系统概述

系统基本原理

系统基本原理

• 生物循环马桶系统的基本机理是将一般的食品处理过程分为厌氧处理或好氧处理，使其成为分步生物处理。
• 在厌氧处理过程中去除气味并将其处理到低于 10ppm 的水平，这是法定 BOD 水平的允许标准
• 通过甲烷反应产生的大量甲烷气体可用作燃料资源

分阶过程（甲烷化过程）

• 酸化工艺
  • - 脂肪、碳水化合物、蛋白质等高分子量的粪肥污水，通过发酵低分子量溶解有机物的细菌分泌的酶进行水解。
  • - 此时，蛋白质分解为氨基酸，碳水化合物分解为溶解糖，脂肪分解为长链脂肪酸和甘油。
  • - 此过程中产生的溶解物质主要用于专性厌氧菌的细胞合成或转化为更简单的有机物质
  • - 有机化合物为挥发性脂肪酸、醇类、乳酸等，无机化合物变为二氧化碳、氨、硫化氢等。
  • - 有机化合物为挥发性脂肪酸、醇类、乳酸等，无机化合物变为二氧化碳、氨、硫化氢等。
• 甲烷化过程
  • - 通过酸化过程产生的乙酸盐或二氧化碳经过还原形成甲烷和二氧化碳
  • - 在这个过程中，含有有机聚合物的粪便污水被自然分解和净化。
  • * 甲烷化工艺化学式
    4CH3CH2COOH + 2H2O = 4CH3COOH + CO2 + 3CH4 → 第一个分解过程
    2C3H7COOH + CO2 + 2H2O = 4CH3COOH + CH4 → 第二个分解过程
    4CH3COOH = 4CO2 + 4CH4 → 第三个分解过程
    在这个过程中，一定量的2H2O发生反应，减少了一定量的水分。
• 碱化工艺
  • 甲烷化后的粪便污水在碱化过程中经过稳定化处理，部分未分解，沉淀出高分子有机物继续分解过程，处理后的水作为液体肥料使用或引入好氧处理阶段
• 重新进入过程
  • 甲烷化后的粪便污水在碱化过程中经过稳定化处理，部分未分解，沉淀出高分子有机物继续分解过程，处理后的水作为液体肥料使用或引入好氧处理阶段

好氧处理工艺

• 聚合物降解过程
  • 厌氧处理后的有机物移至聚合物分解罐中进行搅拌，有机物完全转变为低分子有机物
• 曝气过程
  • -合成反应：有机物被微生物摄取，一部分被氧化分解成CO2和水，其余用于微生物生长的过程
  • * 反应式：有机物 + 微生物 + O2 → 更多微生物 + CO2 + H2O + NH3
  • - 呼吸反应：在内部呼吸阶段，通过长时间放弃剩余污泥，将剩余污泥还原为作为好氧微生物的CO2、H2O、NH3等无机物的过程
  • * 反应式：C5H7O2N + 5O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3 + 非生物降解材料
  • - 接触处理：接触材料表面形成的微生物黏膜与废水中的有机物相互接触，使有机物和营养物质被黏膜吸附，CO2和无机物物质从黏膜中释放出来。此时，黏膜中新陈代谢活跃的部分是界面部分，食物过剩时可能呈指数增长，提高了加工效率。
  • - 好氧反应中产生的一定量的2H2O通过曝气以一定量的水蒸气的形式自然蒸发
• 无氧反应过程
  • - 参与厌氧反应过程进行的微生物称为Bio-P或Poly-P微生物，以不动杆菌为代表
  • - 在厌氧（厌氧）条件下，有机物（S-BOD）变为SCFA（短链脂肪酸：低分子量脂肪酸），SCFA被转运到细胞内
  • - 细胞中的多磷酸盐转化为正磷酸盐并释放
  • - 此时，SCFA 转换为 PHB(C6H6O2)n 并累积
  • - 好氧条件下，磷与聚磷酸盐一起重新积累，此时PHB被氧化增殖（好氧条件下过量摄入磷），通过处理增殖（过量摄入磷）剩余污泥去除磷。
  • - 需要反复改变厌氧（厌氧）反应处理和好氧反应处理的状态
• 重新进入过程
  • 随着曝气过程和缺氧反应过程的反复进行，流入第三稳定池的处理水通过再引水装置被移回第一曝气池，重新进行曝气过程和厌氧反应过程
• 存储过程
  • 经过上述所有工序的处理后的水被储存在一个储罐中，最后用于稳定化，作为猪舍的清洁水回用。