污水厂污泥沼气40KW双燃料发动机的改装和研制

一、发动机的选择城市污水厂污泥厌气消化产生的大量沼气,是一种含甲烷量高、抗爆性好的气体燃料,其特性见表1。目前,我国生产的一些气体燃料发动机或发电机组主要采用电点火方式,用柴油引燃的双燃料发动机还只有5KW的,功率太小。对于城市污水厂污泥沼气最合适的气体发动机是     

污水厂沼气40KW双燃料发电机组科研成果通过鉴定

上海市城建局和上海交通大学最近联合组织了对污水厂沼气40kW双燃料发电机组科研项目的成果鉴定。有关方面的专家、代表,通过现场测试、实地操作和参观讨论,确认该项科研成果设计合理,技术先进,经济效益显著;为城市污水厂污泥的综合利用提供了有效的装备;     

污水处理厂直联式沼气鼓风机设计及节能

城市污水处理厂中污泥厌氧消化产生的沼气是一种很有潜力的清洁能源。采用直联式沼气鼓风机既可以节电、节热 ,又可以减少沼气利用过程中产生的二氧化硫 ,具有显著的经济和环境效益。     

污泥厌氧消化中的沼气脱硫技术研究

为去除污泥厌氧消化生产沼气中的Ｈ２Ｓ有害污泥物，采用鹅卵石填料作为脱硫剂进行沼气直接脱硫处理，小试结果表明，当沼气中Ｈ２Ｓ含量高达２０００ｍｇ／ｍ＾３时，在控制适当的运行条件下，对沼气中Ｈ２Ｓ有较好的脱硫效率，脱硫率〉９８％，Ｈ２Ｓ含量低于２０ｍｇ／ｍ＾３，采用空气再生处理后，其脱硫率可保持在９８％以上。     

猪场废水脱氮与沼气脱硫耦联反应器的启动

采用鼓泡反应器研究猪场废水脱氮与沼气脱硫耦联反应器的启动,比较了启动过程中不接种污泥、接种厌氧污泥及接种好氧污泥对启动时间及效能的影响.结果表明,接种好氧污泥的反应器在第32d时氮硫同步去除率达到60%以上;不接种污泥的反应器氮硫同步去除率达到60%需要36d;而接种厌氧污泥的反应器则需要50d.成功启动后,在温度为30～32℃、空塔停留时间为9.75min、水力停留时间为4.78d、沼气中H2S浓度为1.70 8·m-3左右及进水NOx-N浓度为109 mg·L-1的条件下,不接种污泥反应器,接种厌氧污泥反应器和接种好氧污泥反应器的NOx-N去除率分别97%、91%、99%,硫化氢的去除率分别稳定在82%、78%和86%左右.接种好氧污泥的反应器硫化氢去除率最高可达92.3%.运行稳定后,3个反应器均可实现按相对固定的比例同时去除硫和氮,废水脱氮与沼气脱硫得到了很好耦联,在1个反应器中可以同时实现废水脱氮与沼气脱硫.     

三种典型的污泥发电工艺

污泥发电是城市污水处理厂进行污泥合理开发利用的技术措施之一,是污泥实行减量化、稳定化、无害化、资源化的良好方法,本文介绍了3种典型的污泥发电工艺：污泥焚烧发电;污泥厌氧消化产生沼气、通过燃气轮机组发电;污泥厌氧消化产生沼气、进而通过改质制造氢气,经燃料电池发电。对污泥合理利用的规范化、科学化有一定的借鉴意义。     

国外动态

美国洛杉矶市对污泥成功地资源化利用 美国洛杉矶市每天要处理400万人口排放的污水约160万t。在污水处理过程中,每天产生浓度为2％的污泥1万t。从1957年开始,洛杉矶Hyperion工厂即通过长达11km的管子将污泥排入海中达30年之久。由于PCB等对海湾生态的危害,1985年市政府决定投资5亿美元发展新技术,彻底改变污泥直接排海。目前处理厂的污泥经消化处理,每天产生20万m~3沼气,沼气发电量为25万kW·h,每年价值达1000万美元。由消化池出来的污泥经离心机脱水浓缩,污泥量从1万t减少到1000t。其中的200t再干燥到含水量低于1％的干粉,供流化床焚烧发电,焚烧后的干灰再送往铜冶炼场作提炼金、银     

剩余污泥微生物发酵合成微生物油脂制备生物柴油技术研究

提高剩余污泥微生物发酵合成微生物油脂的含量是促进剩余污泥制备生物柴油技术的重要研究方向.本研究首先比较了BD法、二甲亚砜-甲醇法和酸热法对剩余污泥微生物油脂提取率的影响.结果发现,酸热法提取得到的微生物油脂含量最高,进一步甲酯化合成的生物柴油产率最高达到2.1%.通过控制发酵过程pH和调节初始C/N,可以提高剩余污泥微生物发酵合成可酯化油脂的含量,在pH=4、C/N=100条件下发酵合成的微生物油脂甲酯化得到的生物柴油产量和产率可提高至1.81 g·L~(-1)和13.06%.在此基础上重点比较了4种模拟含糖废水对剩余污泥微生物发酵合成油脂的影响.结果表明,木糖为碳源时合成的微生物油脂进一步甲酯化为生物柴油的产量和产率显著高于乳糖、蔗糖和葡萄糖,分别达到3.90 g·L~(-1)和24.55%.研究表明,以剩余污泥微生物为菌源,采用木糖等含糖废水为培养基,通过控制发酵条件可以强化剩余污泥微生物合成可酯化的微生物油脂含量,进而提高生物柴油产量.     

甲醇柴油双燃料燃烧结合DOC/POC耦合大幅度减少发动机微粒排放的研究

对一台四缸增压中冷柴油机采用甲醇柴油双燃料模式,研究了甲醇替代率和柴油机氧化催化转化器耦合微粒催化转化器(DOC+POC)后处理装置对该发动机烟度和微粒数量、质量浓度的粒径分布特性的影响.试验结果表明,随甲醇替代率的增加,发动机烟度和微粒数浓度、质量浓度均有不同程度的降低,核态微粒浓度显著降低,聚集态微粒浓度基本保持不变.相比于DOC+POC对纯柴油发动机排气烟度25%左右的净化效率,在甲醇柴油双燃料模式下DOC+POC对排气烟度的平均净化效率在60%以上,最大达到96%,显示了该后处理技术在甲醇柴油双燃料模式下清洁排放的良好应用前景.     

厌氧消化处理污泥的实验设计与探究

厌氧消化特别适合处理含有高有机质的污泥。通过对墨尔本一个猪肉加工场的气浮污泥进行收集后,本实验探究了厌氧消化的沼气生成量以及不同温度对沼气生成量的影响,得出了沼气中甲烷(CH4)平均含量在60%以上;II相污泥厌氧消化产生的沼气累积量明显高于I相等的结论。沼气累积产量在先进行3天高温(55℃)后转移至中温(35℃)进行余下11天的II相厌氧发酵条件下达到最大值333 ml。墨尔本的东污水处理厂(Eastern Treatment Plant)在对生活污水应用生物处理法之后再对污泥进行厌氧发酵,每天产生沼气量约为40 000 m3且其发电量可供给40%的自身用电需求,真正达到污泥的减量化、无害化和资源化的利用,为中国污水处理厂大量污泥的积累问题提供了一条可行的解决途径。     

高氢分压下厌氧颗粒污泥演变过程研究

为了探究厌氧颗粒污泥用于氢辅助原位生物法沼气提纯的可行性，在高氢分压ASBR中对厌氧颗粒污泥演变过程进行了考察，包括反应器性能和厌氧颗粒污泥特性变化情况.结果表明，在进水COD负荷低于5g/（L·d）时，氢辅助原位生物法沼气提纯中高氢分压、高进水COD负荷和高剪切力新环境促使厌氧颗粒污泥向小粒径方向演变，系统运行性能良好、高效，此时厌氧颗粒污泥可以通过营造具有极低氢分压的微环境强化基于HIT（种间氢传递）途径丙酸降解；但随着进水COD负荷进一步提高，超过6g/（L·d）时，系统出现不可控的丙酸积累.因此，需要寻求其他技术手段来缓解更高进水COD负荷条件下氢辅助原位生物法沼气提纯系统中丙酸积累问题.     

木薯酒糟沼气发酵污泥生物干燥条件优化

利用生物干燥方法,通过添加微生物菌剂,将木薯酒糟沼气发酵后污泥进行干燥实验.利用响应面法对影响污泥干燥工艺的条件进行优化,确定生物干燥过程中接种量、通风量、温度对物料含水率的影响.最后得到在接种量1.5％、通风量6.5 L/h、温度36℃时,固态发酵96 h物料含水率可降到30％以下.     

不同污泥预处理方法对污泥厌氧消化产气量影响研究

污泥溶胞破解是提高污泥厌氧消化产气量的重要手段。实验比较了热预处理、碱预处理、热碱预处理以及电化学热处理四种破解方法对污泥厌氧消化产气量的优化效果,通过对沼气累计产量、日产气速率、CH4在沼气中的含量占比等指标的分析,结果表明,不同的破解方法对污泥厌氧消化产气量的优化程度是不同的。     

金属盐(SO42-/Cl-)固体酸催化剂在污泥制生物柴油中的应用

研究NaHSO₄·H₂O（布朗斯特酸位为主）和AlCl₃·6H₂O（路易斯酸位为主）两类金属盐固体酸催化剂在污泥制取生物柴油过程中的催化性能.结果表明,经过130℃脱水的NaHSO₄·H₂O较AlCl₃·6H₂O表现更为优异,两种催化剂的最优催化条件为催化剂投加量1.2g/10g冷冻干燥污泥、反应温度130℃、反应时间4h.虽然对粗脂肪的酯化率NaHSO₄·H₂O低于AlCl₃·6H₂O,分别为（63.4±2.6）％和（68.9±1.4）％（对应的生物柴油产率分别为9.73%~10.69％和10.80%~11.39％（污泥干基））,但经过GC-MS分析发现NaHSO₄·H₂O催化的生物柴油纯度更高,品质更好;两种催化剂的重复使用性<3~5次.两种催化剂均可实现低成本、高性能且环境友好的催化污泥制备生物柴油.     

曝气量对颗粒污泥制备生物柴油的影响

以处理葡萄糖废水的好氧颗粒污泥为研究对象,考察了不同曝气量对颗粒污泥的菌群结构以及后续制备生物柴油的影响.研究结果表明,不同曝气条件下的颗粒污泥形态以及细菌,真菌的菌群结构存在明显差异,曝气量为167L/（min·m³）时,丝状真菌比例最高（8.57%）,且单位生物量的生物柴油产量也最高,达到（48.62 ±1.36）mg/g SS.不同曝气条件下形成不同菌群结构的颗粒污泥,不仅影响了污泥制备生物柴油的产量,其组分也存在明显差异.曝气量为167L/（min·m³）条件下,亚油酸甲酯（C18：2）大幅增加,这可能与该条件下颗粒污泥中出现的酵母菌Dipodascus有关.由此可见,在实际工程中可以通过控制曝气量来提高生物柴油产量和调节其组分结构.     

我国攻克环保汽车动力下降难题

我国科学家日前研制出一种新型燃气动力提高装置 ,可以有效解决环保汽车动力下降的难题。目前 ,包括欧美和中国在内的国家均采用安装液化石油气（ＬＰＧ）能源装置的双燃料汽车方案 ,以减少大气污染 ,保护生态环境。然而 ,由于发动机是按照燃烧汽油来设计和调整的 ,因此使用了液化石油气后 ,汽车的动力大大减小 ,车速减慢 ,爬坡能力也受到很大的影响。浙江大学机械与能源工程学院内燃机研究所有关攻关小组经过反复试验 ,在对发动机结构和运行参数只做较小改动的前提下 ,创造出一种新型ＬＰＧ -汽油双燃料汽车。这种新型双燃料汽车以燃用液化…     

利用回归方程对沼气发生量的预测

示了沼气发生量与污水二级处理量和污泥沉淀量存在有显著的线性关系，关建立了相应的二元线性回归方程，同时利用标准回归系数判定污泥沉淀量是影响沼气发生量的主要因素。     

中温碱解预处理促进剩余污泥厌氧产甲烷的研究

采用4 mol/L NaO H碱液在中温下处理城市生活污水处理厂剩余污泥6 h,对比原剩余污泥和中温碱解污泥厌氧消化产甲烷的能力,分析了中温碱解及厌氧消化过程中剩余污泥胞内物质的释放规律,结果表明:碱解预处理有效促进了有机物、氨氮的释放,对磷酸盐释放促进作用不明显。原剩余污泥的沼气转化效率为387.5 L/kg(以VS计,下同),中温碱解处理组的沼气转化效率为402.5 L/kg;中温碱解处理组沼气转化效率比原剩余污泥组高3.87%;中温碱解预处理提高了污泥减量化程度及甲烷产量。改进的Gompertz模型结果表明:碱解处理后剩余污泥最大甲烷产量为1 480.7 mL,最大产甲烷速率为77.8 mL/d,细菌产甲烷的延迟时间为3.38 d。     

蒸汽爆破对污泥和餐厨垃圾联合厌氧消化的促进效果

鉴于蒸汽爆破（简称"汽爆"）预处理对污泥和餐厨垃圾联合厌氧消化的影响还鲜有报道,为探讨汽爆预处理对污泥和餐厨垃圾联合中温厌氧消化的促进效果及经济可行性,利用小型发酵罐在35℃下开展了未预处理污泥和餐厨垃圾联合消化、汽爆污泥单独消化、汽爆污泥和餐厨垃圾联合消化的试验,并进行能耗分析.结果表明,未预处理污泥与餐厨垃圾联合消化阶段,VS（挥发性固体）去除率为33.9%,沼气产率为311.0 mL/g（以投料VS计）;汽爆污泥单独消化阶段,VS去除率和沼气产率均略高于未预处理污泥与餐厨垃圾联合消化阶段,但反应器ρ（NH₄+-N）过高,影响产气稳定性,沼气φ（CH₄）较低.汽爆污泥与餐厨垃圾联合消化阶段,VS去除率和沼气产率分别达到49.5%和420.5 mL/g,显著优于未预处理联合消化阶段.能耗分析表明,预处理的升温过程使汽爆预处理整体能耗偏高,但若能有效回收70%的热量,则汽爆预处理可提高污泥-餐厨垃圾联合中温厌氧消化工艺3.34 kW·h/t（以污泥量计）的能量产率.研究显示,汽爆预处理可提高污泥和餐厨垃圾联合中温厌氧消化工艺35.2%的沼气产率,但由于预处理能耗较高,预处理过程中热能的有效回收是汽爆预处理应用于污泥和餐厨垃圾联合中温厌氧消化经济可行的关键.      

去除城市生活污泥中有机络合态金属强化其厌氧生物制气

为提高城市生活污泥厌氧消化沼气产率,本文考察了通过金属络合剂EDTA预处理污泥,以去除城市生活污泥中有机络合态金属,强化其厌氧生物制气的效果.结果表明,经EDTA预处理去除金属后的污泥(实验组)较未预处理的污泥(对照组)的有机络合态金属含量减少[(5.09±0.57)%~(1.37±0.20)%,以TS计],溶解性有机质显著提高(SCOD提升627%),暗示该预处理方法能够极大地去除有机络合态金属并强化污泥有机质的溶出.通过测定污泥有机质溶出表观活化能发现,实验组污泥有机质溶出表观活化能比对照组降低36%,表明预处理能够有效降低有机质溶出反应的能量壁垒.污泥厌氧发酵研究发现,在16d的污泥厌氧产酸实验中,实验组VFAs浓度高于对照组,较对照组最大提升42%;在22 d的污泥厌氧产甲烷测试实验(BMP)中,实验组单位有机质累积甲烷产量比对照组增加48%,表明EDTA预处理对提高污泥厌氧消化产沼气具有重要的作用.通过进一步产沼气动力学研究发现,实验组的产沼气限速步骤在产甲烷阶段,而对照组限制于水解阶段,表明经EDTA预处理能有效地破除城市生活污泥厌氧消化过程的水解限速.