污泥和高浓度有机污水的厌氧消化均会产生大量的沼气。沼气的热值很高,是一种可利用的生物能源,具有一定的经济价值。在设计消化池时必须考虑相应的沼气收集、贮存和安全等配套设施,以及利用沼气加热入流污泥和池液的设备。一般对日处理能力在1×105 m3。大型二级处理设施产生的污泥,宜采用厌氧消化制沼气。城市污水厂沼气的有效利用,不但可以解决污泥出路问题,而且对节能和降低运行费用都有很大意义。
沼气的主要成分是甲烷(CH4),一般污水厂消化气中甲烷的含量约为60%~70%,CO2含量约为20%~25%,其他各种气体如H2S、水蒸气等约占5%~15%。沼气的利用途径很多,目前在实际工程中主要用于沼气发电和用沼气发动机带动鼓风机。沼气发电技术复杂,投资高,其推广应用的关键是发挥沼气发电效益高的优势。天津东郊污水厂沼气发电并网运行于1998年并获得成功,是污水厂利用污泥生产沼气的一个例证。表6-7所列为沼气的主要组成。
表6-7 沼气的主要组成成分
沼气中甲烷含量与污泥成分有关,一般碳水化合物产生的沼气中甲烷含量仅为50%,脂肪与蛋白质产生的沼气中甲烷含量则可达70%。表6-8是污泥中各组分的产气量情况。(www.xing528.com)
表6-8 污泥中的几种化合物的产气量
在国内的污水处理中,工业污水的相对密度较大,污泥中成分差别较大,一般污泥的有机物含量都较低,VSS/SS的比值一般在0.5以下。发达国家污泥中有机物含量一般在70%~80%之间,有机物中蛋白质和脂肪占60%~85%,有机物降解率高达50%以上。脂肪和蛋白质的成分较少而碳水化合物的含量较高的污泥进行污泥消化稳定,产生的沼气量较少,沼气的供应量不足就不能得到足够的能源来维持污水厂的能量平衡,需要额外输入动力和能量,污泥消化池就只剩下污泥减量和稳定的作用,这对消化池庞大的建造费用是不太经济的。对此,应有足够的认识,并在污泥处理和处置出路设计中予以考虑。
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