生物质沼气产生的基本原理

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生物质沼气产生的基本原理范文第1篇

说到沼气，顾名思义就是沼泽里的气体。人们经常看到，在沼泽地、污水沟或粪池里，有气泡冒出来，如果我们划着火柴，可以把它点燃，这就是自然界天然产生的沼气。沼气，是各种有机物质在隔绝空气（还原条件），及适宜的温度、湿度下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃性气体。沼气的主要成分是甲烷，占所产生的各种气体的60%～80%。甲烷是一种理想的气体燃料，无色无味，与适量空气混合后即可燃烧。每立方米纯甲烷的发热量为34000焦耳，每立方米沼气的发热量约为20800～23600焦耳。即1立方米沼气完全燃烧后，能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。

关于沼气发生的基本原理，目前尚在探索之中。沼气的形成过程大致可分为两个阶段：首先将各种复杂的有机物转化为低级脂肪酸，例如丁酸、丙酸、乙酸；然后把上述各类产物继续转化为甲烷和二氧化碳等。

目前，世界各国已经开始将沼气用作燃料和照明。用沼气代替汽油、柴油，发动机器的效果也很好。将它作为农村的能源，具有许多优点。例如，修建一个平均每人l～1.5平方米的发酵池，就可以基本解决一年四季的燃柴和照明问题；人、畜的粪便以及各种作物秸秆、杂草等，通过发酵后，既产生了沼气，又可作为肥料，而且由于腐熟程度高肥效更高，粪便等沼气原料经过发酵后，绝大部分寄生虫卵被杀死，可以改善农村卫生条件，减少疾病的传染。现在，沼气的应用正在各国广大农村推广，沼气能源的开发、利用、普及等方面，已经取得了较好的成绩。

一些发达国家，也正在进行利用微生物厌氧消化农场废物、生产甲烷的试验。英国建立了甲烷的自动化工厂。在厌氧消化器中有三个基本过程：

第一阶段的水解把不溶解的有机化合物和聚合物，通过酶法转化为可溶解的有机物。

第二阶段再将上一步转化成的产物如碳水化合物、蛋白质、脂肪类、醇等发酵为有机酸。

第三阶段由有机酸发酵产生甲烷。

据统计，在英国，利用人和动物的各种有机废物，通过微生物厌氧消化所产生的甲烷，可以替代整个英国25%的煤气消耗量。苏格兰已设计出一种小型甲烷发动机，可供村庄、农场或家庭使用。

美国一个牧场兴建了一座工厂，主体是一个宽30米、长213米的密封池组成的中烷发酵结构，它的任务是把牧场厩肥和其他有机废物，由微生物转变成甲烷、二氧化碳和干燥肥料。这座工厂每天可处理1650吨厩肥，每日可为牧场提供11.3万立方米的甲烷，足够1万户家庭使用。目前美国已拥有24处利用微生物发酵的能量转化工程。从世界范围看，利用各种微生物协同作用生产甲烷的研究和应用，正处于方兴未艾的阶段。

近年来，我国沼气事业获得了迅速的发展，沼气池总数已达到1000多万个。在四川、浙江、江苏、广东、上海等地的一些农村，除用沼气煮饭、点灯外，还办起了小型沼气发电站，利用沼气能源作动力进行脱粒、加工食料、饲料和制茶等，闯出了用“土”办法解决农村电力问题的新路子。

专家们认为，21世纪沼气在农村之所以能够成为主要能源之一，是因为它具有不可比拟的特点，特别是在我国的广大农村，这些特点就更为显著了。

首先，沼气能源在我国农村分布广泛，潜力很大，凡是有生物的地方都有可能获得制取沼气的原料，所以沼气是一种取之不尽、用之不竭的再生能源。其次，可以就地取材，节省开支。沼气电站建在农村，发酵原料一般不必外求。兴办一个小型沼气动力站和发电站，设备和技术都比较简单，管理和维修也很方便，大多数农村都能办到。据调查，小型沼气电站每千瓦投资只要400元左右，仅为小型水力电站的1/2～1/3，比风力、潮汐和太阳能发电低得多。小型沼气电站的建设周期短，只要几个月时间就能投产使用，基本上不受自然条件的影响。采用沼气与柴油混合燃烧，还可以节省17%的柴油。

生物质沼气产生的基本原理范文第2篇

（1.兵团第十三师红星一场，新疆 哈密 839108；2.新疆绿野宝油环保能源科技有限公司；3.新疆农垦科学院检测中心）

摘要：沼气池通过微生物发酵使畜禽粪便产生沼气，具有生态、环保、经济的多重功能。新疆是我国第2大畜牧区，畜禽粪便的处理、环保压力及养殖场能源需求，都要求大力发展沼气事业，减少农村面源污染。而膜结构沼气池能够克服现有产品能耗高、产气率低、处理量小等弊端，实现冬季正常运行产气，是适应新疆大中型养殖场高效处理畜禽粪便、产生沼气能源的关键设备。本文简要介绍了该设备在新疆养殖业中的应用。

关键词 ：沼气；膜结构沼气池；养殖场

新疆是我国第二大畜牧区，畜禽粪便的无害化处理、环境保护的压力以及养殖场能源的需求，要求大力发展沼气事业，减少农村面源污染。而膜结构沼气池能够克服以往产品能耗高、防腐效果差、运行成本高、气密性差等弊端，实现新疆冬季可正常运行，是适应新疆大中型养殖场高效处理畜禽粪便，实现畜牧业健康可持续发展、农业废弃物再生利用的关键设备。

1 设计方案

1.1 设计原则

1.1.1 资源化原则

畜禽粪便是一种有价值的宝贵资源，养殖业废弃物无害化处理是污染防治的重要原则。畜禽粪便经处理后，可以产生新能源沼气和有机肥（固态肥沼渣、液态肥沼液），对种植业的生产具有较好的经济价值。

1.1.2 生态化原则

依据物质循环、能量流动的生态学基本原理，强化种养平衡，促进种植业与养殖业结合，实现生态系统的良性循环，以达到充分处理粪便的目的。

1.1.3 综合效益原则

兼顾环境效益、社会效益和经济效益，将治理污染与资源开发有机结合，提高了粪便处理工程的综合效益。

1.2 工艺选择

1.2.1 厌氧发酵工艺

在设计中采用膜结构沼气池产品，运用完全混合厌氧反应器（CSTR）厌氧处理工艺。

1.2.2 增温保温方案

保温处理： 包括管道、阀门、池体及储气柜的保温。整个系统采用地埋式，地上管路采用北方地区常规保温方式实现。

增温方式：膜结构沼气池方便增温，且增温效果明显。主要采取沼气池底部铺设热水循环管路，通过热交换实现增温。热源主要通过水暖锅炉或四季太阳能提供。

1.3 技术方案

新疆地区冬季寒冷，昼夜温差大，用膜结构沼气池代替传统的混凝土沼气池，解决了沼气池冬季冻池、密封层被破坏的问题。同时，简化了沼气池的建池工艺，提高了建池效率。采用聚乙烯高分子复合材料制成的膜结构沼气池具有以下特性：（1）密封性好：充气5 kPa，可保持24 h无破裂或渗漏；（2）热合撕裂强度≥50 kN/m，拉伸强度≥16 MPa；（3）低温冲击脆化在-25 ℃下无损坏。应用专利折叠袖口技术循环搅拌，使沼气池不同反应区之间发酵液与沼气菌充分接触，提高有机质降解速度，同时，可以加入秸秆、玉米秆等高碳发酵原料，方便进出料，提高了碳氮平衡，可增加发酵效率。另外，通过折叠袖口控制结壳及破壳，能保证沼气池长期有效地运行。膜结构沼气池系统采用太阳能集热、水暖锅炉辅助等增温技术，通过膜式换热装置，保证了沼气池发酵所需的温度，通过系统集成可以实现增温的自动调节。其工艺流程见图1。

2 运行及维护

2.1 预处理

预处理对提高有机废弃物厌氧发酵的效率十分重要。预处理包括生物法、机械法及物理化学法等。本设计采用物理化学方法，预处理系统包括预处理池、循环池、进出料池等。预处理系统一般建在养殖场室内，大小根据养殖场规模来确定。畜禽粪便、垃圾及污水等有机废弃物需先进行砂石、长草、毛发、铁丝等杂物的分离后进入预处理池。当原料为干粪、羊粪、鲜禽粪时，也必须进行预处理。在预处理过程中，先使发酵细菌大量生长繁殖，减缓酸化作用，同时防止料液入池后干粪漂浮与上层结壳或产酸过多，使发酵受阻。预处理池与进出料口、循环池为一体，中间有循环管路连通，可对发酵料液进行循环搅拌处理，能明显提高产气率。

2.2 运行及维护

膜结构沼气池是沼气厌氧发酵的核心部分，在采取增保温措施的情况下，运行及维护应注意以下几点：（1）沼气池第1次装料时，原料浓度为4% ~ 6%，接种物约占池容的30%以上。原料要预先堆沤，即将鲜粪加适量的水拌匀，加水量以料堆下部不渗水为宜，料堆上加盖塑料薄膜，以积聚热量加速菌种的繁殖。一般夏季堆沤3 ~ 5 d，春、秋季堆沤5 ~ 7 d。加水时应选用饮用水，水温不低于20 ℃，有利于发酵启动，快速产气。堆沤后的原料可通过预处理池进入沼气池。（2）沼气池要勤进料、勤出料，不断补充新鲜原料，使产气正常、持久、稳定。一般沼气池启动后，第1个月产气最旺，消耗原料最多；第2个月产气量开始下降，分解速度减慢；第3个月产气量明显下降。所以要在产气量高峰没有下降以前加新料，出旧料。（3）折叠袖口一般安装在沼气池侧上方，方便开启及维护，主要起破壳、搅拌及循环等作用。沼气池结壳会导致厌氧反应器有效容积变小，产生的沼气聚集受阻，无法进入气室[1]，甚至会导致浮渣堵塞出料管并引起反应器爆裂[2]。折叠袖口的破壳设置对于沼气池长期稳定运行、维护起关键性作用。（4）沼气池夏季可以采用太阳能集热技术增加沼气池的温度，冬季可采用水暖锅炉增温或采用煤、气两用水暖炉增温。（5）沼气池必须由专业管理维护人员维护。健全的服务体系和物业管理是沼气池安全生产的重要保障[3]。沼气系统是一个独立的集产、供、用气为一体的体系，要保证农牧民最终用好沼气，必须抓好建池、管理、日常维护等各个环节[4]。只有加强沼气池物业化管理及专业人员培训工作，才能保证新疆沼气事业的可持续发展。

2.3 沼渣、沼液的利用

沼气发酵的残留物沼渣、沼液中含有丰富的氨基酸、微量元素、B族维生素、各种水解酶类、有机酸类、植物激素类、抗生素类以及腐植酸等生物活性物质；所含的矿物质主要有钙、钠、氯、硫、镁、钾等常量元素和铁、锌、铜、锰、钴、铬、钒等微量元素。沼渣经过初步处理，就可作为优质肥料和养殖饵料。沼液通过过滤、浓缩等处理，可以通过滴灌应用在农田生产，也可以叶面喷施。通过沼渣、沼液的应用，可有效提高农作物产量，增加土壤中有机质、全量养分及速效养分的含量[5]。

3 小结

新疆发展养殖业，在处理畜禽粪便过程中，要因地制宜的将发展沼气事业与生产有机肥相结合；将沼气供气与沼气发电相结合；将种植业和养殖业相结合，只有这样才能真正实现能源效益、经济效益、生态效益和社会效益的和谐统一。膜结构沼气池通过“粪 - 气 - 电 - 热 - 肥 - 田”模式运行，在处理畜禽粪便污染、资源合理利用、环境保护方面具有积极的促进作用，对新疆畜牧业的可持续发展具有重要意义。

参考文献

[1]苏宜虎. 陈晓东. 马洪儒．搅拌对沼气发酵的影响 [J]．安徽农业科学，2007，35（28）：8961-8962．

[2]周孟津，张榕林，蔺金印．沼气实用技术[M]．北京：化学工业出版社，2004：57．

[3]孙振清. 沼气物业服务体系模式分析[J]. 中国沼气，2006（1）：40-44.

生物质沼气产生的基本原理范文第3篇

关键词 生物质；气化发电技术；气化发电系统

中图分类号TM6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）72-0036-02

在经济全球化的现代社会，人们对地球能源资源的依赖越发增强，开发利用新的能源资源越来越重要，世界各国在这一方面都有着不同程度发展。像传统的石油资源，虽然现在其储量相对比较大，但是人们早就计算出了它们的使用年数，随着时代的不断前进，它们真正不断的消失。而世界有些国家对其的依赖已经非常强烈，经常为了争夺石油资源而发动战争，像美国发动的海湾战争、伊拉克战争等等。尽管如此，在新的科学技术发展的推动下，人们主要还是把目标放在不断的研究开发各种资源的利用技术上。生物质作为太阳能的一种表现形式，它的开发利用将会给人们带来重要的影响，而且生物质是一种再生资源，在当今社会提倡可持续发展的前提条件下，开发利用生物质能源无疑成为社会发展的主流方向。在利用生物质能源的过程中，人们研究出的各种技术，其主要原理都是将固态的生物质进行一个转化过程，从而得到人们想要的结果或者状态，再进行深一步的利用。下面就谈谈生物质气化的相关内容。

1 生物质气化

1.1 生物质气化发展介绍

生物质气化的发展要追溯到上个世纪70年代，国外首先对生物质采取气化技术，这一技术的采用使得其广泛的传播开来。而根据生物质的特性所知，生物质原料非常容易挥发，尤其是在受热情况下，其挥发的程度相当之大，所以，利用气化技术可以很好的将生物质转化为可利用的能源。

在中国，生物质原料非常多，而生物质气化技术的利用，这正好可以解决国内相对短缺的能源资源问题。尤其是在农村地区，生物质多但是又经常得不到很好的利用，农民常常直接将将麦秆、稻秸秆等物质进行燃烧，而在运用沼气供热供电上，其作为一个相对比较封闭的系统，所需要的生物质相对较少。因此，当生物质大量存在而又不断的出现时，我们正好可以采用生物质气化技术来实现生物质含有的固态能量向气态能量的转化。

在生物质气化发电来说，有以下几种方式：首先，生物质的气化产生可燃性气体，我们可以把这些气体直接运送入燃气炉来产生蒸汽，再利用蒸汽轮机实现发电；其次可以利用净化系统得到的燃气直接送入内燃机，这种内燃机规模都相对比较小，像汽车、摩托车内采用的汽油机一样，它可以直接将燃气用于发电；当然，与内燃机相似，我们可以讲燃气送入燃气轮机来发电，这个发电系统规模相对内燃机系统来说要大一些。但无论采用何种方式，其基本原理都是采用能量的转换。

而在生物质气化发电之外，国外还能将生物质气化技术运用到合成有用有机物上，像甲醇、氨气等，他们现阶段的研究工作已经取得了很大的成功，而且他们已经将其用到了实际的工业生产中，可见，生物质气化技术在未来仍然有着巨大的发展前景，尤其是像在我们中国这样的发展中国家。

1.2 生物质气化发电技术

在生物质发电技术的分类上，由于其燃气产生的机理不同而将其分为反应性气化与热解气化。在反应性气化上，大多又分为水蒸气气化、等离子气化等方式。在实际的运用当中，我们又通常根据发电需求的不同而分为大型的流化床气化和相对较小的固定床气化两种。下面将分别对流化床气化和固定床气化以及水蒸气气化和等离子气化作出说明。

1.2.1 流化床气化发电

大型的发电装置一般采用流化床气化系统，因为流化床气化在使用的过程中气化的能力大，而且其转化效率非常高，在需求电量比较大的情况下，采取并联方式将发电机连接起来，其实际工作将能很好的满足。同时，在发电过程中，我们也需建立相对应的净化系统和安全系统等。

1.2.2 固定床气化发电

作为传统的气化方式，固定床气化通常有两种模式：上吸式固定床气化和下吸式固定床气化。它们两种方式的运行流程基本相同，只是在气化介质的流动方向以及加料的位置上有所不同。

1.2.3 水蒸气气化

水蒸汽气化就是首先将生物质粉碎后投入到气化室，然后将蒸汽也注入其中，在高温的条件下，多种混合物进行化学反应，最后产生可燃性的混合气体，再送入内燃机等发电设备中。这中气化方式在反应容器上有着特别的要求，尤其是在气化炉中，其控制的温度、压力等因素都非常重要。

1.2.4 等离子气化

等离子气化即采用等离子技术，把生物质原料加入到等离子气化室中，使得他们在超高的温度下气化，在这种环境下，碳的转化率非常之高，气化得到的气体经过一定的净化设备和过滤设备，就能通入到相应的发电设备之中，从而得到我们需要的电能。

1.3 存在的相关问题

生物质的气化发电技术虽然已经步入了一定的轨道，但在国内的综合情况来看，其存在问题还是不叫突出的。先就是原料方面，虽然中国地区的生物质资源相对较多，但是具体而言，像麦秆、稻秆这些原料都呈现季节性，而在有些地区，如内蒙古、等就几乎没有，所以，生物质原料又存在区域性。当在特定的地区建立生物质气化应用时，其原料的搜集与运输将会给规模化的生产带来严重的影响。其次，在环境的污染方面，虽然生物质气化发电是一种相对环保性的技术，但是仍然不可避免的出现了焦油等问题，尤其在发电系统上同时采用的净化系统，其很容易带来二次污染。最后在客观上，国家的政策与扶住也会起到重要的影响，而资金的投入在工程建设的初期将会很大，而其产生的经济效益比较缓慢，因此这些也将制约着生物质气化发电技术的顺利进行。

生物质沼气产生的基本原理范文第4篇

关键词：废水；厌氧生物处理；技术

中图分类号：X703 文献标识码：A

厌氧生物处理又称厌氧发酵或厌氧消化。20世纪70年代后，由于新的处理工艺和设备不断出现，废水处理效率成倍提高，厌氧生化技术逐渐在高浓度有机废水处理方面显示出优越性，目前它已成为环境工程与能源工程中不可或缺的重要技术。

1 厌氧生物处理的基本原理

厌氧生物处理是一个相当复杂的生物化学过程。整个厌氧过程主要由水解产酸菌、产氢产乙酸菌和产甲烷菌3大类群共同作用完成。厌氧消化过程可大致分为3个连续的阶段：水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段（碱性发酵阶段）。

水解酸化阶段，复杂的大分子、不溶性有机物在微生物胞外酶作用下水解成简单的小分子的溶解性有机物。随后，这些小分子有机物渗透到细胞内被进一步分解为挥发性的有机酸（如乙酸、丙酸、丁酸）、醇和醛类等；产氢产乙酸阶段，由水解酸化阶段产生的乙醇和各种有机酸等被产氢产乙酸细菌分解转化成乙酸、H2和CO2等；产甲烷阶段，乙酸、乙酸盐、H2和CO2等被产甲烷细菌转化为甲烷。

实际上，在厌氧反应器的运行过程中，厌氧消化的3个阶段同时进行并保持一定程度的动态平衡。

2 厌氧生物处理过程的影响因素

根据生理特性的不同，可粗略地将厌氧生物处理过程发挥作用的微生物类群分为产酸细菌和产甲烷细菌。厌氧过程的成败和消化效率的高低主要取决于产甲烷细菌。因此，在考察厌氧生物处理过程的影响因素时，大多以产甲烷细菌的生理、生态特征为着眼点。

影响厌氧处理效率的基本因素有温度、酸碱度、氧化还原电位、有机负荷、厌氧活性污泥浓度及性状、营养物质及微量元素、有毒物质和泥水混合接触状况等。

2.1 温度

温度对微生物的生命活动过程有重要影响。产甲烷细菌生存的温度大致在5～60℃范围，根据温度范围不同，产甲烷菌可分3大类群：低温菌群（20～25℃）、中温菌群（30～45℃）和高温菌群（45～75℃）。因此，厌氧处理工艺根据产甲烷菌各类群最适温度条件的不同，通常分为低温发酵、中温发酵和高温发酵3种。低温发酵的适宜温度范围为10～30℃，中温发酵的适宜温度为35～38℃，高温发酵的适宜温度为50～55℃。温度高低决定发酵过程的快慢。在具体选择厌氧消化温度时，应同时兼顾处理效率和能源消耗两个因素。低温发酵效率太低，高温发酵能耗较大，且操作管理复杂，故一般采用中温发酵进行污泥消化。

2.2 酸碱度

产酸细菌和产甲烷细菌适应的pH值范围是不同的，与产甲烷细菌相比，产酸细菌对pH的变化不太敏感，其适宜的pH值范围在4.5～8.0之间。有的甚至可在pH值为5.0以下的环境中生长繁殖。而产甲烷细菌适应的pH值范围较窄，中温产甲烷细菌的最适pH值为6.8～7.2。在此pH值范围之外，厌氧消化的产气过程会受到严重抑制。

2.3 有机负荷率

负荷率用来反映生物处理系统中食料与微生物量之间的平衡关系。它有3种表示方法：有机负荷率、污泥负荷率和投配率。其中，污泥负荷率最为直观和确切，但要准确计量某些反应器中的污泥量比较困难。而在操作运行时，有机负荷使用起来简单并且能直观地比较不同消化装置的能力，故工程上常用有机负荷这一参数。

2.4 厌氧活性污泥

厌氧活性污泥是厌氧消化过程的工作主体，主要由厌氧微生物及其代谢和吸附的有机、无机物所组成。厌氧活性污泥的浓度和性状直接影响厌氧消化反应器的转化效率和处理能力。在一定范围内，活性污泥浓度越大，厌氧消化效率越高，当浓度达到一定程度后，消化效率不再显著提高。这与污泥积累时间过长，其中的无机成分比例增大，污泥活性降低有关；也与过高的污泥浓度造成装置的堵塞有关。

2.5 营养物质与微量元素

微生物在生长繁殖过程中是按照一定的比例摄取碳、氮、磷以及其他微量元素的。在工程上，主要控制进料的碳、氮、磷比。通常，处理含天然有机物的废水时无需调节营养物比例，而在处理化工废水时，要特别注意对进料中的碳、氮、磷比例进行调节。

2.6 有毒物质

在消化系统中，不可避免地存在一些抑制厌氧过程的有毒物质，包括有毒有机物、重金属离子和一些阴离子，主要来源于进水或厌氧菌的代谢产物。

2.7 混合和搅拌

搅拌可缩短消化反应时间，并在一定程度上提高产气量。通过搅拌可消除反应器内活性污泥和各种物质的浓度梯度，增加食料与微生物之间的接触，避免出现分层现象。

3 厌氧生物反应器

近年来，结合高浓度有机废水的处理，人们相继开发了一些新型厌氧生物处理工艺和反应器。厌氧处理工艺有多种分类方法。按照微生物在反应器内生长状态不同，可将厌氧生物反应器分为悬浮生长式和附着生长式两种。按厌氧消化的产酸阶段和产甲烷阶段是否在同一反应器中并在同一工艺条件下完成，可将厌氧反应器分为单相厌氧反应器和两相厌氧反应器。厌氧活性污泥法工艺包括传统消化池、厌氧接触法、升流式厌氧污泥床等。厌氧生物膜法工艺包括厌氧生物滤池、厌氧流化床、厌氧生物转盘等。

4 厌氧生物反应器的运行与管理

4.1 启动

微生物增殖缓慢、设备启动时间长是厌氧处理法的主要缺点之一。因此，在启动期应投加足量的接种污泥。通常，使接种污泥量保持在反应器容积的30%左右即可缩短启动时间。最好选择同样物料的厌氧消化污泥作为种源，否则所需时间更长。

在启动过程中，要控制升温速度为1℃/h，达到目标温度后要维持恒温。要将pH控制在6.8～7.8范围。并要合理控制有机负荷。在启动初期，宜采取较低的有机负荷，而后再逐步增加负荷。除厌氧污泥床外，其他厌氧反应器对初始负荷和负荷递增过程的要求相对较低，故启动时间也相对较短。此外，若废水本身的缓冲性能较好，也可考虑在较高的负荷下启动。

4.2 运行监测

在消化池正常运行时，要通过对进出水pH值、池内碱度、COD、BOD5、悬浮物、总氮、总磷、产气量、气体成分、氧化还原电位、有机物去除率以及温度等指标进行日常监测，从而对厌氧消化系统进行科学调控，达到相应的处理效率。通常，厌氧消化过程易出现酸化现象。除了酸化现象外，还可能出现上清液水质恶化的现象。原因可能是排泥量不足、固体负荷过大、消化不完全、混入浮渣、上清液与消化污泥分离不佳以及搅拌过度等。要针对具体情况，寻求相应的解决方法以改善上清液水质。

在运行时，气泡异常也是常会发生的现象。如连续地喷出气泡、不起泡、产气量正常但有大量气泡剧烈喷出等。当出现连续喷出气泡现象时，应采取降低有机负荷或者加强搅拌等措施。当出现不起泡现象时，可暂时减少或终止进水，充分搅拌并消除浮渣。当产气量正常但有大量气泡剧烈喷出时，应改善浮渣破碎设备的运行状况并加强搅拌。

4.3 安全要求

厌氧生物处理设备在运行中，应充分注意安全问题。当空气中甲烷含量为5%～15%时，遇明火即发生爆炸。因此消化池、贮气罐、沼气管道及其附属设备等沼气系统的各个环节，必须绝对密封，不允许漏气。要经常进行检查，一旦漏气，要立即修理。沼气生产区、沼气发电室内要严禁明火和电气火花，禁止放置易燃易爆物品，并要配备足够的消防设备。沼气中含有微量有毒的硫化氢和令人窒息的二氧化碳，应防止它们在低凹处积累。因此，出于安全考虑，在出料或检修时，要先以新鲜空气彻底置换出池内的消化气，然后再进入消化池。

参考文献

[1] 王磊.膜生物反应器（MBR）处理味精废水效果研究[D].天津：天津工业大学，2006.

[2] 刘继凤，刘继永，朱进勇.浅谈工业废水中难降解有机污染物处理技术及发展方向[J].环境科学与管理，2008（04）.

生物质沼气产生的基本原理范文第5篇

关键词：化工污水；处理技术；发展方法

一、化工污水的处理现状

化工污水中包含了各种有毒物质，其水质特征表现为：水质成分复杂、污染物含量大、破坏水体平衡、含毒害成分。有些企业为了寻求高收益，降低成本，不惜以牺牲环境为代价，将这些未经科学合理处理的污水直接排入江河之中，从而对我们的生活造成无法挽回的伤害。所以，采取有效的、有针对性的措施处理化工企业产生的污水迫在眉睫，只有这样才能保证人们的生活不受到影响。

二、主要的化工污水处理技术

（一）物理法

1.筛滤。1）格栅是用于去除污水中那些较大的悬浮物，以保证后续处理设备正常工作的一种装置。通常由一组或多组平行金属栅条制成的框架组成，倾斜或直立地设立在进水渠道中，以拦截粗大的悬浮物。根据格栅上截留物的清除方法不同，可将格栅分为两大类：人工清理格栅、机械清渣格栅。2）筛网用以截阻、去除污水中的纤维、纸浆等较细小的悬浮物。一般用薄铁皮钻孔制成或用金属丝编制而成，孔眼直径为0.5～1.0 mm。

2.过滤法。在水处理技术中，过滤是通过具有孔隙的粒状滤料层（如石英砂等）截留水中悬浮物和胶体而使水获得澄清的工艺过程。滤池的形式多种多样，以石英砂为滤料的普通快滤池使用历史最久，并在此基础上出现了双层滤料、多层滤料和向上流过滤等。若按作用水头分，有重力式滤池、压力式滤池两类。

3.沉淀法。沉淀法是使水中悬浮物质（主要是可沉固体）在重力作用下下沉，从而与水分离，使水质得到澄清，这种方法简单易行，分离效果良好，是水处理的重要工艺，在每一种水处理过程中几乎都不可缺少。

（二）化学法

1.中和法。中和法是利用化学酸碱中和的原理消除污水中过量的酸和碱，使其PH值达到中性或接近中性的过程。针对酸性污水，主要有酸性污水与碱性污水相互中和、投药中和过滤中和。而对于碱性污水，主要有碱性污水与废酸性物质相互中和、投药中和。

2.混凝法。混凝法就是通过向水中投加一些药剂（常称混凝剂），使水中难以沉淀的细小颗粒（粒径大致在1～100μm）及胶体颗粒脱稳并相互聚集成粗大的颗粒而沉降，从而实现与水分离，达到水质的净化。混凝可以用来降低污水的浊度和色度，去除多种高分子有机物、某些重金属物和放射性物质。此外，混凝法还能改善污泥的脱水性能。因此，混凝法是工业废水处理中常用的方法。

3.化学沉淀。化学沉淀法是向水中投加某些化学药剂，使之与水中溶解性物质发生化学反应，生成难溶化合物，然后进行固液分离，从而除去污水中污染物的方法。利用此法可在给水处理中去除钙、镁，污水处理中去除重金属（如Hg、Zn、Cd、Cr、Pd、Cu等）和某些非金属（如As、F等）离子态污染物。一般分为：氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、钡盐沉淀法、碳酸盐沉淀法等。

4.化学氧化还原。氧化还原法是污水中的溶解性无机或有机污染物，通过化学反应过程将其氧化或还原，转化成无毒或微毒的新物质，从而达到处理的目的。分为氧化法和还原法两大类。

5.电解。电解法是利用电解的基本原理，将含电解质的污水通过电解过程，在阳、阴两极上分别发生氧化反应和还原反应，从而使某些污染物转化为无害物质以实现污水净化的方法。电解是把电能转化为化学能的过程。广泛用于处理含氰、含铬、含镉的电镀废水，如燃料生产过程中排出的废水，能取得良好的脱色效果。一般分为：电解氧化、电解还原、电解气浮、电解凝聚等方法。

（三）物理化学处理法

1.气浮。气浮法亦称浮选，它是从液体中除去低密度固体物质或液体颗粒的一种方法。是通过空气鼓入水中产生的微小气泡与水中的悬浮物黏附在一起，靠气泡的浮力一起上浮到水面而实现固液或液液分离的操作。其处理对象是靠自然沉降或上浮难以去除的乳化油或相对密度接近于1的微小悬浮颗粒。

2.吸附。吸附是利用多孔性固体物质的表面吸附污水中的一种或多种污染物，从而达到净化水质的目的。主要用以脱除水中的微量污染物，应用范围包括脱色、除臭、脱除金属、各种溶解性有机物、放射性元素等。在处理流程中吸附法可作为离子交换、膜分离等方法的预处理，以去除有机物、胶体物及余氯等；也可作为二级处理后的深度处理手段，以保证回用水的质量。

3.膜分离法。膜分离法是利用特殊的薄膜（如半透膜）对液体中的某些成分进行选择性透过的方法的统称。溶剂透过膜的过程称为渗透，溶质透过膜的过程称为渗析。常用的膜分离方法有电渗析、反渗透、超滤，其次是自然渗析和液膜技术。近年来，膜分离技术发展很快，在水和污水处理、化工、医疗、轻工、生化等领域得到大量应用。

（四）生物法

生物法就是利用微生物的新陈代谢将污水中有机物转化为自身细胞物质和简单化合物，使水质得到净化的方法。按照作用机制和对氧的需求，可分为好氧法和厌氧法。按照微生物的附着方式，可将生物处理分为悬浮生长法和固着生长法，即活性污泥法和生物膜法。

1.好氧生物处理。污水的好氧生物处理法是应用最广的有机污水处理方法。好氧活性污泥法简称活性污泥法，适用于处理各种水量和水质的可生化污水。工艺流程如图1所示：

2.厌氧生物处理。厌氧生物处理法是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌来降解污水或污泥中的有机污染物，分解的最终产物以甲烷为主的消化气（即沼气），沼气是可以作为能源利用的。

三、化工污水处理技术的发展趋势分析

（一）脱氮除磷功能的技术

传统的脱氮除磷A2/O工艺，改良Bardenpho工艺，UCT、 SER工艺等。后来研究出的工艺大多为以上工艺的变型。其一、同步硝化和反硝化，由于好氧反硝化菌的发现和微环境理论的发展，硝化和反硝化就可以同时在一个具有好氧条件的反应器内完成得到证实了，即同步硝化反硝化（SND）。SND工艺具的优势主要表现在：可有效地减少反应器数量和尺寸；可减少甚至不需要投加碳源，而且硝化的耗碱与反硝化的产碱可以得到良好地互补；可缩短反应时间。亚硝酸型的SND可明显地减少氧气的供给从而节省能耗、进一步减少碳源的需求和提高脱氮的效率。其二、反硝化除磷，Dephanox工艺和BCFS工艺是目前国内外研究最多的反硝化除磷工艺。其三、短程硝化反硝化技术，SHARON工艺的核心是应用硝酸菌和亚硝酸菌生长速率的不同，即在适合两者生存和繁殖的温度下，硝酸菌的最小水力停留时间大于亚硝酸菌，而硝酸菌的生长速率慢于亚硝酸菌的生长速率这一特性， 通过对该脱氮系统的控制，使该系统的水力停留时间介于硝酸菌和亚硝酸菌最小水力停留时间之间，从而使亚硝酸菌在竞争中成为系统的优势菌群，硝酸菌被自然所淘汰，得到稳定的亚硝酸的积累与传统脱氮工艺相比较，脱氮速率快、投资及运行费用较低、工艺流程简单是SHARON 工艺的优点。生物脱氮除磷污水处理技术是目前水污染控制领域的重点研究方向之一，其理论与技术都在迅速发展。

（二）典型化工处理技术方法

传统的化工处理技术方法所需的投资相对较高，占用的土地面积相对较大，较低的利用效率等。基于这些方面的原因，利用典型化工处理技术方法可以大大提升经济效益，其主要方法主要包括AB、A/O以及CBR等诸多技术方法。对于AB工艺来说，其发展方向是提高对活性污泥处理的稳定性，降低成本。例如降低人工以及资金、物资等使用量，朝着高能效、低消耗的方向发展；对于A/O工艺来说，其在现实之中的生物脱氧除磷效果非常不错，应用到污水处理之中，可以明显缩减操作流程，同时在实践中已经获得普及推广；对于CBR工艺来说，其具有相对稳定的污水处理效果，相对于普通的的典型工艺来说，这种工艺具有明显的优势，例如：能够缩减占地面积，非常容易操作，伴随科学技术的逐渐更新发展，这一个方法还能够将污水里面含有的毒害物质降解，这样就能够明显降低对人体的伤害。

四、结束语

在今后的企业发展过程中，要不断加大对化工污水处理过程中专业人才的投入，根据出现的问题和实际情况不断研究出适合我国化工污水处理的新技术，最大程度上减少污染，提高人们的生活质量。我相信在国家的科学指导和企业的积极配合下，化工企业一定会有一个更光明的发展前景。

参考文献：