【正文】 工藝控制的基本參數(shù)有：投料負(fù)荷 ， 進(jìn)料濃度 ， 水力滯留時(shí)間 ， 發(fā)酵溫度 。 ? 貯氣量 ：指氣箱內(nèi)的最大沼氣貯量 ， 一般以 12h產(chǎn)氣量為宜 ， 其 值與水壓間的容積相等： ? 池容 ：指發(fā)酵間的容積 ， 通常有 l0m3幾種； ? 投料率 ：指最大限度地投入的料液所占有的發(fā)酵間容積的百分 比 ， 一般以 85～ 95%為宜 。 b. 糞便厭氧發(fā)酵處理工藝 ? 糞便厭氧發(fā)酵處理工藝可分為化糞池處理和厭氧發(fā)酵池處理兩種工藝； ? 化糞池 ? 厭氧發(fā)酵池 化糞池 (又名腐化池 ) ? 用于處理糞便和污水 ? 工作原理 化糞池兼有污水沉淀和污泥發(fā)酵的雙重作用 ， 糞水進(jìn)入化糞池后大約可停留 12～ 24小時(shí) ， 比重大的懸浮固體下沉到池底 ， 在厭氧菌作用下分解 ， 產(chǎn)生氣體上浮 ， 并將分解后的疏松物質(zhì)牽引到液面 ， 形成浮渣 ， 當(dāng)浮渣中的氣體逸散后 ， 懸浮固體再次下沉到池底成為污泥；這樣 ， 糞便經(jīng)過(guò)如此反復(fù)分解 ， 消化 ， 浮渣和污泥逐漸液化 ， 最終污泥容積只有原懸浮固體的 1％ ， BOD下降 60％ 左右 ， 有的可下降 80～ 90％ ， pH值偏堿性 ， 可排入下水道； ? 化糞池的設(shè)計(jì)計(jì)算 ? 化糞池的改進(jìn) 化糞池的設(shè)計(jì)計(jì)算 ? 計(jì)算依據(jù)：應(yīng)接納的糞便污水量和污水在池內(nèi)的停留時(shí)間。 ? 高溫發(fā)酵 高溫發(fā)酵溫度一般為 50～ 55℃ ， 可達(dá)到無(wú)害化 。 。 ? 常溫發(fā)酵： 可分為間歇式發(fā)酵和連續(xù)式發(fā)酵 。 (2)糞便厭氧發(fā)酵處理 ? 糞便厭氧發(fā)酵處理的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) ? 糞便厭氧發(fā)酵處理工藝 a. 糞便厭氧發(fā)酵處理的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) ? 糞便厭氧發(fā)酵處理的目的十達(dá)到無(wú)害化，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，沼氣發(fā)酵溫度為 53℃ 177。 ? 極限工作壓強(qiáng) ：水壓間液面上升到極限位置時(shí)與發(fā)酵間的最大液面差 。 （ 2）自然溫度連續(xù)投料發(fā)酵工藝 ? 自然溫度條件下發(fā)酵 ? 投料方式：定時(shí)定量投料和出料 。 表 63 對(duì)厭氧消化有抑制作用的物質(zhì) 抑制物質(zhì) 抑制濃度 (mg/L) 抑制物質(zhì) 抑制濃度 (mg/L) 抑制性脂肪酸 氨氮 溶解性硫化物 Ca Mg K Na CU 2022 2022 15003000 200 25004500 1000—1500 25004500 35005500 Cd Fe Cr+6 Cr+3 Ni 0 150 1710 3 500 （ 5）攪拌 (mix round) ? 攪拌的作用 ? 有效的攪拌可以增加物料微生物接觸的機(jī)會(huì) ， 使系統(tǒng)內(nèi)物料和溫度分布均勻 ， 以保證發(fā)酵裝置有較高的池容產(chǎn)氣率 ， 且不致出現(xiàn)局部酸積累 ， 還可以使產(chǎn)生的氣體迅速排出 。 如此惡性循環(huán) ， 將導(dǎo)致消化過(guò)程停止 。 圖 64 甲烷產(chǎn)氣量隨溫度的變化 （ 3） pH值的影響 pH值的影響 見(jiàn)圖 65。 ? 低溫發(fā)酵 (20℃ ) 溫度隨氣候變化 ， 產(chǎn)氣率不高 ， 病原微生物難于殺滅 。 各物質(zhì)中 C和 N的含量有很大差異 (P250， 表 97)。 20℃ 下灼燒至衡量的重量 (灰分重量 ） 。 ? 理論產(chǎn)氣量的 計(jì)算 ? 常用原料的產(chǎn)氣率及其甲烷含量 ? 總固體量的計(jì)算 ? 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) (nutrient matter) 表 有機(jī) 組分的產(chǎn)氣量及氣體組成 有機(jī)物種類 產(chǎn)氣量 (L／ kg一分解物 ) 氣體組成 (％ ) 熱值 (Kcal／ Nm3) 碳水化合物 800 50(CH4)+50(C02) 4250 脂肪 1200 70(CH4)+30(C02) 5950 蛋白質(zhì) 700 67(CH4)+33(C02) 5650 a. 常用沼氣原料理論產(chǎn)氣量的計(jì)算 ? 在計(jì)算沼氣發(fā)酵原料的理論產(chǎn)氣量時(shí) ， 必須首先分別測(cè)定各種發(fā)酵原料中碳水化合物 (A)、 蛋白質(zhì) (B)和脂肪 (C)的含量 ， 然后用下式計(jì)算出每克發(fā)酵原料的甲烷和 CO2的理論產(chǎn)量 。 ? 甲烷菌除了產(chǎn)生 CH4外 ， 還有分解脂肪酸調(diào)節(jié) pH值的作用 。 ? 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 。 ? 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 。 因此 ， 不能把推肥等同于傳統(tǒng)的農(nóng)家肥 ， 只能作為土壤的改良劑或調(diào)節(jié)劑 。 ? 耗氧速率表示單位時(shí)間內(nèi) O2濃度的變化 ， 以 Δ O2／ min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 。 ? 堆肥腐熟度的測(cè)定方法有多種 植物幼苗試驗(yàn)法 ， 耗氧速率法 、 CO2生成速率法 、 易分解有機(jī)物含量法 、 淀粉消失法 、 硝酸氮生成法 、 C／ N恒定法 、 氧化還原電位升高法 、 堿性基團(tuán)交換容量法等多種方法 。 ? 此外 ， 堆肥化產(chǎn)品還應(yīng)滿足下列基本要求 。 ? 最終成品的 pH=7～ 8。 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)物的分解效率也最高 。 ? 成品堆肥的適宜 C／ N在 10／ 1～ 20／ 1之間 。 (2) 有機(jī)物含量 (anic 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 。 ? 常用設(shè)備有 立式多段發(fā)酵塔 (漿葉式發(fā)酵塔 ) 立式多層移動(dòng)床式發(fā)酵塔 丹諾發(fā)酵器 （ 臥式回轉(zhuǎn)筒式發(fā)酵器 ） 筒倉(cāng)式動(dòng)態(tài)發(fā)酵倉(cāng) 立式槳葉式發(fā)酵塔 ? 原料從頂部給入 ， 中間的豎軸由底部電機(jī)驅(qū)動(dòng)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng) ， 并帶動(dòng)固定在豎軸上的槳葉對(duì)原料起攪拌作用， 發(fā)酵塔一般有 5層 ， 經(jīng)一定的機(jī)械作用 ， 沿各層相向位置的開(kāi)口逐層向下移動(dòng) ， 到達(dá)底部后經(jīng)螺旋輸送機(jī)排出； ? 發(fā)酵所需的空氣由風(fēng)機(jī)向各層輸送； ? 物料停留的時(shí)間一般 5～ 8天； ? 塔內(nèi)溫度分布由上至下逐步升高 ，即底部最高 。 ? 后處理 (aftertreatment)：去除雜質(zhì) ， 進(jìn)行必要的破碎等處理 。 ? 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 。 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) 。 ? 霉菌屬好氧菌 ,而酵母在代謝活動(dòng)中表現(xiàn)出好氧和厭氧兩種特性。 （ 2）堆肥微生物 ? 好氧堆肥過(guò)程中 ， 參與有機(jī)生化降解的微生物有嗜溫菌和嗜熱菌兩種 。 ? ?)()(223222nxdnxbrnwaSHNnxdOrHs C ONOHnCOcrSnyNOHC zyxwdcba?????????????????? ????＝式中：能量能量???????? ????????? ???? 3222 2 324 3 d H NOHdba C OOCdbaNOHC dcbab. 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 。 ? 厭氧堆肥的最終產(chǎn)物是 CH CO 熱量和腐殖質(zhì) 。 ? 到 20世紀(jì) 20年代 ， 出現(xiàn)了機(jī)械化堆肥技術(shù) ， 并逐漸發(fā)展成為處理生活垃圾 、 污水污泥 、 人禽畜糞便以及農(nóng)業(yè)固體廢物的重要方法之一 。 ? 其它的生物處理技術(shù)雖不能大規(guī)模處理 ， 但能從廢物中回收高附加值生物制品 ， 因此也得到了較多的研究 ， 例如纖維素水解生產(chǎn)化工原料及生物制品 ， 養(yǎng)殖蚯蚓生產(chǎn)生物蛋白等 。 其中最主要的并且能大規(guī)模地處理有機(jī)固體廢物的方法是好氧堆肥法和厭氧消化法 ， 本章將重點(diǎn)介紹 。 堆肥化 (posting) ? 概述 ? 好氧堆肥原理 ? 堆肥原料及堆肥微生物 ? 堆肥化過(guò)程 ? 好氧堆肥工藝 ? 堆肥化的影響因素 ? 堆肥質(zhì)量 ? 堆肥農(nóng)業(yè)效用 概述 ? 人類在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中早已懂得利用秸桿 、 落葉 、野草和禽畜糞便堆積發(fā)酵以制取肥料 ， 但都是采用傳統(tǒng)的手工操作和自然堆積方式 ， 依靠自發(fā)的生物轉(zhuǎn)化作用 ， 所以存在發(fā)酵周期長(zhǎng) ， 處理能力低 ， 有機(jī)物分解不完全 ， 所得的肥料質(zhì)量差等等問(wèn)題 。 (anaerobic posting) ? 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 。aH2O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)( )( )(g N HfC OOeHOdHOCHONHCbOOaHONHC zyxwvuts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)式可以求出堆肥化生物分解過(guò)程的理論需氧量。 ? 因此這些農(nóng)林廢物均需進(jìn)行預(yù)處理后才能用于生產(chǎn)堆肥 。 ? 真菌是有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型生物 ， 結(jié)構(gòu)比細(xì)菌復(fù)雜 ， 可分為霉菌和酵母。 （ 3）高溫階段 (溫度 45℃) ? 從廢物堆積開(kāi)始發(fā)酵 ， 不到一周的時(shí)間 ， 堆溫一般可達(dá)到 65～70℃ ， 或者更高 。 圖 61 微生物活性示意圖 （ 4）熟化階段 (溫度為 40—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 。 ? 二次發(fā)酵：物料經(jīng)一次發(fā)酵后 ， 尚存在有一部分易分解和大量難分解的有機(jī)物 ， 需將其送入后發(fā)酵室進(jìn)行二次發(fā)酵 ， 使之腐熟 。 ? 該工藝發(fā)酵時(shí)間短 ， 能殺滅病原體 ， 防止異味 ,成品肥質(zhì)量好 。 ? 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) 。 ? 微生物每利用 30份碳 ， 就需要 1份氮 ， 因此初始物料的C／ N比為 30： 1時(shí)適合堆肥的需要 ， 其最佳值在 26／ 1～ 35／ 1之間 。 (6)溫度 (temperature) ? 實(shí)踐表明 ， 堆肥過(guò)程的最佳溫度為 35～ 55℃ 。 隨著有機(jī)酸的逐步分解 ， pH值逐漸上升 ， 發(fā)酵完成前可達(dá)到 ～ 。 ? 我國(guó)部分城市的垃圾堆肥成分分析結(jié)果列于表 9—4(P241)。 (3) 堆肥的腐熟度 ? 腐熟度的概念