沼氣是有機物在厭氧和一定的溫度、濕度、酸堿度和密封等條件下,經(jīng)過多種微生物分解發(fā)酵產(chǎn)生的一種可燃氣體。它是一種混合氣體,主要成分是甲烷和二氧化碳,其余為一氧化碳、氫氣、氮氣和硫化氫。
在沼氣工程運行過程中,一般通過進出料COD、產(chǎn)氣量、pH、脂肪酸等幾項工藝運行參數(shù),可以推測發(fā)酵裝置內(nèi)微生物生長代謝情況,從而將運行工況調(diào)整到*狀態(tài)。因此,宜對溫度、產(chǎn)氣量、COD、pH、揮發(fā)酸、總堿度和沼氣成分等指標進行監(jiān)測,掌握沼氣發(fā)酵裝置運行工況,并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整或采取相應(yīng)措施。
如果出水COD濃度明顯上升,COD去除率明顯下降,懸浮固體沉降性能下降,說明沼氣發(fā)酵狀況惡化;如果沼氣產(chǎn)氣量降低,可能是溫度或負荷變化使產(chǎn)甲烷菌受到抑制,影響它的代謝作用以及對有機物的降解過程;沼氣甲烷含量一般在50%~80%。測定二氧化碳和甲烷含量是掌握消化過程反?,F(xiàn)象的zui快方法,特別是可反映出反應(yīng)器內(nèi)是否存在有毒物質(zhì),抑制物質(zhì)、重金屬和某些陽離子,例如,硫化物、氨氮等。當甲烷含量明顯降低,揮發(fā)酸超過正常值,即預(yù)示24h后將發(fā)生故障,應(yīng)立即降低有機負荷。
下面詳細闡述一下發(fā)酵料液pH值的影響因素,以及如何有效調(diào)節(jié)發(fā)酵料液pH值。
一、沼氣料液適宜的酸堿度
生物反應(yīng)很大程度上依賴于pH,pH表示溶液的酸堿度,用數(shù)字1-14表示,數(shù)字越小表示酸性越強,越大表示堿性越強,7表示中性。產(chǎn)甲烷的*pH范圍是6.8~7.5,但是高于或低于這個范圍也可以產(chǎn)氣。在單級發(fā)酵中,一般*范圍內(nèi)的pH是自動形成的,因為細菌群體本身會形成一個自我調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在兩級發(fā)酵中pH在水解階段是相當?shù)偷?,通常?~6.5,因為這是產(chǎn)酸細菌的環(huán)境。在產(chǎn)甲烷階段由于介質(zhì)緩沖能力和降解活動,pH再次回升到中性范圍。通常牛糞、堆漚青草偏酸,豬糞一般為中性(酒廠豬糞偏酸),雞糞偏堿。
介質(zhì)(主要是碳酸氫根和銨離子)的緩沖能力通常可保證穩(wěn)定的pH,如果揮發(fā)酸與總堿度的比值低于0.5,保持0.2左右,說明介質(zhì)所提供的緩沖作用足夠,發(fā)酵過程在穩(wěn)定地運行。正常情況下?lián)]發(fā)酸(以乙酸計)的含量應(yīng)保持在1000mg/L以下,總堿度(以重碳酸鹽計)應(yīng)大于2000mg/L。但如果負荷過高,裝置會產(chǎn)生大量的揮發(fā)酸,導(dǎo)致pH低于正常值,從而抑制產(chǎn)甲烷菌的活性,使沼氣發(fā)酵不*,應(yīng)立即采取措施進行調(diào)節(jié)。
二、沼氣池料液酸堿度失調(diào)處理方法
pH酸堿度失調(diào)的癥狀常表現(xiàn)為產(chǎn)生的沼氣不接火或三五天慢慢不產(chǎn)氣。一般情況下,發(fā)酵料液是偏酸的,又稱為酸化,由于發(fā)酵液中有機物濃度過高,產(chǎn)酸菌大量繁殖,快速產(chǎn)酸,而產(chǎn)甲烷菌繁殖緩慢,來不及消耗產(chǎn)生的酸,造成有機酸的積累,使發(fā)酵液酸化。酸化主要表現(xiàn)為以下三點:
1、發(fā)酵液揮發(fā)酸濃度升高,pH下降。在正常的沼氣發(fā)酵過程中,乙酸在揮發(fā)性脂肪酸中占95%左右,丁酸和戊酸很少,如果丁酸、戊酸含量上升,預(yù)示發(fā)酵裝置超負荷運行。
2、沼氣產(chǎn)量明顯減少,沼氣中二氧化碳含量升高,甲烷含量下降。
3、出水COD濃度升高,污泥沉降性能下降。
A.解決偏酸的辦法有三種,任選一種即可。
1、一旦出現(xiàn)酸化,應(yīng)停止進料,加強攪拌,待pH恢復(fù)正常水平后(6.8以上),再以較低負荷開始進料。
2、pH降低至5.5以下,單靠停止進料難以奏效時:
①排出部分發(fā)酵液,加入等量的接種物,如污泥、正常產(chǎn)氣后的沼氣料液或舊糞池內(nèi)的料液,起到稀釋、補充緩沖性物質(zhì)及活性厭氧污泥的作用。
②加入適量的石灰水或草木灰,石灰水和草木灰均是堿性物,它們可與發(fā)酵液中的酸起中和反應(yīng)生成鹽,使PH值逐步正常,加入總量視偏酸程度而定。加石灰水時應(yīng)稀釋,即50公斤石灰水中含固體干石灰3~4公斤;而容積在10立方米以下的沼氣池加入3-5公斤草木灰即可。
B.解決偏堿的辦法有兩種,任選一種即可。
1、中和調(diào)堿法,即加入適量的牛糞或堆漚青草。
2、稀釋調(diào)堿法,即往沼氣池內(nèi)加水稀釋,水基本是中性的,通過稀釋,使料液基本接近中性。
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(來源:沼氣圈)
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