沼气是有机物质在一定温度、湿度以及厌氧(缺氧)的条件下发酵,通过特殊的微生物的作用分解生成的产物。沼气工程按照发酵装置的容积大小和日产气量的多少,分为小型、中型、大型沼气工程。如表1所示,单体发酵容积≥50m3,或多个单体发酵容积之和≥50m3,或日产气量≥50m3的为中型沼气工程;单体发酵容积之和>500m3,或多个单体发酵容积之和大于1000m3,或日产气量大于1000m3的,即为大型沼气工程。如把中型和大型沼气工程放到一起介绍,称之为大中型沼气工程。
为规模化、规范化建设沼气工程,首先要明确工程最终达到的目标。主要有三个类型:
1、以生产沼气和利用沼气为目标;
2、以达到环境保护要求,使排水符合国家规定的标准为目标;
3、前两个目标的结合,对沼气、沼渣和沼液进行综合利用,实现生态环境建设。
沼气工程工艺流程设计是工程设计的核心,需根据资金投入情况、管理人员的技术水平、处理原料、所处理物料的水质水量情况确定。
大中型沼气工程的工艺流程包括原料预处理——沼气发酵——后处理等几部分,每一部分又包括很多内容。本文将介绍3种典型的大中型沼气工程的工艺设计流程。
液体酒糟高温发酵工艺是利用从酒精蒸馏塔排出具有80~90℃的糟液,通过沉砂池将酒糟中碎石沉淀分离,并进行适当的冷却。沼气发酵温度一般控制在53~56℃,所以要将高温糟液先冷却到60℃左右,再进入消化器发酵。
以某酒精厂的沼气工程为例。工厂年产酒精5万t,丙酮、丁醇5000t,白酒1万多t,日排放废糟液2700t,年排放量达80万t以上。沼气工程日产沼气4万m3,除供给2万户家庭炊事燃气外,还供本厂职工食堂和锅炉作燃料,部分还作为工业原料。
图2、某酒精厂沼气发酵工艺流程
糟液进料浓度为CODCr5万mg/L,厌氧处理后,排放浓度为CODCr8000mg/L,去除率为84%;BOD(即原料中的有机物含量用生物耗氧量来表示)由2.5万mg/L降至2300mg/L,去除率90.8%;PH值由4.2升至7.2~7.5;悬浮物由2万mg/L降至700mg/L,去除率96.5%。
糟液发酵产沼气,待工艺启动运转正常后,经冷却后的糟液可按规定投料量直接进入消化器,发酵过程中可通过投料量及污泥回流来调节pH值,消化料液的pH值应保持在7左右。
屠宰污水经两级沉淀后加氯处理效果良好。屠宰污水与猪粪在预处理池,通过格栅除去杂物后用计量泵从计量池送入消化器,进行常温发酵。需经过二级发酵,使其有机物更好地为沼气微生物代谢分解,减少多环境的污染。发酵后的污水通过滤池里的细砂石滤层,可进一步进行过滤,达到较好的卫生环境效果。其工艺流程如图3所示。
图3、屠宰污水、猪粪沼气发酵工艺流程方案
以猪粪污水处理工程为例,工艺流程如图3所示,该工艺是针对规模化养猪场猪粪污水处理提出的工艺流程。猪舍粪污及冲洗水流经格栅、集水池,再经潜污泵送到除渣池。
猪舍鲜粪用小车运到除渣池,除渣后的料液经过前处理、计量升温后泵进消化器。消化液流经储气罐作水封后,再流进储液池,可供温室作肥料用。由消化器产生的沼气,先经水封罐再进到储气罐。沼气的一部分与煤混烧,产生蒸汽用于料液升温,另一部分沼气可作其它燃料。在北方的沼气工程设计中,要特别注意室外装置和管网的保温处理。
图4、近中温发酵处理猪粪污水工艺流程示意图
沼气工程作为生态农业建设的中心环节,使不完整的传统农业循环转变为完整的良性生产循环体系,使资源的利用更加充分合理,极大地改善了农业生产环境。合理的选用工艺流程,可改善居民生活环境,实现废弃物的资源化、无害化及减量化,改善我国能源利用现状,推动农业循环发展。
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⑨ 具有GPS定位功能。
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