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污泥厌氧发酵沼气产量计算的六大影响因素

2018-09-25

      一般在厌氧条件下,每降解1kgCOD约产生2%~8%的厌氧污泥(即微生物对营养物质进行同化后残留的物质),而能量的传递效率是能量在沿食物链流动的过程中,逐级递减。若以营养级为单位,能量在相邻的两个营养级之间传递效率为10%~20%。微生物由于其生物形态结构简约,传递效率要稍高于多细胞生物为20%~30%,若以其传递效率25%计,则每1kgCOD产生2%~8%的厌氧污泥,则需要总物质的8%~32%物质用于其自身的同化作用,故1kgCOD中只有0.68~0.92kg的物质转化为甲烷。

      理论上在标准状态下,1mol甲烷相当于2mol(或64g)COD,则还原1kgCOD相当于生成22.4/64=0.35m3甲烷。由于沼气中甲烷含量一般占总体积的50~70%,则理论上初步计算1kgCOD产生0.34~0.644Nm3的沼气。但实际监测数据显示,通常厌氧条件下降解1kgCOD约产生0.42~0.45 Nm3左右的沼气,甲烷含量在60%左右,其热值在21.52×103kJ/m3左右。这主要是由于在厌氧消化工艺中,实际沼气产气率受物料的性质、工艺条件以及管理技术水平等多种因素的影响,在不同的场合,实际沼气产气率与理论值会有不同程度的差异,具体影响因素如下:

1.物料的性质

      就厌氧分解等当量COD的不同有机物而言,脂类(类脂物)的产气量zui多,而且其中的甲烷含量也高;蛋白质所产生的沼气数量虽少,但甲烷含量高;碳水化合物所产生的沼气量少,且甲烷含量也较低;从脂肪酸厌氧消化产气情况表明,随着碳键的增加,去除单位重量有机物的产气量增加,而去除单位重量COD的产气量则下降。

2.废水COD浓度

      废水的COD浓度越低,单位有机物的甲烷产率越低,主要原因是甲烷溶解于水中的量不同所致。因此,在实际工程中,高浓度有机废水的产气率接近理论值,而低浓度有机废水的产气率则低于理论值。

3.沼气中的甲烷含量

      沼气中的甲烷含量越高,其在水中的溶解度越大。故甲烷的实际产气率越低。

4.生物相的影响

      产气率还与系统中硫酸盐还原菌及反硝化细菌等的活动有关。若系统中上述菌较多,则由于这些菌会与产甲烷菌争夺碳源,从而使产气率下降。

5.工艺条件影响

      对同种废水,在不同的工艺条件下,其去除单位重量COD的产气量不同。

6.去除的COD中用于合成细菌细胞所占的比例

      对于等当量COD的不同有机物,厌氧消化时用于细菌细胞合成的系数有一定的差异,故产气率不是常量。去除的COD中用于合成细菌细胞所占的比例越大,则分解用以产生甲烷的比例将越小,从而去除1kgCOD的甲烷产量越低。一般情况下,变幅小于10%。 

      由于以上因素,厌氧污泥实际产沼气率与理论值会有不同程度的差异,但在实际应用中,一般会采用红外沼气分析仪用以检测实际的甲烷含量,无需通过复杂的理论计算方可得到甲烷浓度,方便又准确。

 

 


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