兩種污泥厭氧消化產(chǎn)沼氣試驗(yàn)研究

周雙雙　王昌梅　趙興玲　吳凱　楊斌　尹芳　柳靜　楊紅　張無(wú)敵

摘 要：采用批量發(fā)酵裝置，以洛龍污水處理廠污泥和撈魚(yú)河污水處理廠污泥為原料，在30±1℃條件下，進(jìn)行厭氧發(fā)酵試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，洛龍污水處理廠污泥的產(chǎn)氣潛力分別為132mL·g-1（TS）、170mL·g-1（VS），撈魚(yú)河污水處理廠污泥產(chǎn)氣潛力分別為151mL·g-1（TS）、203mL·g-1（VS）。2種污泥均是很好的沼氣發(fā)酵原料。

關(guān)鍵詞：污泥;厭氧消化;沼氣;產(chǎn)氣潛力

中圖分類(lèi)號(hào)：S-3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201130005

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化和人口的增加，生活污水排放量也在不斷增加。在污水處理的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的剩余污泥，污泥中含有大量的有機(jī)質(zhì)、N、P、K等營(yíng)養(yǎng)元素以及病原菌等，并伴有強(qiáng)烈惡臭[1，2]。目前國(guó)內(nèi)處理污水廠污泥的主要方式有填埋、農(nóng)用和焚燒[3]，這些處理方式會(huì)造成環(huán)境污染。本試驗(yàn)是以洛龍污水處理廠污泥和撈魚(yú)河污水處理廠污泥為原料，采用中溫發(fā)酵，研究2種污泥的產(chǎn)氣特性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 發(fā)酵原料

取自云南省昆明市洛龍污水處理廠和撈魚(yú)河污水處理廠的污泥。經(jīng)測(cè)定，前者TS含量為30.62%，VS含量為77.72%;后者的TS含量為33.51%，VS含量為74.56%。

1.1.2 接種物

取自實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期馴化后得到的豬糞接種物。經(jīng)測(cè)定該接種物TS為12.30%，VS為75.08%，pH為7.0。

1.2 試驗(yàn)裝置

本試驗(yàn)采用的是實(shí)驗(yàn)室自行設(shè)計(jì)的厭氧發(fā)酵裝置[4]。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 試驗(yàn)組

20g洛龍污水處理廠污泥加120mL接種物，加水至400mL;20g撈魚(yú)河污水處理廠污泥加120mL接種物，加水至400mL。

1.3.2 對(duì)照組120mL接種物，加水至400mL。

1.4 測(cè)試項(xiàng)目和方法

TS和VS測(cè)定采用差重法;pH測(cè)定采用精密pH試紙（5.5～9.0）測(cè)定;產(chǎn)氣量采用排水集氣法;甲烷含量測(cè)定采用型號(hào)為GC9790Ⅱ型氣相色譜儀測(cè)定氣體中甲烷含量，每3d測(cè)定1次。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵前后料液相關(guān)特性

2種污水處理廠污泥發(fā)酵前后料液的相關(guān)特性如表1所示。由表1可知，經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵，2種污水處理廠污泥均能夠被微生物利用，產(chǎn)生沼氣能源。洛龍污水處理廠污泥TS降解率為74.95%，VS降解率為20.61%。撈魚(yú)河污水處理廠污泥TS降解率為81.09%，VS降解率為21.65%。發(fā)酵前后料液的pH值略有上升，可能是氨化作用產(chǎn)生的氨溶于水，中和了有機(jī)酸使pH回升[5]，pH仍在厭氧微生物適宜生長(zhǎng)的范圍內(nèi)。

2.2 厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣情況分析

2.2.1 日產(chǎn)氣量和甲烷含量

2種污泥厭氧發(fā)酵過(guò)程中日產(chǎn)氣量和甲烷含量隨時(shí)間的變化如圖1所示。

由圖1可知，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，產(chǎn)氣量有所增加。洛龍污水處理廠污泥在第11天時(shí)日產(chǎn)氣峰值為100mL·d-1。洛龍污水處理廠污泥甲烷含量峰值為54%。撈魚(yú)河污水處理廠污泥在第13天時(shí)產(chǎn)氣峰值為120mL·d-1，甲烷含量峰值為61%。隨后產(chǎn)氣呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，直至發(fā)酵過(guò)程結(jié)束。污泥發(fā)酵時(shí)間分別為30d、28d。

2.2.2 產(chǎn)氣潛力

2種污水處理廠污泥的發(fā)酵潛力如表2所示。由表2可以看出，洛龍污水處理廠污泥的產(chǎn)氣潛力分別為132mL·g-1（TS）、170mL·g-1（VS），撈魚(yú)河污水處理廠污泥產(chǎn)氣潛力分別為151mL·g-1（TS），203mL·g-1（VS）。

3 結(jié)論

洛龍污水處理廠污泥產(chǎn)氣潛力為132mL·g-1（TS）和170mL·g-1（TS），撈魚(yú)河污水處理廠污泥產(chǎn)氣潛力為151mL·g-1（TS）和203mL·g-1（TS）。2種污泥作為沼氣工程發(fā)酵原料時(shí)，工程上水力滯留時(shí)間設(shè)定為23d和21d。

參考文獻(xiàn)

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[3]陳蘇，孫麗娜，孫鐵衍，等.城市污泥處理處置技術(shù)及資源化利用研究[J].生態(tài)科學(xué)，2006，25（04）：375-378.

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（責(zé)任編輯 李媛媛）

收稿日期：2020-06-15

基金項(xiàng)目：云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金重點(diǎn)項(xiàng)目“厭氧消化產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷體系相關(guān)聯(lián)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2014FA030）;云南省新能源重大專(zhuān)項(xiàng)“沼氣發(fā)酵及綜合利用關(guān)鍵技術(shù)集成推廣應(yīng)用”（項(xiàng)目編號(hào)：2015ZB0）

作者簡(jiǎn)介：周雙雙（1993-），女，碩士。研究方向：生物質(zhì)能與環(huán)境工程;通訊作者張無(wú)敵。