張老師大中型沼氣工程工藝

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湖北省大中型沼氣工程

建立質量監(jiān)視員培訓班各位同志大中型沼氣工程工藝華中農業(yè)大學張衍林教授1水體污染(1)水體有機污染物使水質渾濁，水色變黃，氣味惡臭；耗費水體中的溶解氧(DO)，有機物進展厭氧分解，產生各種惡臭物質，水體變黑發(fā)臭，水質惡化。通常用COD、BOD5表達有機質含量COD指水體中能被化學氧化劑氧化的物質在規(guī)定條件下進展化學氧化過程中所耗費的氧的數量，以每升水樣中耗費氧的毫克數表示。BOD水體中微生物分解有機物的過程中所耗費的水中溶解氧的量，以每升水樣耗費溶解氧的毫克數表示。普通都以在20℃條件下，培育5天所耗費的氧來表示，記為BOD5(2)營養(yǎng)物質

氮、磷營養(yǎng)物質，長期不斷排入水體，使水生生物特別是藻類不斷得到營養(yǎng)，大量繁衍，構成一片片“水花〞。2土壤污染飼料中的礦物質、微量元素添加劑所含的銅、鋅、砷等重金屬經畜禽糞便濃縮后排入土壤,可呵斥土壤長期的重金屬污染。如銅的過量運用將引起植物中銅含量的增高、植物生長減慢、產量降低。牧草地長期、大量施用含高銅的糞污，牧草(干重)含銅15～20ｍg/kg時就可使對銅敏感的綿羊發(fā)生中毒。3傳播疾病畜禽糞便通常含有大量的病原微生物，如黃曲霉菌、沙門氏菌、志賀氏菌等，以及寄生蟲，如血吸蟲、旋毛囊蟲等。目前已有200種“人畜共患傳染病〞，其中，嚴重的有89種，可由豬傳染的約25種。目前畜禽糞便處置方式沼氣(厭氧)--還田方式適用范圍養(yǎng)殖場規(guī)模不大，養(yǎng)豬場普通出欄在2萬頭規(guī)模以下，沖洗水量少。遠離城市，經濟比較不興隆，土地廣大，有足夠的農田消納養(yǎng)殖場糞污的地域，特別是種植年年施肥的作物，如蔬菜、經濟類等作物的地域。沼氣(厭氧)--還田方式關鍵

沼氣(厭氧)-還田方式要真正到達營養(yǎng)物質還田-循環(huán)利用，污染物零排放，必需處理好四個關鍵問題。第一個關鍵：土地的承載力；第二個關鍵：要有足夠大的沼渣沼液儲存安裝；第三個關鍵：沼渣沼液的經濟運輸間隔.第四個關鍵：沼渣沼液施用規(guī)范沼氣(厭氧)--還田方式優(yōu)點(1)污染物零排放，最大限制實現資源化；(2)可以減少化肥施用，添加土壤肥力；(3)耗能低，管理方便;(4)運轉費用低等。沼氣(厭氧)--還田方式缺陷

〔1〕需求有大量農田利用沼炸沼液，萬頭豬場需求3000左右畝地消納，因此受條件限制，順應性不強；〔2〕雨季以及非用肥季節(jié)還須思索沼液的出路；〔3〕不合理的運用方式或延續(xù)過量運用會導致硝酸鹽、磷及重金屬的堆積，從而對地表水和地下水構成污染。沼氣(厭氧)----自然處置方式主要是利用氧化塘、土地處置系統(tǒng)或人工濕地等自然處置系統(tǒng)對糞污進展處置沼氣(厭氧)--自然處置方式適用范圍適用于離城市較遠，經濟欠興隆，氣溫較高，土地廣大，地價較低、有灘涂、荒地、林地或低洼地可作廢水自然處置系統(tǒng)的地域。養(yǎng)殖場規(guī)模普通不能太大，對于豬場而言，普通年出欄在5萬頭以下，以人工清糞為主，水沖為輔，沖洗水量中等。沼氣(厭氧)--自然處置方式的關鍵(1)越冬問題；(2)氧化塘屬于處置系統(tǒng)；(3)排放規(guī)范的認可。沼氣(厭氧)----自然處置方式優(yōu)點投資比較省；可繼續(xù)運轉；運轉管理費用低,不(少)耗能；污泥量少,不需求復雜的污泥處置系統(tǒng)；厭氧處置系統(tǒng)根本無臭味；沒有復雜的設備，管理方便,對周圍環(huán)境影響小,無噪音。沼氣(厭氧)----自然處置方式的缺陷土地占用量較大；處置效果受氣溫影響大；有污染地下水的能夠。沼氣(厭氧)——好氧處置方式這種方式糞污處置系統(tǒng)由預處置、厭氧處置、好氧處置、后處置、污泥處置及沼氣凈化、儲存與利用等部分組成，需求較為復雜的機械設備和要求高的構筑物，其設計、運轉均需求較為專業(yè)的技術人員來執(zhí)行。沼氣(厭氧)—好氧處置方式適用范圍該方式適用于地處大城市近郊，經濟興隆，土地緊張，沒有足夠的農田消納養(yǎng)殖場糞污的地域；采用這種方式的豬場規(guī)模較大，普通出欄在5萬頭規(guī)模以上；當地勞動力價錢較為昂貴，主要運用水沖式清糞，沖洗水量大，5萬頭豬場排放的糞尿污水：100m3/d以上。沼氣(厭氧)——好氧處置方式的關鍵1厭氧消化后，好氧處置效果差；2排放規(guī)范的認可。沼氣(厭氧)——好氧處置方式的優(yōu)點占地少；順應性廣，不受地理位置限制；運轉效果穩(wěn)定。

沼氣(厭氧)——好氧處置方式的缺陷投資大，萬頭規(guī)模的豬場投資在160～180萬元；能耗高，處置1m3污水，耗電約2~4kwh；運轉費用高，處置1m3污水，運轉費2.0元左右；(歐洲10-15EURO/m3)。機械設備多，維護管理量大；需求專門的技術人員進展運轉管理。規(guī)模化畜禽場糞污處置沼氣工程方式選擇：我國規(guī)?；i場大多建在離大城市較遠的地域，豢養(yǎng)規(guī)模不大。因此，糞污處置應優(yōu)先思索還田利用，利用不完而剩余的，再采用自然處置方式進展處置，即采用還田與自然處置相結合的綜合處置方式。畜禽場大中型沼氣工程方式選擇原那么：合理規(guī)劃，種養(yǎng)結合；干清工藝，源頭控制；還田利用，優(yōu)先思索；自然處置，必要補充；厭氧好氧，無法選擇。畜禽場大中型沼氣工程工藝

衡量沼氣工程性能的目的如何衡量沼氣工程的先進性？池容產氣率〔容積負荷〕；投入產出比(單位沼氣投資、單位沼氣運轉能耗、單位沼氣運轉費用)；穩(wěn)定性：日均產氣量規(guī)范差、夏季與冬季產氣量之比；運轉耐久性：穩(wěn)定運轉年限。大中型沼氣工程的常用目的總固體(TS)是懸浮固體(SS)和溶解固體(DS)的總和，以單位體積水樣在103~105oC蒸發(fā)干后殘留物的分量表示。懸浮固體(懸浮物SS)，指水樣經離心或過濾后得到的懸浮物經蒸發(fā)后所剩余固體物質的量。揮發(fā)性固體(VS)表示樣品中懸浮物、膠體和溶解性物質中有機物的量。它是總固體(TS)在600oC灼燒2h后損失的量。通常用COD、BOD5表達有機質含量水力停留時間HRT：指進入反響器的料液在反響器內的平均停留時間，假設反響器的有效容積為V(m3)，那么：HRT=V/Q另外還有：污泥停留時間SRT微生物停留時間MRT原料產氣率：農業(yè)廢棄物的原料產氣率實際值大約為0.7m3/kgTS或0.35m3CH4/kgCOD。實驗值是采用一定方法在實驗室測得的最大原料產氣率。普通為實際值的70%左右。三種主要有機物實際產氣量容積產氣率：容積產氣率是指在一定條件下，沼氣池單位容積的產氣量。單位：m3/m3.d。容積產氣率與沼氣池的能源效益嚴密聯(lián)絡，是評價沼氣池的一個重要目的。它受原料入池多少、原料種類、沼氣池規(guī)模、發(fā)酵時間、溫度等影響。大中型沼氣工程0.3-5m3/m3.d。大中型沼氣工程普通工藝1、完全混合式厭氧反響器(CSTR)全混式消化器是在常規(guī)消化器內安裝了攪拌安裝，使發(fā)酵原料和微生物處于完全混合形狀，與常規(guī)消化器相比，使活性區(qū)遍及整個消化器，其效率比常規(guī)消化器有明顯提高，故又名高速消化器，縮短了水力停留時間長，中溫條件下，約下，約15~30天優(yōu)點：可以進入高懸浮固體含量的原料；消化器內物料均勻分布，防止了分層形狀，添加了底物和微生物接觸的時機；消化器內溫度分布均勻；防止了浮渣、結殼、堵塞、氣體逸出不暢和短流景象。進入消化器的抑制物質，可以迅速分散，堅持較低的濃度程度。缺陷：由于該消化器無法做到使SRT和MRT在大于HRT的情況下運轉，所以需求消化器體積較大；要有足夠的攪拌，所以能量耗費較高；底物流出該系統(tǒng)時未完全消化，微生物隨出料而流失。在德國，大約90%的沼氣工程發(fā)酵安裝是立式罐，立式發(fā)酵罐采用完全混合式工藝，安裝容積800~1500m3。集中沼氣工程發(fā)酵安裝容積2000~5000m3。容積到達1000m3的立式發(fā)酵罐頂部經常裝有雙膜貯氣柜，發(fā)酵--貯氣一體化。2、塞流式亦稱推流式消化器〔HCPF〕是一種長方形的非完全混合消化器，原料從一端進入，從另一端流出，原料在消化器內的流動呈活塞式推移形狀。在進料端呈現較強的水解酸化作用，甲烷的產生隨著向出料方向的流動而加強。由于進料端缺乏接種物，所以要進展污泥回流。在消化器內應設置擋板，有利于運轉的穩(wěn)定。優(yōu)點：不需攪拌安裝，構造簡單，能耗低；適宜高固體且本身含有較多的甲烷菌，不易酸化等的原料。參與攪拌設備后，在高濃度形狀仍可有效控制原料的沉淀、分層以及表層浮渣結殼等問題，尤其適用于牛糞的消化；運轉方便，缺點少，穩(wěn)定性高。直接進料，防止了鮮糞前處置的投資和運轉費用，并有效控制了蒸汽換熱過程的熱損耗。缺陷：固體物能夠沉淀于底部，影響消化器的有效體積，使HRT和SRT降低；需求固體和微生物的回流作為接種物；因該消化器面積／體積的比值較大，難以堅持一致的溫度，效率較低；易產生結殼。因該消化器單體體積較小〔最大不超越300m3〕，相對投資略大，占地面積較大。3、上流式厭氧污泥床反響器(UASB)UASB是目前開展最快的消化器之一。在反響器中設有氣、液、固三相分別器，具有產氣和均勻布水構成的良好自然攪拌，并在反響器內構成沉降性能良好的顆粒污泥或絮狀污泥。使MRT比HRT大大增長，產甲烷效率明顯高，污泥床區(qū)平均只占消化器體積的30％，但80％～90％的有機物在這里被降解。該工藝將污泥的沉降和回流置于同一個安裝內，降低了造價，在國內外已被大量用于低SS廢水的處置三相分別器原理優(yōu)點：除三相分別器外，消化器構造簡單，沒有攪拌安裝及填料；較長的SRT及MRT使其實現了很高負荷率；顆粒污泥的構成使微生物天然固定化，添加了工藝的穩(wěn)定性；出水SS含量低。無混合攪拌設備。污泥床內不設填料，節(jié)約造價及防止因填料發(fā)生堵塞的問題。缺陷需求安裝三相分別器；需求有效的布水器，使進料能均勻分布于消化器底部；要求進水SS含量低〔適宜低濃度〕；在水力負荷較高或SS負荷較高時易流失固體和微生物，運轉技術要求較高。污泥床內有短流景象，影響處置才干；對水質和負荷忽然變化比較敏感，抗沖擊才干差。4、厭氧濾器(AF)經多年研討，厭氧濾器AF多用纖維或硬塑料作為支持物，使細菌附著于外表構成生物膜。當污水穿流過生物膜時，有機物被細菌利用而生成沼氣。AF反響器可以選擇在厭氧濾器的不同高度不同方向進水，水流方向可以升流或降流。由此使得反響器在水力和有機負荷沖擊下的穩(wěn)定性加強，有機廢水COD去除率添加，同時使可溶性污水快速轉化。優(yōu)點：低操作費用，不需求攪拌；因有較高的效率，可減少消化器體積；微生物固著在惰性介質上，MRT相當長，微生物濃高；抗沖擊負荷強。有機負荷高，普通為0.2~16kgCOD/(m3.d)。在一樣溫度下，厭氧濾池的負荷是厭氧接觸工藝的2~3倍缺陷：填料的費用較高(可達總造價的60％)；由于微生物的積累，添加了運轉期間料液的阻力；易發(fā)生堵塞和短路；通常需求較長的啟動期。5、升流式固體床反響器(USR)在USR反響器的下部是含有高濃度厭氧微生物的固體床。發(fā)酵原料從反響器底部進入，依托進料和所產沼氣的上升動力按一定的速度向上升流，經過高濃度厭氧微生物固體床時，有機物被分解發(fā)酵，上清液從反響器上部排出。類似UASB，不同點是濃度添加到5%左右優(yōu)點：