产甲烷活性自动测试系统_李江

２０１１国际沼气技术与环境工程学术研讨会暨产业化论坛论文集１６７产甲烷活性自动测试系统李江１’２，何强１，ＨａｌｅＯｚｇｕｎ２＇３，ＭｕｓｔａｆａＥｖｒｅｎＥｒｓａｈｉｎ２’３（１．三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆大学，重庆４０００４５；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＷａｔｅｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ＳｅｃｔｉｏｎＳａｎｉｔａｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤｅｌｆｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＰＯＢｏｘＳ０４８，２６００ＧＡＤｅｌｆｔ，ＨｉｅＮｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ；３．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＦａｃｕｌｔｙ，ＩｓｔａｎｂｕｌＴｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，３４４６９，Ｍａｓｌａｋ，Ｉｓｔａｎｂｕｌ，Ｔｕｒｉｃｅｙ）摘要：可再生能源具有可持续性，在能源窬求中的消耗比例逐渐提高。沼气作为一种可再生能源应用较普遍，尤其适含解决小范围内的能源需求。近年来，木材加工、农业生产、食品加工和养殖行业产生的有机固体废物以及有机生活垃圾的产甲烧势成为研究的热点。产甲烷势或产甲烷活性自动测试成为一种应用趋势以满足研究需要。文章介绍了一种自动测试系统（ＡＭＰＴＳ），重点陈述了测试程序及数据处理，为该系统在国内应用提供参考。该系统测得处理造纸废水的ＵＡＳＢ和ＥＧＳＢ反应器内厌氧污泥的ＳＭＡ分别为０．１７ｇＣＯＤ／ｇＶＳＳ．ｄ和０．３０ｇＣＯＤ／ｇＶＳＳ？ｄ〇关键词：产甲烷活性；自动测试系统；测试程序；数据处理１引言日益增长的能源需求导致一次能源的价格越来越髙并且供应不稳定⑴；可再生能源在能源需求中的比例逐渐提髙，进而减缓一次能源的消耗并逐渐替代一次能源。据预测，可再生能源将成为接下来的２〇年内增长最快的能源［２］。欧盟国家使用的可再生能源中生物质能占到６８．２％［３］。生物质能中沼气、生物柴油和生物乙醇受到广泛关注［４］。由于沼气技术较成熟，经济可行，沼气作为一种可再生能源应用较普遍，尤其适合解决小范围内的能源需求。木材加工、农业生产、爻品加工和养殖行业产生的有机固体废物以及有机生活垃圾都是具有潜在利用价值的能源物质，目前关于这些有机废物的产甲烷势评估已成为厌氧消化领域研究的热点［４＿７］。产甲烷势测试是在理想条件下，利用接种污泥来测试有机固体废物的最大产甲烷量。接种污泥要有一定的产甲烷活性才能准确评估有机固体废物的产甲焼势［８］。产甲焼活性（ｓｐｅｃｉｆｉｃｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｉｃａｃｔｉｖｉｔｙ，ＳＭＡ）表示的是厌氧消化微生物中的产甲烷微生物将有机质转化为甲烷的潜力，是评估厌氧反应器运行效果和检验厌氧污泥活性的ｋ要参数［９’ｗ］。产甲烷势或产甲烷活性测试主要步骤是甲烷体积的量化。甲烷体积量化的方法有沼气成分分析、碱液吸收、ＯｘｉＴｏｐ？测压以及ＡＭＰＴＳ自动测试等。其中ＯｘｉＴｏｐ＊（ＷＴＷ，德国）和ＡＭＰＴＳ（Ｂｉｏ＞ｐｒｏｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ，瑞典）系统是国外新开发的应用在厌氧消化领域的自动测试系统，原理都是通过碱液吸收来测量甲烷体积，测试过程的数据自动被记录并储存。本文通过应用ＡＭＰＴＳ系统测试厌氧污泥的产甲烷活性，介绍了该系统测试原理和测试方法以及数据处理，进而为该系统在国内应用提供参考。２材料与方法２．１污泥样品测试污泥来源于德国一造纸废水处理厂运行的ＥＧＳＢ反应器和ＵＡＳＢ反应器。该厂采用两条独立的处理工艺（如图１），处理后排放至当地的污水处理厂和生活污水一起处理〇ＵＡＳＢ反应器和ＥＧＳＢ反应器的运行参数如表１所示。沼气产生量为４０００－５０００ｍ３／ｄａｙ，其中甲焼含量为７５％￣８０％。沼气发电回用于厂内的电耗。１６８２０１１国际沼气技术与环境工程学术研讨会暨产业化论坛论文集造纸废水＋？ＵＡＳＢ反应一？曝气池一？沉淀池一？预酸化池一—■—：￣＇￣＝，—？ＷＷＴＰ调节池－＞ＥＧＳＢ反应器—？曝气池一？沉淀池￣？图１造纸厂废水处理工艺表１反应器运行参数单位ＥＧＳＢＵＡＳＢ髙度ｍ１９７．２运行温度尤３５－３７３５－３７？水力停留时间（ＨＲＴ）ｈ５－７６处理量ｍ３／ｈ１５０４０运行时间－２００９１９９４２．２ＳＭＡ测试２．２．１ＡＭＰＴＳ介绍瑞典碧普（ＢｉｏｐｒｏｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ）公司开发的一种甲烷势自动测试系统如图２所