厌氧消化使用的原料有哪些

原料

考虑使用厌氧消化系统时，一个重要的初始问题是厌氧消化工艺的原料。几乎所有的有机物质都可以通过厌氧消化来处理。但是，如果以生产沼气为目标，那么可腐化程度是其成功应用的关键因素。材料越易分解（易消化），则系统产生的气体产量越高。

原料可以包括可生物降解的废料，例如废纸，草屑，剩余食物，污水和动物粪便。木质废物是例外，因为它们大部分不受消化的影响，因为大多数厌氧菌无法降解木质素。木糖厌氧菌或使用高温预处理（如热解）可分解木质素。厌氧消化池还可以饲喂专门种植的能源作物，例如青贮饲料，用以生产沼气。在德国和欧洲大陆，这些设施被称为“沼气”工厂。共消化或共发酵装置通常是一种农业厌氧消化池，该消化池接受两种或更多种投入物料同时进行消化。

厌氧消化所需的时间长短取决于材料的化学复杂性。富含易于消化的糖类的物质会迅速分解，而富含纤维素和半纤维素聚合物的完整木质纤维素物质可能需要更长的时间才能分解。厌氧微生物通常无法分解生物质中难降解的芳香组分木质素。

厌氧消化池起初设计为使用污水污泥和肥料进行操作。然而，污水和粪便并不是最有可能进行厌氧消化的物质，因为这种可生物降解的物质已经被产生这种物质的动物吸收了大量的能量。因此，许多消化器与两种或更多种类型的原料一起消化。例如，在使用奶牛粪作为主要原料的农场式沼气池中，通过添加第二种原料（例如草和玉米（典型的农场原料））或各种有机副产品（例如作为屠宰场废物，餐馆中的油脂，油脂，有机家庭废物等（典型的场外原料）。

处理能源作物的沼气池可实现高水平的降解和沼气生产。纯浆系统通常较便宜，但产生的能量却比使用玉米和青贮饲料等农作物的系统少。

水分含量

与原料有关的第二个考虑因素是水分含量。较干燥的可堆叠基材（例如食物和庭院垃圾）适合在类似隧道的室内进行消化。隧道式系统通常还具有接近零的废水排放，因此这种类型的系统在消化池液体排放是一种负担的情况下具有优势。材料越湿润，就越适合用标准泵来处理，而不是用高能混凝土泵和物理移动方式。而且，材料越湿，它所占的体积和面积就越大。目标原料的含水量也将影响其处理所采用的系统类型。为了使用高固体分厌氧消化池来稀释原料，应使用填充剂（如堆肥）来增加输入材料的固体含量。另一个关键考虑因素是输入材料的碳：氮比。这个比率是微生物生长所需食物的平衡。过量的氮会导致氨对消化的抑制作用。

污染

在使用湿法消化或塞流消化时，原料的污染程度是一个关键考虑因素。

如果消化器的原料中含有大量的物理污染物，例如塑料，玻璃或金属，则对于要使用的材料，将需要进行去除污染物的处理。如果不将其取出，则沼气池可能会被阻塞并且无法有效运行。干式消化或固态厌氧消化（SSAD）工厂不会发生这种污染问题，因为SSAD在称为发酵罐的气密室中处理干燥的，可堆叠的生物质，其中固体含量高（40-60％）。正是基于这种认识，设计了机械生物处理设备。原料需要的预处理水平越高，就需要越多的加工机械，因此该项目的资本成本也就越高。

在分选或筛选以去除原料中的任何物理污染物后，通常将物料切碎，然后通过机械或液压方式制浆，以增加消化池中微生物可利用的表面积，从而提高消化速度。可以通过使用切碎机泵将原料物料转移到气密性消化器中来实现固体的浸没，在气密性消化器中进行厌氧处理。

基质组成

基质组成是决定生物质消化过程中甲烷产量和甲烷生产率的主要因素。可以使用确定原料组成特征的技术，而诸如固体，元素和有机物分析之类的参数对于消化器的设计和操作很重要。甲烷产量可以从基质的元素组成以及其可降解性（在反应器中转化为沼气的基质部分）进行估算。为了预测沼气成分（甲烷和二氧化碳的相对含量），有必要估计水相和气相之间的二氧化碳分配，这需要其他信息（反应器温度，pH和基质组成）和化学形态模型。还可以使用气体逸出或更近的重量分析法直接测量生物甲烷化潜力。