[化學(xué)]第三章 固體廢物處理與微生物

1、第三章第三章 固體廢物處理與微生物固體廢物處理與微生物 第一節(jié) 概述 危險(xiǎn)廢物危險(xiǎn)廢物：有毒、易燃易爆、腐蝕性、化：有毒、易燃易爆、腐蝕性、化 學(xué)反學(xué)反 應(yīng)、傳染性廢物；應(yīng)、傳染性廢物；2009年年 1429.8 萬(wàn)噸萬(wàn)噸 醫(yī)療廢物醫(yī)療廢物：68萬(wàn)萬(wàn)/年年 電子廢物：含有重金屬、鹵族化學(xué)物質(zhì) 等有毒有害物； 從2003年起，我國(guó)每年至少有500萬(wàn)臺(tái) 電視機(jī)、400萬(wàn)臺(tái)冰箱、500萬(wàn)臺(tái)洗衣 機(jī)面臨報(bào)廢。有500萬(wàn)臺(tái)電腦和上千萬(wàn) 部手機(jī)已進(jìn)入淘汰期 對(duì)廢舊家電產(chǎn)品較為通用的處理方法是 局部拆解，然后對(duì)拆解的零部件進(jìn)行分 類利用 工業(yè)廢物：工業(yè)廢物：工業(yè)固體廢棄物的組成大工業(yè)固體廢棄物的組成大 致如

2、下：尾礦致如下：尾礦29%、粉煤灰、粉煤灰19%、 煤矸石煤矸石17%、爐渣、爐渣12%、冶金廢渣、冶金廢渣 11%、危險(xiǎn)廢棄物、危險(xiǎn)廢棄物1.5%、放射性、放射性 廢渣廢渣0.3%、其它廢棄物、其它廢棄物10%。 2009年年2.0409萬(wàn)噸萬(wàn)噸 綜合利用率達(dá)綜合利用率達(dá)53.5% 全國(guó)工業(yè)固體廢物產(chǎn)生及處理情況全國(guó)工業(yè)固體廢物產(chǎn)生及處理情況 (單位：萬(wàn)噸單位：萬(wàn)噸) 城市生活垃圾城市生活垃圾： 20072007年年3 3億噸，每年以億噸，每年以10%10%的速度的速度 增加增加 歷年的存量垃圾歷年的存量垃圾6060億噸億噸 城市無(wú)害化處理城市無(wú)害化處理70%70% 縣城縣城30%30% 農(nóng)

3、業(yè)廢棄物農(nóng)業(yè)廢棄物： 第二節(jié) 堆肥化 1 1、好氧堆肥化、好氧堆肥化 概念：使有機(jī)廢棄物在好氧條件概念：使有機(jī)廢棄物在好氧條件 下通過(guò)微生物的作用，達(dá)到穩(wěn)定化、下通過(guò)微生物的作用，達(dá)到穩(wěn)定化、 轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣谕寥佬誀罡牧疾?duì)作轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣谕寥佬誀罡牧疾?duì)作 物生長(zhǎng)有益和容易吸收利用的有機(jī)物生長(zhǎng)有益和容易吸收利用的有機(jī) 物的方法物的方法 有機(jī)廢物中可能存在的問(wèn)題 可能混入重金屬、有機(jī)氯化物等可能混入重金屬、有機(jī)氯化物等 有害物質(zhì)有害物質(zhì) 可能混雜有病原性生物及雜草種可能混雜有病原性生物及雜草種 子子 可能存在過(guò)多易分解的有機(jī)物，可能存在過(guò)多易分解的有機(jī)物， 而對(duì)作物生長(zhǎng)有害而對(duì)作物生長(zhǎng)有害 容易發(fā)

4、生腐敗和惡臭容易發(fā)生腐敗和惡臭 含水量太高含水量太高 ph較高較高 作物難以吸收利用作物難以吸收利用 堆肥材料的配合比例 植物殘?bào)w植物殘?bào)w 100份份 人畜糞尿人畜糞尿 1020份份 石灰（或草木灰）石灰（或草木灰） 25份份 水水 100200 堆肥條件 水分水分：堆肥水分以：堆肥水分以6075最好最好 通氣通氣：通氣是使堆肥產(chǎn)生高溫，達(dá)到：通氣是使堆肥產(chǎn)生高溫，達(dá)到 無(wú)害化的重要保證。堆積時(shí)不宜太緊無(wú)害化的重要保證。堆積時(shí)不宜太緊 也不宜太松。也不宜太松。 溫度溫度：應(yīng)保持堆肥溫度：應(yīng)保持堆肥溫度5565一一 個(gè)星期個(gè)星期 ，促使高溫性微生物強(qiáng)烈分解，促使高溫性微生物強(qiáng)烈分解 有機(jī)物后，再

5、維持中溫有機(jī)物后，再維持中溫4050， 以利于纖維素分解，促進(jìn)氨化作用和以利于纖維素分解，促進(jìn)氨化作用和 養(yǎng)分的釋放。養(yǎng)分的釋放。 酸堿度酸堿度( (phph值值) )： ph68 堆肥的生物學(xué)過(guò)程 發(fā)熱階段發(fā)熱階段 中溫好氧的細(xì)菌和真菌中溫好氧的細(xì)菌和真菌 利用易分解的可溶性物質(zhì)，如淀粉、糖類利用易分解的可溶性物質(zhì)，如淀粉、糖類 高溫階段高溫階段 堆溫堆溫50 ，好熱性的纖維素分解菌逐漸代替，好熱性的纖維素分解菌逐漸代替 中溫性微生物的活動(dòng)，中溫性微生物的活動(dòng)， 可溶性物質(zhì)，如淀粉、糖類繼續(xù)被分解外，纖可溶性物質(zhì)，如淀粉、糖類繼續(xù)被分解外，纖 維素、半纖維素等也開(kāi)始受到分解維素、半纖維素等也

6、開(kāi)始受到分解 50 左右，嗜熱性真菌和放線菌左右，嗜熱性真菌和放線菌 60 左右，真菌幾乎完全停止活動(dòng)，僅有嗜熱左右，真菌幾乎完全停止活動(dòng)，僅有嗜熱 性放線菌與細(xì)菌繼續(xù)活動(dòng)性放線菌與細(xì)菌繼續(xù)活動(dòng) 70 左右，大多數(shù)嗜熱性微生物已不適宜活動(dòng)，左右，大多數(shù)嗜熱性微生物已不適宜活動(dòng)， 或相繼大量死亡，或進(jìn)入休眠狀態(tài)或相繼大量死亡，或進(jìn)入休眠狀態(tài) 高溫對(duì)堆肥的快速腐熟起著重要作用高溫對(duì)堆肥的快速腐熟起著重要作用 高溫對(duì)殺死病原微生物是極其重要的高溫對(duì)殺死病原微生物是極其重要的 降溫和腐熟保肥階段 大部分有機(jī)物（包括纖維素）已分解，大部分有機(jī)物（包括纖維素）已分解， 僅剩下木質(zhì)素以及新形成的腐殖質(zhì)僅剩下

7、木質(zhì)素以及新形成的腐殖質(zhì) 中溫性的微生物占優(yōu)勢(shì)，殘余物質(zhì)進(jìn)一中溫性的微生物占優(yōu)勢(shì)，殘余物質(zhì)進(jìn)一 步分解，腐殖質(zhì)不斷積累，堆肥進(jìn)入腐步分解，腐殖質(zhì)不斷積累，堆肥進(jìn)入腐 熟階段熟階段 保存腐殖質(zhì)和保存腐殖質(zhì)和n素等植物養(yǎng)料素等植物養(yǎng)料 堆肥中的微生物相變化 以一年生植物殘?bào)w為主要原料以一年生植物殘?bào)w為主要原料 細(xì)菌、真菌細(xì)菌、真菌纖維分解菌纖維分解菌放線菌放線菌能能 分解木質(zhì)素的菌類分解木質(zhì)素的菌類 剩余污泥為材料的堆肥剩余污泥為材料的堆肥 堆制前：優(yōu)勢(shì)菌（細(xì)菌）堆制前：優(yōu)勢(shì)菌（細(xì)菌） 30天堆制后：氨化細(xì)菌和脫氮細(xì)菌明顯天堆制后：氨化細(xì)菌和脫氮細(xì)菌明顯 增加增加 60天后，各類微生物的菌數(shù)都下降

8、了天后，各類微生物的菌數(shù)都下降了 城市垃圾的堆肥城市垃圾的堆肥：細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)，放線：細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)，放線 菌更少菌更少 堆肥中的有機(jī)物濃度的變化 易分解的有機(jī)物（碳水化合物、蛋白易分解的有機(jī)物（碳水化合物、蛋白 質(zhì)、質(zhì)、 脂肪）：脂肪）：3 3天天1414天天 難分解的有機(jī)物（纖維素）：難分解的有機(jī)物（纖維素）：20402040天天 2、厭氧堆肥法 概念概念：是在不通氣條件下，將有機(jī)：是在不通氣條件下，將有機(jī) 廢棄物（包括城市垃圾、人畜糞便、廢棄物（包括城市垃圾、人畜糞便、 植物秸桿、污水處理廠的剩余污泥植物秸桿、污水處理廠的剩余污泥 等）進(jìn)行厭氧發(fā)酵，制成有機(jī)肥料，等）進(jìn)行厭氧發(fā)酵，制成有機(jī)肥料，

9、 使固體廢棄物無(wú)害化的過(guò)程。使固體廢棄物無(wú)害化的過(guò)程。 特點(diǎn)特點(diǎn)：堆溫低，周期長(zhǎng)：堆溫低，周期長(zhǎng) 第三節(jié) 衛(wèi)生填埋 1、概述概述 上世紀(jì)上世紀(jì)6060年代發(fā)展起來(lái)的一種固體廢棄年代發(fā)展起來(lái)的一種固體廢棄 物處理方法物處理方法 優(yōu)點(diǎn)投資少、容量大、見(jiàn)效快優(yōu)點(diǎn)投資少、容量大、見(jiàn)效快 將垃圾在填埋場(chǎng)內(nèi)分區(qū)分層進(jìn)行填埋將垃圾在填埋場(chǎng)內(nèi)分區(qū)分層進(jìn)行填埋 垃圾層垃圾層2.5-3m,2.5-3m,每層必須壓實(shí)覆土每層必須壓實(shí)覆土2020 30cm30cm 2、填埋坑中微生物的活動(dòng)過(guò)程 好氧分解階段好氧分解階段 厭氧分解不產(chǎn)甲烷階段厭氧分解不產(chǎn)甲烷階段:硝酸根河硫酸根硝酸根河硫酸根 厭氧分解產(chǎn)甲烷階段厭氧分解

10、產(chǎn)甲烷階段 穩(wěn)定產(chǎn)氣階段穩(wěn)定產(chǎn)氣階段 3 3、填埋場(chǎng)滲瀝水、填埋場(chǎng)滲瀝水 4 4、填埋場(chǎng)氣體收集、填埋場(chǎng)氣體收集 最旺盛時(shí)期最旺盛時(shí)期5年內(nèi)年內(nèi) 40%-50%的二氧化碳和的二氧化碳和30%-40%的甲烷的甲烷 第四節(jié) 沼氣發(fā)酵 1 1、概述、概述 （一）沼氣發(fā)酵的意義一）沼氣發(fā)酵的意義：充分發(fā)揮了生物物質(zhì)所具有的充分發(fā)揮了生物物質(zhì)所具有的 飼料、燃料和肥料三個(gè)功能，不但促進(jìn)了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)飼料、燃料和肥料三個(gè)功能，不但促進(jìn)了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā) 展，還能達(dá)到改良土壤、提高肥力和降低病蟲(chóng)害等效果。展，還能達(dá)到改良土壤、提高肥力和降低病蟲(chóng)害等效果。 “三合一三合一”生產(chǎn)模式生產(chǎn)模式：在日光溫室這一人為的生

11、態(tài)系統(tǒng)在日光溫室這一人為的生態(tài)系統(tǒng) 內(nèi)，把種植、養(yǎng)殖、糞便處理和利用三者組合在一起，內(nèi)，把種植、養(yǎng)殖、糞便處理和利用三者組合在一起， 使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、飼料消費(fèi)和廢物再生，利用各環(huán)節(jié)之間發(fā)使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、飼料消費(fèi)和廢物再生，利用各環(huán)節(jié)之間發(fā) 生循環(huán)，產(chǎn)生最高的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益；其具體結(jié)構(gòu)生循環(huán)，產(chǎn)生最高的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益；其具體結(jié)構(gòu) 由由 薄膜蓋的大溫室、太陽(yáng)能暖圈和建于暖圈下的沼氣發(fā)薄膜蓋的大溫室、太陽(yáng)能暖圈和建于暖圈下的沼氣發(fā) 酵池酵池3 3部分組成。部分組成。 三個(gè)階段（三段說(shuō)或三菌群說(shuō)）三個(gè)階段（三段說(shuō)或三菌群說(shuō)）甲烷發(fā)甲烷發(fā) 酵理論先后提出了二階段、三階段和四酵理論先后提出了二階段、三階段

12、和四 階段發(fā)酵理論。階段發(fā)酵理論。 目前應(yīng)用較多的是三階段、四階段的發(fā)目前應(yīng)用較多的是三階段、四階段的發(fā) 酵理論：酵理論： 2.甲烷發(fā)酵理論 第一階段：有機(jī)酸的產(chǎn)生第一階段：有機(jī)酸的產(chǎn)生 水解和發(fā)酵性細(xì)菌群水解和發(fā)酵性細(xì)菌群將將復(fù)雜有機(jī)物轉(zhuǎn)化復(fù)雜有機(jī)物轉(zhuǎn)化 成有機(jī)酸：成有機(jī)酸： 纖維素、淀粉等水解為單糖，再酵解為纖維素、淀粉等水解為單糖，再酵解為丙丙 酮酸酮酸； 將蛋白質(zhì)水解為氨基酸，脫氨基成將蛋白質(zhì)水解為氨基酸，脫氨基成有機(jī)酸有機(jī)酸 和氨；和氨； 脂類水解為各種低級(jí)脂類水解為各種低級(jí)脂肪酸脂肪酸和醇，例如乙和醇，例如乙 酸、丙酸、丁酸、長(zhǎng)鏈脂肪酸、乙醇、二酸、丙酸、丁酸、長(zhǎng)鏈脂肪酸、乙醇、二

13、 氧化碳、氫、氨和硫化氫等。氧化碳、氫、氨和硫化氫等。 微生物群落是水解、發(fā)酵性細(xì)菌群， u有專性厭氧的: 梭菌屬(clostridium) 擬桿菌屬(bacteriodes) 丁酸弧菌屬(butyrivibrio) 真細(xì)菌(eubacterium) 雙歧桿菌屬(bifidobacterium) 革蘭氏陰性桿菌 u兼性厭氧的有: 鏈球菌 腸道菌 據(jù)研究，每ml下水污泥中含有水解、 發(fā)酵性細(xì)菌108109個(gè)，每克揮發(fā)性 固體含10101011個(gè)，其中蛋白質(zhì)水 解菌有107個(gè)，纖維素水解菌有105個(gè)。 第二階段：乙酸和氫氣的產(chǎn)生第二階段：乙酸和氫氣的產(chǎn)生 u微生物群落：微生物群落： 微生物群落為產(chǎn)

14、氫、產(chǎn)乙酸細(xì)菌；微生物群落為產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸細(xì)菌； 只有少數(shù)被分離出來(lái)。只有少數(shù)被分離出來(lái)。 硫酸還原菌和其他產(chǎn)乙酸和氫氣的硫酸還原菌和其他產(chǎn)乙酸和氫氣的 細(xì)菌；細(xì)菌； 第二階段：乙酸和氫氣的產(chǎn)生第二階段：乙酸和氫氣的產(chǎn)生 產(chǎn)生過(guò)程產(chǎn)生過(guò)程 產(chǎn)氫和產(chǎn)乙酸細(xì)菌群進(jìn)一步把第一階產(chǎn)氫和產(chǎn)乙酸細(xì)菌群進(jìn)一步把第一階 段的產(chǎn)物分解為乙酸和氫氣；段的產(chǎn)物分解為乙酸和氫氣； 硫酸還原菌和其他產(chǎn)乙酸和氫氣的細(xì)硫酸還原菌和其他產(chǎn)乙酸和氫氣的細(xì) 菌將第一階段發(fā)酵的三碳以上的有機(jī)菌將第一階段發(fā)酵的三碳以上的有機(jī) 酸、長(zhǎng)鏈脂肪酸、芳香族酸及醇等分酸、長(zhǎng)鏈脂肪酸、芳香族酸及醇等分 解為乙酸和氫氣。解為乙酸和氫氣。 微生物：兩

15、組生理不同的專性厭氧的產(chǎn) 甲烷菌群 一組將h2和co2合成ch4或co和h2 合成ch4； 另一組將乙酸脫羧生成ch4和co2； 或利用甲酸、甲醇、及甲基胺裂解為 ch4。 第三階段：甲烷的產(chǎn)生第三階段：甲烷的產(chǎn)生 研究表明：研究表明： 有有28的甲烷來(lái)自的甲烷來(lái)自h2的氧化和的氧化和co2的還原。的還原。 72的甲烷來(lái)自乙酸鹽的裂解。的甲烷來(lái)自乙酸鹽的裂解。 由于大部分甲烷和二氧化碳逸出，由于大部分甲烷和二氧化碳逸出， 氨氨(nh3)以亞硝酸銨以亞硝酸銨(nh4no2)、 碳酸氫銨碳酸氫銨(nh4hco3)形式留在污泥中，形式留在污泥中， 它們可中和第一階段產(chǎn)生的酸，它們可中和第一階段產(chǎn)生的

16、酸， 為產(chǎn)甲烷菌創(chuàng)造了生存所需的弱堿性環(huán)境。為產(chǎn)甲烷菌創(chuàng)造了生存所需的弱堿性環(huán)境。 氨可被產(chǎn)甲烷菌用作氮源。氨可被產(chǎn)甲烷菌用作氮源。 第四階段：同型產(chǎn)乙酸階段第四階段：同型產(chǎn)乙酸階段 概念：同型產(chǎn)乙酸細(xì)菌將h2和co2轉(zhuǎn)化 為乙酸的過(guò)程，稱為同型產(chǎn)乙酸階段 （只占5%）； 產(chǎn)甲烷菌只能利用h2、 co2、 co、甲 酸、乙酸、甲醇及甲基胺等簡(jiǎn)單物質(zhì)產(chǎn) 生甲烷和組成自身細(xì)胞物質(zhì)。 3.甲烷產(chǎn)生的機(jī)制：甲烷產(chǎn)生的機(jī)制： 由酸和醇的甲基形成甲烷。由酸和醇的甲基形成甲烷。 14ch3cooh 414ch3oh 14ch3oh+co2 314ch4+co2+2h2o l施大特曼施大特曼(stadtman

17、)和巴克爾和巴克爾(barker)及庇及庇 涅涅(pine)和維施尼和維施尼(vishhnise) l1951和和1957年用年用14c示蹤原子標(biāo)記乙酸的甲示蹤原子標(biāo)記乙酸的甲 基碳原子基碳原子 l證明甲烷是由甲基直接形成證明甲烷是由甲基直接形成 1949年，施大特曼和巴克爾于用同位素年，施大特曼和巴克爾于用同位素14co2 使乙醇和丁醇氧化，產(chǎn)生帶同位素使乙醇和丁醇氧化，產(chǎn)生帶同位素14c的甲烷，證的甲烷，證 明甲烷可由明甲烷可由co2還原形成。還原形成。 由醇的氧化使二氧化碳還原形成甲烷及有機(jī)酸由醇的氧化使二氧化碳還原形成甲烷及有機(jī)酸 2ch3ch2oh+14co2 14ch4+2ch3c

18、ooh 2c3h7ch2oh+14co2 14ch4+2c3h7cooh 脂肪酸有時(shí)用水作還原劑或供氫體產(chǎn)生甲烷脂肪酸有時(shí)用水作還原劑或供氫體產(chǎn)生甲烷 2c3h7cooh+co2+2h2o ch4+4ch3cooh 1906 年索根(soehnge，)及費(fèi)舍爾 (fisher)觀察到： 利用利用h2使使co2還原形成甲烷還原形成甲烷 4h2+co2ch4+2h2o 在h2和h2o存在時(shí)，巴氏甲烷八疊球菌 (methanosarcina barkerii)與甲酸 甲烷桿菌(methanobacterium formicicum)能將co還原形成甲烷。 3h2+co 巴氏甲烷八疊球菌巴氏甲烷八疊球

19、菌 ch4+h2o 2h2o+4co 甲酸甲烷桿菌甲酸甲烷桿菌 ch4+3co2 發(fā)酵細(xì)菌群 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌群 同型產(chǎn)乙酸細(xì)菌群 4.沼氣發(fā)酵微生物 產(chǎn)酸發(fā)酵代謝產(chǎn)物nadh/nad+調(diào)節(jié) 非產(chǎn)甲烷細(xì)菌缺乏電子傳遞系統(tǒng)非產(chǎn)甲烷細(xì)菌缺乏電子傳遞系統(tǒng) 碳水化合物經(jīng)碳水化合物經(jīng)empemp途徑產(chǎn)生的途徑產(chǎn)生的nadh+hnadh+h+ + 一般均可通過(guò)與一定比例的丙酸、丁酸、乙一般均可通過(guò)與一定比例的丙酸、丁酸、乙 醇及乳酸等發(fā)酵相偶聯(lián)而得以氧化為醇及乳酸等發(fā)酵相偶聯(lián)而得以氧化為nadnad+ + nadh+hnadh+h+ +的反饋抑制或阻遏作用能減緩糖的反饋抑制或阻遏作用能減緩糖 酵解速率酵解速

20、率 乙酸的產(chǎn)生并不能使發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的乙酸的產(chǎn)生并不能使發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的“多多 余余” nadh+hnadh+h+ +氧化氧化 丙酸發(fā)酵對(duì)丙酸發(fā)酵對(duì)nadh+hnadh+h+ +的氧化最為有利的氧化最為有利 同時(shí)，乙酸的大量產(chǎn)生將導(dǎo)致氫分壓較高同時(shí)，乙酸的大量產(chǎn)生將導(dǎo)致氫分壓較高 氫分壓高于氫分壓高于0.01kpa0.01kpa時(shí)，丙酸的產(chǎn)氫產(chǎn)乙時(shí)，丙酸的產(chǎn)氫產(chǎn)乙 酸過(guò)程受阻酸過(guò)程受阻 因此導(dǎo)致丙酸積累，抑制產(chǎn)甲烷細(xì)菌的活性，因此導(dǎo)致丙酸積累，抑制產(chǎn)甲烷細(xì)菌的活性， 甚至導(dǎo)致死亡甚至導(dǎo)致死亡 即即“酸化酸化” 產(chǎn)甲烷細(xì)菌的生理特征產(chǎn)甲烷細(xì)菌的生理特征 嚴(yán)格專性厭氧嚴(yán)格專性厭氧 生長(zhǎng)特別緩慢生長(zhǎng)

21、特別緩慢 對(duì)環(huán)境影響非常敏感對(duì)環(huán)境影響非常敏感 屬于古細(xì)菌屬于古細(xì)菌 分離培養(yǎng)比較困難分離培養(yǎng)比較困難 產(chǎn)甲烷細(xì)菌的分離產(chǎn)甲烷細(xì)菌的分離 a 、分離產(chǎn)甲烷細(xì)菌應(yīng)具備的條件：分離產(chǎn)甲烷細(xì)菌應(yīng)具備的條件： 氧化還原電位很低；向容器充入氧化還原電位很低；向容器充入h2 和和co2。 b 、分離產(chǎn)甲烷細(xì)菌的基本要點(diǎn)：分離產(chǎn)甲烷細(xì)菌的基本要點(diǎn)： 在完全無(wú)氧的條件下制備培養(yǎng)基在完全無(wú)氧的條件下制備培養(yǎng)基 往培養(yǎng)基里加還原劑往培養(yǎng)基里加還原劑樹(shù)脂天青樹(shù)脂天青 在無(wú)氧條件下分裝試管在無(wú)氧條件下分裝試管 滾管滾管 產(chǎn)甲烷細(xì)菌的形態(tài)特征產(chǎn)甲烷細(xì)菌的形態(tài)特征 桿狀、球狀、螺旋狀和八疊狀桿狀、球狀、螺旋狀和八疊狀 不

22、形成芽孢不形成芽孢 產(chǎn)甲烷細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)特征產(chǎn)甲烷細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)特征 碳源：碳源：co2、甲醇、甲胺乙酸、甲醇、甲胺乙酸 都能利用都能利用nh4+ 需要某些維生素，尤其是需要某些維生素，尤其是b族維生素族維生素 需要某些微量元素需要某些微量元素 一般將產(chǎn)甲烷細(xì)菌分為：一般將產(chǎn)甲烷細(xì)菌分為： 氧化氫產(chǎn)甲烷細(xì)菌（氧化氫產(chǎn)甲烷細(xì)菌（hom） 氧化氫利用乙酸產(chǎn)甲烷細(xì)菌氧化氫利用乙酸產(chǎn)甲烷細(xì)菌 （hoam） 非氧化氫利用乙酸產(chǎn)甲烷細(xì)菌非氧化氫利用乙酸產(chǎn)甲烷細(xì)菌 （nhoam) 5.沼氣發(fā)酵的微生物生態(tài)學(xué) 非產(chǎn)甲烷細(xì)菌非產(chǎn)甲烷細(xì)菌與與產(chǎn)甲烷細(xì)菌產(chǎn)甲烷細(xì)菌之間的相之間的相 互關(guān)系互關(guān)系 前者前者為為后者后者提供生長(zhǎng)

23、繁殖的底物提供生長(zhǎng)繁殖的底物 前者前者為為后者后者創(chuàng)造了適宜的氧化還原電創(chuàng)造了適宜的氧化還原電 位位 前者前者為為后者后者清除了有毒物質(zhì)清除了有毒物質(zhì) 后者后者為為前者前者的生化反應(yīng)解除了反饋抑的生化反應(yīng)解除了反饋抑 制制 二者共同維持環(huán)境中的適宜的二者共同維持環(huán)境中的適宜的ph值值 產(chǎn)甲烷細(xì)菌的生態(tài)產(chǎn)甲烷細(xì)菌的生態(tài) 產(chǎn)甲烷細(xì)菌的分布產(chǎn)甲烷細(xì)菌的分布: 極為廣泛，與氧氣隔絕，而且無(wú)硫極為廣泛，與氧氣隔絕，而且無(wú)硫 酸鹽的環(huán)境。如海底沉積物、河酸鹽的環(huán)境。如海底沉積物、河 （湖）底淤泥、沼澤地水稻田以及（湖）底淤泥、沼澤地水稻田以及 反芻動(dòng)物的瘤胃反芻動(dòng)物的瘤胃 產(chǎn)甲烷細(xì)菌在厭氧反應(yīng)器中的數(shù)產(chǎn)甲

24、烷細(xì)菌在厭氧反應(yīng)器中的數(shù) 量量 產(chǎn)甲烷細(xì)菌的數(shù)量與甲烷產(chǎn)量成正產(chǎn)甲烷細(xì)菌的數(shù)量與甲烷產(chǎn)量成正 比關(guān)系比關(guān)系 105108個(gè)個(gè)/ml 沼氣發(fā)酵中的微生物優(yōu)勢(shì)種群的演替 發(fā)酵細(xì)菌、hpa、homa、hom、 hoam hom、hoam nhoam、hom 6.沼氣發(fā)酵工藝學(xué) 沼氣發(fā)酵的工藝條件及其控制沼氣發(fā)酵的工藝條件及其控制 嚴(yán)格厭氧條件嚴(yán)格厭氧條件 發(fā)酵原料發(fā)酵原料 a 、原料種類：除礦物油和木質(zhì)素原料種類：除礦物油和木質(zhì)素 外，牲畜糞、秸稈、污泥；酒廠、外，牲畜糞、秸稈、污泥；酒廠、 抗生素廠、酵母廠的廢水、制醬油、抗生素廠、酵母廠的廢水、制醬油、 制豆腐、洗毛、和紙漿的廢水制豆腐、洗毛、和

25、紙漿的廢水 不溶性物質(zhì)需要粉碎不溶性物質(zhì)需要粉碎 b 、原料堆漚原料堆漚 纖維素原料進(jìn)行預(yù)先堆漚的優(yōu)點(diǎn)：纖維素原料進(jìn)行預(yù)先堆漚的優(yōu)點(diǎn)： 原料中大分子物質(zhì)經(jīng)過(guò)細(xì)菌分解變成小原料中大分子物質(zhì)經(jīng)過(guò)細(xì)菌分解變成小 分子物質(zhì)分子物質(zhì) 纖維素變松散，擴(kuò)大細(xì)菌的接觸面纖維素變松散，擴(kuò)大細(xì)菌的接觸面 含水量加大，比重增加含水量加大，比重增加 堆漚后高溫殺死病原菌和寄生蟲(chóng)卵堆漚后高溫殺死病原菌和寄生蟲(chóng)卵 體積縮小，便于裝池體積縮小，便于裝池 缺點(diǎn)：消耗部分有機(jī)物和熱量缺點(diǎn)：消耗部分有機(jī)物和熱量 c 、原料的碳氮比原料的碳氮比 20-30：1 碳氮比碳氮比35：1產(chǎn)氣量明顯下降產(chǎn)氣量明顯下降 碳氮比碳氮比16：1

26、產(chǎn)氣量甚至更低產(chǎn)氣量甚至更低 d 、原料干物質(zhì)濃度及其基質(zhì)的消原料干物質(zhì)濃度及其基質(zhì)的消 耗與補(bǔ)充：干物質(zhì)的濃度為耗與補(bǔ)充：干物質(zhì)的濃度為7-10% 夏天夏天7%，冬天，冬天10% 過(guò)高的氨態(tài)氮和揮發(fā)酸抑制產(chǎn)甲烷過(guò)高的氨態(tài)氮和揮發(fā)酸抑制產(chǎn)甲烷 細(xì)菌；過(guò)低造成營(yíng)養(yǎng)不足細(xì)菌；過(guò)低造成營(yíng)養(yǎng)不足 加進(jìn)新鮮原料和排除廢料的速度一加進(jìn)新鮮原料和排除廢料的速度一 致（按體積或重量計(jì)算）致（按體積或重量計(jì)算） 發(fā)酵溫度發(fā)酵溫度 ：45-60為高溫；為高溫；30-45 30-45 中溫發(fā)酵；農(nóng)村自然溫度發(fā)酵中溫發(fā)酵；農(nóng)村自然溫度發(fā)酵 溫度的突然升降對(duì)產(chǎn)氣量有明顯的影響溫度的突然升降對(duì)產(chǎn)氣量有明顯的影響 保溫措施：保溫措施： 建于背風(fēng)向陽(yáng)處，建于背風(fēng)向陽(yáng)處，凍土凍土層以下，上面覆層以下，上面覆 蓋，出料口不能過(guò)大，口要加蓋保溫蓋，出料口不能過(guò)大，口要加蓋