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1、厌氧消化产气量 计算方 法 的评价吕锡 武南京工学院一、引言厌氧生物处理中产气量的计算,理论上有两种。第一种方法是 根据转 化的需氧量或。来 计算 产气量氧 法。第二种方法是 根据转化的有机碳量了来计算产气量碳法。氧法计算产气量提 出历史较长,使用也较为广泛。碳法虽然 由。,于年提出,但只是在近十年来有机碳的测试成为一项简便易行的方法后,才开始显示出其使用上的优越性。除了氧法、碳法两种理论产气量计算方法之外,实用上还有一些产气量统计数据。如我国天津纪庄子污水处理厂的经验,是每立方米含水率为的湿污泥产沼气量为方米西安污水处理厂 则得 出每公斤干 固体产沼气为立 方米的经验 等等。这些产气量统计数
2、字很有实用价值,但因污泥性质、含水率、工艺运行条件等因素影响,有较大的局限性,无法作为普遍性经验推广。本文讨论两种理论产气量的 计算方法,并通过例题运算,分析比较两种方法的特点。笔者还提出了利用两种计算方法确定沼气中甲烷含量比的观点。式中,。二产量米旧一进料流量米丫日二去除的。公斤米“,二进水一出兄一反应器内浓度公斤 米。实用时,常忽略因合成细菌而减少的甲烷量,近似采用如下公式二。一般认为,在正常的仄城工艺运行条件卜,约 占,据此可以求出沼气产量为,气。日。以葡萄糖为例,其转化为沼气的计算过程如下。】一一由好氧、厌氧分解的化学式可知,每公斤葡萄糖的一八公斤,而公斤葡萄糖可 产甲烷。公升。故每公
3、斤产甲烷量是二公斤,标准状态一的甲烷体积为。一飞一二、产气量计算的基本公式一氧法计算的基本公式、,一飞丫口对于任何未知组成的碳水化合物,理论上转化公斤的都是产生米甲烷标准状态二碳法计算的基本公式标准状态下,甲烷与二氧化碳容量分别为克 升一克 升甲烷 中碳的重量比为八二氧化碳 中碳的重量比为。升甲烷中含碳量。 一。克升二氮化碳中含碳量。丝。克。若升沼气中甲烷含量为,二氧化碳含量为。,则沼气中含碳量可用下式表示一。盖 命克升沼气上式 认为一,这与沼气 中甲烷,二城化碳 含量达到以上的事实是相符的。升沼气 中,被气化的碳平 均 为克,则转变克碳的沼气产量为沼气二升 克因此,测定污水处 理前后 的 总
4、有机碳,就可运用下式计算沼气产量沼气二百飞汉升式 中飞污水中转化叉一 的总量克。三、两种计算方法特点讨论一以转化公斤葡萄糖为例,分别以两种方法计算如一卜。氧法公 斤认,相当于公 斤,”,可产甲烷量为。八米若按沼气 中甲烷占计,则沼气量为沼气二米碳法。,含碳比为八公斤,相当,量为工,二公斤理论产气量为二气二二。米计算结 果,出现两种方法有较大的差别。稍加分析,就可发现问题在于城法甲烷含量为的假定。由反应式可知,葡萄糖厌氧分解 产物 中和,体积各占。按甲烷含量计,氛法的结果 为,气狡。 、二米这与碳法完全相同的。二再以转化公斤硬脂酸为例氧法硬脂酸仄氧分解式为、一分、再由好氧分解式,卜。一一,可知,
5、公斤 相 当于,一公斤。标准状态下产甲烷量二米“若采用甲烷含量的经验数据,有,气二一米实际上,由硬脂酸厌氧分解式可 知,了。厌氧分解 产 物 中甲 烷体积 比为一,所以转化公斤,。可产沼气。气了二米。碳法,。含碳比为公 斤硬脂酸产生的沼气量为。气米由上述 计算结果可见,氧法计算出的甲烷产量是准确的。生产使用时只需测定废水或污泥消化前后的。即可计算产量。问题在于进一步计算沼气产量时,必须知道沼气中甲烷含量,这只有在实验室配制已知组成的溶液试验场合下才可能做到。而在生产实际中要预测甲烷含量则是很困难的。一般的市政污水厂污泥成份相对稳定,厌氧消化产物沼气中甲烷含量也 大体稳定在范围内,采用软法计算产
6、生的误差不会太大。厌权分解产物中甲烷含量主要由底物而定,甲烷含量比可从碳水化合物的变化到蛋白质的,而酒石酸溶液的仄氧产物中甲烷理论含量可达。所以,对于各种成份复杂的有机工业废水,厌氧产物中的甲烷比可以在很大的范围内变化,缺乏经验的沼气成份数据时,采用权法计算所得的产气量就会产生较大误差。这显然不利于正确估算沼气罐的容积,此时采用碳法计算可以获得准确的产气量。由碳法计算沼气的理论可知,一升甲烷或一升二氧化碳,含碳量均为克。所以对于转化一定的】量,不论 沼气中两种气体的比例如何,其沼气体积总量都是不变的。同样体积的甲烷和二氧化碳具有相等的含碳量,因 为克的或是克的,标准状态下都是升,而且两种气体都
7、是一碳原子,每升 气体 中含碳量均为克,每升气体的含碳量因而相等,且同为克。既然,碳法的计算是具有一定的理论根据,当可用以计算沼气产量。碳法计算的沼气量具有总体积准确的优点,而且采用仪器测定,需时短,精确度高,是一个值得推广的方法。虽然目前国内了测定仪数量还不多,应用还远不如、普及,从发展趋势看,尸测定将会逐渐普及。氧法计算的甲烷产量准确。所以在仄氧消化工艺设 计中进行热 值衡算时,具有重要地位。仄氧消化多采用中温法,废水一般均需加温,这时可采用氧法计算的甲烷量 为依据进行衡算。甲烷的燃烧值可由下式计算荃一一。,千卡从这点上看,氧法又具备着特有的优点。四、利用氧法和碳法决定沼气中甲烷含且比氧法
8、计算可得到准确的甲烷产量碳法计算可得到准确的沼气产量。从这两个结论中,我们可以得到启发,利用氧法和碳法来决定沼气的成份。对于一个已经投入稳定运行的厌氧处理装置,同时测定 出转化的量和转化的量,然后 用下述公式确定沼气中甲烷含量比甲烷一。,沼气度乙乙式中笙进一出尸飞,一诀一油公式在理论上给我们指出了确定甲烷含量比的方法。在生产实际中,甲烷含量比直接影响沼气的热值,决定这一比值是有意义的。利用式可以较为简便地得出甲烷体积比数值,而不必另外采用复杂的气相色谱法。值得指 出的是,上述方法均为理论方法,与实际运行结果可能会存在一些偏差。笔者认为其对生产的指导作用是不可 否认的,仄氧消化气 中甲烷含量比与
9、有着直接的比例关 系,这一关系可以在实践中继续摸索和修正。五、结语仄氧生物处理产气量的两种计算方法均具有各自的特点。采用氧法 计算的甲烷量是较为准确的碳法计算的沼气量是较为准确的。实际运用中,可根据需要选择计算方法。氧法和碳法计算结果的比值可以决定沼气产量中的甲烷含量比,采用的公式为甲烷一左卫下转第页一件是要建立一个宽松、和谐、融洽的学术环境。不能强迫他们违心地改变 自己的观点,以迎合我们主观上的需要。例如,上海市区污水治理战略方案的拟定,先后经过近百次大小会议的讨论,问题越辩越明,规划、市政、航道、港务、环保部门专家的意见逐步得到统一,最终肯定了污水外排方案,解决了上海十余年来悬而未决的问题
10、。我们还就拟议中的设想,向市人大代表和政协委员汇报,听取他们的意见并求得他们的支持。国外有许多好的经验 值得我们借鉴。开展环境科学的国际合作和交流,无疑也是提高我国环境科研水平的一个有效途径。我们先后与美国、英国、澳大利亚、世界银行专家进行了广泛的接触,交流了河流污染治理的经验,并与澳大利亚专家合作,共同设计市区污水治理的排放方案。为了对课题进行有效的质量控制,必须重视科技档案工作。科技资料的可靠性、可比性和可延续性都体现在档案工作中。一切原始的文字、图片、数据、资料都必须经过严格审查后才予归档。五、进行综合决策替个人决策。决策的科学化就是用程序的、系统的决策来代替随机的、孤立的决策。决策的科
11、学化是真正实现决策民主化的基础。决策的核心已由几个决策者扩展为由决策者小组、研究班子和专家咨询委员会组成的三位一体的决策集团。决策讨论的对象是研究班子 以应用系统分析、可行性研究等现代方法调查研究得到的决策方案。过去的决策过程往往是以个人的经验和情感为依据的各抒己见的争论会,而新的决策过程必须是以知识、信息和经验三结合为基础所得出方案的科学论证,尽可能排除个人好恶的影响。黄浦江课题的研究小组最早提出了七种决策方案,经过系统分析,筛选了一种满意方案,并与计划、规划、经济、市政、公用、水利、港务、航 运等部门代表以及有关高级专家一起讨论、制定。这样得出的决策方案比较严谨,无论在科学性或在实用性方面,都具有较高的价值。上述五个方面,互相联系,互相制约,构成了科研管理的一种方式。由此,通过管理者的有效活动,把环境科学整体化的水平提到一个新的高度,从而把研究工作推向新的水平。收稿日期年月日在国外,决策的民主化是以集体决策来代上接第页参考文献、,屯一,甲。级,一一,一,飞吸印,一一,一,【 日申斤澈,名 取 真 合,废水污泥。处理,二口少社,吴自迈译,污水污泥处理,第一版,中国建筑工业出版 社,年月顾夏声,废水生物处理数学模式,清华大学出版社,年收稿日期年月日
