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城市污水生产沼气的可行性分析 [关键词] 资源 可再生 城市污水 沼气 中性水 沼渣 １、城市污水综合利用的可行性分析 早在12世纪，中国南宋时期的著名学者朱熹就提出“天无弃物”的观点。传统的排水系统恰恰忽略了污水的基本特征，将人的排泄物用大量水稀释并与其它污水混合，并通过管网统一输送到城市下游做集中处理。人直接排泄的粪尿中包含了废水中绝大部分污染物和营养物质，如能单独处理，可大大节省废水处理费用并便于回收营养物质。 1.1、???????? 城市污水成份构成分析 城市污水主要包括生活污水和工业污水，由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行处理。不同行业、不同种类的工业企业，废水的排放量以及废水的成份也各不相同。随工业废水排放的主要污染物有酚、氰、重金属、石油类、酸碱盐类和各种有机物等。城市生活污水，主要是城市居民日常生活排放的各种污水；此外，还包括医院、集体单位和公共福利事业排放的污水，以及城市地面经雨水冲刷形成的污水等。城市生活污水的成份主要是各种有机物、无机盐类、悬浮物，以及各种细菌、病毒、病原菌、寄生虫等微生物。 1.2、???????? 综合处理及效益分析 在综合处理城市之前，应本着“低成本、有效性、长远规划和可操作性”的原则，将城市污水进行分类，居民生活污水中的排泄物部分用于生产沼气、中性水和沼肥，其他部分用于生产饮用水，工业废水用于生产中性水等，本文只重点分析居民排泄物的处理。 1.2.1、沼气的生产 沼气技术即厌氧消化技术，主要用于处理人畜粪便和高浓度工业有机废水，产生沼气必须具有以下几种物质和相应的条件，即：沼气菌种、发酵原料、水分、密闭容器、温度和酸碱度等。 　　沼气菌分为两大类：一类叫做分解菌；另一类叫做产甲烷菌。它们的作用是，先由分解菌将有机物腐烂，分解成为结构比较简单的有机物质；后由产甲烷菌把这些结构比较简单的有机物质转变成甲烷和二氧化碳。在沼气发酵的过程中，这两类细菌的作用不是截然分开而是相辅相成的。 沼气菌从有机物质里吸收碳素、氮素和无机盐等养料来生长和繁衍，进行新陈代谢并产生沼气。而人类的排泄物中包含这些元素，故此，居民生活污水中的排泄物部分完全可以作为发酵原料(图一)。 ????????????????????????????????????????????????? 温度是沼气发酵的重要外因条件，温度适宜则微生物繁殖旺盛，活动强，厌氧分解和生成甲烷的速度就快，产气就多。 一般来说，人们把在55℃±3℃的发酵称为高温发酵；在35℃±3℃的发酵成为中温发酵；在21℃±9℃的发酵成为常温发酵；在10℃以下的发酵成为低温发酵。高温发酵的有机物分解快，产气也最快。故此，如何保证发酵原料在高温发酵或中温发酵，是我们产业化利用城市污水的关键因素。 还有，发酵原料干物质的浓度、酸碱度、严格的厌氧环境和适当的搅拌也是生产沼气的重要环节。 下面，我们就以一个百万人口的城市结合表1、表2和图1的关系进行日产沼气的测算。 注：以上高温发酵和中温发酵产气值是以常温发酵的实验值进行的推算。 综上所述，居民生活污水中的排泄物部分是一种生物质能，作为发酵原料来生产沼气是完全可行的，我国农村目前推广的沼气池技术就证明了这一点。另外，西欧许多国家如：挪威、瑞典等国也利用这一技术实现了城镇供气的自给自足。如果我们能将城市污水、生活垃圾、泔水等综合利用起来生产沼气，相信不远的将来，我国城镇居民的生活用气也将会部分或全部地实现自给自足。 1.2.2、中性水的生产 污水处理是污水再生利用的基础，也是实现污水资源化的前提，污水处理和再生利用是对水自然循环过程的人工模拟与强化。 随着经济的发展和城市化进程的加快，以及水污染问题自然 城镇居民生活污水在经过发酵产生沼气和脱水后，剩余物质就是沼渣。沼渣中的有机质和腐殖酸对改良土壤起着重要作用，全氮、全磷和全钾等元素可以满足作物生产的需要，未腐熟的原料，可在施入农田中继续发酵，释放养分。 作为肥料沼渣可与化肥按一定比例配比使用，也可以替代化肥单独使用。同时，沼液浸种和叶面喷施还可以提高种子发芽率、促进植物生长并且能防止病虫害。故此，产业化的生产和使用沼渣、沼液，将会为我国的生态绿色农业打下坚实的基础。 ２、构建城市污水可循环利用的平台 将排水系统看作是我国生态圈和水圈的一个有关子系统，并以可持续发展的战略去思考解决生态圈和水圈中的问题，建立一个生态型的，可经济运行的排水系统，并使水资源和营养物质得以形成闭合的循环。 2.1、工艺流程建议方案 　　城镇居民生活污水生产沼气、中性水和沼肥的工艺是该生态圈中关键的环节，它不仅要满足低成本投入、节能环保等条件，还必须具有可循环利用和可控性(图二)。 ?????????????????????????????????????????????