两种污泥厌氧消化产沼气试验研究

周双双　王昌梅　赵兴玲　吴凯　杨斌　尹芳　柳静　杨红　张无敌

摘 要：采用批量发酵装置，以洛龙污水处理厂污泥和捞鱼河污水处理厂污泥为原料，在30±1℃条件下，进行厌氧发酵试验。试验结果表明，洛龙污水处理厂污泥的产气潜力分别为132mL·g-1（TS）、170mL·g-1（VS），捞鱼河污水处理厂污泥产气潜力分别为151mL·g-1（TS）、203mL·g-1（VS）。2种污泥均是很好的沼气发酵原料。

关键词：污泥;厌氧消化;沼气;产气潜力

中图分类号：S-3 文献标识码：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201130005

随着我国城镇化和人口的增加，生活污水排放量也在不断增加。在污水处理的过程中会产生大量的剩余污泥，污泥中含有大量的有机质、N、P、K等营养元素以及病原菌等，并伴有强烈恶臭[1，2]。目前国内处理污水厂污泥的主要方式有填埋、农用和焚烧[3]，这些处理方式会造成环境污染。本试验是以洛龙污水处理厂污泥和捞鱼河污水处理厂污泥为原料，采用中温发酵，研究2种污泥的产气特性。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 发酵原料

取自云南省昆明市洛龙污水处理厂和捞鱼河污水处理厂的污泥。经测定，前者TS含量为30.62%，VS含量为77.72%;后者的TS含量为33.51%，VS含量为74.56%。

1.1.2 接种物

取自实验室长期驯化后得到的猪粪接种物。经测定该接种物TS为12.30%，VS为75.08%，pH为7.0。

1.2 试验装置

本试验采用的是实验室自行设计的厌氧发酵装置[4]。

1.3 试验设计

1.3.1 试验组

20g洛龙污水处理厂污泥加120mL接种物，加水至400mL;20g捞鱼河污水处理厂污泥加120mL接种物，加水至400mL。

1.3.2 对照组120mL接种物，加水至400mL。

1.4 测试项目和方法

TS和VS测定采用差重法;pH测定采用精密pH试纸（5.5～9.0）测定;产气量采用排水集气法;甲烷含量测定采用型号为GC9790Ⅱ型气相色谱仪测定气体中甲烷含量，每3d测定1次。

2 结果与分析

2.1 发酵前后料液相关特性

2种污水处理厂污泥发酵前后料液的相关特性如表1所示。由表1可知，经过厌氧发酵，2种污水处理厂污泥均能够被微生物利用，产生沼气能源。洛龙污水处理厂污泥TS降解率为74.95%，VS降解率为20.61%。捞鱼河污水处理厂污泥TS降解率为81.09%，VS降解率为21.65%。发酵前后料液的pH值略有上升，可能是氨化作用产生的氨溶于水，中和了有机酸使pH回升[5]，pH仍在厌氧微生物适宜生长的范围内。

2.2 厌氧发酵产气情况分析

2.2.1 日产气量和甲烷含量

2种污泥厌氧发酵过程中日产气量和甲烷含量随时间的变化如图1所示。

由图1可知，随着反应的进行，产气量有所增加。洛龙污水处理厂污泥在第11天时日产气峰值为100mL·d-1。洛龙污水处理厂污泥甲烷含量峰值为54%。捞鱼河污水处理厂污泥在第13天时产气峰值为120mL·d-1，甲烷含量峰值为61%。随后产气呈现下降的趋势，直至发酵过程结束。污泥发酵时间分别为30d、28d。

2.2.2 产气潜力

2种污水处理厂污泥的发酵潜力如表2所示。由表2可以看出，洛龙污水处理厂污泥的产气潜力分别为132mL·g-1（TS）、170mL·g-1（VS），捞鱼河污水处理厂污泥产气潜力分别为151mL·g-1（TS），203mL·g-1（VS）。

3 结论

洛龙污水处理厂污泥产气潜力为132mL·g-1（TS）和170mL·g-1（TS），捞鱼河污水处理厂污泥产气潜力为151mL·g-1（TS）和203mL·g-1（TS）。2种污泥作为沼气工程发酵原料时，工程上水力滞留时间设定为23d和21d。

參考文献

[1]李兵，尹庆美，张华，等.污泥的处理处置方法与资源化[J].安全与环境工程，2004，11（04）：52-56.

[2]谭江月，龙炳清，朱明，等.城市污水处理厂污泥的处理处置及有效利用[J].新疆环境保护，2003，25（01）：21-23.

[3]陈苏，孙丽娜，孙铁衍，等.城市污泥处理处置技术及资源化利用研究[J].生态科学，2006，25（04）：375-378.

[4]吉喜燕，林卫东，张无敌，等.鸽粪中温发酵产沼气潜力的实验研究[J].中国沼气，2015，33（03）：51-55.

[5]白娜，符征鸽，梅自力，等.茶渣沼气发酵潜力研究[J].中国沼气，2011，29（03）：20-23.

（责任编辑 李媛媛）

收稿日期：2020-06-15

基金项目：云南省应用基础研究基金重点项目“厌氧消化产氢产甲烷体系相关联研究”（项目编号：2014FA030）;云南省新能源重大专项“沼气发酵及综合利用关键技术集成推广应用”（项目编号：2015ZB0）

作者简介：周双双（1993-），女，硕士。研究方向：生物质能与环境工程;通讯作者张无敌。