONH4+ H2OCH4+ NH4 HCO3（2）产甲烷菌的生理特性 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。 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。 产甲烷菌适宜生存在pH值中性条件下 产甲烷菌生长缓慢发酵温度沼气发酵的温度范围一般在1060之间，温度对沼气发酵的影响很大，温度升高沼气发酵的产气率也随之提高，通常以沼气发酵温度区分为：高温发酵、中温发酵和常温发酵工艺。 （1）高温发酵工艺 高温发酵工艺指发酵料液温度维持5060
6、的范围之间，实际控制温度多在532，该工艺的特点是微生物生长活跃，有机物分解速度快，产气率高，滞留时间短。采用高温发酵可以有效地杀灭各种致病菌和寄生虫卵，具有较好的卫生效果，从除害灭病和发酵剩余物肥料利用的角度看，选用高温发酵是较为实用的。但要维持消化器的高温运行，能量消耗较大。一般情况下，只有在有余热可利用的条件下，可采用高温发酵工艺，如处理经高温工艺流程排放的酒精废醪、柠檬酸废水和轻工食品废水等。 （2）中温发酵工艺 中温发酵工艺指发酵料液温度维持在352的范围之间，与高温发酵相比，这种工艺消化速度稍慢一些，产气率要稍低一些，但维持中温发酵的能耗较少，沼气发酵能总体维持在一个较高的水平，产气速度比较快，料液基本不结壳，可保证常年稳定运行。（3）常温发酵工艺 常温发酵工艺指在自然温度下进行沼气发酵，发酵温度受气温影响而变化，我国农村户用沼气池基本上采用这种工艺。其特点是发酵料液的温度随气温、地温的变化而变化，一般料液温度低于10以后，产气效果很差。其好处是不需要对发酵料液温度进行控制，节省保温和加热投资；其缺点是同样投料条件下，一年四季产气率相差较大。南方农村沼气池在地下，还可以维持用气量。北方的沼气池则需建在太阳能暖圈或日光温室下，这样可确保沼气池安全越冬，维持正常产气。-第 3 页-