固體廢物的生物處理

1、基本概念和原理 固體廢物的生物處理：固體廢物的生物處理：直接或間接利用生物體的機(jī)能，對(duì)固體廢物的某些組成進(jìn)行轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化以建立降低或消除污染物產(chǎn)生的生產(chǎn)工藝，或者能夠高效凈化環(huán)境污染，同時(shí)同時(shí)又生產(chǎn)有用物質(zhì)的工程技術(shù)。 原理：原理：采用生物處理技術(shù)，利用微生物（細(xì)菌、放線菌、真菌）、動(dòng)物（蚯蚓等）或植物的新陳代謝作用，固體廢物可通過(guò)各種工藝轉(zhuǎn)換成有用的物質(zhì)和能源（如提取各種有價(jià)金屬、生產(chǎn)肥料、產(chǎn)生沼氣、生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白等），既能實(shí)現(xiàn)減量化、資源化和無(wú)害化，又能解決環(huán)境污染問(wèn)題。a.a.好氧堆肥(aerobic composting)(aerobic composting) 在有氧狀態(tài)下，好氧微生物對(duì)

2、有機(jī)廢物進(jìn)行分解轉(zhuǎn)化的過(guò)程。 最終產(chǎn)物主要是H2O、CO2、熱量和腐殖質(zhì)。 好氧堆肥主要用于處理城市垃圾，堆肥系統(tǒng)的溫度一般為5065，最高可達(dá)8090，堆肥周期短，能連續(xù)操作，因此，也稱(chēng)為高溫快速堆肥； 好氧堆肥的肥料質(zhì)量好，可以制作有機(jī)顆粒肥料。 不足之處：需要對(duì)原料進(jìn)行比較嚴(yán)格的分選,需要強(qiáng)制通風(fēng)和機(jī)械攪拌,對(duì)設(shè)備要求高，運(yùn)行能耗大，投資大等。 b.b.厭氧堆肥(anaerobic composting)(anaerobic composting) 在無(wú)氧條件下，厭氧微生物對(duì)有機(jī)物進(jìn)行分解轉(zhuǎn)化在無(wú)氧條件下，厭氧微生物對(duì)有機(jī)物進(jìn)行分解轉(zhuǎn)化的過(guò)程。的過(guò)程。 厭氧堆肥的最終產(chǎn)物是CH4、CO2

3、、熱量和腐殖質(zhì)。 厭氧堆肥過(guò)程中，空氣與發(fā)酵原料隔絕，堆制溫度低，工藝較簡(jiǎn)單，成本低，對(duì)原料的適應(yīng)性強(qiáng)，成品肥中氮素保留較多，但工藝條件較難控制，堆肥周期長(zhǎng)，有機(jī)物分解速度緩慢，處理效率低，容易產(chǎn)生惡臭，有機(jī)物分解不完全，產(chǎn)品質(zhì)量低，肥效差。 實(shí)際上，堆肥化的好氧和厭氧是相對(duì)的，在好氧過(guò)程中，由于原料顆粒較大且不均勻，不可避免存在厭氧發(fā)酵過(guò)程；反之，由于密封不嚴(yán)，厭氧過(guò)程中也會(huì)有好氧菌的作用。 好氧堆肥是以好氧菌為主的微生物對(duì)有機(jī)廢物進(jìn)行吸收、氧化、分解的復(fù)雜生物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。在堆肥過(guò)程中，好氧菌通過(guò)自身的生命活動(dòng)，以廢物中的有機(jī)物為養(yǎng)料，將其一部分氧化分解成簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物并釋放出微生物生長(zhǎng)所需

4、的能量，將其另一部分合成為新的細(xì)胞物質(zhì)，使微生物生長(zhǎng)繁殖。有機(jī)廢物的好氧分解過(guò)程很復(fù)雜，可以下列通式表示：抗性有機(jī)物熱量細(xì)胞質(zhì)有機(jī)物微生物 243222SONHOHCOO 好氧堆肥原理好氧堆肥有機(jī)物的生物化學(xué)反應(yīng)根據(jù)微生物在降解有機(jī)物過(guò)程中的行為，有機(jī)物的生物化學(xué)反應(yīng)有以下三種： 有機(jī)物的氧化反應(yīng)(oxidizing reaction) 細(xì)胞質(zhì)的合成反應(yīng)(synthetic reaction) 細(xì)胞質(zhì)的分解反應(yīng)(decomposition reaction)a. 有機(jī)物的氧化反應(yīng)( (oxidizing reaction) ) 按反應(yīng)物表示的反應(yīng) 按生成物表示的反應(yīng) 按反應(yīng)物表示的反應(yīng)以CxH

5、yOz表示固體廢物中的不含氮的有機(jī)物，則好氧分解反應(yīng)可表示為：能量OyHxCOOzyxOHCzyx222212121 以CsHtNuOvaH2O表示固體廢物中的含氮有機(jī)物，則好氧分解反應(yīng)可表示為：能量水氣堆肥3222222)( )( )(gNHfCOOeHOdHOCHONHCbOOaHONHCzyxwvuts按生成物表示的反應(yīng)以CaHbOcNd表示固體廢物中的有機(jī)物，以CwHxOyNz表示存在堆肥產(chǎn)品中的抗性有機(jī)物(穩(wěn)定的難降解的有機(jī)物)，則好氧分解反應(yīng)可表示為：若有機(jī)物完全分解，則反應(yīng)式表示為：有機(jī)物的氧化反應(yīng)表示細(xì)菌的異化作用，即將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為其它物質(zhì)的反應(yīng)，根據(jù)上述兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)式可以求出

6、堆肥化生物分解過(guò)程的理論需氧量。)(35 . 0)(223222nxdnxbrnwaSHNnxdOrHsCONOHnCOcrSnyNOHCzyxwdcba式中：能量能量322223243dHNOHdbaCOOCdbaNOHCdcbab. 細(xì)胞質(zhì)的合成反應(yīng)( (synthetic reaction) )細(xì)胞質(zhì)的同化作用是以NH3作為氮源，細(xì)胞質(zhì)的合成作用包括有機(jī)物的氧化過(guò)程。能量（細(xì)胞質(zhì)）OHnyCOnNHCOxnznynxNHOHnCzyx222752324 )50)524(c. 細(xì)胞質(zhì)的分解反應(yīng)(decomposition reaction) 細(xì)胞質(zhì)的分解反應(yīng)是細(xì)胞質(zhì)內(nèi)源呼吸所引起的反應(yīng)：能

7、量3222275255NHOHCOONOHC好好氧氧堆堆肥肥過(guò)過(guò)程程堆肥化過(guò)程(composting process) 堆肥化過(guò)程中發(fā)生的生物化學(xué)反應(yīng)是極其復(fù)雜的，目前尚難進(jìn)行精確的描述。在實(shí)際設(shè)計(jì)和操作過(guò)程中，通常根據(jù)溫度的變化情況分為以下四個(gè)階段(見(jiàn)下圖)。 潛伏階段 中溫階段 高溫階段 熟化階段（1 1）潛伏階段( (溫度在內(nèi)2525以下) ) 此階段為堆肥化的初期階段；此階段為堆肥化的初期階段； 是微生物適應(yīng)新環(huán)境的過(guò)程，也叫馴化過(guò)程。是微生物適應(yīng)新環(huán)境的過(guò)程，也叫馴化過(guò)程。 （2）中溫階段( (溫度252545)45) 此階段嗜溫菌最活躍，他們主要利用物料中可溶解性的有機(jī)物，如糖類(lèi)、

8、淀粉，大量繁殖，在轉(zhuǎn)換和利用化學(xué)能的過(guò)程中釋放出細(xì)胞合成所需的多余能量，加上物料的保溫作用，使溫度不斷上升。 以細(xì)菌、真菌和放線菌為主的微生物在此階段迅速繁殖。（3 3）高溫階段( (溫度45)45) 堆溫一般可達(dá)到6570，或者更高。此時(shí)，嗜溫菌受到抑制或死亡，嗜熱菌大量繁殖，逐漸替代嗜溫菌的活動(dòng)。 高溫階段最有利于有機(jī)物的降解，除前一階段殘留的和新形成的可溶性有機(jī)物繼續(xù)得到分解外，其它的固體有機(jī)物(纖維素、半纖維素、本質(zhì)素、蛋白質(zhì)等)也開(kāi)始強(qiáng)烈分解。 50左右時(shí)，嗜熱性真菌和放線菌都很活躍。 60時(shí)，真菌不再適于生存，只有嗜熱性放線菌和細(xì)菌仍在活動(dòng)。 70以上時(shí)，大多數(shù)微生物均不適應(yīng)，其代

9、謝活動(dòng)受到抑制，并大量死亡或進(jìn)入休眠狀態(tài)。 在高溫階段，按嗜熱性微生物的活性，可細(xì)分為對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期、減速增長(zhǎng)期和內(nèi)源呼吸期三個(gè)亞階段，即三個(gè)時(shí)期。 高溫階段，微生物經(jīng)歷三個(gè)時(shí)期的變化后，堆肥開(kāi)始形成腐殖質(zhì)，逐步進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。圖7-1 微生物活性示意圖（4 4）熟化階段( (溫度為404020)20) 在內(nèi)源呼吸期，微生物活性下降，發(fā)熱量減少，溫度逐漸下降至中溫,并最后過(guò)渡到環(huán)境溫度，剩余有機(jī)物大部分為難降解物質(zhì)，腐殖質(zhì)大量形成。 在溫度下降的過(guò)程中，嗜溫菌又重新開(kāi)始活動(dòng)，進(jìn)一步分解殘留有機(jī)物，腐質(zhì)不斷增多，且趨于“穩(wěn)定”，堆肥便進(jìn)入腐熟階段。 生物分解過(guò)程中產(chǎn)生的氨在這一階段通過(guò)硝化細(xì)菌的作用轉(zhuǎn)

10、化為硝酸鹽，其反應(yīng)式為： 由于硝化細(xì)菌生長(zhǎng)緩慢，只有在低于40的溫度下才有活性，所以硝化反應(yīng)通常是在有機(jī)物分解完成后才開(kāi)始進(jìn)行。氮在轉(zhuǎn)化為硝酸鹽后才能被植物吸收。因此熟化階段對(duì)于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)堆肥是一個(gè)很重要的過(guò)程。HOHNOHCNOHCOCHONH42202143722227533224（細(xì)胞質(zhì)）7.2.6 堆肥化的影響因素影響堆肥化效果的因素很多，為了創(chuàng)造更好的微生物生長(zhǎng)繁殖和有機(jī)物分解的條件，在堆肥化過(guò)程中必須控制以下主要因素。 粒度(granularity) 有機(jī)物含量(organic content) 含水率(water content ) 碳氮比（C/N）(carbonnitrogen

11、ratio) 通風(fēng)和耗氧速率(aeration and oxygen consumption rate) 溫度(termperature) pH值 碳磷比（C/P）(c:p ratio)（1）粒度(granularity) 在堆肥化過(guò)程中，物料的粒度影響其體密度、內(nèi)部摩擦力和流動(dòng)性。足夠小的粒度可以增加廢物與微生物及空間的接觸面積，加快生物化學(xué)反應(yīng)速率； 理想的粒度是2575mm。 對(duì)靜態(tài)堆肥，粒度可適當(dāng)增大，以起到支撐結(jié)構(gòu)的作用，增加空隙率，有利于通風(fēng)。(2) 有機(jī)物含量(organic content) 有機(jī)物含量太低不能提供足夠的能量，影響嗜熱菌增殖，難以維持高溫發(fā)酵過(guò)程。 有機(jī)物含量太

12、高則堆肥過(guò)程中要求大量供氧，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中常因供氧不足而發(fā)生部分厭氧過(guò)程，影響堆肥的腐熟度，即堆肥質(zhì)量。 適宜的有機(jī)物含量為2080。(3)(3)含水率(water content) 作用：溶解有機(jī)物并參與微生物新陳代謝；通過(guò)水分蒸發(fā)帶走熱量，以調(diào)節(jié)堆肥的溫度。 若含水率過(guò)高，水會(huì)阻礙空氣流通，造成缺氧； 若水分過(guò)少，會(huì)使分解速率降低。當(dāng)含水率2時(shí)，微生物將停止繁殖。 最佳含水率范圍為5070，用生活垃圾制堆肥時(shí)含水率以55為宜。(4)(4)碳氮比(C(CN) N) (carbonnitrogen ratio) CN是影響微生物生長(zhǎng)的最重要的營(yíng)養(yǎng)因素之一。 微生物每利用30份碳，就需要1份氮，

13、因此初始物料的CN比為30：1時(shí)適合堆肥的需要，其最佳值在261351之間。 成品堆肥的適宜CN在101201之間。 CN過(guò)低，余氮就會(huì)以氨的形式逸散，并可能污染環(huán)境； CN過(guò)高，則氮不足，就使得微生物的繁殖受到氮源少的限制，導(dǎo)致有機(jī)物分解速率降低，堆肥過(guò)程延長(zhǎng)。 由于初始原料的CN比一般都高于261351，故應(yīng)加入氮肥水溶液、糞便、污泥等調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)到301以下。 隨著堆肥發(fā)酵的進(jìn)行，其C/N比呈逐漸下降狀態(tài)。(5)(5)溫度(temperature)(temperature) 實(shí)踐表明，堆肥過(guò)程的最佳溫度為3555。低于35時(shí)堆肥效率不高，在55左右時(shí)，微生物活性最高，有機(jī)物的分解效率也最

14、高。高于55時(shí)，微生物的活性開(kāi)始下降，堆肥效率也下降。 另外，大多數(shù)病原菌的滅活溫度高于50，因此，堆肥溫度控制在55左右，并維持一定長(zhǎng)的時(shí)間，對(duì)于提高堆肥化效率和堆肥產(chǎn)品質(zhì)量是適宜的。 我國(guó)防預(yù)醫(yī)學(xué)科學(xué)院研究指出，糞便堆肥，最高溫度必須達(dá)5055，并在該溫度下維持57天，可以殺滅大腸桿菌和蛔蟲(chóng)卵。 美國(guó)環(huán)保局指出,用露天條垛式堆肥,最高溫度必須達(dá)到55以上并至少維持15天，在密閉堆肥系統(tǒng)中，在同樣溫度下，需要維持至少3天，就可以殺滅病原體。(6)(6)通風(fēng)和耗氧速率 (aeration and oxygen consumption rate) 通風(fēng)作用：提供氧氣，以促進(jìn)微生物的繁殖及分解有機(jī)

15、物所用；通過(guò)供氧量的控制，調(diào)節(jié)最適溫度。在維持最適溫度的基礎(chǔ)上，加大通風(fēng)量可以去除水分。 通風(fēng)供氧的方式：自然擴(kuò)撒、翻堆法、強(qiáng)制通氣法、翻堆與強(qiáng)制通氣結(jié)合法等。 堆層中氧的濃度氧的濃度和耗氧速率耗氧速率反應(yīng)了堆肥過(guò)程中微生物活動(dòng)的強(qiáng)弱和有機(jī)物的分解程度。 堆肥過(guò)程適宜的氧體積濃度為1417，最低不得10，一旦低于此限，好氧發(fā)酵將會(huì)停止。 由于氧氣轉(zhuǎn)變?yōu)楫?dāng)量的CO2，因此，也可用CO2的生成速率來(lái)表征堆肥的耗氧速率; 適宜的CO2體積濃度為36。(7)pH(7)pH值 在堆肥化過(guò)程中，pH值隨著溫度及時(shí)間的變化而變化,其變化情況和溫度的變化是一樣的，也反映了有機(jī)物分解的進(jìn)程。 在堆肥初期，由于有

16、機(jī)酸的產(chǎn)生，pH值可降至4.5-5;隨著有機(jī)酸的逐步分解，pH值逐漸上升，主發(fā)酵完成前可達(dá)到8-8.5;二次發(fā)酵后的最終成品的pH=6.5左右。 pH5.5-6.5是微生物活動(dòng)的最佳范圍 一般認(rèn)為，pH6.5-8.5，堆肥化效率最高。7.2.7 7.2.7 堆肥質(zhì)量 堆肥質(zhì)量的含義 我國(guó)堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 堆肥的腐熟度(rotten degree)(1)(1)堆肥質(zhì)量的含意a.有適合農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)成分。b.符合衛(wèi)生要求，無(wú)害化，要求堆肥中的重金屬含量和致病微生物的數(shù)量必須低于一定的數(shù)量范圍。c.堆肥應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定的腐熟度。(2)(2)我國(guó)堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 隨其所用原料、工藝及堆制周期不同而

17、有差異。（P181,表7-8） 此外，堆肥化產(chǎn)品還應(yīng)滿足下列基本要求。a.堆肥產(chǎn)品中的CN應(yīng)20 土壤中的微生物在分解有機(jī)物的同時(shí)，還要從氨或硝酸鹽中吸收氮作為自身的營(yíng)養(yǎng)刑，以維持繁殖增生，若CN比過(guò)高，則可利用的N量少而使得微生物處于“氮饑餓”狀態(tài)，最終影響肥效。因此，要求堆肥產(chǎn)品中的CN比應(yīng)低于20(CN20)。b.堆肥產(chǎn)品應(yīng)達(dá)到完全腐熱的程度才能施用。 大量施用未完成腐熟的堆肥，由于有機(jī)質(zhì)在土壤中的繼續(xù)分解，會(huì)造成植物根部缺氧而枯死，農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。c.便于運(yùn)輸、貯存和施用。 故要求水分在40以下,袋裝堆肥的含水率應(yīng)低于20，最好加工成顆粒肥。(3) (3) 堆肥的腐熟度腐熟度的概念堆肥腐熟度

18、是指堆肥的穩(wěn)定化程度，它既是反映堆肥化反應(yīng)完成的標(biāo)志，又是堆肥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。堆肥穩(wěn)定和腐熟的基本含義：達(dá)到穩(wěn)定化、無(wú)害化堆肥產(chǎn)品使用期間不能影響作物的生長(zhǎng)和土壤的耕作能力。堆肥腐熟度的測(cè)定方法有多種：物理方法、化學(xué)方法、生物活性、植物毒性分析、安全測(cè)試分析等。物理方法E溫度下降至常溫左右；E外觀茶褐色或暗灰色，無(wú)惡臭而有土壤的霉味；E疏松團(tuán)粒結(jié)構(gòu)；E產(chǎn)品出現(xiàn)白色或灰白色真菌絲?；瘜W(xué)方法EC/N比：（25-30）：1將至（15-20）:1以下；E氮化合物：氨態(tài)氮硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮；ECEC：反映有機(jī)質(zhì)降低的程度，是堆肥腐殖質(zhì)化程度和新形成的有機(jī)質(zhì)的重要指標(biāo)。與C/N比呈現(xiàn)很高的負(fù)相關(guān)性。E有機(jī)化合物：

19、糖類(lèi)-淀粉-纖維素E腐殖質(zhì)（HS）：胡敏酸（HA）、富里酸（FA）及未腐殖質(zhì)化的物質(zhì)（NHF）腐殖化指數(shù)HI=HA/FA腐殖化率HR=HA/(FA+NHF)胡敏酸含量HP=HA*100/HS生物活性法E呼吸作用：耗氧速率法、CO2產(chǎn)生速率法堆層中氧的濃度和耗氧速率或CO2生成速率反映了微生物的活性和有機(jī)物的分解程度。耗氧速率表示單位時(shí)間內(nèi)O2濃度的變化，以O(shè)2min表示，當(dāng)耗氧速率變化平衡或無(wú)明顯變化時(shí)說(shuō)明堆肥已趨于成熟。用氣體采集槍和微型吸氣泵抽取堆層中的氣體，然后用O2CO2測(cè)定儀測(cè)定堆層中O2或CO2濃度在單位時(shí)間內(nèi)的變化值就可以評(píng)定堆肥的發(fā)酵程度和腐熱情況。當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)O2或CO2的濃

20、度沒(méi)有明顯變化則表明堆肥成熟。E微生物種群及數(shù)量微生物種群及數(shù)量嗜溫菌-蛋白質(zhì)分解細(xì)菌、產(chǎn)氨細(xì)菌 30天左右嗜熱菌-分解纖維素的細(xì)菌和真菌 60天左右硝化細(xì)菌 80天左右放線菌 腐熟期 厭氧發(fā)酵制沼氣（methanemethane） 概述 厭氧發(fā)酵的生物化學(xué)過(guò)程 厭氧發(fā)酵的影響因素 發(fā)酵工藝 發(fā)酵裝置一、厭氧發(fā)酵概述定義主要特點(diǎn)(1)(1)厭氧發(fā)酵（anaerobic fermentationmanaerobic fermentationm） 厭氧發(fā)酵（或厭氧消化）是指厭氧微生物的作用下，有控制地使廢物中可生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為CH4、CO2和穩(wěn)定物質(zhì)的生物化學(xué)過(guò)程。 由于厭氧發(fā)酵的產(chǎn)物是以C

21、H4為主要成分的沼氣，故又稱(chēng)為甲烷發(fā)酵(firedamp fermentation)。 厭氧發(fā)酵技術(shù)最初的工業(yè)化應(yīng)用是作為糞便和污泥的減量化和穩(wěn)定化的手段得以實(shí)施的。厭氧消化處理可以去除廢物中1050的有機(jī)物，并使之穩(wěn)定化。 70年代初，由于能源危機(jī)和石油價(jià)格上漲，許多國(guó)家開(kāi)始尋找新的能源，這時(shí)厭氧發(fā)酵技術(shù)顯示出其優(yōu)勢(shì)，普遍受到人們關(guān)注。 近20年來(lái)，我國(guó)許多城市相繼建成了大型厭氧發(fā)酵設(shè)施，用來(lái)處理城市污泥和糞便。(2) (2) 厭氧發(fā)酵技術(shù)的主要特點(diǎn)可將潛在于有機(jī)廢物中的低品位生物能轉(zhuǎn)化為可直接利用的高品位；與好氧處理相比，厭氧消化不需要通風(fēng)動(dòng)力，設(shè)施簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低，屬于節(jié)能型處理方法；適

22、用于處理高濃度有機(jī)廢水和廢物；經(jīng)厭氧處理后的廢物基本上是穩(wěn)定的，可以用作農(nóng)肥、飼料和堆肥化原料；厭氧微生物生長(zhǎng)速度慢，處理效率低，設(shè)備體積大；厭氧處理過(guò)程中易產(chǎn)生H2S等惡臭氣體。二、厭氧發(fā)酵的生物化學(xué)過(guò)程/原理 概述 生物化學(xué)反應(yīng)(biochemical reaction) 厭氧分解(anaerobic decomposition)過(guò)程（1）概述 參與厭氧分解的微生物有產(chǎn)酸菌(水解菌）和產(chǎn)甲烷菌兩大類(lèi) 產(chǎn)酸菌能將復(fù)雜的有機(jī)物水解，井進(jìn)一步分解為以有機(jī)酸為主的簡(jiǎn)單產(chǎn)物，產(chǎn)酸菌屬于兼性厭氧菌。 產(chǎn)甲烷菌是絕對(duì)厭氧菌，其功能是將有機(jī)酸轉(zhuǎn)變?yōu)榧淄?。甲烷菌的繁殖速度相?dāng)緩慢，且對(duì)于溫度、抑制物的存在等

23、外界條件的變化相當(dāng)敏感。 有機(jī)物厭氧消化的生物化學(xué)反應(yīng)是非常復(fù)雜的過(guò)程，中間反應(yīng)和中間產(chǎn)物有數(shù)百種，并且每種反應(yīng)都是在酶或其它物質(zhì)的催化作用下進(jìn)行的。二（2）生物化學(xué)反應(yīng)（3）厭氧分解(anaerobic decomposition)過(guò)程 根據(jù)慶氧分解過(guò)程中產(chǎn)物和微生物的特點(diǎn)，厭氧分解過(guò)程可分為二個(gè)階段、三個(gè)階段、四個(gè)階段。 三段理論： 水解階段(Liquefaction stage) 產(chǎn)酸階段(Acid-producing stage) 產(chǎn)甲烷階段(Methane-producing stage)圖7-3 有機(jī)物的沼氣發(fā)酵過(guò)程/水解階段/發(fā)酵細(xì)菌/醋酸分解菌產(chǎn)氫菌CO2a. 液化階段(Liq

24、uefaction stage) 在這一階段中復(fù)雜的有機(jī)高分子物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等在水解細(xì)菌產(chǎn)生的胞外酶的作用下進(jìn)行體外酶分解，使固體物質(zhì)變成可溶于水的簡(jiǎn)單有機(jī)物。 高分子有機(jī)物的水解速度很慢，主要受物料的性質(zhì)、微生物的濃度、溫度和pH等條件的制約。 主要有機(jī)物的水解反應(yīng)：蛋白質(zhì)+nH2O氨基酸脂肪酸NH3CO2H2S （單糖）（雙糖）（碳水化合物）（脂肪酸）（甘油）脂肪） 2)(2 ( 3)(3)(6126112212251063532353OHnCOHnCOnHnOHCRCOOHOHHCOHRCOOHCb. 產(chǎn)酸階段(Acid-producing stage) 液化階段產(chǎn)生的

25、簡(jiǎn)單的可溶性有機(jī)物，在產(chǎn)氫菌、產(chǎn)醋酸菌的作用下，進(jìn)一步分解成揮發(fā)性脂肪酸，主要是丙酸、丁酸、乳酸，醇、酮、醛、CO2和H2等。 反應(yīng)式22HCO 甲醇甲酸乙酸簡(jiǎn)單可溶性有機(jī)物產(chǎn)氫菌、產(chǎn)醋酸菌c. c. 產(chǎn)甲烷階段( (Methane-producing stage) ) 產(chǎn)甲烷菌將產(chǎn)酸階段的產(chǎn)物進(jìn)一步降解為CH4和CO2，同時(shí)把產(chǎn)酸階段所產(chǎn)生的H2和CO2轉(zhuǎn)化成CH4。 產(chǎn)CH4階段的生化反應(yīng)相當(dāng)復(fù)雜，目前已得到驗(yàn)證的主要反應(yīng)有：242324233224322424222433244396)(423423424COCHOHCONHCOCHOHNCHOHCOCHOHCHOHCHCHHCOOHOHCHCOHCOCHCOOHCHd. 三個(gè)階段的主次