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1、污泥厭氧發(fā)酵沼氣產(chǎn)生規(guī)律研究 摘要利用自制的沼氣發(fā)生器和沼氣凈化裝置，以污水處理廠污泥為原料進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣研究。結(jié)果表明：污泥含水率在93%以上，但是C/N只有20.5，厭氧發(fā)酵過程中CODcr不斷下降，而在第6天時(shí)沼氣產(chǎn)量達(dá)到0.63L。以氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳和硫化氫，濃度為2moL/L時(shí)吸收率可達(dá)到99%以上?！ ￡P(guān)鍵詞污泥；厭氧發(fā)酵；沼氣；產(chǎn)生規(guī)律 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市的現(xiàn)代化建設(shè)以及對(duì)城市的環(huán)境和生態(tài)平衡的要求，城市污水處理廠的興建與運(yùn)行管理已經(jīng)成為現(xiàn)代化城市建設(shè)不可分割的一部分。隨著城
2、市污水處理率的逐年提高，城市污水廠的污泥產(chǎn)生量也急劇增加。據(jù)估算[1]，目前我國城市污水處理廠每年排放的污泥量（干重）大約為130萬t，而且其年增長(zhǎng)率大于10%，特別是在我國城市化水平較高的幾個(gè)城市與地區(qū)，污泥的出路問題已經(jīng)十分突出。如果城市污泥全部得到處理，則將產(chǎn)生污泥量（干重）840萬t，占我國固體廢棄物總量的3.2%?！ ∥勰嗍浅鞘形鬯幚砗蛷U水處理不可避免的副產(chǎn)物，含有大量的有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)元素，能量巨大。另一方面，我國正面臨著巨大的能源與環(huán)境壓力，礦物能源和資源日益耗盡，開發(fā)并生產(chǎn)各種可再生能源替代煤炭、石油
3、和天然氣等化石燃料是世界今后解決能源緊缺的一種有效途徑[2]。在德國，城市污水廠通過污泥沼氣發(fā)電，可滿足其自用電力的57%[3]。因此，利用污泥消化產(chǎn)沼氣不僅能夠解決污泥出路的問題，還使得污泥作為一種資源得到了利用。 1材料與方法 1.1儀器與試劑 1.1.1儀器。注射器（50mL）、電子天平（BS124S，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）、干燥箱（101-3y（A），蘇州市大隆儀器儀表有限公司）、電爐（500W，永康市豪鷹電器有限公司）、總碳測(cè)定儀（WW-05，上海谷雨環(huán)?？萍加邢薰荆！ ?.1.2供試原
4、料與試劑。供試原料為沉淀池污泥，南昌市朝陽污水處理廠提供。試劑：硼酸、尿素、CuSO4·5H2O，北京化工廠產(chǎn)；無水氯化鈣，上海市奉賢奉城試劑廠產(chǎn)；硫酸、硫酸汞、鹽酸，上海振興化工二廠有限公司產(chǎn)；硫酸亞鐵氨，上海試四赫維化工有限公司產(chǎn)；重鉻酸鉀、硫酸銀、氫氧化鈉、三氧化鐵、K2SO4、甲基紅，上海試劑一廠產(chǎn)。規(guī)格均為分析純?！ ?.2試驗(yàn)設(shè)計(jì) 1.2.1沼氣池設(shè)計(jì)。由于原材料和制作工具的限制，試驗(yàn)中沼氣發(fā)生器不能制作成圓形的，但沼氣池形狀的基本數(shù)據(jù)還是類比成圓形的。材質(zhì)選用透明的有機(jī)玻璃，根據(jù)計(jì)算所得數(shù)據(jù)在有機(jī)玻
5、璃板上畫出相應(yīng)的圖形，然后通過人工切割和手工打磨的方式把有機(jī)玻璃板分成小塊，最后用三氯甲烷把切割下來的小塊拼接組裝起來。沼氣發(fā)生器結(jié)構(gòu)如圖1所示，單位為厘米?！ ?.2.2沼氣凈化裝置的設(shè)計(jì)與制作。沼氣凈化采取堿液吸收和用干燥劑干燥的方法對(duì)沼氣進(jìn)行凈化，因此吸收部分采用箱狀結(jié)構(gòu)，干燥部分采用塔狀結(jié)構(gòu)。具體形狀和數(shù)據(jù)如圖2，單位為厘米。 2結(jié)果與分析 2.1污泥含水率與碳氮比3 經(jīng)分析表明，從朝陽污水處理廠取來的污泥含碳量為0.655mg/g、含氮量為0.032mg/g，含水率比較高，為93.65%；但是碳氮比
6、偏低，為20.5，合理的碳氮比為20~30，因此可考慮加入一些氮進(jìn)去，以增大碳氮比[4]?！ ?.2CODcr與沼氣量 投入當(dāng)天從南昌朝陽污水處理廠取來的新鮮污泥12L，并且密封好沼氣發(fā)生器，開始厭氧發(fā)酵。因?yàn)樘嫉扔悬c(diǎn)偏低，所以加入少量的尿素，約10g。發(fā)酵過程變化見表1，由表1可知，試驗(yàn)開始1~2d沒有產(chǎn)沼氣，其原因是污泥中細(xì)菌以好氧菌為主，加上沼氣發(fā)生器中還含有部分空氣，因此整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)以好氧為主，這階段COD的下降也是這個(gè)原因。試驗(yàn)3～5dCODcr下降幅度度差不多，但沼氣產(chǎn)量相差較多，其原因是污泥中的好
7、氧菌還存在一部分，但是厭氧反應(yīng)明顯開始大于好氧反應(yīng)。試驗(yàn)5~6d沼氣產(chǎn)量達(dá)到最大值。以后幾天厭氧菌進(jìn)入衰亡期，加上污泥中有機(jī)質(zhì)已消耗差不多了，因此沼氣量逐漸減少?！ ?.3沼氣的凈化 由于開始測(cè)COD時(shí)，用硝酸銀滴定時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)沉淀，因此污泥中不含有鹵素，也就沒有鹵化烴產(chǎn)生，不需要做鹵化烴成分的測(cè)定和去除?！ ?.3.1沼氣中硫化氫的測(cè)定。用50mL注射器抽取50mL沼氣發(fā)生器產(chǎn)生的沼氣于1個(gè)密閉容器中（容器中裝有一定量的氧化鐵），靜置24h。稱其前后的質(zhì)量差，差值就是硫化氫的含量。平行測(cè)定2次，取其平均值。此次試
8、驗(yàn)的差值為0.0001g，則硫化氫含量為：0.0001/50×10-6×100%=2000（mg/m3）。根據(jù)《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554-93）中硫化氫二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，排放濃度應(yīng)該達(dá)到0.06mg/m3，實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)為2000mg/m3，必須予以凈化?！ ?.3.2沼氣中二氧化碳的測(cè)定。用50mL注射器抽取50mL沼氣發(fā)生器產(chǎn)生的沼氣于1個(gè)密閉容器中
