大中型沼气工程基本工艺流程

时间：2024-11-16 百科知识版权反馈

【摘要】：一个完整的大中型沼气发酵工程，无论其规模大小，都包括了如下的工艺流程，原料（废水）的收集、预处理、厌氧消化（产沼气）、厌氧消化液的后处理、沼气的净化、贮存、输配以及利用等环节和。厌氧消化液的后处理为大型沼气工程所不可缺少的组成部分，在已建成的沼气工程中有的未考虑消化液的后处理问题。因此，大中型沼气工程必须设法脱除沼气中的水和H2S。

二、大中型沼气工程基本工艺流程

一个完整的大中型沼气发酵工程，无论其规模大小，都包括了如下的工艺流程，原料（废水）的收集、预处理、厌氧消化（产沼气）、厌氧消化液的后处理、沼气的净化、贮存、输配以及利用等环节（图4-9）和（图4-10）。

图4-10　大中型沼气工程基本工艺流程

1.原料的收集

充足而稳定的原料供应是沼气发酵的基础，不少沼气工程因原料来源的变化被迫停止运转或报废。原料的收集方式又直接影响原料的质量，如一个猪场采用自动化冲洗粪便，其废液TS浓度一般只有1.5%～3.5%；若采用刮粪板刮出，则原料浓度可达5%～6%，如手工清运则浓度可达20%。因此，在畜禽场设计时就应根据当地条件合理安排废物的收集式及集中地点，以便就近进行沼气发酵处理。

收集的原料一般要进入调节池贮存，因为原料收集的时间往往比较集中，而消化器的迸料通常需要在一天内均匀分配，所以调节池的大小一般要能贮存24小时废水量。在温暖季节，调节池常可兼有酸化作用，这对改善原料性能和加速厌氧消化有好处。

2.原料的预处理

原料中常混有各种杂物，如牛粪中的杂草、鸡粪中的鸡毛和砂砾等。为了便于用泵输送及防止发酵过程中出现故障，有时还为了减少原料中的悬浮固体含量，或在进入消化器前还要对原料进行升温或降温等预处理。有条件的可采用固液分离机将固体残渣分出用作饲料，有较好的经济效益。

3.厌氧消化

厌氧消化是沼气发酵的核心，微生物的生长繁殖、有机物的分解转化、沼气的生产都是在这一环节进行的，因此厌氧消化的工艺类型及消化器是一个沼气工程设计的重点。

厌氧消化的工艺类型，根据原料在消化器内的水力滞留期（HRT）、固体污泥滞留期（SRT）和微生物滞留期（MRT）相关性的不同，分为三大类（表4-5）。在一定HRT条件下，设法延长SRT和M RT是厌氧消化科技水平提高的主要方向。不同的厌氧消化器适用于处理不同的有机废水和废物，根据所处理废弃物的理化性质的不同，采用不同的消化工艺，是大中型沼气工程提高科技水平的关键。

表4-5　厌氧反应器的分类

注：MRT代表微生物滞留期；SRT为固体污泥滞留期；HRT为水力滞留期。

4.厌氧消化液的后处理

厌氧消化液的后处理为大型沼气工程所不可缺少的组成部分，在已建成的沼气工程中有的未考虑消化液的后处理问题。由于厌氧消化液中仍含有许多未被分解的有机物养分，直接排放造成二次污染，同时还浪费了可作为生态农业建设生产用的有机液体肥料资源。

厌氧消化液的后处理方式多种多样，最简便且具经济效益的方法是直接用作液体肥料施入土壤或排入鱼塘。但施肥有季节性，而且单位面积有施肥限制，因此不尊保证连续的后处理。可靠的方法是将消化液进行沉淀后，再将沉淀下的固体物质含量高的部分进行固液分离，固体残渣用做肥料或配合适量化肥生产成适用于不同作物的复合肥料。很受市场欢迎，并好的经济效益。清液部分可经曝气池、氧化塘等好氧处理后排放。经好氧处理的出水如达到排放标准，还可用于灌溉或再回用为生产用水。目前采用的固液分离设备有砂滤式干化槽、卧螺式离心机、水力筛、带式压滤机和螺旋挤压式固液分离机等。

5.沼气的净化、贮存和输配

沼气发酵时会有水分蒸发，与沼气一同进入沼气管路，而且在沼气输配中，水的冷凝会造成管路堵塞，有时气体流量计中也会充满水。同时在沼气生产过程中，由于微生物对蛋白质的分解及硫酸盐的还原作用，一定量硫化氢（H₂S）气体生成并进入沼气。H₂S是一种腐蚀性很强的气体，它可引起管道及仪表的快速腐蚀。H₂S本身及燃烧时生成的SO₂对人也有毒害作用。因此，大中型沼气工程必须设法脱除沼气中的水和H₂S。中温35℃运行的沼气池，沼气中的含水量为40 g/m³左右，冷却到20℃时沼气中的含水量只有19g/m³，也就是说每立方米沼气从35℃降到20℃的过程中将会产生21g冷凝水。脱水一般采用气水分离器等脱水装置完成。沼气中的H₂S含量通常在1～12g/m³，蛋白质或硫酸盐含量高的原料，发酵时沼气中的H₂S含量就较高。根据城市煤气标准，煤气中H₂S含量不得超过20mg/m³。硫化氢的脱除通常采用脱硫塔，内装脱硫剂进行脱硫。目前常用的脱硫方式主要有Fe₂O ₃脱硫和生物脱硫等。因脱硫剂使用一定时间后需要再生或更换，所以脱硫塔最少要有两个，轮流使用。