规模化沼气工程消化效率及碳减排核算

规模化沼气工程的产气核算尚无明确标准和评价方法,已严重影响政府补贴政策的落实,并一定程度上加大了沼气工程的运营压力。以山东民和沼气工程为案例,对原料及各级反应罐消化液的理化性质和产甲烷潜力进行了研究,提出了基于产甲烷潜力变化率的物料生物降解性变化率(biochemical degradation rate, BDR)间接核算法。该方法可对规模化大型沼气工程的沼气产量及碳减排进行核算。结果显示,基于BDR法核算的沼气产量与实际上报的沼气产量相差2.3%,碳减排量与监测报告中的数值相差6.3%。BDR法不仅能够准确地对沼气工程的产气量及碳减排进行核算,同时也可为产气的测量、报告与核证提供数据基础。该方法可满足当前沼气转型升级建设实行先建后补的政策投资需求。     

基于不同破解方法的市政污泥厌氧消化产气量优化

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4种破解方法对市政污泥厌氧消化产气量的优化效果,通过分析比较沼气累积产量、日产气量、日产气速率和CH4在沼气中的含量占比等指标得出实验结果和结论。结果表明,不同的破解方法对市政污泥厌氧消化产气量的优化程度是不同的,其中,电化学预处理破解方式的沼气累积产量最多,为648 L·kg-1（以VS计）,同时其CH4在沼气中的含量也最多,从5 d后的56.2%一直持续上升到40 d后的64.8%,表明该种方式对于市政污泥厌氧消化产气量的优化是较为理想的。     

絮凝剂对工程废弃泥浆脱水性能的影响

为了提高工程废弃泥浆的脱水效率,以毛细吸水时间（CST）为评价指标,研究了添加不同种类及不同用量的絮凝剂对废弃泥浆脱水性能的影响。结果表明,絮凝剂存在最适添加量,添加不足或过量的絮凝剂均会使絮凝效果下降。阴离子聚丙烯酰胺（APAM）具有较强的吸附架桥能力,脱水效果最好,絮体粒径大,脱水效果改善明显且添加量最少。原泥浆稀释至80%含水率后,APAM的最适添加量为60 mg·L-1,对应的CST值为23.4 s。CST法可作为泥浆调理沉降快速筛选絮凝剂的分析方法。     

添加三氯化铁对中温污泥厌氧消化优化调理

污水处理厂产生的大量污泥已成为迫在眉睫的难题,厌氧消化是目前污泥处理的一种常用方法。然而,传统污泥厌氧消化存在效率低、沼气中硫化氢含量高以及消化污泥脱水困难等问题。全面探究了添加FeCl3对污泥厌氧消化效率、消化污泥脱水性能、沼液处理和沼气利用的影响。结果表明,添加FeCl3使产气量和产甲烷量分别提升了29.7%和37.4%,有机物去除率从28.1%提升到29.6%。添加FeCl3能改善消化污泥脱水性能。此外,厌氧消化后,添加FeCl3使沼液中的氨氮浓度降低12 mg·L-1,磷酸盐浓度降低20.7%,沼气中硫化氢浓度降低了63.3%。     

纤维素酶添加时间对碱性双氧水预处理玉米秸秆高温厌氧消化的影响

研究了纤维素酶添加时间对玉米秸秆高温厌氧消化的影响。玉米秸秆首先进行碱性双氧水预处理,结果表明,预处理最佳条件为NaOH投加量4 g/L,H2O2投加量17 g/L,固液比1:40,预处理时间4 h。预处理后的玉米秸秆在50℃下进行序批式高温厌氧消化,分别在发酵前期(第1天)、发酵中期(第10天)和发酵后期(第20天)向系统中添加15 mL(20 FPU/g)纤维素酶液。结果表明,添加纤维素酶能有效促进厌氧发酵过程中的生物质水解,对随后产酸产甲烷过程的直接影响较小。和对照组相比,发酵前期、中期和后期添加纤维素酶时系统的累积产气量分别提高18.66%、10.39%和1.93%,VS转化率分别提高13.51%、8.00%和2.90%。前期、中期和后期添加纤维素酶均能提高厌氧消化产气,但厌氧消化前期添加纤维素酶效果更为明显。     

渗滤液添加量对餐饮垃圾厌氧消化的影响机制

系统地研究了渗滤液添加量对于餐饮垃圾厌氧消化产气过程的影响,结果分析表明,餐饮垃圾与渗滤液联合厌氧消化,可以有效地缓解酸抑制现象,增强厌氧消化系统的稳定性,提高沼气产率。当餐饮垃圾负荷为40 g·L-1,渗滤液与水的比例为1.227:1,将厌氧消化原液的氨氮调节至2 000 mg·L-1时,厌氧消化效果最好。沼气产率可达到840 mL·g-1 (以TS计),甲烷产率可达到375 mL·g-1,累积沼气产量达到理论值的94.32%,累积甲烷产量达到理论值的74.77%。     

差压密度测量法在湿法脱硫中的改进

针对湿法脱硫吸收塔采用搅拌器、氧化空气喷枪组合式强制氧化装置时,吸收塔差压密度测量装置测量结果误差大的情况,通过对不同安装位置、安装方式的对比研究,研究出了一种设置在循环泵出口立管上的差压密度测量装置,该装置测量结果具有准确性高、稳定性好等优点,在湿法烟气脱硫系统中,将使差压密度测量法得到更广泛应用。     

BLR厌氧反应器处理垃圾焚烧厂渗滤液工程运行效能

采用1 100 m3 BLR(biogas-lift reactor)厌氧反应器对垃圾焚烧厂渗滤液进行工程化处置,接种污泥为消化污泥,正常运行温度控制在(33±2)℃,启动负荷为1 kg COD/(m3·d),120 d后容积负荷达到10 kg/(m3·d)并稳定运行,出水COD浓度为4 500~6 500 mg/L,COD去除率为88%~92%,出水VFA含量为200~600 mg/L,pH值稳定在7.4~7.7,出水SS含量为1 000 mg/L左右,并可观察到沉降性较好的颗粒化污泥。反应器运行初期将VFA/ALK控制在1.6以内,系统并未因VFA积累而酸化崩溃,运行后期VFA/ALK值小于0.3,系统稳定运行。运行过程中进水氨氮浓度从400 mg/L升高到2 200 mg/L,未发现氨氮对厌氧生物处理的明显抑制现象。垃圾渗滤液中平均每去除1 kg COD产生沼气量为0.32 m3。     

厌氧-好氧工艺处理垃圾焚烧厂渗滤液工程运行效果

采用沼气提升式厌氧反应器(CLR)-高溶解氧反应器(HDR)工艺处理垃圾焚烧厂渗滤液,经过180 d的调试后达到稳定运行.厌氧系统两次负荷提升过程:第1次120 d(常温),最大容积负荷为8 kg/(m3·d),COD去除率在85%左右,产气量最大值为2 500 m3/d;第2次20 d(蒸汽加热),最大容积负荷为9.2 kg/(m3·d),COD去除率达到90%以上,产气量最大值为2 909 m3/d.通过对产气率与容积负荷和COD去除量的关系的分析发现,容积负荷每增加1 kg/(m3·d),沼气平均增加0.28 m3;CLR厌氧反应每消耗1 kg COD,平均产生0.32 m3沼气.87.5%的进水COD被利用形成沼气,剩余的12.5%的COD主要为微生物生长所利用和出水残留部分.在好氧池内,通过控制溶解氧可以实现好氧池下层COD和氨氮的同步氧化、上层进行缺氧反硝化,以此去除COD和氨氮,并降低出水总氮.     

Biogas from the organic fraction of municipal solid waste: Dealing with contaminants for a solid oxide fuel cell energy generator

The present work investigates electricity production using a high efficiency electrochemical generator that employs as fuel a biogas from the dry anaerobic digestion of the organic fraction of municipal solid waste (OFMSW).The as-produced biogas contains several contaminants (sulfur, halogen, organic silicon and aromatic compounds) that can be harmful for the fuel cell: these were monitored via an innovative mass spectrometry technique that enables for in-line and real-time quantification.A cleaning trap with activated carbons for the removal of sulfur and other VOCs contained in the biogas was also tested and monitored by observing the different breakthrough times of studied contaminants.The electrochemical generator was a commercial Ni anode-supported planar Solid Oxide Fuel Cell (SOFC), tested for more than 300 h with a simulated biogas mixture (CH₄ 60 vol.%, CO₂ 40 vol.%), directly fed to the anode electrode. Air was added to promote the direct internal conversion of CH₄ to H₂ and CO via partial oxidation (POx).The initial breakthrough of H₂S from the cleaning section was also simulated and tested by adding ～1 ppm(v) of sulfur in the anode feed; a full recovery of the fuel cell performance after 24 h of sulfur exposure (～1 ppm(v)) was observed upon its removal, indicating the reliable time of anode exposure to sulfur in case of exhausted guard bed.