几种沼气厌氧发酵工艺比较剖析
厌氧发酵沼气工程的工艺及存在的问题思考
厌氧发酵沼气工程的工艺及存在的问题思考作者:张锋来源:《中国化工贸易·下旬刊》2017年第01期摘要:沼气学名甲烷(CH4),是各种有机物质在隔绝空气并在适宜的温度下,由微生物发酵产生的一种可燃气体,属于可再生能源。
而沼气工程的开展也使得能源得到了重复利用,同时还减少了对于环境的污染,意义是非常重大的。
而厌氧发酵是一种典型的利用废弃物发酵产生沼气的方式。
然而现阶段的厌氧发酵沼气工程中存在着一些亟待解决的问题,因此这也是本文主要的研究方向。
关键词:厌氧发酵沼气工程;问题;思考引言沼气工程主要指的是利用养殖场粪便或废弃物来进行能源的获取,从而减少环境污染的工作。
而厌氧发酵指的是废弃物通过微生物的代谢产生甲烷和二氧化碳的过程,是沼气工程中的一项重要技术。
而我国经济水平的不断提升也使得养殖业的发展速度加快。
但是这项技术却存在着一些问题。
笔者根据自身的工作经验,结合存在的问题,探究如何在工艺上进行完善和优化,以实现该技术未来的稳定发展。
1 我国养殖业的现状我国是一个农业大国,而养殖业是其中的一项重要产业。
我国有共计超过20000家猪场、牛场、鸡场。
这些养殖场每天会产生大量的粪便和其他废弃物,而这些废弃物所产生的污染远远比工业废水和城镇污染要高得多。
而养殖场一般情况下都集中在城市的边远郊区,且均靠近水源,所以长年累月的堆积导致大量的粪便、废弃物、污水等的产生。
而这些动物粪便产生了病菌和有机物是数量众多的,因而给环境带来了严重的破坏。
尤其是在管理不严格的地区,这些污染物会直接进入水源,从而对人们的身体健康产生严重威胁。
2 厌氧发酵工艺的原理厌氧发酵主要是将微生物活动所产生的有机物分解为甲烷、二氧化碳以及水分。
这种方式最大的优势在于不需要消耗过多能源,且对环境的污染程度要更小。
通过这项技术可以将粪便、废弃物等进行统一处理和利用,获得环保的沼气燃料。
而发酵后产生的废渣也可以利用于农业种植,形成资源的合理和循环利用,也符合现阶段我国可持续发展的要求。
蔬菜类沼气厌氧发酵工艺条件及经济分析研究
蔬菜类沼气厌氧发酵工艺条件及经济分析研究蔬菜类沼气厌氧发酵是一种将蔬菜类有机废弃物转化为沼气的可持续能源生产方法。
在该工艺中,蔬菜类废弃物通过一系列发酵过程被微生物分解产生沼气。
本文主要讨论蔬菜类沼气厌氧发酵的工艺条件和经济分析。
首先,蔬菜类沼气厌氧发酵的工艺条件包括:温度、pH、碳氮比和反应时间等。
一般来说,最适宜的温度范围是35-40摄氏度,过高或过低的温度会导致微生物活性受到抑制。
pH值应保持在酸性-中性范围内,通常在6-8之间,以利于微生物的生长和活性。
碳氮比是指废弃物中碳和氮的比例,通常在20-30之间,过高的碳氮比会导致氮的缺乏,从而抑制微生物的生长。
反应时间要根据废弃物的特性和反应器的规模来确定,一般为15-25天。
其次,蔬菜类沼气厌氧发酵的经济分析主要包括投资成本、运营成本和收益等方面。
投资成本包括建设沼气发酵装置的设备和建筑物等方面的费用。
运营成本包括废弃物处理和维护的成本,以及能源消耗和劳动力成本等。
收益主要来自沼气的销售或利用,以及由废弃物处理节约下来的成本。
蔬菜类沼气厌氧发酵可以将有机废弃物转化为可再生能源,为生态环境提供了减排减污的解决方案,同时也能带来经济效益。
为了评估蔬菜类沼气厌氧发酵的经济可行性,需要进行详细的成本分析和收益预测。
根据具体情况,可以考虑采用不同的沼气利用方式,如发电、加热或煮食等。
同时,还要考虑政府的扶持政策和市场的需求情况,以确定项目的可行性和潜在收益。
总之,蔬菜类沼气厌氧发酵是一种可持续的能源生产方法,具有重要的环境和经济意义。
通过合理的工艺条件和经济分析,可以为相关行业和政府机构提供决策参考,推动蔬菜类废弃物资源化利用和可再生能源的发展。
蔬菜类沼气厌氧发酵是一种对环境友好、可持续发展的能源生产方法。
在当前全球环保意识不断增强的背景下,蔬菜类沼气厌氧发酵技术的研究和应用越来越引起人们的关注。
本文将进一步探讨蔬菜类沼气厌氧发酵的相关工艺条件和经济分析。
集约化养殖废水厌氧发酵的主要工艺
集约化养殖废水厌氧发酵的主要工艺
集约化养殖废水厌氧发酵的主要工艺包括:
1. 升流式厌氧污泥床(UASB):升流式厌氧污泥床是处理高浓度有机废水的一种有效工艺,该工艺采用高效、稳定的UASB反应器,通过循环提升泵将废水送入反应器底部,使废水在反应器内沿设定的上升方向流动,与污泥充分接触,经过气液固三相分离器处理后,废水从上部排出。
2. 升流式厌氧过滤器(UAF):升流式厌氧过滤器是一种将厌氧接触法与过滤法相结合的污水处理工艺,适用于处理高浓度的有机废水。
该工艺采用厌氧生物滤池作为主要的反应装置,通过在反应器内填充一定的填料,使废水在填料表面形成一层生物膜,同时利用厌氧微生物的代谢作用将废水中的有机物转化为沼气。
3. 膨胀颗粒污泥床(EGSB):膨胀颗粒污泥床是一种新型的厌氧污水处理工艺,该工艺采用EGSB反应器,通过将废水从反应器的底部进入,与颗粒状的污泥充分混合,利用厌氧微生物的作用将废水中的有机物转化为沼气。
以上是集约化养殖废水厌氧发酵的主要工艺。
在实际应用中,可以根据具体情况选择合适的工艺。
厌氧发酵制沼气
3 两步消化工艺 第一反应器:酸化, 第二反应器:严格厌氧,产甲烷 大幅度提高了产气率,效率高
四、厌氧消化装置 1 水压式沼气池
水压式沼气池在我国有60多年运行历史,主要池型。 结构与工作原理 图5-9 ➢ 埋设与地下,立式圆筒形发酵池。 ➢ 主要结构包括加料管、发酵间、水压间、导气管等。
率低,产气量下降 • 磷:含量 1/1000 有机物
3.搅拌
搅拌避免局部酸积累。:机械,充气,充液搅
拌。
搅拌对发酵产气率的影响表9-10
3.温度 低温发酵:<20度,随自然温度变化,产气低,不能灭病原菌。 中温发酵:37度,甲烷菌最佳活性温度区。 高温发酵:53度,甲烷菌最佳活性温度区。产气最高,但是需要加热保
温,管理复杂。
4.pH值 甲烷菌要求pH很窄,一般发酵在6.8~7.5。最佳7.0~7.2
容易破坏pH, 需要一定的碱度。---------------用石灰调节
添加新料时候
5.搅拌 扩大微生物与有机物的接触 搅拌避免局部酸积累。 ----机械,充气,充液搅拌。
6 添加物和抑制物 添加磷矿粉等促进厌氧发酵,提高产气量。 添加微生物生长需要的微量元素,钾,纳,镁等 调整C/N比加入的碳源,氮源 避免重金属,有毒物质的混入
厌氧发酵制沼气
厌氧发酵也称沼气发酵或甲烷发酵 有机物在厌氧细菌作用下转化为甲烷(或称沼气)的
过程。 ➢ 自然过程。 ➢ 厌氧发酵工艺:采用人工方法,创造厌氧细菌所需的营
养条件,使其在一定设备内具有很高的浓度,厌氧发酵过程 则可大大加快。 ➢厌氧消化的特点: 生产过程全封闭,可控性好,降解快 资源化效果好 易操作,不需供氧 产物可用作化肥,饲料,堆肥原料 可杀死传染病菌 厌氧生物生长率低,效率低,会产生恶臭气体。
沼气的工艺
沼气的工艺
沼气是一种由有机物质经过厌氧发酵产生的气体,其工艺一般包括以下几个步骤:
1. 污水或有机废料预处理:将污水或有机废料进行初步处理,去除杂质、固体物和过滤。
2. 施加菌剂:将预处理后的污水或有机废料添加适量的菌剂,促进有机物质的分解和发酵。
3. 厌氧发酵:将添加了菌剂的污水或有机废料置于气密的容器中进行厌氧发酵,一般采用连续搅拌式或固态发酵的方式。
在厌氧环境下,菌群分解有机物质产生二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4),并释放出热能。
4. 沼气提取和净化:从发酵池中收集产生的沼气,并通过一系列的分离、净化和处理工艺,去除杂质和杂气,使沼气中的甲烷浓度达到要求。
5. 沼渣处理:沼气发酵过程中产生的固态废物,称为沼渣。
沼渣可以进行压榨脱水,去除部分水分后可作为有机肥料,也可经过进一步处理,如堆肥、干化等,利用其有机质和养分价值。
6. 沼气利用:净化后的沼气可以作为燃料供应家庭、工业或农业用途,如煮饭、供暖、发电等。
同时,沼气还可以通过压缩、液化等工艺转化为可便于储存和运
输的液态或压缩气体。
以上是一般沼气工艺的基本步骤,具体的工艺流程和设备配置会因实际情况而有所不同。
在实际应用中,还需要考虑物料的进出、温度控制、气体收集和输送等方面的工程设计。
厌氧干式发酵技术调研报告
厌氧干式发酵技术调研报告一、引言厌氧干式发酵技术是一种将有机废弃物和生物质以厌氧条件下进行发酵的方法。
该技术可以有效地转换废弃物为可再生能源,同时降低环境污染和减少温室气体的排放。
目前,厌氧干式发酵技术在国内外得到了广泛的关注,并在一些实际应用中取得了良好的效果。
本次调研报告旨在对厌氧干式发酵技术进行深入的调研与分析,了解其原理、应用以及存在的问题。
二、原理厌氧干式发酵技术是在无氧环境下,通过微生物酶的作用将有机废弃物或生物质转化为沼气的过程。
在厌氧条件下,厌氧菌和放线菌等微生物能够分解废弃物中的有机物,产生沼气、液体肥料和固体底渣等产物。
相比于传统的湿式发酵,厌氧干式发酵有以下优势:干燥废弃物更易于搬运和储存,系统运行成本更低,对异气体和温度波动更具抵抗力。
三、应用厌氧干式发酵技术可以广泛应用于城市和农村的有机废弃物处理以及生物质能源生产领域。
在城市中,厌氧发酵可以处理餐厨垃圾、厨余垃圾等有机废弃物,产生沼气用于供能和发电,同时产生液体肥料用于农田施肥。
在农村地区,厌氧发酵技术可以处理农村生活废弃物、农业废弃物等,改善农村环境卫生,提供沼气供暖和生活用气,以及液体肥料来替代化肥。
四、存在的问题虽然厌氧干式发酵技术有很多优势和应用前景,但也存在一些问题需要解决。
首先,厌氧干式发酵需要严格把控系统内的湿度和温度,以保证微生物的正常生长和发酵效果。
其次,厌氧干式发酵过程中容易产生异味和污染物,需要加强废气处理和投入控制设备的研究。
此外,厌氧干式发酵技术还面临着工艺优化和规模化应用的挑战,需要进一步完善和推广。
五、结论厌氧干式发酵技术作为一种有效处理有机废弃物和生物质的技术,具有广阔的应用前景。
通过将废弃物转化为沼气和肥料,不仅可以实现资源的循环利用,还可以减少环境污染和温室气体的排放。
然而,目前该技术仍面临一些问题和挑战,需要进一步的研究和优化。
希望通过本次调研报告的撰写,可以促进学术界和产业界对厌氧干式发酵技术的研究和应用进一步发展。
厌氧发酵技术处理餐厨垃圾产沼气的研究
厌氧发酵技术处理餐厨垃圾产沼气的探究近年来,随着城市化进程的加快和人口的增加,餐厨垃圾的处理成为一个日益突出的问题。
餐厨垃圾中富含有机废弃物,破坏环境并对人体健康带来恐吓。
厌氧发酵技术作为一种高效处理餐厨垃圾的方法被广泛探究和应用。
本文旨在探讨,并介绍该技术的原理、方法以及在实际应用中的优势。
一、引言随着人们生活水平的提高和城市化的进程,城市的餐饮业蓬勃进步,餐厨垃圾的数量激增。
餐厨垃圾中含有大量的有机物质,若果无法有效处理,会对环境和人体健康造成极大的危害。
因此,寻找一种高效、经济的餐厨垃圾处理方法成为亟待解决的问题。
二、厌氧发酵技术的原理厌氧发酵技术是一种生物处理技术,通过利用微生物在缺氧条件下对有机废弃物进行代谢和分解,产生沼气和有机肥料。
厌氧发酵的基本原理是微生物通过一系列的代谢过程将有机物质转化为沼气。
在缺氧条件下,厌氧菌通过发酵过程将有机废弃物中的碳水化合物、蛋白质和脂肪等转化为沼气主要成分甲烷和二氧化碳。
同时,还会生成一些有机酸和其他代谢产物。
三、厌氧发酵技术的方法厌氧发酵技术的方法包括反应器选择、菌种选择和操作条件控制等方面。
反应器的选择可以依据餐厨垃圾的性质和处理规模来确定。
常见的反应器包括完全混合反应器、序列反应器和固定床反应器等。
菌种选择是关键的一步,合适的菌种能够提高发酵效果和产沼气量。
同时,确保反应器内的环境条件也是分外重要的,包括温度、PH值和有机物浓度等。
四、厌氧发酵技术在实际应用中的优势厌氧发酵技术作为一种高效处理餐厨垃圾的方法具有许多优势。
起首,该技术能够将餐厨垃圾转化为可再生能源沼气,既能够用于发电和取暖等,也可以作为交通燃料使用。
其次,厌氧发酵过程中还能够产生有机肥料,可以用于农业生产,提高土壤肥力。
此外,该技术可以缩减餐厨垃圾的体积,降低垃圾运输成本,缩减对垃圾填埋场的依靠。
五、结论厌氧发酵技术作为一种处理餐厨垃圾的方法在实际应用中显示出了明显的优势。
通过合理选择反应器、菌种和控制操作条件等方面的改进,可以进一步提高处理效果和产沼气量。
纯干货:最全厌氧反应器汇总及其优劣探析
纯干货:最全厌氧反应器汇总及其优劣探析食品、生物、化工等行业排放大部分废水都属于高浓度有机废水,仅利用常规的物化、生化处理较难达到处理目的,同时存在投资大,操作管理难,运行成本高等一系列问题。
随着科研的不断深入,厌氧反应器作为一种高效的生物膜处理方法渐渐登上舞台,它主要是利用微生物与污水中的有机物接触吸附分解有机物,以达到有效处理有机废水、废弃物的目的。
“目前厌氧反应器的发展已经历了三代,本期小沼将对这三代最具代表性的厌氧反应器及其优劣势进行梳理,望对君从事有机废水、废弃物处理及大中型沼气工程的建设有所帮助!”第一代厌氧反应器第一代反应器以厌氧消化池为代表,废水与厌氧污泥完全混合,属低负荷系统。
包括:常规厌氧反应器(CADT)、全混式反应器(CSTR)、厌氧接触消化器(ACP)等。
1常规厌氧反应器(CADT)常规厌氧反应器也叫常规沼气池,是一种结构简单、应用广泛的工艺类型。
CADT结构图该消化器无搅拌装置,原料在其中呈自然沉淀状态,一般分为4层,自上而下依次为浮渣层、上清液层、活性层和沉渣层,其中易于消化、活动旺盛的场所只限活性层,因而效率较低。
我国农村较为常见。
2全混式反应器(CSTR)全混式消化器是在常规消化器中安装了搅拌装置,使得原料处于完全混合状态,因而,使得活性区域遍布于整个消化区,效率相比于常规消化器明显提高,故又称高效消化器。
该消化器常采用恒温连续投料或半连续投料运行,适用于高浓度及含有大量悬浮固体原料的处理。
CSTR结构图搅拌器工作原理工艺优点1、原料适应性广。
适用于畜禽粪便等各种有机垃圾,城市污水厂污泥稳定化处理及高浓度、高悬浮物、难降解有机废水的处理。
2、消化池具有完全混合的流态,原料与底物接触充分,发酵速率高,容积产气率较高。
3、消化器内温度分布均匀。
4、厌氧消化反应与固液分离在同一个池内实现,结构简单、能耗低、运行管理方便。
5、由于有强制机械搅拌,在高浓度状态可有效控制原料的沉淀、分层以及表层浮渣结壳、气体溢出不畅和短流等问题。
厌氧发酵技术分析
2
得到广泛推广,但统计显示,目前中国仅50座污水处理厂采用了污泥厌氧消化工艺,不到
全国城市污水处理厂的3%
第8页
我国污泥中有机质含量低等原因制约了污泥厌氧消化工艺的大规模应 用
我国污泥中有机质含量较低。专家对我国7个污水处理厂污泥消化工艺的调研结果表明,污
1
泥中有机质含量为45%~72%(干基),平均50%(干基)。而国外一些国家的污泥中有机
在过去的5-10年时间里,欧洲城市生活垃圾的厌氧发酵市场正在以几何级数的增长。据统计
1999年,欧盟有53个厌氧消化工厂年处理100万吨混合或分类的有机生活垃圾。到2005年,约
1
有74个工厂在欧洲运行,用于处理分类的有机生活垃圾或混装垃圾。2006年商业运行的或正
在建设的工厂数量达到124,垃圾处理量达到400万吨/年
1、沼气利用方式及现状介绍 2、沼气利用的市场前景分析
第15页
沼气利用主要有四种方式:农村生活燃料、沼气发电、车用燃气及并入 城市燃气管网
1 农村生活燃料
并入城市燃气管网 4
沼气主要利用方式
车用燃气 3
第16页
2 沼气发电
支持1
国家大力发展农村沼气,按《全国农村沼气工程建设规划(2006-2010年)》 规划,到2010年底,全国户用沼气总数达到4000万户左右,约占适宜农户的 30%左右
沼气作为能源利用已有很长的历史。我国的沼气最初主要为农村户用沼气池,20世纪70年
1
代初,为解决的秸秆焚烧和燃料供应.不足的问题,我国政府在农村推广沼气事业,沼气
池产生的沼气用于农村家庭的炊事来逐渐发展到照明和取暖
党的十六届五中全会明确提出“大力普及农村沼气,发展适合农村特点的清洁能源”。为
蔬菜类沼气厌氧发酵工艺条件及经济分析研究
蔬菜类沼气厌氧发酵工艺条件及经济分析研究摘要随着能源紧张和环境污染问题的日益突出,本世纪全球直接面临着能源资源的匮乏导致的全球能源危机和一次能源消耗增长带来的日益严重的环境危机。
我国正处于经济高速发展时期,能源消费的增长速度接近甚至超过了国民经济的发展速度,部分能源紧缺的趋势必将随着我国经济的快速增长日益加剧。
同时,随着全球气候变暖和大气环境质量的急剧恶化,我国的环境污染问题也日益凸显。
这些都必将制约我国未来的能源、经济、社会的发展。
因此,如何寻求未来能源发展契机,缓解能源供需矛盾和有效控制环境污染是我国乃至全世界都在面临的两大难题。
沼气是一种可再生无污染的优质燃料,代替秸秆和煤,不仅可以减少一次能源的消耗,还有助于减少CO2、SO2等有害气体的排放。
沼气技术用于处理畜禽粪便、工业有机废水、生活污水、城市有机垃圾等生物质废弃物可以得到最完全最彻底的利用,是我国目前大力发展的四大重点可再生能源项目之一。
因此,合理利用生物质资源,发展沼气产业是缓解我国能源供需缺口、减少环境污染的有效途径,也是我国实现可持续发展的重要内容之一,具有重要的现实意义。
本文采用实验与理论分析相结合的方法,研究了可供农作物黄瓜藤发酵制备沼气的工艺参数确定和破碎能耗经济性计算的有效方法。
本文的主要研究成果及结论如下:(1)介绍了农作物的主要破碎方式,对不同厂家生产的农作物秸杆破碎能耗进行了分析,在相同破碎出力条件下,破碎粒度越小,能耗越高。
工程实际中可根据不同粒径的需求,尽量降低破碎能耗。
(2)以常见农作物—黄瓜藤叶为原料,通过中温条件,连续投料的方式,研究了不同因素对黄瓜藤叶产气特性的影响。
其中包括黄瓜藤的青枯比和活性污泥的投配率等因素,实验结果显示,黄瓜藤的新鲜度能有效影响厌氧发酵的产气总量和产甲烷气体量,同时也影响产气速率。
(3)通过添加不同投配率的活性污泥在中温条件下进行厌氧消化反应研究,投加污泥的方式是每天投加,通过分析反应过程中的产气总量、产甲烷气体量、pH等指标对投配率为5%,7%和10%的影响,用来探究厌氧发酵产气特性和稳定性能。
沼气工程工艺及设备
集中供气沼气工程技术及配套设备一、沼气发酵工艺类型目前,已经开发出的厌氧沼气发酵工艺技术类型很多,但就技术成熟、投资费用管理方便等方面来看,应用较多的主要有以下四类,即完全混合式厌氧消化技术(CSTR),升流式固体消化技术(USR),升流式厌氧污泥床消化技术(UASB)和污泥床滤器(UBF)。
分别介绍如下:1、完全混合式厌氧消化技术(CSTR)该工艺主体设施为完全混合式厌氧消化反应器(CSTR),该类型反应器对粪污中的固体浓度大小没有严格要求,可以是低浓度发酵(3%以下),也可以是高浓度发酵(8%以上),是目前沼气工程建设最常用的工艺技术之一。
整套工艺以CSTR发酵罐为主体设施,配套原料收集池、酸化罐、储气罐、脱硫脱水净化装置等附属装备,组成一整套CSTR发酵工艺技术。
CSTR发酵罐内采用机械搅拌和加温技术,使发酵物料均质和发酵温度稳定,这是沼气发酵工艺的一项重要的技术突破,通过搅拌和加温,可使发酵速率和产气率大大提高,提高装置利用率,保证整套工艺正常运转。
另一方面,该工艺非常适合于高浓度物料发酵,传质和传热效果好,原料利用率高。
因此,完全混合式厌氧消化技术(CSTR)是目前沼气工程普遍采用的主要工艺之一,其主要特点如下:不受发酵浓度限制,便于管理,启动快,运行费用低,非常适合于以产沼气能源为主,周围有使用沼渣、沼液有机肥条件的地区。
该工艺已在全国多处应用,产气效果好、运行稳定,将会成为我国沼气工程建设的首选工艺。
2、升流式固体消化技术(USR)该工艺主体设施为升流式固体反应器(USR),该类型反应器是一种结构简单、适用于高固体原料发酵的反应器。
发酵原料从底部配水系统进入反应器内,依靠进料和产气的上升动力按一定的速度向上流经含有高浓度厌氧微生物的污泥床时,使原料得到快速消化产生沼气。
未消化的生物质固体颗粒和沼气发酵微生物靠自然沉降滞留于反应器内,上清液从反应器上部溢出,这样可以得到比水力滞留期高得多的固体滞留期(SRT)和微生物滞留期 (MRT),从而提高了固体有机物的分解率和反应器的利用效率。
猪粪、牛粪、羊粪沼气发酵比较试验
产气量等指标进行了检测。分别得到图2一图4的 试验结果。
j四
茁
时间(天)
图2 预处理过程中pH值的变化
2.1 预处理过程中及发酵过程中pH值的变化 从图2可以看出,三个试验组在水解酸化处理
过程中第1~4天PH值都有显著下降,这是由于预 处理一段时间后,发酵原料在产酸菌的作用下,产生
了一些挥发性脂肪酸所致。试验组Ⅱ在预处理过程 前期PH值较高,基本为碱性,试验组I在预处理前 2天呈碱性,而在以后的处理过程中PH值变化不是
rameters of the three fermentation materials during the process,also,making a preliminary analysed study on its theory。the result
shows that。pig dung acidified easily during the process of anaerobic fermentation。while sheep dung and COW dung,acidifying is rare
摘要本试验在相同发酵浓度、同等体积及相同温度的条件下,比较羊粪、牛粪、猪粪三种物料的沼气发酵,通过对比三者气
体中的CH。含量、H:S含量、PH值等发酵参数,探索在沼气发酵过程中各种参数的变化情况,对比试验表明:猪粪在厌氧发酵
过程中易发生酸化,而羊粪、牛粪(尤其是羊粪)则不易发生酸化,基本上不影响产气量。在保持相同发酵浓度、同等温度的
一一一一一一一一一 1. .I_.
奶牛粪便 羊粪
猪粪
接种物
图1 试验材料的总固体(TS)含量
1.3.2 pH值
测定方法:采用精密pH计(PHS一3c型,上海
厌氧生物处理原理及工艺
厌氧生物处理原理及工艺厌氧生物处理是一种利用厌氧菌降解有机废物的技术,其原理是在缺氧条件下,厌氧菌通过一系列的代谢过程将有机废物转化为沼气和有机肥料。
厌氧生物处理工艺是一种成熟的废物处理技术,已广泛应用于废水处理、有机废物处理、能源生产等领域。
在厌氧生物处理的过程中,产生成沼气是一个重要的步骤。
这是因为厌氧菌能够进行产气发酵,将有机废物中的可分解物质转化为沼气。
沼气主要由甲烷和二氧化碳组成,其中甲烷是一种高效能源。
产生的沼气可以被用作热能或发电,从而实现能源的回收和利用。
此外,厌氧生物处理中的转化过程也是至关重要的。
转化过程主要是指厌氧菌对有机废物进行不同形式的转化,将其转化为可稳定存储和利用的有机肥料。
有机废物中的有机质经过厌氧菌的代谢,通过转化过程转化为有机肥料,可以用于农业生产和土壤改良。
厌氧生物处理工艺可以分为传统厌氧生物处理和高效厌氧生物处理两种。
传统厌氧生物处理工艺一般采用连续搅拌式反应器,其特点是进料均匀、处理效果稳定。
高效厌氧生物处理工艺采用了新型反应器和进料系统,能够提高处理效率和产气质量,同时减少了对废物的处理时间和能耗。
厌氧生物处理工艺的优点包括低能耗、低污染和高效率。
相对于厌氧处理工艺,厌氧生物处理不需要外部供氧,因此能够节约能源。
此外,厌氧生物处理过程中产生的废物也相对较少,能够减少对环境的污染。
在实际应用中,厌氧生物处理工艺已被广泛应用于废水处理、饮食垃圾处理和生物质能源生产等领域。
然而,厌氧生物处理工艺也存在一些问题。
首先,厌氧生物处理过程中需要维持适宜的温度和pH值,否则可能影响厌氧菌的生长和代谢。
此外,由于厌氧生物处理过程需要一定的反应器空间和时间,因此工艺规模较大的应用可能面临投资较高的问题。
总的来说,厌氧生物处理是一种成熟的废物处理技术,其通过厌氧菌的降解作用将有机废物转化为沼气和有机肥料。
具有低能耗、低污染和高效率等优点,已广泛应用于废水处理、有机废物处理和能源生产等领域。
生物厌氧处理沼气发酵全解
(2)进料和出料的速度尽量保持一致,所进新鲜原料和所排出 的废料体积应相等;
(3)大型沼气池应设置贮气装置。如我国农村推广的一种分离 式浮罩沼气池,可保持比较稳定的气压。
(8)添加剂与抑制剂
有些物质少量添加于沼气池后就可显著促进产 气,这类物质称为添加剂。而另一些物质少量添加于 沼气池后则显著抑制产气,这类物质称为抑制剂。 添加剂的种类较多,包括一些酶类、无机盐、 有机物和无机物。如添加一定量的纤维素酶,可显著 促进产气;添加5mg/Kg的稀土元素(R2O5)可提高产 气17%;添加适量的NH4HCO3等氮肥,可显著提高秸杆 类原料的产气率;添加少量的活性炭或泥炭、或向发 酵池通入氢气都可显著提高甲烷产量。 抑制剂主要是指一些金属离子、盐类、杀菌剂和 人工合成的化合物。
发酵原料的评估和计量,通常用总固体(TS)、挥发 性固体(VS)、化学耗氧量(COD)和生物耗氧量 (BOD)等指标评价和计量原料中有机物的含量和沼 气的产量。 (1)总固体(TS):湿式发酵6%-10% 、干式发酵 20%-35% (2)挥发性固体(VS) (3)产气量 (4)产气速率:池容产气率、原料产气率、理论产 气率
• •
产甲烷菌将产酸阶段的产物进一步降解为CH4和CO2,同时 把产酸阶段所产生的H2和CO2转化成CH4。 产 CH4 阶段的生化反应相当复杂,目前已得到验证的主要 反应有:
CH 3 COOH CH 4 CO2 4 H 2 CO2 CH 4 2 H 2 O 4 HCOOH CH 4 3CH 2 2 H 2 O 4CH 3 OH 3CH 4 CO2 2 H 2 O 4(CH 3 ) 3 N 6 H 2 O 9CH 4 3CO2 4 NH 3 4CO 2 H 2 O CH 4 3CO2
厌氧发酵工艺
厌氧发酵工艺分析一、沼气池(厌氧消化器)采用技术分析和评价在我国已建成的沼气工程中,所采用的厌氧消化工艺,主要有以下四类,即塞流式消化器,升流式固体反应器,升流式厌氧污泥床和污泥床滤器。
1 塞流式反应器(Plug Flow Reactor,简称PFR)塞流式反应器也称推流式反应器,是一种长方形的非完全混合式反应器。
高浓度悬浮固体发酵原料从一端进入,从另一端排出。
优点:1不需要搅拌,池形结构简单,能耗低;2适用于高SS废水的处理,尤其适用于牛粪的厌氧消化,用于农场有较好的经济效益;3运行方便,故障少,稳定性高。
缺点:1固体物容易沉淀于池底,影响反应器的有效体积,使HRT和SRT降低,效率较低;2需要固体和微生物的回流作为接种物;3因该反应器面积/体积比较大,反应器内难以保持一致的温度;4易产生厚的结壳。
北京市大兴区留民营的鸡粪高温沼气工程采用了该反应器。
实践表明,该反应器耐粗放管理,采用高温(55℃)发酵,产气率较高,并且可以杀灭有害生物。
但因鸡粪沉渣较多,易生成沉淀而影响反应器的效率。
2 升流式固体反应器(Upflow Solids Reactor,简称USR)升流式固体反应器是一种结构简单、适用于高悬浮固体原料的反应器。
原料从底部进入消化器内,与消化器里的活性污泥接触,使原料得到快速消化。
未消化的生物质固体颗粒和沼气发酵微生物靠自然沉降滞留于消化器内,上清液从消化器上部溢出,这样可以得到比水力滞留期高得多的固体滞留期(SRT)和微生物滞留期(MRT),从而提高了固体有机物的分解率和消化器的效率。
首都师范大学利用USR进行了鸡粪沼气发酵研究,其进料浓度为TS=5%~6%,COD=42~55g/l,悬浮固体为45~55g/l,在35℃条件下,USR的负荷可达10kgCOD/m3•d,产气率4 88m3/m3•d,CH4含量60%左右,COD去除率85%左右,SS去除率为66 16%。
据计算当HRT为5天时SR T为25天。
厌氧发酵的沼气利用
2019 年第 09 期 77
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ兽医卫生
厌氧发酵的沼气利用
刘素梅
(江苏省如皋高新技术产业开发区畜牧兽医站,江苏 如皋 226500) DOI:10援3969/J.ISSN援1671-6027援2019援09.058
随着人民生活水平的提高,人们对养殖环境的要求也随 之增长,水污染问题尤为突出,这就需要对各养殖场所粪污 治理及资源化利用课题进行探讨,笔者根据多年的工作经 验,对厌氧发酵的沼气利用提出一些想法,与大家一起分享: 1 养殖场实行雨污分流,提倡干清粪方式,粪便实行干湿分 离,建设合格的防雨防渗的干粪发酵场或堆放场,堆放场体积 不少于 0.1mm3/ 猪当量。 2 无污水排放口,建设沼气工程,污水 / 尿液经厌氧发酵处 理, 厌氧发酵池不低于 0.2mm3/ 猪当量 (但沼气工程不小于 100m3)。 3 沼气用于生产、生活燃料,沼渣还田或作为有机肥原料。 4 沼液就近还田,配套污水运输车、输送管道、浇灌等设施 设备,并能正常运行(在养殖场或田间建设沼液储存池,储存
线,在运输后要进行严格的消毒;如果场内的区划有变化,要 对场内运输路线重新进行评估规划。 3 车辆的清洗消毒管理
车辆的清洗、干燥和消毒管理非常重要,需要有专人进 行管理,应该由司机和洗车工组成,当规模较小时,司机和洗 车可为同一个人;兽医必须要做好车辆清洗的监督工作,要 定期抽查车辆清洗情况,必要时要进行实验室检测,进行风 险评估。
司乘人员的管理应视同场内全职工作人员,其活动范 围、住宿、餐饮等都应在管控范围,并要遵守相应的管理制 度;要定期对其进行兽医防疫相关的理论培训和实际应用培 训,并进行相应的考核。
厌氧发酵工艺技术
厌氧发酵工艺技术厌氧发酵是一种在无氧状态下微生物对有机废物进行降解和转化的生物技术方法。
与好氧发酵相比,厌氧发酵具有能耗低、操作简单、废物资源化利用效果好等优点,因此在废水处理、能源回收和有机物质的转化利用方面具有广阔的应用前景。
下面将介绍厌氧发酵的工艺技术及其应用。
厌氧发酵的主要工艺技术包括:厌氧消化、厌氧氨解、厌氧动力学稳定控制和沼气收集利用。
厌氧消化是利用厌氧微生物将有机废物降解为可溶性和胞外酶解产物,然后转化为挥发性有机酸和气体废物。
厌氧氨解是指厌氧微生物将氨氮转化为挥发性脂肪酸和甲烷。
厌氧动力学稳定控制是通过控制发酵环境的温度、pH值和反应时间等参数来优化发酵过程,提高产气和产酸的效率。
沼气收集利用是指将产生的甲烷气体收集起来,并通过燃烧或发电来回收能源。
厌氧发酵技术在废水处理方面具有重要作用。
传统的废水处理主要是通过好氧菌对有机物进行降解,然后达到去除污染物的目的。
厌氧发酵技术能够最大限度地利用废水中的有机物,将其转化为有用的产物,例如甲烷气体和肥料等。
同时,厌氧发酵还能够有效去除废水中的氮和磷等无机污染物,从而减轻了传统废水处理工艺对化学品的依赖程度。
厌氧发酵可以应用于各种规模的废水处理厂,从家庭污水处理到工业废水处理都有广泛的应用前景。
厌氧发酵技术在能源回收方面也有着重要的意义。
厌氧发酵产生的沼气中的甲烷是一种重要的可再生能源,可以用于发电、取暖和燃料等多个方面。
利用厌氧发酵技术进行沼气收集和利用,不仅可以减少化石能源的使用,还可以减少温室气体的排放,具有重要的环保意义。
除了废水处理和能源回收之外,厌氧发酵技术还可以应用于有机物质的转化利用方面。
例如,将农业废弃物、农村生活垃圾和食品加工废弃物等有机废物利用厌氧发酵技术进行资源化利用,可以生产有机肥料、发酵饲料和生物降解塑料等高附加值的产物,达到资源综合利用的目的。
总之,厌氧发酵是一种重要的生物技术方法,具有广泛的应用前景。
在废水处理、能源回收和有机物质的转化利用方面,厌氧发酵技术能够发挥重要作用,实现资源的可持续利用和环境的可持续发展。
厌氧发酵_精品文档
厌氧发酵厌氧发酵是一种在没有氧气存在的条件下进行的生物发酵过程。
它是一种重要的工业和环境生物技术,广泛应用于废水处理、有机废弃物处理、能源生产以及生物燃料生产等领域。
本文将介绍厌氧发酵的原理、应用和影响因素,以及与其他类型发酵的对比。
厌氧发酵是通过微生物在没有氧气的环境下进行代谢过程来产生能量和代谢产物的过程。
在这种条件下,微生物将有机物质作为底物进行分解,生成气体(如甲烷、氢气等)和有机酸(如醋酸、丙酸等)。
同时,还会产生能量和热量,用于微生物的生长与代谢。
厌氧发酵在废水处理中有着广泛的应用。
传统的生活污水处理工艺通常采用好氧处理技术,但这种方法存在能源消耗大、处理效率低的问题。
相比之下,厌氧发酵可以在较低的能源投入下实现高效处理,成为一种可持续发展的废水处理方法。
在厌氧发酵中,有机废弃物被微生物分解生成甲烷气体,可以作为能源使用或进一步转化为电能。
此外,厌氧发酵还可以减少废水处理过程中产生的污泥量,降低运行成本。
厌氧发酵在有机废弃物处理中也发挥着重要作用。
许多有机废弃物,如农业废弃物、食品废弃物等,由于其含有丰富的有机物质,可以成为厌氧发酵的理想底物。
通过厌氧发酵处理这些有机废弃物,不仅可以减少其对环境的污染,还可以获得有机肥料和沼气等有价值的产物。
厌氧发酵还在能源生产领域发挥着重要作用。
其中最为著名的是甲烷发酵,也被称为沼气发酵。
沼气是一种由厌氧发酵微生物产生的混合气体,主要成分是甲烷和二氧化碳。
通过在封闭的发酵容器中收集和利用这种沼气,可以用作燃料,供应家庭热水、灶具燃料,甚至发电。
这种利用厌氧发酵产生能源的方式被广泛应用于农村地区和偏远地区,为能源供应提供了一种可持续和环保的解决方案。
厌氧发酵的效率和产物种类受到多种因素的影响。
其中,温度、底物种类和浓度、pH值等环境因素都可以影响厌氧发酵的进行。
不同微生物对这些条件的要求各不相同,因此需要根据具体的处理需求进行合理的调控。
此外,良好的反应搅拌、充足的反应时间以及适当的起始菌种添加也是保证厌氧发酵效果的关键。
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塞流式工艺塞流式工艺细分有两种,一种是普通的塞流式反应器(PFR),另一种是改进的高浓度塞流式工艺(HCF)。
1.塞流式反应器(PFR)图1(1)原理PFR也称推流式反应器,是一种长方形的非完全混合式反应器。
高浓度悬浮固体发酵原料从一端进入,呈活塞式推移状态从另一端排出。
消化器内沼气的产生可以为料液提供垂直的搅拌作用,料液在沼气池内无纵向混合,发酵后的料液借助于新鲜料液的推动作用而排走。
进料端呈现较强的水解酸化作用,甲烷的产生随着向出料方向的流动而增强。
由于该体系进料端缺乏接种物,所以要进行固体的回流。
为减少微生物的冲出,在消化器内应设置挡板以有利于运行的稳定。
PFR反应原理及结构见图1。
这种工艺能较好地保证原料在沼气池内的滞留时间。
许多大中型畜禽粪污沼气工程采用这种发酵工艺。
(2)特点优点:适用于高SS废水的处理,尤其适用于牛粪的厌氧消化,固体含量可以提高到12%;用于农场有较好的经济效益;不需要搅拌;池形结构简单,运行方便,故障少,稳定性高。
缺点:固体物容易沉淀池底,影响反应器的有效体积,使HRT和SRT降低,效率较低;需要固体和微生物的回流作为接种物;因该反应器占地面积或体积比较大,反应器内难以保持一致的温度;易产生厚的结壳。
2. 高浓度塞流式工艺(HCF)(1)原理HCF是一种塞流、混合及高浓度相结合的发酵装置。
厌氧罐内设机械搅拌,以塞流方式向池后端不断推动,HCF厌氧反应器的一端顶部有一个带格栅并与消化池气室相隔离的进料口,在厌氧反应器的另一端,料液以溢液和沉渣形式排出。
(2)特点进料浓度高,干物质含量可达8%;能耗低,不仅加热能耗少,而且装机容量小,耗电量低;与PFR相比,原料利用率高;解决了浮渣问题;工艺流程简单;设施少,工程投资省;操作管理简便,运行费用低;原料适应性强(畜禽粪便、碎秸秆和有机垃圾均可);没有预处理,原料可以直接入池;卧式单池容积偏小,便于组合。
升流式固体反应器升流式固体反应器(Upflow Solid Reactor,简称USR)适用于处理高悬浮固体原料、总固体含量(TS)为5%畜禽粪污,在当前畜禽养殖行业粪污资源化利用方面有较多的应用。
1. 原理USR的下部是含有高浓度厌氧微生物的固体床。
发酵原料从反应器底部进入,依靠进料和所产沼气的上升动力按一定的速度向上升流。
料液通过高浓度厌氧微生物固体床时,有机物被分解发酵,上清液从反应器上部排出。
未消化的生物质固体颗粒和沼气发酵微生物靠自然沉降滞留于消化器内,上清液从消化器上部溢出,这样可以得到比水力滞留期(HRT)高得多的固体滞留期(SRT)和微生物滞留期(MRT),从而提高了固体有机物的分解率和消化器的效率。
USR反应器内设有布水系统,底部是高浓度厌氧菌床,上部设置挡渣板。
本工艺不使用机械搅拌,浓度较高时可有局部强化搅拌装置,其结构及反应原理见下图。
经过USR处理后产生的沼液属于高浓度有机废水,具有有机物浓度高、可生化性好、易降解的特点,不能达到排放标准,因此除用于花卉蔬菜等的肥料外,剩余沼液须回流至集水池,经过好氧处理后达标回用或排放。
针对该沼液含氨氮较高的特点,通过预处理可将溶于水的挥发性氨氮部分去除。
沼液中的有机物则通过生物法进行处理。
许多大中型沼气工程均采用该工艺,对国内沼气工程而言,单体池容可加大到2000立方米。
2. 特点(1)优点①在重力的作用下,比重较大的固体与微生物靠自然沉降作用积累在反应器下部,使反应器内始终保持较高的固体量和生物量,即有较长的SRT和MRT,这是USR在较高负荷条件下能稳定运行的根本原因。
由于SRT较长,出水带出的污泥不需回流,固体物能够得到较为彻底的消化,悬浮固体(SS)去除率在60%~70%。
②当超负荷运行时,污泥沉降性能变差,出水化学需氧量(COD)升高,但一般不会造成酸化。
③产气效率高。
(2)缺点①进料固形物悬浮物含量为5%~6%, 浓度再提高易出现堵塞布水管等问题,单管布水易短流。
②对含纤维素较高的料液,如以牛粪为发酵原料,应在发酵罐液面增加破浮渣设施,以防表面结壳。
③沼渣沼液COD浓度含量很高,不适宜达标排放,一般用于农田施肥进行生态化处理。
全混合消化器全混合消化器(Continuous Stirred Tank Reactor ,简称CSTR)也称连续搅拌反应器系统,是一种完全混合消化器。
本工艺可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液。
该工艺的反应原理及反应器内部结构如下所述。
1. 原理反应器采用上进料下出料或者下进料上出料的方式,内设立式搅拌机。
消化器内的搅拌装置不仅可以使原料在消化器的流动呈全混合状态,而且能够让发酵原料和微生物完全混合。
该反应器采用恒温连续投料或半连续投料运行。
与常规消化器相比,CSTR使活性区遍布整个消化器,传质效果与微生物活性明显提高,发酵效率比较高,还缩短了水力滞留期(HRT),中温条件下,HRT约15d~30d。
2. 特点(1)原料适应性广。
广泛适用于畜禽粪便和各种有机垃圾,适合于城市污水厂污泥稳定化处理,也用于高浓度、高悬浮物、难降解有机废水的处理。
(2)抗冲击负荷。
(3)消化池具有完全混合的流态,原料与底物的接触充分,发酵速率高,容积产气率较高。
(4)消化器内温度分布均匀。
(5)无法分离水力停留时间和固体停留时间,不能滞留微生物。
(6)厌氧消化反应与固液分离在同一个池内实现,结构简单、能耗低、运行管理方便。
(7)由于有强制机械搅拌,在高浓度状态仍可有效控制原料的沉淀、分层以及表层浮渣结壳、气体溢出不畅和短流等问题。
(8)消化池体积大。
由于CSTR反应器在高浓度进料时,搅拌可能会导致部分生物料随出液排出,因此,为了获得更高的物料利用率一般会设置二次发酵罐,工艺组成为CSTR与二次发酵一体化,即在二次发酵池顶部装配双层膜气囊,CSTR和二次发酵池产生的沼气统一收集在气囊中,供后续发电或者供气使用。
上流式厌氧污泥床上流式厌氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Bed ,简称UASB)工艺适用于处理含有较低悬浮固体的可溶性废水。
1. 原理该工艺装置的特点为在消化器上部安装有气、液、固三相分离器。
消化器内所产沼气在分离器下被收集起来,污泥和污水升流进入沉淀区,由于该区不再有气饱上升的搅拌作用,悬浮于污水中的污泥则发生絮凝和沉降,它们沿分离器斜壁滑回消化器内,使消化器内可以积累大量活性污泥。
这些活性污泥在消化器的底部浓度很高,并具有良好沉降性能,进而形成污泥床。
有机污水从反应器底部进入污泥床并与活性污泥混合,污泥中的微生物分解有机物生成沼气,沼气以小气泡形式不断放出,在上升过程中逐渐合并成大气泡。
由于气泡上升的搅动作用,使消化器上部的污泥呈悬浮状态,形成逐渐稀薄的污泥悬浮层。
有机污水自下而上经三相分离器后从上部溢流排出。
UASB发酵原理见下图。
升流式厌氧污泥床的良好性能依赖于高活性污泥床层的形成。
活性污泥实际上是沼气发酵微生物的天然固化。
这些污泥呈絮状或颗粒状,具有较高的产甲烷活性和良好的沉降性能,对消化器负荷的提高和运转的稳定性均有明显作用。
2. 特点(1)优点①UASB在反应器中设有气、液、固三相分离器,具有产气和均匀布水形成的良好自然搅拌,并在反应器内形成沉降性能良好的颗粒污泥或絮状污泥。
②UASB内污泥浓度高,平均污泥浓度为20VSS/L ~40VSS/L(VSS为挥发性悬浮固体)。
③长的SRT和MRT使其具有很高的负荷率。
有机负荷高,水力停留时间短(1d~5d),中温发酵,容积COD负荷一般为5 kg/m3~10kg/m3左右。
④一般不设沉淀池,一般不需污泥回流设备。
⑤消化器结构简单,除三相分离器外,没有搅拌装置及供微生物附着的填料,节约造价及避免因填料发生堵塞的问题。
⑥出水的悬浮物固体含量低。
(2)缺点①进料中不能含有较高的悬浮固体,一般控制在1000mg/L以下。
如果进水中悬浮固体含量较高,会造成无生物活性固体物在污泥床层的积累,大幅度降低污泥活性并使床层受到破坏。
②需要有效的布水器使进料能均匀分布于消化器的底部。
③对水质和负荷突然变化比较敏感,耐冲击能力稍差。
④污泥床内有短流现象,影响处理能力。
⑤当冲击负荷或进料中悬浮固体含量升高,以及遇到过量有毒物质时,会引起污泥流失。
常用工艺对比分析和工艺类型选择本文前面介绍了塞流式反应器(PFR)、高浓度塞流式工艺(HCF)、升流式固体反应器(USR)、完全混合式厌氧反应器(CSTR)和上流式厌氧污泥床(UASB)共5种工艺,其中的HCF是近几年在PFR的基础上改进发展的新工艺,这两种工艺同为塞流式厌氧消化工艺。
一、常用工艺对比分析上述4种工艺是应用最广泛的、也是现阶段发展比较快的沼气厌氧发酵工艺,下面将这4种工艺进行分析对比,见下表。
二、工艺类型选择厌氧消化器工艺的选择是决定畜禽粪便沼气工程能否长期、高效、稳定运行的关键。
根据以上分析,可以看出4种工艺有着自身的原料适应性,适合于不同的工程类型。
对于高悬浮固体(SS)浓度、高固体发酵原料,选择CSTR、USR和PFR,此3种工艺适用于“能源生态型”沼气工程。
在悬浮物含量较高的情况下,经济效益和技术最合适的为CSTR与USR,而CSTR尤其适合于热电肥联产(CHP)零排放模式。
另外,在沼气工程工艺选择时要考虑到与各工艺参数之间的配合,在一定的HRT条件下,设法延长SRT和MRT,并使微生物与原料充分混合是厌氧消化器发展的主要方向。
对于“能源环保型”沼气工程中处理低SS浓度的溶解性废水应选择UASB,而此模式不适合养殖场沼气工程。