废水厌氧处理沼气产气量计算原理

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0.42～0.45Nm3左右的沼气，甲烷含量在60%左右，其热值在21.52×103kJ/m3左右。