柠檬酸废水厌氧产沼气的分析与利用_刘锋

柠檬酸废水厌氧产沼气的分析与利用刘锋，吴建华，马三剑（苏州城建环保学院环保系，江苏苏州!#$）摘要：柠檬酸废水为高浓度有机废水，利用厌氧（%&’(）进行处理可产生大量的沼气，其沼气产率很高（达$)*+,-./012去除），沼气中甲烷含量为3$4（体积），沼气的热值在,$56-+,以上，厌氧产出的沼气直接用于沼气锅炉和直燃机燃烧，每年可为厂内生产节省,$$余万元的蒸汽。关键词：柠檬酸；废水；%&’(；沼气中图分类号：73$,文献标识码：(文章编号：$$89:$!!（!$$）$,9$$,*9$8厌氧处理高浓度有机废水具有较多的优点，其中较为重要的一点是在厌氧过程中会产生一定量的沼气，沼气中的主要成份为甲烷。沼气的产率和沼气组份与厌氧所处理废水的种类有关，对于不同种类废水，厌氧有着不同的沼气产率，沼气中甲烷含量也有所不同。某柠檬酸厂*万吨-年柠檬酸生产规模日排放柠檬酸综合废水3$$$+,，其012高达$$$$+/-;，可生化性较好（(12-012<$)*），用厌氧（%&’(）对其进行处理，012的去除效率可达到=$4以上，去除./012可产生$)*+,的沼气。处理3$$$+,的废水可产生沼气,:$$$+,以上（处理+,的废水约可产沼气#>*+,），目前沼气用于一台8?-@燃气锅炉和一台8$$$$$$.ABC-@溴化锂制冷直燃机的燃气，并有部份沼气供全厂的食堂利用，完全替代了食堂燃煤，多余的沼气由沼气自动燃烧器进行自动放空燃烧。但因沼气中含有少量的D!’，经燃烧后被氧化为’或’1!，造成烟道的堵塞和’1!对空气的二次污染，因此，在沼气进行利用前，必须进行脱硫。沼气的充分利用，产生了较好的经济效益，每年可为厂内生产节约,$$万元以上的蒸汽。沼气中各组份及其来源EF柠檬酸废水中含有的有机污染物主要有：糖类、脂肪、脂肪酸、蛋白质等，这些有机物质在厌氧反应器中进行厌氧生化过程，最终产物一般为01!、0D8、D!1、D!’等。不同的污染物厌氧消化所产生的沼气量不同，并且沼气组份也有所不同。)糖类的厌氧降解柠檬酸废水中最主要的污染物是多糖，多糖在厌氧微生物的作用下，水解成单糖，单糖最终生成摩尔数一样的0D8和01!。在碳水化合物厌氧降解的最终产物中，01!和0D8摩尔量一样。———————————————————E收稿日期F!$$9$893E作者简介F刘锋（=389），男，江西南昌人，助工。苏州城建环保学院学报第8卷第,期6)’%GD1%HI’JHJ%JK1L%M(&I01I’JM%0JH1INOC)8IO),!$$年=月&I2KINHM1I5KIJ&;PM1JK0JH1I’QR)!$$!#脂肪、脂肪酸的厌氧降解废水中还含有种类众多的脂肪和脂肪酸，其厌氧生物化学过程的最终产物中，$%#量都少于$&’量。!(蛋白质的厌氧降解)#*玉米中含有非常丰富的蛋白质。蛋白质在厌氧微生物作用下，经一系列的生化过程，形成脂肪酸和氨。脂肪酸最终分解为$&’、$%#。蛋白质中还含有有机硫，有机硫在厌氧的条件下成为&#+。一般!,$%-在厌氧条件下完全降解理论上可产生.#/,$&’，相当于在标准状态下$&’体积.(’0。但由于有一部份产生的沼气溶解于水中，一部份有机物质要用于微生物的自身生物合成，因此沼气的实际产量要比理论值小。#无机盐在厌氧条件的变化)(*柠檬酸废水中还含有大量的无机离子，有些离子基团在厌氧的条件下，会发生变化，对沼气的组成产生影响。柠檬酸提取工艺中要加入大量的硫酸，废水如果收集不当，硫酸根会大量地进入废水中。在普通厌氧反应器中，产氢产乙酸细菌的代谢产物是氢和乙酸，但是有些产氢产乙酸细菌在特殊基质条件下，会使代谢产物发生变化，一般仍然产乙酸，但并不产氢，而代之以其他物质，脱硫弧菌就是一个典型例子。在有硫酸盐存在时，由于产生&#+的热力学条件比产生&#的更为有利，硫酸根争夺电子的能力强于碳水化合物。#$&($&#$%%&1+%’#2#$&($%%21&#+1#&#%1#$%在此情况下，虽然产生的乙酸仍是甲烷细菌可以利用的基质，但由于无氢气产生，氢分压的调控作用就不复存在，此外，产生的乙酸只对为数不多的能利用乙酸的甲烷细菌有利而其它众多的甲烷细菌的生长就受到限制。同时，&#+是一种有毒物质，浓度高时有抑制作用，因而对厌氧反应器不应进高浓度的硫酸盐，以防阻碍厌氧消化过程的正常进行。(柠檬酸废水厌氧产沼气的分析某柠檬酸厂的#只3!’.4(的56+7日处理柠檬酸废水8...4(，$%-含量为!4,90左右，经厌氧处理后，$%-去除效率达到:.;以上，用沼气流量计对厌氧产沼气量进行测定，每天产生的沼气量约(<...4(，沼气的产率为.34(9=,$%-去除。经测定，沼气中主要含有的是$&’、$%#，以及少量的&#+、$%、%#、&#和水蒸汽。柠檬酸废水厌氧产沼气