兩種污泥厭氧消化產沼氣試驗研究

周雙雙　王昌梅　趙興玲　吳凱　楊斌　尹芳　柳靜　楊紅　張無敵

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

關鍵詞：污泥;厭氧消化;沼氣;產氣潛力

中圖分類號：S-3 文獻標識碼：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201130005

隨著我國城鎮化和人口的增加，生活污水排放量也在不斷增加。在污水處理的過程中會產生大量的剩余污泥，污泥中含有大量的有機質、N、P、K等營養元素以及病原菌等，并伴有強烈惡臭[1，2]。目前國內處理污水廠污泥的主要方式有填埋、農用和焚燒[3]，這些處理方式會造成環境污染。本試驗是以洛龍污水處理廠污泥和撈魚河污水處理廠污泥為原料，采用中溫發酵，研究2種污泥的產氣特性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 發酵原料

取自云南省昆明市洛龍污水處理廠和撈魚河污水處理廠的污泥。經測定，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

取自實驗室長期馴化后得到的豬糞接種物。經測定該接種物TS為12.30%，VS為75.08%，pH為7.0。

1.2 試驗裝置

本試驗采用的是實驗室自行設計的厭氧發酵裝置[4]。

1.3 試驗設計

1.3.1 試驗組

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

1.3.2 對照組120mL接種物，加水至400mL。

1.4 測試項目和方法

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

2 結果與分析

2.1 發酵前后料液相關特性

2種污水處理廠污泥發酵前后料液的相關特性如表1所示。由表1可知，經過厭氧發酵，2種污水處理廠污泥均能夠被微生物利用，產生沼氣能源。洛龍污水處理廠污泥TS降解率為74.95%，VS降解率為20.61%。撈魚河污水處理廠污泥TS降解率為81.09%，VS降解率為21.65%。發酵前后料液的pH值略有上升，可能是氨化作用產生的氨溶于水，中和了有機酸使pH回升[5]，pH仍在厭氧微生物適宜生長的范圍內。

2.2 厭氧發酵產氣情況分析

2.2.1 日產氣量和甲烷含量

2種污泥厭氧發酵過程中日產氣量和甲烷含量隨時間的變化如圖1所示。

由圖1可知，隨著反應的進行，產氣量有所增加。洛龍污水處理廠污泥在第11天時日產氣峰值為100mL·d-1。洛龍污水處理廠污泥甲烷含量峰值為54%。撈魚河污水處理廠污泥在第13天時產氣峰值為120mL·d-1，甲烷含量峰值為61%。隨后產氣呈現下降的趨勢，直至發酵過程結束。污泥發酵時間分別為30d、28d。

2.2.2 產氣潛力

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

3 結論

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

參考文獻

[1]李兵，尹慶美，張華，等.污泥的處理處置方法與資源化[J].安全與環境工程，2004，11（04）：52-56.

[2]譚江月，龍炳清，朱明，等.城市污水處理廠污泥的處理處置及有效利用[J].新疆環境保護，2003，25（01）：21-23.

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

[4]吉喜燕，林衛東，張無敵，等.鴿糞中溫發酵產沼氣潛力的實驗研究[J].中國沼氣，2015，33（03）：51-55.

[5]白娜，符征鴿，梅自力，等.茶渣沼氣發酵潛力研究[J].中國沼氣，2011，29（03）：20-23.

（責任編輯 李媛媛）

收稿日期：2020-06-15

基金項目：云南省應用基礎研究基金重點項目“厭氧消化產氫產甲烷體系相關聯研究”（項目編號：2014FA030）;云南省新能源重大專項“沼氣發酵及綜合利用關鍵技術集成推廣應用”（項目編號：2015ZB0）

作者簡介：周雙雙（1993-），女，碩士。研究方向：生物質能與環境工程;通訊作者張無敵。