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厌氧产生的沼气是一种重要的可再生能源，主要成分包括甲烷、二氧化碳和一些微量气体。
了解沼气的成分及含量对于沼气的有效利用和生产具有重要意义。
本文将从厌氧产生的沼气成分以及含量的计算方法进行讨论。
一、厌氧产生的沼气成分1. 甲烷（CH4）：甲烷是沼气的主要成分，其含量通常在50~70之间，是沼气的主要燃料成分，具有较高的热值和较好的可燃性。
2. 二氧化碳（CO2）：二氧化碳是沼气的次要成分，其含量通常在30~40之间。
二氧化碳的含量过高会影响沼气的燃烧性能，因此在沼气利用过程中需要对二氧化碳进行适当的处理和分离。
3. 氢气（H2）：氢气是沼气的微量成分之一，其含量较低，通常在1以下。
虽然含量较低，但氢气具有很高的燃烧热值，对于提高沼气燃料的质量具有一定的意义。
4. 一氧化碳（CO）、氮气（N2）等微量气体：除了上述成分外，沼气还含有少量的一氧化碳和氮气等微量气体，其含量都在1以下，对于沼气的燃烧性能影响较小。
二、沼气成分含量的计算方法1. 通过气体分析仪测量：目前最常用的方法是通过气体分析仪对沼气进行成分分析。
气体分析仪能够准确测量沼气中各种气体的含量，包括甲烷、二氧化碳、氢气等主要成分，以及一氧化碳、氮气等微量气体的含量。
2. 利用热导气体检测仪：热导气体检测仪是一种专门用于气体成分分析的仪器。
通过热导探测器对沼气进行检测，能够准确测量甲烷和二氧化碳的含量，是一种常用的沼气成分检测方法。
3. 根据沼气发酵过程中产生气体的理论计算：通过对沼气生产过程中产生气体的理论计算，可以大致估算沼气中甲烷和二氧化碳的含量。
这种方法适用于对沼气成分进行初步估算和预测。
三、沼气成分含量计算的相关注意事项1. 在测量和计算沼气成分含量时，需要确保检测仪器的准确性和灵敏度，以获得准确可靠的测试数据。
2. 对于不同来源和生产工艺的沼气，其成分含量可能存在一定的变化，需要根据实际情况进行差异化分析和计算。
3. 沼气成分含量的计算对于沼气生产和利用具有重要意义，可以用于评估沼气的品质和可用性，指导沼气的有效利用和提高生产效率。
沼气产量计算及热值换算方法大全Revised by Hanlin on 10 January 2021实用：沼气产量计算及热值换算方法大全沼气产量计算1、理论计算公式沼气产量＝废水浓度（kgCOD/m3）×设备去除率（%）×废水日排放量（m3/d）×产沼气率其中，产沼气率为0.7 m3/kgCOD（理论值）2、其他沼气产量计算方式按养殖规模计算一般估算：5头猪、1头牛、150只鸡的粪便可产1m3沼气。
按照池容计算一般估算：6m3、8m3、10m3的沼气池容积可分别产1.2m3、1.6m3、2m3沼气。
按照池中的干物质计算如每公斤猪粪(干物质)产气量为0.43m3/kg。
按照去除的污染物计算如每去除1公斤COD可产生约0.35m3沼气。
沼气池需进调配成干物质含量（TS）为8%的粪污水料液，根据日粪污干物质产量和水力滞留期（20天），需要沼气池有效容积为800m3。
计算公式如下：沼气池有效容积=（×水力滞留期）/发酵料液浓度=（X×20d）/8% =800m3则粪污干物质量（X）为3.2t/d，粪便中干物质在厌氧反应阶段被降解50%，经固液分离后进入沼液约20%，转化为沼渣的干物质为总量的30%，新鲜沼渣含水率为65%，则：（3.2t/d×30%)÷（1-65%）=2.74t/d（3.2t/d÷8%）-3.2t/d×50%-2.74t/d=35.66t/d部分沼液回流去调节池调节粪水料液浓度，可减少清水用量并提高粪水料液中产沼气细菌的含量，沼液回流量按20t/d计。
因此，沼气与热值为4000K燃煤的换算公式为：燃煤量＝沼气产量×沼气含甲烷率×甲烷热值÷4000K根据美国麦卡蒂教授的推算：每去除1千克COD，在理想状态下可产甲烷0.35m3，折合含甲烷60%的沼气为0.583m3；每去除1千克BOD产生的沼气稍高，约为1m3左右。
废水厌氧生物处理原理一、厌氧消化过程中的主要微生物主要介绍其中的发酵细菌（产酸细菌）、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等。
1、产甲烷菌产甲烷细菌的主要功能是将产氢产乙酸菌的产物——乙酸和H2/CO2转化为CH4和CO2，使厌氧消化过程得以顺利进行；主要可分为两大类：乙酸营养型和H2营养型产甲烷菌，或称为嗜乙酸产甲烷细菌和嗜氢产甲烷细菌；一般来说，在自然界中乙酸营养型产甲烷菌的种类较少，只有Methanosarcina（产甲烷八叠球菌）Methanothrix（产甲烷丝状菌），但这两种产甲烷细菌在厌氧反应器中居多，特别是后者，因为在厌氧反应器中乙酸是主要的产甲烷基质，一般来说有70%左右的甲烷是来自乙酸的氧化分解。
典型的产甲烷反应：产甲烷菌有各种不同的形态，常见的有：①产甲烷丝菌；等等。
产甲烷菌都是严格厌氧细菌，要求氧化还原电位在-150～-400mv，氧和氧化剂对其有很强的毒害作用；产甲烷菌的增殖速率很慢，繁殖世代时间长，可达4～6天，因此，一般情况下产甲烷反应是厌氧消化的限速步骤。
②产甲烷球菌；③产甲烷杆菌；④产甲烷八叠球菌；2、产氢产乙酸菌：产氢产乙酸细菌的主要功能是将各种高级脂肪酸和醇类氧化分解为乙酸和H2；为产甲烷细菌提供合适的基质，在厌氧系统中常常与产甲烷细菌处于共生互营关系。
主要的产氢产乙酸反应有：注意：上述反应只有在乙酸浓度很低、系统中氢分压也很低时才能顺利进行，因此产氢产乙酸反应的顺利进行，常常需要后续产甲烷反应能及时将其主要的两种产物乙酸和H2消耗掉。
主要的产氢产乙酸细菌多为：互营单胞菌属、互营杆菌属、梭菌属、暗杆菌属等；多数是严格厌氧菌或兼性厌氧菌。
3、发酵细菌（产酸细菌）：发酵产酸细菌的主要功能有两种：①水解——在胞外酶的作用下，将不溶性有机物水解成可溶性有机物；②酸化——将可溶性大分子有机物转化为脂肪酸、醇类等；主要的发酵产酸细菌：梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双岐杆菌属等；水解过程较缓慢，并受多种因素影响（pH、SRT、有机物种类等），有时会成为厌氧反应的限速步骤；产酸反应的速率较快；大多数是厌氧菌，也有大量是兼性厌氧菌；可以按功能来分：纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌等。
厌氧发酵技术处理餐厨垃圾产沼气的探究近年来，随着城市化进程的加快和人口的增加，餐厨垃圾的处理成为一个日益突出的问题。
餐厨垃圾中富含有机废弃物，破坏环境并对人体健康带来恐吓。
厌氧发酵技术作为一种高效处理餐厨垃圾的方法被广泛探究和应用。
本文旨在探讨，并介绍该技术的原理、方法以及在实际应用中的优势。
一、引言随着人们生活水平的提高和城市化的进程，城市的餐饮业蓬勃进步，餐厨垃圾的数量激增。
餐厨垃圾中含有大量的有机物质，若果无法有效处理，会对环境和人体健康造成极大的危害。
因此，寻找一种高效、经济的餐厨垃圾处理方法成为亟待解决的问题。
二、厌氧发酵技术的原理厌氧发酵技术是一种生物处理技术，通过利用微生物在缺氧条件下对有机废弃物进行代谢和分解，产生沼气和有机肥料。
厌氧发酵的基本原理是微生物通过一系列的代谢过程将有机物质转化为沼气。
在缺氧条件下，厌氧菌通过发酵过程将有机废弃物中的碳水化合物、蛋白质和脂肪等转化为沼气主要成分甲烷和二氧化碳。
同时，还会生成一些有机酸和其他代谢产物。
三、厌氧发酵技术的方法厌氧发酵技术的方法包括反应器选择、菌种选择和操作条件控制等方面。
反应器的选择可以依据餐厨垃圾的性质和处理规模来确定。
常见的反应器包括完全混合反应器、序列反应器和固定床反应器等。
菌种选择是关键的一步，合适的菌种能够提高发酵效果和产沼气量。
同时，确保反应器内的环境条件也是分外重要的，包括温度、PH值和有机物浓度等。
四、厌氧发酵技术在实际应用中的优势厌氧发酵技术作为一种高效处理餐厨垃圾的方法具有许多优势。
起首，该技术能够将餐厨垃圾转化为可再生能源沼气，既能够用于发电和取暖等，也可以作为交通燃料使用。
其次，厌氧发酵过程中还能够产生有机肥料，可以用于农业生产，提高土壤肥力。
此外，该技术可以缩减餐厨垃圾的体积，降低垃圾运输成本，缩减对垃圾填埋场的依靠。
五、结论厌氧发酵技术作为一种处理餐厨垃圾的方法在实际应用中显示出了明显的优势。
通过合理选择反应器、菌种和控制操作条件等方面的改进，可以进一步提高处理效果和产沼气量。
IC厌氧反应器设计计算IC 厌氧反应器作为一种高效的厌氧处理技术，在废水处理领域得到了广泛的应用。
其独特的结构和运行原理，使其能够在处理高浓度有机废水时展现出出色的性能。
下面我们就来详细探讨一下 IC 厌氧反应器的设计计算。
一、设计基础数据在进行 IC 厌氧反应器的设计计算之前，首先需要明确一些基础数据，包括废水的水质水量、进水有机物浓度、温度、pH 值等。
这些数据将直接影响反应器的尺寸、容积和运行参数的确定。
例如，废水的流量决定了反应器的处理能力，进水有机物浓度则关系到反应器内微生物的负荷以及产气率。
一般来说，IC 厌氧反应器适用于处理高浓度有机废水，有机物浓度通常在数千毫克每升以上。
温度对厌氧反应的速率和微生物的活性有着重要影响，通常在 30 38℃之间较为适宜。
pH 值也需要控制在一定范围内，一般为 65 80 ，以保证微生物的正常生长和代谢。
二、IC 厌氧反应器的结构IC 厌氧反应器主要由两个反应区组成，即下部的第一反应区（也称流化床反应区）和上部的第二反应区（也称固液分离区）。
第一反应区是一个高负荷的反应区域，废水和颗粒污泥在此充分混合，有机物被快速降解。
这一区域通常具有较大的上升流速，以保证良好的传质效果。
第二反应区则主要用于泥水分离，使处理后的废水和污泥得以分离。
其结构相对较为简单，通常采用沉淀或过滤的方式实现泥水分离。
此外，IC 厌氧反应器还包括进水系统、出水系统、沼气收集系统和排泥系统等附属设施。
三、设计计算步骤1、确定反应器的容积负荷容积负荷是指单位容积反应器每天所能承受的有机物量，通常以千克 COD/（立方米·天）表示。
容积负荷的取值需要根据废水的水质、温度和处理要求等因素综合确定。
一般来说，对于高浓度有机废水，容积负荷可以取 10 20 千克 COD/（立方米·天）。
2、计算反应器的有效容积根据进水流量和容积负荷，可以计算出反应器的有效容积：有效容积＝进水流量 ×进水有机物浓度 ÷容积负荷例如，假设进水流量为 100 立方米/天，进水有机物浓度为 10000 毫克/升（即 10 千克/立方米），容积负荷取 15 千克 COD/（立方米·天），则有效容积为：100 × 10 ÷ 15 ≈ 667（立方米）3、确定反应器的尺寸根据有效容积和反应器的高径比（一般为 2 5），可以确定反应器的直径和高度。
废水厌氧处理原理介绍废水厌氧生物处理在早期又被称为厌氧消化、厌氧发酵；是指在厌氧条件下由多种（厌氧或兼性）微生物的共同作用下，使有机物分解并产生CH4 和CO2的过程。
一、厌氧生物处理中的基本生物过程1、三阶段理论厌氧微生物学的研究表明，产甲烷菌是一类十分特别的古细菌（Archea），除了在分类学和其特殊的学报结构外，其最主要的特点是：产甲烷细菌只能利用一些简单有机物作为基质，其中主要是一些简单的一碳物质如甲酸、甲醇、甲基胺类以及H2/CO2 等，两碳物质中只有乙酸，而不能利用其它含两碳或以上的脂肪酸和甲醇以外的醇类。
（1）水解、发酵阶段；（2）产氢产乙酸阶段：产氢产乙酸菌，将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、H2/CO2；（3) 产甲烷阶段：产甲烷菌利用乙酸和H2、CO2 产生CH4；一般认为，在厌氧生物处理过程中约有70%的CH4 产自乙酸的分解，其余的则产自H2和CO2。
2、四阶段理论：实际上，是在上述三阶段理论的基础上，增加了一类细菌——同型产乙酸菌，其主要功能是可以将产氢产乙酸细菌产生的H2/CO2 合成为乙酸。
但研究表明，实际上这一部分由H2/CO2 合成而来的乙酸的量较少，只占厌氧体系中总乙酸量的5%左右。
总体来说，“三阶段理论”、“四阶段理论”是目前公认的对厌氧生物处理过程较全面和较准确的描述。
二、厌氧消化过程中的主要微生物主要介绍其中的发酵细菌（产酸细菌）、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等。
1、发酵细菌（产酸细菌）：发酵产酸细菌的主要功能有两种：①水解——在胞外酶的作用下，将不溶性有机物水解成可溶性有机物；②酸化——将可溶性大分子有机物转化为脂肪酸、醇类等；主要的发酵产酸细菌：梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双岐杆菌属等；水解过程较缓慢，并受多种因素影响（pH、SRT、有机物种类等），有时会成为厌氧反应的限速步骤；产酸反应的速率较快；大多数是厌氧菌，也有大量是兼性厌氧菌；可以按功能来分：纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌等。
厌氧消化工艺计算题厌氧消化工艺是一种生物处理技术，通过微生物在没有氧气的条件下降解有机废弃物并产生沼气的过程。
这种工艺被广泛应用于污水处理厂、有机固废处置场等领域，具有高效、环保、可持续等优点。
本文将通过一个厌氧消化工艺计算题，探讨该工艺的原理、关键参数以及计算方法。
题目：污水处理厂每日处理污水量为5000 m3，COD浓度为5000 mg/L。
设计采用厌氧消化工艺处理该污水，要求COD去除率达到80%。
该工艺采用容积为2000 m3的消化池，污泥停留时间为30天，请计算以下参数：1.每日需要补充的污泥量。
2.每天产生的沼气量。
3.污泥干固物质的含量。
4.沼气的能量产量。
解答：1.每日需要补充的污泥量首先，根据COD浓度和污水量可以计算出每日输入的COD总量：每日输入COD总量 = 5000 mg/L * 5000 m3 = 25,000,000 mg = 25,000 g = 25 kg根据要求的COD去除率为80%，可以计算出每日需要去除的COD量：每日需要去除的COD量 = 25 kg * 80% = 20 kg而污泥停留时间为30天，所以每日需要补充的污泥量为：每日需要补充的污泥量 = 20 kg / 30 day = 0.67 kg/day2.每天产生的沼气量沼气产生量主要与消化池的污泥停留时间和污泥产生的沼气量有关。
一般情况下，可根据每日输入COD总量来估算污泥产生的沼气量。
每日输入COD总量=每日产沼气量*污泥产沼气量已知每日输入COD总量为25 kg，假设污泥产生的沼气量为0.35m3/kg COD。
则可以计算每天产生的沼气量：每日产生的沼气量 = 25 kg / 0.35 m3/kg COD = 71.43 m3/day3.污泥干固物质的含量污泥干固物质的含量是评估污泥性质和浓度的重要指标。
一般情况下，可以通过污泥干固物质与总悬浮固体（TSS）之比来计算。
已知总悬浮固体（TSS）含量一般为2-6%。
厌氧消化池计算公式厌氧消化池是一种用于有机废水处理的重要设施，它通过微生物的作用将有机废水中的有机物质分解成沼气和有机肥料。
在设计和运行厌氧消化池时，需要根据废水的性质和处理要求来进行计算和设计。
本文将介绍厌氧消化池的计算公式和相关内容。
1. 厌氧消化池的基本原理。
厌氧消化池是一种没有氧气的环境，通过微生物的厌氧代谢作用将有机废水中的有机物质分解成沼气和有机肥料。
在厌氧消化池中，微生物通过厌氧呼吸将有机物质分解成沼气和有机肥料，同时产生热量。
这种处理方法可以有效地降解有机废水中的有机物质，减少废水的污染程度。
2. 厌氧消化池的计算公式。
在设计和运行厌氧消化池时，需要进行一系列的计算和设计工作。
其中，厌氧消化池的计算公式是非常重要的内容之一。
下面将介绍厌氧消化池的计算公式及其相关内容。
（1）厌氧消化池的处理能力计算公式。
厌氧消化池的处理能力是指单位时间内处理的废水量。
在设计厌氧消化池时，需要根据废水的性质和处理要求来计算厌氧消化池的处理能力。
厌氧消化池的处理能力计算公式如下：Q = V × HRT。
其中，Q表示厌氧消化池的处理能力，单位为m3/d；V表示厌氧消化池的有效容积，单位为m3；HRT表示厌氧消化池的水力停留时间，单位为d。
（2）厌氧消化池的沼气产量计算公式。
在厌氧消化池中，有机物质分解产生沼气。
沼气是一种重要的可再生能源，可以用于发电、供暖等用途。
因此，在设计厌氧消化池时，需要计算沼气的产量。
厌氧消化池的沼气产量计算公式如下：G = V × VS × R。
其中，G表示厌氧消化池的沼气产量，单位为m3/d；V表示厌氧消化池的有效容积，单位为m3；VS表示废水中的有机物质的容积浓度，单位为m3/m3；R表示沼气的产生率，单位为m3/kg。
3. 厌氧消化池的设计参数。
在设计厌氧消化池时，需要确定一系列的设计参数，包括厌氧消化池的容积、水力停留时间、沼气产生率等。
这些设计参数是根据废水的性质和处理要求来确定的。
厌氧反应器常用计算公式的汇总!厌氧反应器是一种用于处理有机废水和有机废料的设备。
在厌氧条件下，厌氧微生物通过发酵代谢有机物质，产生有机酸、气体和沉淀物，将有机物质降解为甲烷和二氧化碳等无机物质。
厌氧反应器的设计与操作需要依据一定的公式和计算方法。
下面是一些常用的厌氧反应器计算公式的汇总。
1.农村生活污水处理污泥厌氧发酵罐的生物量产生量计算公式：厌氧发酵罐的生物量产生量（kg COD/m³·d）= X × Q × t / V其中，X是活性污泥浓度（kg COD/m³），Q是进水流量（m³/d），t 是进水停留时间（d），V是反应器有效体积（m³）。
2.厌氧沼气池产气量计算公式：沼气产气量（m³/d）=0.35 × COD去除量（kg COD/d）沼气产气量（m³/d）=0.35×(Q×(COD进水浓度-COD出水浓度))其中0.35为厌氧消化沼气发酵反应的理论产气系数。
3.污泥加热能量需求计算公式：加热能量需求（kcal/d）= m × Cp × ΔT其中m为污泥质量（kg/d），Cp为污泥比热容（kcal/kg·℃），ΔT为加热温度差（℃）。
4.溶解氧量的计算公式：溶解氧量（mg/L）= SO2 × SaO2 + SD其中SO2为过氧化物浓度（mg/L），SaO2为氧解度（0.023），SD为空气溶解氧浓度（mg/L）。
5.混合完成时间的计算公式：混合完成时间（s）=V/Q其中V为反应器容量（m³），Q为进水流量（m³/s）。
6.有机负荷的计算公式：有机负荷（gCOD/m³·d）=Q×COD进水浓度其中Q为进水流量（m³/d），COD进水浓度为化学需氧量进水浓度（mg/L）。
7.温度对运动速率常数影响的计算公式：k2 = k1 × exp[(1/T2 - 1/T1) × E]其中k2和k1为两个不同温度下的运动速率常数，T2和T1为两个不同温度，E为反应活化能。
污泥厌氧发酵沼气产生规律研究摘要利用自制的沼气发生器和沼气净化装置，以污水处理厂污泥为原料进行厌氧发酵产沼气研究。
结果表明：污泥含水率在93%以上，但是c/n只有20.，厌氧发酵过程中codcr 不断下降，而在第6天时沼气产量达到0.63 l。
以氢氧化钠溶液吸收二氧化碳和硫化氢，浓度为2 mol/l时吸收率可达到99%以上。
关键词污泥；厌氧发酵；沼气；产生规律随着我国国民经济的发展和城市的现代化建设以及对城市的环境和生态平衡的要求，城市污水处理厂的兴建与运行管理已经成为现代化城市建设不可分割的一部分。
随着城市污水处理率的逐年提高，城市污水厂的污泥产生量也急剧增加。
据估算[1]，目前我国城市污水处理厂每年排放的污泥量（干重）大约为130万t，而且其年增长率大于10%，特别是在我国城市化水平较高的几个城市与地区，污泥的出路问题已经十分突出。
如果城市污泥全部得到处理，则将产生污泥量（干重）840万t，占我国固体废弃物总量的3.2%。
污泥是城市污水处理和废水处理不可避免的副产物，含有大量的有机质和营养元素，能量巨大。
另一方面，我国正面临着巨大的能源与环境压力，矿物能源和资源日益耗尽，开发并生产各种可再生能源替代煤炭、石油和天然气等化石燃料是世界今后解决能源紧缺的一种有效途径[2]。
在德国，城市污水厂通过污泥沼气发电，可满足其自用电力的7%[3]。
因此，利用污泥消化产沼气不仅能够解决污泥出路的问题，还使得污泥作为一种资源得到了利用。
1材料与方法1.1仪器与试剂1.1.1仪器。
注射器（0 ml）、电子天平（bs124s，北京赛多利斯仪器系统有限公司）、干燥箱（101-3y（a），苏州市大隆仪器仪表有限公司）、电炉（00 w，永康市豪鹰电器有限公司）、总碳测定仪（ww-0，上海谷雨环保科技有限公司）。
1.1.2供试原料与试剂。
供试原料为沉淀池污泥，南昌市朝阳污水处理厂提供。
试剂：硼酸、尿素、cuso4·h2o，北京化工厂产；无水氯化钙，上海市奉贤奉城试剂厂产；硫酸、硫酸汞、盐酸，上海振兴化工二厂有限公司产；硫酸亚铁氨，上海试四赫维化工有限公司产；重铬酸钾、硫酸银、氢氧化钠、三氧化铁、k2so4、甲基红，上海试剂一厂产。
第一作者:杨晓秋,女,1971年生,本科,工程师,注册环保工程师,注册环评工程师,主要从事环保工程设计和环评工作。
#通讯作者。
*浙江省重大科技专项(No.2007C13033、No.2008C01014)。
造纸废水厌氧处理产沼气发电研究*杨晓秋1蒋健翔2万先凯2#次新波1(1.杭州达康环境工程有限公司,浙江 杭州310027;2.浙江大学环境工程研究所,浙江 杭州310027) 摘要 以浙江某纸业企业利用造纸废水厌氧处理所产沼气发电工程为例,研究造纸废水厌氧处理产沼气发电系统工艺运行的稳定性和经济可行性。
结果表明:(1)厌氧内循环(IC)反应器运行稳定,产沼气量基本在3000m 3/d 左右(测定点压强约为2 105Pa),平均产气率为0.38m 3/kg,基本达到产气率设计要求。
(2)经处理后沼气中硫化氢质量浓度始终处于20~50mg/m 3,平均固体颗粒物质量浓度约为15mg/m 3,平均湿度为66%,达到发电系统的要求。
(3)运行期间平均日发电量为8600kW h,回用的蒸汽量平均约为1.1t/d 。
(4)整个沼气发电系统总收支为6.0万元/a,实现收支平衡且略有盈余。
(5)假设以煤炭替换沼气发电,以年发电258万kW h 计算,理论上沼气发电系统每年节省煤炭928.8t,减少2118t 二氧化碳排放,节能减排成效显著。
关键词 造纸废水 沼气发电 脱硫 厌氧内循环反应器Study on power generation using biogas from anaerobic treatment of paperm aking wastew ater YA N G X iaoqiu 1,J I A N G J ianx iang 2,W A N X iank ai 2,CI X inbo 1.(1.H angz hou D akang E nv ir onmental Eng ineer ing Co.L td.,H angz hou Zhej iang 310027;2.I nstitute of Env ir onmental Eng ineer ing ,Zhej iang Univer sity ,H angz hou Zhej iang 310027)Abstract: Biog as pr oduced fr om w astewater anaer obic treatment w as used to generate po wer in a papermaking co mpany in Zhejiang pro vince.T aking this pro ject for ex ample,this pa per analy zes the stability and economic feasibili t y of the w ho le biogas ut ilization system.T he results show ed that,the anaero bic treatment system o per ated steadily with the averag e da ily methane o ut put o f 3000m 3.After the pur ification system,t he hy dr og en sulfide concent ratio n ranged 20 50mg /m 3,the averag e co ntent of dust w as about 15mg /m 3,t he aver age humidity w as 66%,and the quality of biog as met the requirements of generato r.T he po wer capacity per day w as about 8600kW h/d and the st eam fro m recover y o f waste heat was 1.1t/d.T he system could decrease 928.8t of coa l consumptio n,reduce 2118t car bon diox ide emission and achieve small amount of economic pro fit simult aneously.Keywords: paper making wastew ater;biogas pow er generation;desulfur izat ion;inter nal circulatio n anaero bic reactor目前,厌氧生物技术在我国造纸废水处理领域得到了广泛应用。
厌氧生化法的基本原理及影响其效果的因素一、厌氧生化法的基本原理废水厌氧生物处理是在无分子氧条件下通过厌氧微生物包括兼氧微生物的作用,将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程,也称为厌氧消化;厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程,依靠三大主要类群的细菌,即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成;因而粗略地将厌氧消化过程分为三个连续的阶段,即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段,如下图所示：24% 28%CH4 52% 72%乙酸1水解酸化 2产氢产乙酸 3产甲烷第一阶段为水解酸化阶段;复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物,然后渗入细胞体内,分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等;这个阶段主要产生较高级脂肪酸;含氮有机物分解产生的NH3除了提供合成细胞物质的氮源外,在水中部分电离,形成NH4HCO3 ,具有缓冲消化液PH值的作用;第二阶段为产氢产乙酸阶段;在产氢产乙酸细菌的作用下,第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸和H2 ,在降解奇数碳素有机酸时还形成CO2 ;第三阶段为产甲烷阶段;产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO2和H2等转化成甲烷 ;虽然厌氧消化过程可分为以上三个阶段,但是在厌氧反应器中,三个阶段是同时进行的,并保持某种程度的动态平衡;这种动态平衡一旦被PH 值、温度、有机负荷等外加因素所破坏,则首先将使产甲烷阶段受到抑制,其结果会导致低级脂肪酸的积存和厌氧进程的异常变化,甚至会导致整个厌氧消化过程停滞;二、影响厌氧处理效果的因素水解产酸细菌和产氢产乙酸细菌,可统称为不产甲烷菌,它包括厌氧细菌和兼性细菌,尤以兼性细菌居多;与产甲烷菌相比,不产甲烷菌对PH 值、温度、厌氧条件等外界环境因素的变化具有较强的适应性,且其增殖速度快;而产甲烷菌是一群非常特殊的、严格厌氧的细菌,它们对环境条件的要求比不产甲烷菌更严格,而且其繁殖的世代期更长;因此,产甲烷细菌是决定厌氧消化效率和成败的主要微生物,产甲烷阶段是厌氧过程速率的限制步骤;1、温度条件温度是影响微生物生存及生物化学反应最重要的因素之一;各种产甲烷菌的适应温度区域不一致,而且最适温度范围较小;根据产甲烷菌适宜温度条件的不同,厌氧法可分为常温厌氧消化10—30℃、中温厌氧消化35—38℃和高温厌氧消化50—55℃三种类型;温度的急剧变化和上下波动不利于厌氧消化作用;应尽可能采取一定的控温措施,温度变化幅度不超过2—3℃/h ;然而,温度的暂时性突然降低不会使厌氧消化系统遭受根本性的破坏,温度一经恢复到原来水平时,处理效率和产气量也随之恢复,只是温度降低持续的时间较长时,恢复所需的时间也相应延长;2、PH值每种微生物可在一定的PH值范围内活动,产酸细菌对酸碱度不及产甲烷细菌敏感,其适宜的PH值范围较广,在—之间;产甲烷菌要求环境介质PH值在中性附近,最适PH值为— ,—较为适宜 ;由于产酸和产甲烷大多在同一构筑物内进行,故为了维持平衡,避免过多的酸积累,常保持反应器内的PH值在—最好在—的范围内;PH值条件失常,首先使产氢产乙酸作用和产甲烷作用受抑制,使产酸过程所形成的有机酸不能被正常地代谢降解,从而使整个消化过程的各阶段间的协调平衡丧失;若PH值降到5以下,对产甲烷菌毒性较大,同时产酸作用本身也受抑制,整个厌氧消化过程即停滞;即使PH值恢复到左右,厌氧装置的处理能力仍不易恢复；而在稍高的PH值时,只要恢复中性,产甲烷菌能较快地恢复活性;所以,厌氧装置适宜在中性或稍偏碱性的状态下运行;3、氧化还原电位无氧环境无氧环境是严格厌氧的产甲烷菌繁殖的最基本条件之一;产甲烷菌对氧和氧化剂非常敏感,这是因为它不象好氧菌那样具有过氧化氢酶;对厌氧反应器介质中的氧浓度可根据其与电位的关系来判断,即由氧化还原电位来表达;研究表明,产甲烷菌初始繁殖的环境条件是氧化还原电位不能高于-330mV,相当于×1056L水中有1mol氧;可见产甲烷菌对介质中分子态氧极为敏感;在厌氧消化全过程中,不产甲烷阶段可在兼氧条件下完成,氧化还原电位为+— V；而在产甲烷阶段,氧化还原电位须控制为 V— V中温消化与—高温消化,常温消化与中温消化相近;4、有机负荷在厌氧法中,有机负荷通常指容积有机负荷,简称容积负荷,即消化器单位有效容积每天接受的有机物量kgCOD/m3·d;也有用污泥负荷表达的,即kgCOD/kg污泥·d ;有机负荷是影响厌氧消化效率的一个重要因素,直接影响产气率和处理效率;在一定范围内,随着有机负荷的提高,产气率即单位重量物料的产气量趋向下降,而消化器的容积产气量则增多,反之亦然;对于具体应用场合,若进料的有机物浓度一定,有机负荷的提高意味着停留时间缩短,则有机物分解率将下降,势必使单位重量物料的产气量减少;但因反应器相对的处理量增多了,单位容积的产气量将提高;厌氧处理系统正常运转取决于产酸与产甲烷反应速率的相对平衡;一般产酸速度大于产甲烷速度,若有机负荷过高,则产酸率将大于用酸产甲烷率,挥发酸将累积而使PH值下降、破坏产甲烷阶段的正常进行,严重时产甲烷作用停顿,系统失败,并难以调整复苏;此外,若有机负荷过高,则过高的水力负荷还会使消化系统中污泥的流失速率大于增长速率而降低消化效率;相反,若有机负荷过低,物料产气率或有机物去除率虽可提高,但容积产气量降低,反应器容积将增大,使消化设备的利用效率降低,投资和运行费用提高;有机负荷值因工艺类型、运行条件以及废水废物的种类及其浓度而异;在通常的情况下,常规厌氧消化工艺中温处理高浓度工业废水的有机负荷为2—3 kgCOD/m3·d,在高温下为4—6 kgCOD/m3·d ;上流式厌氧污泥床反应器ＵＡＳＢ、厌氧滤池、厌氧流化床等新型厌氧工艺的有机负荷在中温下为5—10kgCOD/m3·d,ＩＣ或ＥＧＳＢ等新型厌氧工艺的有机负荷在中温下可达１０－30kgCOD/m3·d;5、厌氧活性污泥厌氧活性污泥主要由厌氧微生物及其代谢的和吸附的有机物、无机物组成;厌氧活性污泥的浓度和性状与消化的效能有密切的关系;性状良好污泥是厌氧消化效率的基本保证;厌氧活性污泥的性质主要表现为它的作用效能与沉淀性能;厌氧活性污泥的作用效能,主要取决于活微生物的比例及其对底物的适应性和活微生物中生长速率低的产甲烷菌的数量是否达到与不产甲烷菌数量相适应的水平;厌氧活性污泥的沉淀性能,是指污泥混合液在静止状态下的沉降速度,它与污泥的凝聚性有关,与好氧处理一样,也可用SVI衡量;在上流式厌氧污泥床反应器中,当其SVI为15—20ml/g时,污泥具有良好的沉淀性能;厌氧处理时,废水中的有机物主要靠活性污泥中的微生物分解去除,故在一定的范围内,活性污泥浓度愈高,厌氧消化的效率也愈高;但至一定程度后,效率的提高不再明显;这主要因为：①厌氧污泥的生长率低、增长速度慢,积累时间过长后,污泥中无机成分比例增高,活性降低；②污泥浓度过高,有时易于引起堵塞而影响正常运行;6、搅拌与混合混合搅拌也是提高消化效率的工艺条件之一;没有搅拌的厌氧消化池,池内料液常有分层现象;通过搅拌可消除池内梯度,增加食料与微生物之间的接触,避免产生分层,促进沼气分离;搅拌的方法有：机械搅拌器搅拌法；消化液循环搅拌法；沼气循环搅拌法等;其中沼气循环搅拌,还有利于使沼气中的CO2作为产甲烷的底物被细菌利用,提高甲烷的产量;7、废水的营养比厌氧微生物的生长繁殖需按一定的比例摄取碳、氮、磷以及其他微量元素;工程上主要控制进料的碳、氮、磷比例,因为其他营养元素不足的情况较少见;不同的微生物、在不同的环境条件下所需的碳、氮、磷比例不完全一致;一般认为,厌氧进水中碳：氮：磷控制为200—300：5：1为宜;此比值大于好氧进水时的100：5：1 ,这与厌氧微生物对碳素养分的利用率较好氧微生物低有关;在碳、氮、磷比例中,碳氮比例对厌氧消化的影响更为重要;研究表明,合适的C/N为10—18：1 ;在厌氧处理时提供氮源,除满足合成菌体所需之外,还有利于提高反应器的缓冲能力;若氮源不足,即碳氮比太高,则不仅厌氧菌增殖缓慢,而且消化液的缓冲能力降低,PH值容易下降;相反,若氮源过剩,即碳氮比太低,氮不能被充分利用,将导致系统中氨的过分积累,PH值上升至以上,而抑制产甲烷菌的生长繁殖,使消化效率降低;8、有毒物质厌氧系统中的有毒物质会不同程度地对过程产生抑制作用,这些物质可能是进水中所含成分,或是厌氧菌代谢的副产物,通常包括有毒有机物、重金属离子和一些阴离子等;对有机物来说,带醛基、双键、氯取代基、苯环等结构,往往具有抑制性;重金属被认为是使反应器失效的最普通及最主要的因素,它通过与微生物酶中的巯基、氨基、羧基等相结合,而使酶失活,或者通过金属氢氧化物凝聚作用使酶沉淀;。
沼气产量计算书
1、沼气理论产气量分析：每去除1gCOD，会产生0.35标准升甲烷。
2、我公司近期厌氧运行情况，厌氧每天进水120m3，厌氧进水COD为38000mg/l，厌氧出水COD为3500mg/l
3、近期每天产生的沼气量计算：
甲烷气量=120m3×（38000-3500）mg/l×0.35l/g
= 1449m3
一般，甲烷在沼气中含量约为55%-73%,取中间值65%计算:
沼气产生量=1449÷65% =2229m3
依据宜兴公司化验结果，甲烷在沼气中含量约为76.2%～80.0%,取低值76.2%计算: 沼气产生量=1449÷76.2% =1902m3
4、根据经验，及我司垃圾处理能力，渗沥液量可达200t/d，则每天产生的沼气量计算： 甲烷气量=200m3×（38000-3500）mg/l×0.35l/g= 2415m3
一般，甲烷在沼气中含量约为55%-73%,取中间值65%计算:
沼气产生量=2415÷65% =3715m3
依据宜兴公司化验结果，甲烷在沼气中含量约为76.2%～80.0%,取低值76.2%计算: 沼气产生量=2415÷76.2% =3169m3
结论：依据厌氧池目前运行状况测算，年平均每天处理约产生甲烷含量约为76.2%的沼气2500m3（即104m3/h）。
废水厌氧处理沼气产气量计算原理一、理论产气量的计算1.根据废水有机物化学组成计算产气量当废水中有机组分一定时，可以利用第一节中所介绍的化学经验方程式（15-1）计算产气量，对不含氮的有机物也可用以下巴斯维尔（Buswell和Mueller）通式计算:【公式见下图】2．根据COD与产气量关系计算在标准状态下，1mol甲烷，相当于2mol（或64g）COD，则还原1gCOD相当于生成64=甲烷。
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～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64=甲烷。
沼气中甲烷的含量一般占总体积的50～70%，则理论上初步计算1kgCOD产生～的沼气。
但在厌氧消化工艺中，实际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，实际产气率与理论值会有不同程度的差异。
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）的产气量最多，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。
污水处理技术中厌氧生物处理技术的基本原理1.厌氧生物处理过程解说厌氧生物处理又称厌氧消化，是在厌氧条件下由多种微生物共同作用，使有机物分解生成CH4和CO2的过程。
这种过程广泛地存在于自然界中，直到1881年法国报道了Louis Mouras发明的自动净水器，人类才开始利用厌氧消化处理污水，至今已有一百余年了。
20世纪60年代前人们认为厌氧消化的过程为两个阶段。
第一阶段称发酵阶段或产酸阶段，在此阶段中，不溶性的复杂有机物先在微生物作用下得到水解，继而被转化为简单的有机物，如脂肪酸、醇类、CO2和H2等，这一阶段起作用的微生物统称为发酵细菌或产酸细菌。
第二阶段称为产甲烷阶段，在此阶段中由产甲烷菌将第一阶段的产物转化为CH4和CO2。
人们在对厌氧消化过程及厌氧微生物的深入研究中发现，上述两个阶段学说并没有全面反映厌氧生物处理过程的全貌与本质。
研究表明，产甲烷菌能够利用甲酸、乙酸、甲醇、甲基胺类，在厌氧微生物方面的新发现基础上，1979年布利安特等提出了厌氧消化的三阶段理论（图2-1）。
图2-1 三阶段理论三阶段理论认为，厌氧消化过程是按以下步骤进行的。
第一阶段可称为水解发酵阶段，与两阶段理论相同，亦是在微生物的作用下复杂有机物进行水解和发酵的过程，多糖先水解为单糖，再通过酵解途径进一步发酵成乙醇和脂肪酸，如丙酸、丁酸、乳酸等，蛋白质则先水解为氨基酸再经脱氨基酸作用产生脂肪酸和氨。
第二阶段称为产氢、产乙酸阶段，是由一类专门的细菌称之产氢、产乙酸菌，将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇转化为CH3COOH、H2和CO2。
第三阶段称为产甲烷阶段，由产甲烷菌利用乙酸和H2、CO2产生甲烷（CH4）。
研究表明，厌氧生物处理过程中约有20％CH4来自乙酸的分解，其余少量则产自H2和CO2的合成。
至今三阶段理论已被公认，是对厌氧生物处理过程较全面和较正确的描述。
厌氧废水处理是将环境保护、能源回收与生态良性循环结合起来的综合系统的核心技术，是具有较好环境效益和经济效益的污水处理技术。
废水厌氧处理沼气产气量计算原理
一、理论产气量的计算
1.根据废水有机物化学组成计算产气量
当废水中有机组分一定时，可以利用第一节中所介绍的化学经验方程式（15-1）计算产气量，对不含氮的有机物也可用以下巴斯维尔（Buswell和Mueller）通式计算:
【公式见下图】
2．根据COD与产气量关系计算
在标准状态下，1mol甲烷，相当于2mol（或64g）COD，则还原1gCOD相当于生成22.4/64=0.35L甲烷。
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。
沼气中甲烷的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。
但在厌氧消化工艺中，实际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，实际产气率与理论值会有不同程度的差异。
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）的产气量最多，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。
详细讨论参阅本章第二节；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%。
实际监测的数据为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。
