沼气的关联知识.docx

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1、沼气的关联知识目录1 .为什么厌氧系统会产生沼气？ 12 .能产生多少沼气23 .沼气的价值23.1. 沼气的燃烧热23.2. 沼气的价值33.3. 我们在这里不厌其烦地给出固体、液体、气体燃料34 .沼气的燃烧34.1. 沼气燃烧的空气量34.2. 沼气燃烧的烟气量44.3. 沼气燃烧的条件45 .处理、利用沼气的理由46 .沼气处理和利用47 .请你“品品味道51 .为什么厌氧系统会产生沼气？这个问题我和大多数同行一样，不知道！说不清楚！因为，厌氧产沼气是在我出生之前就是如此T，在人类“出生”之前也就如此了。我们不知道“原动机”是什么，估计“老天爷”或“上帝”或“真主”才会知道。对于自然现

2、象我们只能探索其规律，但对自然规律我们无法知道其“起因”。例如，牛顿总结出来：作用力和质量、加速度成正比。但他肯定不知道:为什么会如此?只知道所有的现象都是如此，没有反例！同样，我们不知道厌氧系统为什么会产生沼气，但我们知道（深度）厌氧系统都是如此没有反例。但我们可以揣摩“老天爷”的动机，也就是试图解释这些现象和规律，即形成所谓的“理论”。我想理论不重要，重要的是自然规律的发现与总结（科学家们努力吧），自然规律的应用（是我们污师的本职）。我们估计：在厌氧系统下，一 “群”厌氧微生物形成复杂的食物链，把大分子的有机物（食物）进行分解，分解过程中释放的化学能为微生物活动和生长的能源，大分子越来越小

3、，只到成为气体从水中逸出，微生物一般只有水中生长，不能再利用逸出的气体，这些气体就是“沼气” 了。2 .能产生多少沼气废水中的COD在厌氧微生物的作用下，生成气体从水中逸出、生成固体（微生物体）沉下来、生成不是污染的水等，好氧也是如此，物理化学法也是如此。厌氧的特点之一，COD用于生成微生物量的比例很低，用于生成沼气的比例很高，在进行沼气产量计算时，假设全部生成沼气误差不大。厌氧系统没有添加任何“氧化剂根据前面的假定，从水中去除的COD,必然全部进入气体（沼气）中。340L甲烷相当于1kg的COD。所以，从水中每去除lkgCOD可以产生340L甲烷。这样，我们能根据去除的COD量计算出来甲烷的

4、产量了。沼气是由于CHONSP发生自身氧化还原反应的产物，例如C元素，一部分被氧化了就生成二氧化碳，另一部分被还原了生成甲烷，N、S元素也是如此。一般假定H、0不参与氧化还原过程（除非有大量的氢气等生成）。沼气中的主要组分就是二氧化碳和甲烷，二者之间的比例和CHO的三元素比例关系而定，有个方程式Buswell-Mueller,可以计算出来。例如，碳水化合物中H、0比例为2： 1,碳的化合价为0,所以，二氧化碳和甲烷的比例为1： lo去除COD产生的甲烷量恒定，而甲烷与二氧化碳的比例是变化的，所以，沼气的产量也是变化的。如果，是1： 1,沼气产量就是680L/lkgCOD去除。注意，二氧化碳比甲

5、烷容易溶于水，所以，沼气中的二氧化碳比计算值要少。3 .沼气的价值3.1. 沼气的燃烧热上回讲到在厌氧反应器中每去除lkgCOD能产生340L甲烷气体，如果沼气中二氧化碳和甲烷的比例是1： 1,沼气产量为680L。如果某种废水流量5000立方米/日，浓度为10000毫克COD/升,在厌氧反应器中的去除率为90%,那么，该系统的甲烷产量为15300立方米甲烷/日，大约30600立方米沼气/日。1立方米废水产生3立方米甲烷，6立方米沼气。查“化工手册”、“燃烧手册”、“化学”等有关书，可以知道甲烷的燃烧热:数值单位数值单位数值单位210kcal/mol877.8kj/mol877.8MJ/kmol

6、13. 125kcal/g54.9kj/g54.9MJ/kg9. 37kcal/L39.2kJ/L39.2MJ/m3大家可能得到一些相差不大的数据，注意：燃烧热有低值燃烧和高值燃烧热之分，这里给的是高值燃烧热，对于沼气利用采用低值燃烧热就行了。3.2. 沼气的价值我们查了一下，甲烷的低值热值为35.9MJ/Nm3,如果假定沼气中甲烷含量为50%。主要能源的热值比较如下：1、标准煤的热值为7000kcal/kg, 1立方米沼气相当于0.66kg标煤。例子中30000立方米沼气/日，相当于20000kg（即20吨）标准煤。2、原煤的热值若为5000 kcal/kg, 1立方米沼气相当于0.86kg

7、原煤，如果500元/吨原煤，例子中30000立方米沼气/日，用于替代原煤，其年（300日/年）产值相对于：近4百万元/年。3、煤油的热值若为10300 kcal/kg, 1立方米沼气相当于0.42kg煤油，如果5000元/吨煤油，例子中30000立方米沼气/日，用于替代煤油，其年（300日/年）产值相对于：近2千万元/年。4、液化石油气的热值若为12000kcal/kg, 1立方米沼气相当于0.35kg液化石油气，如果5000元/吨液化石油气，例子中30000立方米沼气/日，用于替代石油气，其年（300日/年）产值相对于：近1千5百万元/年。5、煤气热值若为1200 kcal/立方米，1立方米

8、沼气相当于3.5立方米煤气，如果2元/立方米煤气，例子中30000立方米沼气/日，用于替代煤气，其年（300日/年）产值相对于：近3千万元/年。6、气田天然气热值为8500 kcal/立方米，1立方米沼气相当于0.5立方米天然气，如果3元/立方米天然气，例子中30000立方米沼气/日，用于替代天然气，其年（300日/年）产值相对于：近1千4百万元/年。3.3. 我们在这里不厌其烦地给出固体、液体、气体燃料给大家一些背景数据，以后可能用得上；（2）告诉大家替代不同的燃料，价值差别大了。我们的连续剧重新开始。上回书讲到沼气用于能源的价值，那个例子水量好象有点大，最后的产出都百万元、千万元级，有点吓

9、人。但工程实践证明确实如此，不改了。如果你的水量小、或浓度低,只要换成去除的COD量就行了。如果用于化工原料是否更有价值？大家可以讨论。用于能源都要一般总要燃烧，我们污师对燃烧学所知不多，但一点都不知道也可能不行，我们试着向燃烧方面探索着前进。错误总是难免的！ ！请求大家原谅了！我们看到“点击数”远比“跟帖数”多，说明我们社区有不少游客（浏览者），他们对此可能不十分了解，因此，尽管我们估计你对此早已熟知，还是把这些基本知识贴出来抛砖引玉。4 .沼气的燃烧4.1. 沼气燃烧的空气量我们还假定沼气的组成为甲烷比二氧化碳为1： lo第3页共6页同时假定：空气氧气和氮气比为1： 79/21 = 1：

10、3.76沼气燃烧的化学计量方程为(CH4 + C02) + 2(02 + 3.76 N2) = 2 C02 + 2 H20 + 7.52 N2通过化学式可见：1、空燃比(空气沼气比)(空沼比)：4.76： 1即1立方米沼气燃烧需要4.76立方米的空气，通过此结论，我们可以大致计算沼气燃烧所需的配风量。注意：实际燃烧过程中空气量都是稍稍过量的，不同燃烧器的过剩系统不一样，一般不会超出1.0-1.2o2、空气甲烷比：9.52:1即1立方米甲烷需要9.52立方米的空气，通过此可以计算不同甲烷含量沼气所需的空沼比4.2. 沼气燃烧的烟气量通过燃烧的化学计量方程，可知1立方米沼气完全燃烧的所产生的理论烟

11、气量为5.76,沼烟比为1： 5.76o实际烟气量比理论烟气量多，多的部分就是过剩的空气。注意：用烟气量设计烟囱等，千万别忘了计算排烟温度下的体积流量。4.3. 沼气燃烧的条件沼气属于一种气体燃料，有气体燃料的共性，也有一些特殊性，燃烧的条件还是“3T+1O”。1、温度(Temperature)2、燃烧停留时间(Time)3、燃料和空气的混合(Turbulence)4、足够的氧气(Oxygen)5 .处理 利用沼气的理由1、安全的理由2、环卫方面的理由3、环保方面的理由4、能源综合利用的理由5、投资设备方面的理由6 .沼气处理和利用1、沼气的贮存2、从沼气中脱除SS,防止沼气管道、燃烧器堵塞第

12、4页共6页3、沼气中的H2S,和H2s脱除，回收S。4、沼气中的NH3,从沼气中脱除NH35、降低沼气中的C026、降低沼气的腐蚀性感谢你多沼气问题的回答，不知你们在工程中遇到的沼气问题是如何处置的？我们把沼气在如下方面用过： 燃煤锅炉的助燃；(2)食堂用气、厂内职工舍宿用气燃气锅炉(4)直燃式燃气制冷机(5)沼气加热炉(6)厂内生产用燃气炉灶。等厌氧处理的好是不是影响好氧的去除率。二者的机理根本的区别在那，废水的可生化性经过厌氧处理之后会下降多少，我做了一个厌氧实验(动态摇床实验)，第一天废水去除率去除了 60%,第二、三天去了 5%,出水cod2000多，请问我继续使用好氧进一步去除，还能

13、去除多少，(废水不使用厌氧的情况下能去除85%)7 .请你“品品味道”你这个问题让我们深思，已经想了好久了，没有满意的答案，先讲个故事，请你“品品味道”。10年前我们在实验室了做柠檬酸洗糖废水实验，厌氧能做到COD的去除率90%以上，厌氧出水接着用做好氧处理，只能做到70%80%。大家很吃惊！当时精力主要集中在厌氧上，并且由于厌氧出水水量很少，好氧做的也不稳定、不全面。那时柠檬酸废水还是“癌症”，是难题。有一厂家听说我们对柠檬酸有点研究，主动找到我们。我们把情况一汇报，他们是行家，指出(1)对厌氧的效果不信任；对好氧的效果不以为然，还没有他们自己的水平高呢！但是，我们坚持以实验为准绳。最后，在

14、联合我们一起完成厌氧实验后，他们承认厌氧的效率能做到90%以上，并把厌氧部分签给了我们。对于好氧，他们也让步到“80%以上就行”，我们就是不敢签。他们签给南京一家(当时)有名气的公司，那个公司保证在95%以上(厌氧出水到好氧出水)，他们还来我们这里取厌氧出水做了实验，声称没有问题。他们一宣传，有些朋友就认为：EPAT只能干厌氧，好氧水平不行。工程完成以后，厌氧的效率就是90%以上，好氧(采用4级H/0)的效率就是7080%之间厌氧肯定对好氧有影响，如果厌氧是深度厌氧段，好氧设计如果根据有机负荷，就要注意了，尤其按BOD进行时，不能再用文献中介绍的好氧设计进行，有其特殊性。因为，文献一般都是好氧

15、就是好氧，最多是水解酸化之后，较少研究深度厌氧之后的好氧的。这方面我们针对性的、有对比性的研究没有进行，但我们注意着这个问题，以后是应该做一些专题研究，看看在深度厌氧后的变化。如果纯好氧(一般在实验室的水桶里就会发生水解了)的效率真的是85%,厌氧一一好氧的总效率一般肯定会高于85%。具体能有多少，看实验。我们已为此罗嗦几次了：污水处理仍是实验科学技术,离了实验室谁也别说话。但设计、工程又是一门学术，和实验室工作大不一样，许多技术人员也十分重视实验室工作，但不知怎么把实验结果进行放大；(2)不知怎么把复杂的实际问题抽象到实验室工作之中。关于“机理”.我们认为是解释现象的一种说法.一听说我们要聊机理，许多网友一定会“头大了”，其实“隔行如隔山但“隔行不隔理 o我们还是从过去常见的或已了解的现象开始聊，用“类比”的方法来谈论此事。第7页共6页