關于有機固體廢物堆肥與厭氧發酵第1頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四一、概述

是常用的生物轉換技術是穩定化、無害化、資源化的重要方式堆肥和厭氧發酵第2頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四預處理方法：破碎、混合、分選提高有機物含量、調整物料粒度調整水分和C/N比預處理四大目的一、概述

適合堆肥和厭氧發酵的有機廢物禽畜糞便城市垃圾污泥泔腳等食品廢物農林廢物第3頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四1.堆肥化定義、作用堆肥化（Composting）：就是在控制條件下，利用自然界廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物，使可被生物降解的有機物轉化為穩定的腐殖質的生物化學過程。二、堆肥原理及影響因素第4頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四這個定義強調：作為堆肥化的原料是可生物降解的固體廢物；堆肥過程是在人工控制條件下進行，不同于衛生填埋、廢物的自然腐爛與腐化；堆肥化的實質是生物化學過程，堆肥產品對環境無害，即廢物達到相對穩定。堆肥化的產物稱為堆肥（compost）它是一種深褐色、質地疏松、有泥土氣味的物質，類似于腐殖質土壤，故也稱為“腐殖土”。是一種具有一定肥效的土壤改良劑和調節劑。二、堆肥原理及影響因素第5頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四堆肥的作用使土質松軟，多孔隙，易耕作，增加保水性、透氣性及滲水性，改善土壤的物理性能。陽離子交換容量大，N、K、NH4+以陽離子形式存在腐殖質中某種成分有鰲合作用，降低重金屬的危害蛋白質氮的形式，緩效肥料增加土壤中微生物，是晝夜有效的廢料是CO2的供給源二、堆肥原理及影響因素第6頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四使用堆肥的注意事項堆肥內富含微生物，最好用于土壤表面。新鮮堆肥適用于底肥。粗堆肥最好用于粘質、淤泥和板結的土壤，細堆肥用于干燥、疏散及多沙的土壤。城市垃圾堆肥一般含氮量低，最好和氮肥聯合使用，以免出現土壤的“氮饑餓”現象。不宜裝在密封袋中搬運和保存。二、堆肥原理及影響因素第7頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四根據堆制過程的需氧程度，可以把堆肥化分成：好氧堆肥：通常好氧堆肥堆溫高，一般在55℃～60℃，極限可達80～90℃，堆制周期短，所以也稱為高溫快速堆肥厭氧堆肥：通氣條件差、氧氣不足的條件下借助厭氧微生物的發酵堆肥。周期長，3～12個月。二、堆肥原理及影響因素第8頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四2.好氧堆廢原理細胞物質（微生物繁殖）

有機物（C、H、O、N、P、S）合成同化作用分解異化作用排入環境＋CO2,H2O,NH3,PO43-,SO42-能量釋放、轉化為熱微生物氧氣有機物的好氧堆肥分解二、堆肥原理及影響因素第9頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四1）有機物氧化不含氮有機物：含氮有機物CsHtNuOv?aH2O+bO2→CwHxNyOz·cH2O+dH2O(氣)+eH2O(液)+fCO2+gNH3+熱量堆肥二、堆肥原理及影響因素第10頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四2）細胞質的合成細胞質二、堆肥原理及影響因素第11頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四3）細胞質的氧化C5H7NO2+5O2→5CO2+2H2O+NH3+能量二、堆肥原理及影響因素第12頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四3.好氧堆肥的過程中溫階段高溫階段腐熟階段二、堆肥原理及影響因素第13頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四1）中溫階段初期，堆層呈中溫（15～45℃），嗜溫性微生物活躍，溫度不斷上升。嗜溫性微生物包括：細菌：以水溶性糖類為食真菌和放線菌：可分解纖維素和半纖維素物質二、堆肥原理及影響因素第14頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四二、堆肥原理及其影響因素2）高溫階段堆溫升至45℃以上，嗜熱微生物可溶性有機物質繼續分解，復雜有機物如半纖維素、纖維素和蛋白質也開始被強烈分解。

溫度升到70℃以上時，大多數嗜熱性微生物已不適應，死亡或進入休眠。第15頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四

表6-1幾種常見病菌與寄生蟲的死亡溫度名稱死亡情況沙門氏傷寒菌46℃以上不生長；55~60℃，30分鐘內死亡沙門氏菌屬56℃，1小時內死亡；60℃，15~20分鐘死亡志賀氏桿菌55℃，1小時內死亡大腸桿菌55℃，1小時內死亡；60℃，15~20分鐘內死亡阿米巴屬68℃死亡無鉤滌蟲71℃，5分鐘內死亡美洲鉤蟲45℃，50分鐘內死亡流產布魯士菌61℃，3分鐘內死亡化膿性細球菌50℃，10分鐘內死亡釀濃鏈球菌54℃，10分鐘內死亡結核分枝桿菌66℃，15~20分鐘內死亡，有時在67℃死亡牛結核桿菌55℃，45分鐘內死亡第16頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四3）腐熟階段（降溫階段）

內源呼吸后期，較難分解有機物。微生物活性下降，發熱量減少，溫度下降，嗜溫性微生物又占優腐殖質不斷增多且穩定化，堆肥進入腐熟階段，需氧量大大減少，含水率也降低。二、堆肥原理及影響因素第17頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四4.影響好氧堆肥的主要因素對于高溫二次發酵堆肥工藝來說，通風供氧、堆料含水率、溫度是最主要的發酵條件有機質含量、粒度、C/N、C/P、pH也有影響二、堆肥原理及影響因素第18頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四1）通風目的：微生物分解有機物帶走水氣，干化物料方式：自然通風、通風管通風、斗式裝載機及翻推機、風機強制通風。二、堆肥原理及影響因素第19頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四2）含水率水分是微生物生命活動的介質，影響物料孔隙度和透氣性適宜水分45%～60%太低時，可配以糞水或污泥調節二、堆肥原理及影響因素第20頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四3）溫度是影響微生物活動和堆肥工藝過程的重要因素一般認為最佳溫度在50～60℃之間考慮殺滅病菌和蟲卵，溫度大于55℃并保持幾天二、堆肥原理及影響因素第21頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四4）其它影響因素有機質含量溫度和供氧20％～80％粒度表面積大小和供氧適宜12～60mmC/N比（4～30）:1C/P比（75～150）:1pH7.5～8.5二、堆肥原理及影響因素第22頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四4.堆肥的腐熟度及其判定（1）定義指成品堆肥的穩定程度工程上衡量堆肥反應完成的信號農業上是堆肥質量的指標二、堆肥原理及影響因素第23頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四（2）判定方法直觀經驗法：茶褐色或黑褐色，無惡臭，質地松散，具有泥土芳香氣味淀粉測試法：高氯酸+碘耗氧速率法：O2/CO2測定儀來自動顯示堆層O2和CO2濃度在單位時間內的變化值

二、堆肥原理及影響因素第24頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四（一）好氧堆肥基本工藝

1.堆肥分類

1）按溫度范圍：中溫堆肥：15~45℃，不能有效殺滅病原菌，目前較少采用。高溫堆肥:一般在50~65℃，極限可達80~90℃，殺滅病菌，減少臭氣產生，采用較多。三、有機物堆肥工藝第25頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四

2）按堆肥中物料運動形式間歇式堆肥：一批一批地堆制連續式堆肥：機械連續進料、出料，周期短（3~7d），殺滅病原微生物，防異味，成品質量高等特點。3）按堆肥堆制方式露天式堆肥：裝置式堆肥：機械化程度高，堆肥時間短，占地面積小，環境條件好，堆肥質量可控可調三、有機物堆肥工藝第26頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四2.好氧堆肥工藝

傳統采用厭氧露天堆積法，占地大，時間長。現代化的堆肥生產一般采用好氧堆肥工藝。堆肥的基本工序通常都由前處理、主發酵（一次發酵）、后發酵（二次發酵）、后處理、脫臭及貯存等工序組成。三、有機物堆肥工藝第27頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四三、有機物堆肥工藝1）前處理以城市生活垃圾為堆肥原料時，前處理通常包括破碎、分選、篩分等工序。除去雜物，調整含水率，增大表面積。在以家畜糞便、污泥等為堆肥原料時，前處理的主要任務是調整水分和碳氮比，或者添加菌種和酶制劑。第28頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四2）主發酵（一次發酵）在發酵倉內進行，通過翻堆攪拌或強制通風供氧。中溫階段→高溫階段，嗜溫菌→嗜熱菌。大部分有機物被降解，病原菌被殺滅，堆層溫度開始下降。通常，將溫度升高到開始降低為止的階段為主發酵階段。以生活垃圾為主體的城市垃圾好氧堆肥化的主發酵期約為10～12d。三、有機物堆肥工藝第29頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四3）后發酵（二次發酵）將主發酵尚未分解的有機物進一步分解，使之變成腐殖酸、氨基酸等比較穩定的有機物，得到完全成熟的堆肥制品。通常，把物料堆積到1～2m高的堆層，通過自然通風和間歇性翻堆，進行后發酵，并應防止雨水流入。時間較長，通常在20～30d。三、有機物堆肥工藝第30頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四4）后處理經二次發酵，變細碎和變形，數量也有所減少（體積減少到50-70％），已成為粗堆肥。分選工序去除雜物，并根據需要，如生產精制堆肥等，則應進行再破碎過程。也可在散裝堆肥中加入N、P、K添加劑生產復合肥，做成袋裝產品。有時還需要固化造粒以利貯存。三、有機物堆肥工藝第31頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四5）脫臭堆肥過程中，物料局部或某段時間內的厭氧會導致氨、硫化氫、甲基硫醇、胺類等臭氣產生。去除臭氣的方法：化學除臭劑除臭；水、酸、堿溶液吸收法；熟堆肥、活性炭或沸石等吸附劑吸附法；臭氧氧化法；土壤脫臭過濾器三、有機物堆肥工藝第32頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四6）貯存堆肥一般在春秋兩季使用，夏冬兩季生產的堆肥只能貯存，所以要建立可貯存6個月生產量的庫房。貯存方式：可直接堆存在二次發酵倉中，或裝入袋中。貯存的要求：是干燥而透氣的室內環境。三、有機物堆肥工藝第33頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四四、好氧堆肥設備立式堆肥發酵塔筒

倉

式

堆

肥

發

酵

倉臥式堆肥發酵滾筒箱式堆肥發酵池堆

集

式第34頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四1.立

式

堆

肥

發

酵

塔（1）立式多層圓筒式呈多層圓筒形，密閉結構強制通風溫度從上到下逐漸升高一次發酵時間：3~7天四、好氧堆肥設備第35頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四（2）立式多層閉合門式呈多層條形，每層堆高不超過1米。在每一層床都有閉合門，在反復切斷輸送的同時，利用打開閉合門來順序向下輸送原料。一次發酵時間：5~10天

四、好氧堆肥設備第36頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四立式堆肥發酵塔：優點、缺點立式多層圓筒式發酵塔占地面積小；除臭設備體積小。堆積低，容積有效利用率低；裝置運行所需的動力大；在堆肥過程中物料容易呈壓實塊狀化，通氣性能差；多層結構，整個裝置很高.優點立式多層板閉合門式發酵塔占地面積小；除臭設備體積小。物料在輸送過程中是利用自由下落而進行重復切斷的，沒有破碎作用，通氣性能差；必須配備原料供給裝置；多層結構，裝置很高。

四、好氧堆肥設備第37頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四（3）立式多層槳葉刮板式呈多層圓筒形，每層堆高1~1.5米。利用各段內旋轉的刮板同時進行原料的反復切斷及輸送。原料落在與刮板相反方向的葉片上，按順序向下輸送。一次發酵時間：3~7天四、好氧堆肥設備第38頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四（4）立式多層移動床式該裝置呈多層條形，每層堆高為2.5米。各層床構成整體的移動床。由水平運動將原料推出，順序輸送到下層。一次發酵時間：8~10天四、好氧堆肥設備第39頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四3）后發酵（二次發酵）立式堆肥發酵塔：優點、缺點立式多層槳葉刮板式發酵塔利用旋轉刮板重復切斷，無壓實塊狀化；通氣阻力及動力消耗小；占地面積小；除臭設備體積小。

多層結構，裝置很高。立式多層移動床式發酵塔占地面積小；除臭設備體積小物料容易壓實，通氣性能差；床的移動機構復雜；多層結構,裝置很高。四、好氧堆肥設備第40頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四（1）筒倉式靜態發酵倉呈單層圓筒形，堆積高度4～5米。堆肥物由倉頂經布料機進入倉內，順序向下移動，由倉底的螺桿出料機出料。一次發酵時間：10~12天2.筒倉式

堆

肥

發

酵

倉四、好氧堆肥設備第41頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四（2）筒倉式動態發酵倉單層圓筒型，堆積高度為1.5～2米，螺旋推進器在倉內旋轉，自外圍投入的原料受到重復切斷后，又接著輸送到槽的中心部位的排出口排出一次發酵時間：5~7天四、好氧堆肥設備第42頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四3）后發酵（二次發酵）筒倉式堆肥發酵倉：優點、缺點筒倉式靜態發酵倉占地面積小；發酵倉利用率高。堆積高，呈壓實狀；通風阻力大，動力消耗大；產品難以均質化。筒倉式動態發酵倉排出口的高度和原料的滯留時間均可調節原料滯留時間不均勻，產品呈不均質狀；易呈塊狀，通氣性能差；不易密閉。四、好氧堆肥設備第43頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四3.臥

式

堆

肥

發

酵

滾筒旋轉發酵池結構四、好氧堆肥設備第44頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四旋轉發酵池：概況利用低速旋轉滾筒進行經常的反復攪拌和輸送一次發酵天數：

2~5天

四、好氧堆肥設備第45頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四旋轉發酵池：優點技術成熟，操作簡單；容易形成規模化；生產效率高，停留時間短，占地面積少；自然通風，能耗少環境條件較好

四、好氧堆肥設備第46頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四原料滯留時間短，發酵不充分；密閉困難；容易產生壓實現象，通氣性能差，產品不易均質化。旋轉發酵池：缺點四、好氧堆肥設備第47頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四4.箱

式

堆

肥

發

酵

池臥式刮板發酵池：結構四、好氧堆肥設備第48頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四臥式刮板發酵池：概況平面型（最大槽長為25米，堆積高度1.5米），能橫向行走的刮板進行鋸齒形運行，同時進行原料的重復攪拌和輸送，原料緩慢堆積放在與刮板相反方向的葉片上。一次發酵天數：8~12天四、好氧堆肥設備第49頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四臥式刮板發酵池：優點利用旋轉刮板重復切斷，無壓實呈塊現象，通氣性能好，發酵時間短；

通氣阻力小，動力消耗少；四、好氧堆肥設備第50頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四臥式刮板發酵池：缺點占地面積大；環境條件差；除臭設備體積大。

四、好氧堆肥設備第51頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四戽斗翻倒式發酵池臥式槳葉發酵池四、好氧堆肥設備第52頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四戽斗翻倒式發酵池平面型（最大槽長為31米，高為1.5米），利用行走式戽斗同時進行原料的重復攪拌和輸送，原料到達戽斗的投入口時，向上提升到排出口再將戽斗返回。臥式槳葉發酵池平面型（最大槽長為31米，堆高1.5米），利用行走螺旋輸送機的同時進行原料的反復攪拌和輸送，原料到達螺旋輸送機的投入端時提升到排出端后再返回。四、好氧堆肥設備第53頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四箱式堆肥發酵池：一次發酵天數戽斗翻倒式發酵池8~12天臥式槳葉發酵池8~12天四、好氧堆肥設備第54頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四

戽斗翻倒式發酵池很少產生壓實成塊現象；通氣阻力小，動力消耗小。占地面積大；

環境條件差；戽斗的長度決定于槽的長度，發酵池的有效利用率低。臥式槳葉發酵池環境條件差；占地面積大；螺旋的總長度取決于槽的長度；易產生壓實成塊現象。箱式堆肥發酵池：優點、缺點四、好氧堆肥設備第55頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四5.堆集

式氣

流

箱

式

定

箱

槽

式四、好氧堆肥設備第56頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四堆積式：概況氣流箱式室外堆積式（堆積高度為1.5~3米）。利用鏟式裝載機或其他專用機械堆積。60~90天左右定箱槽式室內堆積式（堆積高度1.5~3米）。利用鏟式裝載機，在固定的角槽內堆積。30~60天左右四、好氧堆肥設備第57頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四臥式刮板發酵池：優點、缺點氣

流

箱

式設備簡單，不能除臭；重復切斷時間長；易產生壓實現象，發酵時間長；產品均質化困難。定箱槽式設備簡單。

除臭設備體積大；重復切斷時間長；易產生壓實現象，發酵時間長；產品均質化困難。四、好氧堆肥設備第58頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四五、有機固體廢物的厭氧發酵原理（一）沼氣與厭氧發酵主要成分為：甲烷：

60～70%二氧化碳：

30～40%其他氣體：﹤5%，有CO、H2.H2S、O2.N2.NH4.PH3和CmHn等1.沼氣第59頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四五、有機固體廢物的厭氧發酵原理人們把由60%CH4和40%CO2組成的沼氣稱為標準沼氣。有可燃性，綠色能源。甲烷含量30%時，可勉強點燃，50%時可正常燃燒比空氣略輕，對空氣的比重為0.851m3沼氣的熱值與1kg原煤相當，燃燒熱效率比煤大3.3倍，1m3沼氣能頂3.3kg原煤使用。第60頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四表6-2沼氣各組分的理化特性注：爆炸范圍指與空氣混合時的體積百分比。參數名稱分子量密度/g/L比重/空氣臨界溫度/℃臨界壓力/atm平均熱值/kJ/L爆炸范圍/%毒性CH416.040.7170.554-82.545.837.845.3-14—CO2441.9771.52831.172.9———H22.010.090.06-239.912.811.766-71—O2321.431.10-19847.7———N2281.250.967-14733.49———H2S341.531.18100.488.924.564-46劇毒CO281.2500.967-14034.5312.63劇毒標準沼氣—1.2240.94——22.76-12—第61頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四五、有機固體廢物的厭氧發酵原理2.厭氧發酵厭氧發酵：也稱沼氣發酵或甲烷發酵，是指在厭氧條件下，有機物被厭氧微生物轉化為甲烷（或稱沼氣）的過程。厭氧發酵工藝：采用人工方法，創造厭氧細菌所需的營養條件，使其在一定設備內具有很高的濃度，使厭氧分解過程大大加快。第62頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四五、有機固體廢物的厭氧發酵原理（二）有機物厭氧發酵原理液化階段水解、發酵細菌產乙酸階段產氫、產乙酸細菌產甲烷階段甲烷細菌第63頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四五、有機固體廢物的厭氧發酵原理1)發酵的幾個階段液化（水解）階段：不溶性大分子有機物→水溶性小分子有機物酸化階段：小分子有機物→有機酸、乙醇、丙酮等有機物+

H2/CO2→乙酸及甲酸、甲醇、甲胺等C1類化合物+H2/CO2產甲烷階段：H2還原CO2乙酸的分解第64頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四五、有機固體廢物的厭氧發酵原理2）厭氧發酵過程微生物第一階段：水解發酵細菌，包括纖維素分解菌、蛋白質水解菌。第二階段：產氫、產乙酸細菌，有S菌株第三階段：兩組不同的產甲烷細菌群：一組是將氫氣和二氧化碳轉化為甲烷另一組是將乙酸脫羧生成甲烷和二氧化碳。第65頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四五、有機固體廢物的厭氧發酵原理（二）發酵原料和產氣計算1.發酵原料堆肥原料都可以作沼氣發酵原料有城市垃圾、禽畜糞便、污泥、農林廢物、泔腳和食品垃圾第66頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四五、有機固體廢物的厭氧發酵原理2.常見發酵原料的理論產氣量（1）甲烷產量E＝0.37A+0.49B+1.04C式中：E—理論產氣量，L/g；

A、B、C—分別為每克發酵原料中碳水化合物、蛋白質、脂肪類化合物的重量，g。第67頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四五、有機固體廢物的厭氧發酵原理（2）二氧化碳產量E＝0.37A+0.49B+0.36C式中：E—理論產氣量，L/g；

A、B、C—分別為每克發酵原料中碳水化合物、蛋白質、脂肪類化合物的重量，g。第68頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四發酵原料每克干重物的組分（g）理論產氣量（L/g）碳水化合物蛋白質脂類甲烷二氧化碳水葫蘆0.60730.11670.03860.32200.2958水花生0.59630.09720.02710.29640.2780玉米秸0.62630.06330.04630.31090.2794麥草0.63960.02980.02340.27560.2597稻草0.60260.03160.03210.27180.2500人糞0.41570.17530.08140.32440.2690豬糞0.42040.11480.06030.27450.2335雞糞0.47030.08820.04550.26450.2332馬糞0.45360.09460.02830.24360.2244牛糞0.27040.10460.05280.20620.1703表6-3農村常見沼氣發酵原料的組分和理論產氣量第69頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四五、有機固體廢物的厭氧發酵原理3.原料的產氣率和甲烷含量沼氣發酵原料的產氣率：單位重量的原料在發酵過程中產生的沼氣量。通常用原料所含總固體（TS）的量作原料單位第70頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四原料名稱干物質沼氣量（m3/t）甲烷含量（％）產氣持續時間/d牲畜廄肥260～28050～60—豬糞5616560牛糞2805990馬糞200～3006090人糞2405030青草6307060亞麻梗3595990玉米稈2505390麥秸34259—松樹葉3106965雜樹葉210～29458—馬鈴薯梗葉260～2806060谷殼6516290向日葵梗30058—廢物污泥64050—酒廠廢水300～60058—碳水化合物75049—脂類化合物140072—蛋白質98050—第71頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四五、有機固體廢物的厭氧發酵原理4.原料的總固體百分含量和總固體量原料的總固體百分含量：總固體量：WTS=W·MTS式中：MTS—發酵原料總固體百分含量，％；

W1—發酵原料樣品重量，g；W2—樣品在105±2℃下烘干重量，g；W—發酵原料重量，g；WTS—發酵原料所含總固體量，g第72頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四五、有機固體廢物的厭氧發酵原理5.原料的碳氮比與好氧微生物相同，厭氧微生物對原料碳氮比也有一定要求。第73頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四六、厭氧發酵設備與工藝圖

沼氣發酵罐工作原理圖第74頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四三、創新點與國內外影響3）后發酵（二次發酵）水壓式沼氣池工作原理示意圖第75頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四水壓式貯氣池的優點結構比較簡單，造價低，施工方便。六、厭氧發酵設備與工藝第76頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四水壓式貯氣池的缺點氣壓不穩定，對產氣不利；池溫低，不能保持升溫，嚴重影響產氣量，原料利用率低（僅10%－20%）；大換料和密封都不方便；產氣率低（平均0.1－0.15M3/M3·天），而且這種沼氣池對防滲措施的要求較高，給燃燒器的設計帶來一定困難。六、厭氧發酵設備與工藝第77頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四立式圓形浮罩式沼氣池

第78頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四立式圓形浮罩式沼氣池優缺點這種沼氣池也多采用地下埋設方式，它把發酵間和貯氣間分開，因而具有壓力低、發酵好、產氣多等優點。產生的沼氣由浮沉式的氣罩貯存起來。氣罩可直接安裝在沼氣發酵池頂。浮沉式氣罩由水封池和氣罩兩部分組成。當沼氣壓力大于氣罩重量時，氣罩便沿水池內壁的導向軌道上升，直至平衡為止。當用氣時，罩內氣壓下降，氣罩也隨之下沉。頂浮罩式沼氣貯氣池造價比較低，但氣壓不夠穩定。六、厭氧發酵設備與工藝第79頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四三、創新點與國內外影響長方形（或方形）發酵池第80頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四三、創新點與國內外影響

聯合沼氣池第81頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四三、創新點與國內外影響立式圓形半埋式沼氣發酵池組第82頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四（二）沼氣系統沼氣系統包括沼氣的收集、運輸、凈化、貯存、使用及附屬設備等。根據貯氣柜中沼氣壓力的不同，分為低壓沼氣系統和中壓沼氣系統。六、厭氧發酵設備與工藝第83頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四1.低壓和中壓沼氣系統1消化池；2排水器；3脫硫裝置；4貯氣柜；5鍋爐；6余氣燃燒器；7緩沖器8壓縮機a安全閥；b止火器；c流量計；d減壓閥；e緊急截止閥六、厭氧發酵設備與工藝第84頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四2.集氣室集氣室建于沼氣反應器的頂部，沼氣由集氣室的最高處用管道引出，集氣室要保持一定的容積，能維持沼氣壓力的相對穩定，能防止浮渣或消化液進入沼氣排出管。有三相分離器時，還要防止沼氣進入沉淀室。集氣室要有良好的氣密性，防止沼氣外溢和空氣滲入。六、厭氧發酵設備與工藝第85頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四3.輸氣管和配氣管集氣室至貯氣柜間的沼氣管稱為輸氣管，貯氣柜至用戶之間的沼氣管道稱為配氣管。六、厭氧發酵設備與工藝第86頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四4.脫硫裝置為了防止H2S的危害，通常設置脫硫裝置將其除去。脫硫裝置一般設置在貯氣柜前的輸氣管上。六、厭氧發酵設備與工藝第87頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四脫硫方法干法是將氧化鐵屑（或鐵粉）和木屑拌合制成脫硫劑，以濕態（含水40%）填充于脫硫裝置內，當沼氣通過時，經如下反應而達到脫硫的目的：Fe2O3·3H2O+3H2S→Fe2S3+6H2OFe2O3·3H2O+3H2S→2FeS

+S+6H2O當脫硫劑失效后，曝曬再生或更換新料。六、厭氧發酵設備與工藝第88頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四-----濕法濕法是用水或堿液洗滌沼氣。堿液比水洗的效果好。其反應如下：Na2CO3+H2S→NaHS+NaHCO3Na2OH+H2S→NaHS+H2O堿洗后的廢液可采用催化法脫硫，再生后的堿液可循環再用。堿洗液種中的含堿量約為2~3%。經過脫硫后，沼氣中的H2S含量應低于50×10-6。六、厭氧發酵設備與工藝第89頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四5.貯氣柜（A）低壓貯氣柜；（B）中壓貯氣柜六、厭氧發酵設備與工藝第90頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四6.止火器止火器（或逆火防止器）的作用是防止明火沿沼氣管道流竄，引起貯氣柜、集氣室及其它重要附屬設備的爆炸。止火器有濕式和干式兩種。六、厭氧發酵設備與工藝第91頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四（1）熱閥板式；（2）水封筒式；（3）金屬網式六、厭氧發酵設備與工藝第92頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四1）干式止火器干式止火器由裝于法蘭盒中的多層金屬網組成，當明火通過金屬網時，因散熱快而使溫度降至燃點以下，使火熄滅。六、厭氧發酵設備與工藝第93頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四2）濕式止火器濕式止火器實際上是一個水封筒，沼氣從中心管底口進入，穿過水層，從側管流出。水封高度根據系統沼氣壓力而定，一般為300~500mm。為了維持水封高度穩定，應采用連續供水和溢流方式。水封筒還應設有水位觀察管。六、厭氧發酵設備與工藝第94頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四（三）發酵工藝沼氣發酵工藝包括從發酵原料到生產沼氣的整個過程所采用的技術和方法。它主要含有原料的收集和預處理、接種物的選擇和富集、沼氣發酵裝置形狀選擇、啟動和日常運行管理、副產品沼渣和沼液的處置等技術措施。

1.沼氣發酵工藝六、厭氧發酵設備與工藝第95頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四2.傳統沼氣發酵工藝類型---根據發酵溫度根據發酵溫度可分為：高溫發酵、中溫發酵、常溫發酵。六、厭氧發酵設備與工藝第96頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四1）高溫發酵指發酵溫度在50~60℃之間的沼氣發酵。其特點是微生物特別活躍，有機物分解消化快，產氣率高（一般在2.0m3/m3料液/d以上），滯留期短。高溫發酵工藝主要適用于處理溫度較高的有機廢物和廢水，如酒廠的酒糟廢液、豆腐廠廢水等。對于有特殊要求的有機廢物，例如殺滅人糞中的寄生蟲卵和病菌，也可采用該工藝。六、厭氧發酵設備與工藝第97頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四2）中溫發酵發酵溫度維持在30~35℃的沼氣發酵。此發酵工藝有機物消化速度較快，產氣率較高（一般在1m3/m3料液/d以上）。與高溫發酵相比，中溫發酵所需的熱量要少得多。從能量回收的角度，該工藝被認為是一種較理想的發酵工藝類型。目前世界各國的大、中型沼氣工程普遍采用此工藝。六、厭氧發酵設備與工藝第98頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四3）常溫發酵常溫發酵是指在自然溫度下進行的沼氣發酵。該工藝的發酵溫度不受人為控制，基本上是隨氣溫變化而不斷變化，通常夏季產氣率較高，冬季產氣率較低。這種工藝的優點是沼氣池結構相對簡單，造價較低。六、厭氧發酵設備與工藝第99頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四3.傳統沼氣發酵工藝類型---根據沼氣池的數量根據發酵工藝系統中相互連通的沼氣池的數量的多少，可將沼氣發酵工藝分為：單級兩級多級發酵六、厭氧發酵設備與工藝第100頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四1）單級發酵單級發酵只有一個沼氣池（或發酵裝置），其沼氣發酵過程只在一個發酵池內進行。此發酵操作較方便，造價低。六、厭氧發酵設備與工藝第101頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四2）兩級和多級發酵發酵為了提高有機物的消化率和去除率，開發了二級和多級沼氣發酵工藝。這種發酵類型的特點是發酵在兩或兩個以上的互相連通的發酵池內進行。原料先在第一個發酵池滯留一定時間分解、產氣，然后料液從第一個發酵進入第二個或其余的發酵池繼續發酵產氣。該發酵工藝滯留期長，有機物分解徹底，但投資較高。六、厭氧發酵設備與工藝第102頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四3.傳統沼氣發酵工藝類型---根據投料運轉方式根據投料運轉方式可分為：連續發酵半連續發酵批量發酵兩步發酵六、厭氧發酵設備與工藝第103頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四（1）連續發酵連續發酵工藝是從投料啟動后，經過一段時間的發酵產氣，每天或隨時連續定量地添加發酵原料和排出舊料，其發酵過程能夠長期連續進行。此發酵工藝易于控制，能保持穩定的有機物消化速度和產氣率，適于處理來源穩定的城市污水、工業廢水和大、中型畜牧場的糞便等。六、厭氧發酵設備與工藝第104頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四（2）半發酵半連續發酵工藝的特點是：啟動時一次性投入較多的發酵原料，當產氣量趨于下降時，開始定期添加新料和排出舊料，以維持比較穩定的產氣率。我國廣大農村由于原料特點和農村用肥集中等原因，主要是采用這種發酵工藝。六、厭氧發酵設備與工藝第105頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四1）備料備料是沼氣發酵工藝的首要步驟，含原料的收集與預處理。由于城市生活有機垃圾來源于相應的垃圾收集系統，在設計處理系統時，須對所收集地區的垃圾產量做出科學的估算，從而確定出合理的處理負荷，以保證沼氣池運行中具有充足的發酵原料。固體有機物半連續沼氣發酵工藝的預處理通常是指適度的切碎，由于城市生活垃圾中很少有過大體積的有機物，因此可不做切碎處理。六、厭氧發酵設備與工藝第106頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四2）投料啟動投料啟動沼氣池通常包括：接種物的選取接種投料堆漚加水封池放氣試火等幾個步驟六、厭氧發酵設備與工藝第107頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四3）接種物的選取在各種有機物厭氧消化的地方采集接種物。下水道污泥、屠宰場、肉食品加工廠、豆腐房、酒廠、糖廠等地的陰溝污泥、湖泊、塘堰等沉積污泥、正常發酵的沼氣池底污泥或發酵料液，以及陳年老糞坑底部糞便等,均含有大量沼氣微生物，都可以采集為接種物。六、厭氧發酵設備與工藝第108頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四4）接種投料將接種物與發酵原料在池外混合均勻后投入沼氣池；或者采用分層加料、分層接種的方式投料入池。六、厭氧發酵設備與工藝第109頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四5）堆漚在已入池的接種原料中噴灑少量的水（用水量以淋濕為宜，一般不得超過總用水量的三分之一），敞口堆漚數天，一般夏、春季1－2天，秋、冬季3－5天為宜。加水封池，在池內堆漚過程中，由于好氧和兼性微生物的作用，發酵料液的溫度不斷升高。當池內發酵原料溫度上升到400C~600C時六、厭氧發酵設備與工藝第110頁，共124頁，2023年，2月20日，星期四加水量以保證池內發酵原料總固體濃度南方各省夏天6%，冬天10%，北方各省10%為宜。加水完畢，檢驗發酵料液pH值，若pH在6以上時，即可封池；若pH低于6，