红外沼气分析仪与厌氧发酵沼气产量计算

在实际应用中，业主一般会采用诸如红外沼气分析仪之类的沼气成分监测设备以检测厌氧发酵产生的沼气含量，但往往实际监测的沼气浓度与理论计算得出的数值有一定的出入。

一般在厌氧条件下，每降解1kgCOD约产生2%～8%的厌氧污泥（即微生物对营养物质进行同化后残留的物质），而能量的传递效率是能量在沿食物链流动的过程中，逐级递减。若以营养级为单位，能量在相邻的两个营养级之间传递效率为10%~20%。微生物由于其生物形态结构简约，传递效率要稍高于多细胞生物为20%~30%，若以其传递效率25%计，则每1kgCOD产生2%～8%的厌氧污泥，则需要总物质的8%～32%物质用于其自身的同化作用，故1kgCOD中只有0.68～0.92kg的物质转化为甲烷。

理论上在标准状态下，1mol甲烷相当于2mol（或64g）COD，则还原1kgCOD相当于生成22.4/64=0.35m3甲烷。由于沼气中甲烷含量一般占总体积的50～70%，则理论上初步计算1kgCOD产生0.34～0.644Nm3的沼气。但实际监测数据显示，通常厌氧条件下降解1kgCOD约产生0.42～0.45 Nm3左右的沼气，甲烷含量在60%左右，其热值在21.52×103kJ/m3左右。这主要是由于在厌氧消化工艺中，实际沼气产气率受物料的性质、工艺条件以及管理技术水平等多种因素的影响，在不同的场合，实际沼气产气率与理论值会有不同程度的差异，具体影响因素如下：

1.物料的性质
就厌氧分解等当量COD的不同有机物而言，脂类（类脂物）的产气量zui多，而且其中的甲烷含量也高；蛋白质所产生的沼气数量虽少，但甲烷含量高；碳水化合物所产生的沼气量少，且甲烷含量也较低；从脂肪酸厌氧消化产气情况表明，随着碳键的增加，去除单位重量有机物的产气量增加，而去除单位重量COD的产气量则下降。

2.废水COD浓度
废水的COD浓度越低，单位有机物的甲烷产率越低，主要原因是甲烷溶解于水中的量不同所致。因此，在实际工程中，高浓度有机废水的产气率接近理论值，而低浓度有机废水的产气率则低于理论值。

3.沼气中的甲烷含量
沼气中的甲烷含量越高，其在水中的溶解度越大。故甲烷的实际产气率越低。

4.生物相的影响
产气率还与系统中硫酸盐还原菌及反硝化细菌等的活动有关。若系统中上述菌较多，则由于这些菌会与产甲烷菌争夺碳源，从而使产气率下降。

5.工艺条件影响
对同种废水，在不同的工艺条件下，其去除单位重量COD的产气量不同。

6.去除的COD中用于合成细菌细胞所占的比例
对于等当量COD的不同有机物，厌氧消化时用于细菌细胞合成的系数有一定的差异，故产气率不是常量。去除的COD中用于合成细菌细胞所占的比例越大，则分解用以产生甲烷的比例将越小，从而去除1kgCOD的甲烷产量越低。一般情况下，变幅小于10%。

由于以上因素，厌氧污泥实际产沼气率与理论值会有不同程度的差异，但在实际应用中，一般会采用红外沼气分析仪Gasboard-3200等用以检测实际的甲烷含量，无需通过复杂的理论计算方可得到甲烷浓度，方便又准确。