污泥厌氧消化需热量与气体产量确定方法

污泥厌氧消化需热量与气体产量确定方法

在污水处理厂运行中，厌氧消化是一项常用的污泥稳定化技术，不仅能减少污泥体积，还能产生可利用的沼气。然而，为了保证消化效果，消化池需要维持适宜的发酵温度，这就涉及到需热量的计算与气体产量的估算。本文分享需热量与气体产量的计算方法，供水处理人士参考。

一、消化池热量损失的计算

消化池运行时会向环境散热，这部分热量需要通过加热系统补充。根据传热学原理，热损失可由以下公式确定。

式中：QL 为消化池的热损失，W；U 为综合传热系数，W/㎡·K，可按下表取值；T1、T2 分别为发酵温度和临界冬季温度，℃。

二、消化池需热量的计算：进入消化池的污泥往往需要被加热到发酵温度，这部分热量可按以下公式计算。式中：QR 为污泥从进入消化池的温度被加热到发酵温度所需的热量，W；m 为污泥的质量流量，kg/s；Cp 为污泥的比热，可取Cp = 4180 J/(kg·K)。将QL 与QR 相加，即为污泥厌氧消化所需要的总热量，在实际工程设计中，为了应对温度突变或运行波动，通常将计算所得需要的总热量乘以1.1~1.2，作为消化池需热量的最终数据，即Qt = (1.1~1.2)(QL  QR )。大中型污泥消化系统通常采用 “沼气锅炉 外置换热器 污泥回流加热” 方案。这样既能利用自产沼气供热，又能通过回流方式减少新进污泥与消化池内污泥的温差，降低瞬时加热负荷。如进一步配合热电联产，可进一步优化能源利用，如下图所示。三、产气量计算：厌氧消化的经济效益在于产生沼气，其中甲烷是主要成分。甲烷产量可用下式估算。式中：VCH4 为甲烷产量，m?/d；v0 为单位有机物的甲烷产量，可取0.425 kg/m?；ΔSm 为去除BOD5的质量，kg/d，即进泥BOD₅总量与出泥BOD₅总量的差值；ΔXm 为生成微生物的质量，kg/d，其在0.05~0.15ΔSm 之间。经验上，沼气中甲烷体积占总产气量约三分之二，所以厌氧消化产气量为Vg = VCH4/0.67。