农村有机废物混合厌氧发酵关键技术工艺研究

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Xi为干基质量,Ci碳含量, Ni为氮含量。
当原有混合原料1、2、…、i其C/N>30时,需配备C/N<20的原料i+1,原料i+1
的用量为:
X i 1 X 1 C1 25 N1 X 2 C 2 25 N 2 X 3 C3 25 N 3 X i Ci 25 N i 25 N i 1 Ci 1
3
(2)稻草与鸡粪的连续发酵工艺
混合厌氧发酵 工艺研究
对原料产气率的影响
对容积产气率的影响
对甲烷浓度的影响
对pH的影响
3
(2)稻草与鸡粪的连续发酵工艺
混合厌氧发酵 工艺研究
两种温度条件下的原料产气率较稳定,约300~530L/kgVS,随OLR的提 高有所下降。 当逐步提高有机负荷(OLR)时,中温和高温厌氧消化的池容产气率随之 提高,最大池容产气率为分别为3.55m3/m3/d(OLR=8kgVS/m3/d时), 5.94m3/m3/d (OLR=12kgVS/m3/d时) 。 系统中的氨氮和有机酸都比较高,当OLR达到 12kgVS/m3/d时,中温厌 氧消化系统出现了有机酸的积累现象,同时出现氨氮抑制,原料产气率急 剧下降;高温厌氧系统开始出现不稳定现象,发生污泥膨胀。


发酵温度均为35℃
发酵时间25~40天
2
2.2 双原料配比优化
稻草/玉米累积产气量 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0
累积产甲烷量/ml
混合厌氧发酵 技术研究
6200 6100 6000 5900 5800 5700 5600 5500 5400 5300 5200 1:9 3:7 5:5 不同比例 7:3 9:1
混合厌氧发酵 技术研究
累计产甲烷量
累计产甲烷量
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
1:9
3:7
time/d 5:5
7:3
9:1
29
猪粪、污泥配比实验
猪粪、餐厨配比实验
餐厨、污泥配比实验
稻草、猪粪配比实验
2
2.2 双原料配比优化
混合厌氧发酵 技术研究
2
混合厌氧发酵 技术研究
2.3 三原料配比优化(稻草、猪粪、厨余垃圾)
粉碎 菌剂预处理
玉米秸秆 猪粪
进料桶
混合厌氧发 酵装置 沼渣 沼液
沼气
排水集气装 置
排料桶
浇灌菜地
小试工艺流程图
4
4.3混合厌氧发酵装置
混合厌氧发酵 装置试制
研制出的发酵装置一方面通过顶部搅拌机结合多层桨叶机械搅拌,
使混合原料完全混合,能有效破除液面形成的浮渣结壳;另一方面采用
三层折流水力挡板,使秸秆形成折流式水力流态,增加水力停留时间, 同时结合沼气搅拌防止物料在折流挡板处的积累;并且漏斗状出料管与
Xi为干基质量,Ci碳含量, Ni为氮含量。
2
2.2 双原料配比优化
混合厌氧发酵 技术研究
原料:稻草、玉米秆、餐厨垃圾、污泥、鸡粪源自文库 双原料配比以干物质算,分为1:9、3:7、5:5、7:3和9:1等五种比例
发酵总固体浓度(TS)约8% 发酵装置容积为500ml,实际装料量在350~450ml之间
混合厌氧发酵 装置试制
为了便于观察物料特
性,混合厌氧发酵装置采 用有机玻璃材质,容积为 1m3,设置机械搅拌、水 力搅拌、3层挡板、漏斗 式溢流出料管等。
加工图纸
装置安装现场
4
4.2混合厌氧发酵装置小试
混合厌氧发酵 装置试制
在北京市顺义区大孙各庄镇大崔各庄沼气站内安置小试装 置,主要设备包括锤式粉碎机、厌氧发酵装置、进料桶、进料 泵、水力循环泵、电控柜等。
3
(1)稻草与牛粪的连续发酵工艺
混合厌氧发酵 工艺研究
对原料产气率的影响
对容积产气率的影响
对甲烷浓度的影响
对pH的影响
3
(1)稻草与牛粪的连续发酵工艺
混合厌氧发酵 工艺研究
两种温度条件下的原料产气率较稳定,约380~500L/kgVS,随OLR的提 高有所下降。 当逐步提高有机负荷(OLR)时,中温和高温 厌氧消化的池容产气率随 之提高,最大池容产气率为分别为3.45m3/m3/d(OLR=8kgVS/m3/d时), 5.26 m3/m3/d(OLR=12kgVS/m3/d时) 。 当OLR达到 8kgVS/m3/d时,中温厌氧消化系统出现了有机酸的积累现 象,原料产气率急剧下降;当OLR达到12kgVS/m3/d时高温厌氧系统开始 出现不稳定现象,发生污泥膨胀。
400 350
产甲烷量 (L·kg-1VSadded)
300 250 200 150 100 50 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 A B C G I
不同配比累计产气情况
发酵时间 (d)
3
混合厌氧发酵 工艺研究
30% 40% 50%
3.1餐厨垃圾、污泥混合厌氧发酵工艺
总TS单因素试验
餐厨、稻草配比实验
污泥、稻草配比实验
2
2.2 双原料配比优化
8000.00 7000.00
累积产甲烷量ml
混合厌氧发酵 技术研究
6000.00 5000.00 4000.00 3000.00 2000.00 1000.00 0.00 1:9 3:7 5:5 不同比例 7:3 9:1
鸡粪、稻草配比实验
定程度上会导致沼气池、沼气工程运行不稳定,不能很好起到处理农村有机
废物、减少环境污染的作用。
1
背 景
采用混合厌氧发酵方式扩大原料的来源,实现多种原
料同步处理。既能保证原料的稳定供给、又能实现营养均
衡、物料互补的特性,确保沼气工程能够稳定运行,切实
起到有效降解农村有机废物、减少污染排放的作用。
2
2.1 原料特性分析、测定
2013年中国沼气学会学术年会

电话:010-85860430 邮箱:eed@eed.com.cn
谢!
北京中环瑞德环境工程技术有限公司
地址:北京市朝阳区朝阳路十里堡甲3号都会国际A座6F
3
混合厌氧发酵 工艺研究
3.3稻草与猪粪、牛粪、鸡粪的连续发酵工艺
小结
稻草分别与猪粪、牛粪、鸡粪在VS1:1的条件下进行连
续厌氧消化,适宜在中温和高温条件、OLR为
3~8kgVS/m3/d范围稳定运行。高温厌氧消化可以获得更高 的池容产气率,可以承受更高的OLR。
4
4.1混合厌氧发酵装置设计加工
16000 4% 7% 10%
接种量单因素试验
20000 18000 16000
18000 16000 14000
累计产气量
温度单因素试验
14000
35℃ 45℃ 55℃
12000
14000
累计产气量
累计产气量
12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40
2013年中国沼气学会学术年会
农村有机废物混合厌氧发酵 关键技术工艺研究
北京中环瑞德环境工程技术有限公司
中国科学院成都生物研究所 中国科学院广州能源研究所
2013.10
改善全球环境质量 提高人类生活水平 推动可持续发展
Committed Improve the Global Environment · Increase Human’s Living Standards · Promote Sustainable Development
体积(ml)
1
4
7
10
13
16
19
22
25
28
31
34
37
40
时间(d) 1:9 3:7 5:5 7:3 9:1
鸡粪、玉米秆配比实验
餐厨、麦秆配比实验
鸡粪、麦秆配比实验
麦秆、污泥配比实验
43
2
2.2 双原料配比优化
9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0

1 2 3 4 6 背 景

混合厌氧发酵技术研究 混合厌氧发酵工艺研究
混合厌氧发酵装置研制
1
背 景
我国是一个农业大国,据统计,每年产生畜禽粪便超过26亿吨、秸秆约 7亿吨。这些废弃物若不经过有效处理,则会造成严重的环境污染,而这些废 物也是很好的产沼气的原料,利用农业废弃物产沼气,可减少环境污染、解
3
混合厌氧发酵 工艺研究
3.3稻草与猪粪、牛粪、鸡粪的连续发酵工艺
试验条件
两两配比均为1:1(以VS计算),连续式厌氧消化运行 中温(35±1℃)和高温(55±1℃) 逐步提高反应器的有机负荷
3
(1)稻草与猪粪的连续发酵工艺
混合厌氧发酵 工艺研究
对原料产气率的影响
对容积产气率的影响
对甲烷浓度的影响
排泥管相结合能解决出料困难的问题。
通过实际示范工程的运行,证明发酵装置能达到 预期运行效果,能有效避免秸秆类原料厌氧发酵时 通常存在的容易上浮、在罐顶容易结壳、出料浓度 稀造成罐体内干物质浓度越来越大的问题。
4
混合厌氧发酵 装置试制
获得实用新型专利1项。 专利名:一种高效混合厌氧发酵装置 专利号:ZL 201320098088.6
TS7%最优。 50%接种量最优,但实际应用中,需要综合衡量产气效果与 接种物的加入成本。 35℃为宜。
3
3.2 猪粪、玉米秆混合厌氧发酵工艺
混合厌氧发酵 工艺研究
不同TS对产气的影响
不同接种量对产气的影响
不同温度对产气的影响
TS为10%的累积产气量最高,但相差不大。 不同接种量的产气差别不明显,建议该混合发酵的接种量为 20%即可。 考虑加温的成本,建议在35℃下进行发酵。
混合厌氧发酵 技术研究
(1)根据原料特性分析,建立典型原料数据库
2
2.1 原料特性分析、测定
((2)多原料混合厌氧发酵配伍方程构建
混合厌氧发酵 技术研究
当原有混合原料1、2、…、i其C/N<20时,需配备C/N>30的原料i+1,原料i+1
的用量为:
X i 1
X 1 25N1 C1 X 2 25 N 2 C 2 X 3 25N 3 C3 X i 25N i Ci Ci 1 25N i 1
决农村能源短缺问题,使农村的能源、环境、卫生条件得到很好的改善。
我国户用沼气、大中型沼气工程基本上还是单一原料的发酵。通常,畜 禽粪污沼气工程的发酵原料随养殖规模波动较大,导致原料不稳定、原料的 不定期短缺;秸秆沼气工程也存在原料的季节性差异;另一方面,由于发酵 原料单一,导致营养不均衡、微生物代谢活动弱,产气效率低。这些因素一
5000 4500 4000
累计产甲烷量/ml
玉米秆、麦秆配比实验
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 1:9 3:7 5:5 不同比例 7:3 9:1
污泥、玉米秆配比实验
玉米秆、餐厨配比实验
2
2.2 双原料配比优化
混合厌氧发酵 技术研究
餐厨麦秆累积产气量 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0
三原料混合发酵,其单位原料产气率远高于秸秆单独厌氧发酵,同时可以 避免厨余垃圾单独厌氧消化的酸化抑制。 当原料比例为0.4:1.6:1(以VS计算),厌氧发酵无需外加碱度进行,获得 最佳的原料产气率,为674.4 L•kgVS-1,是稻草单一厌氧发酵的1.7倍。 当TS 6%时,进行混合发酵应控制厨余垃圾占混合原料的30%以内,以避 免厌氧发酵的酸化。
对pH的影响
3
(1)稻草与猪粪的连续发酵工艺
混合厌氧发酵 工艺研究
中温和高温两种温度条件下的原料产气率较稳定,约350~500L/kgVS, 随有机负荷(OLR)的提高有所下降。 当逐步提高OLR时,中温和高温厌氧消化的池容产气率随之提高,最大 池容产气率为分别为3.45m3/m3/d(OLR=8kgVS/m3/d时),4.98m3/m3/d (OLR=12kgVS/m3/d时) 。 当OLR达到 12kgVS/ m3/d时,中温厌氧消化系统出现了有机酸的积累现 象,原料产气率急剧下降;高温厌氧系统开始出现不稳定现象,发生污泥 膨胀。
产甲烷量
1
4
7
10
13
16
19
22
25
28
31
34
37
9:1
40
time/d
1:9
3:7
5:5
7:3
稻草、玉米秆配比实验
5000 4500 4000
累计产甲烷量/ml
稻草、麦秆配比实验
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 1:9 3:7 5:5 不同比例 7:3 9:1
10000
12000 10000 8000 6000 4000
8000 6000
4000
2000
2000
0 0 5 10 15 20 25 30 35 40
0 0 5 10 15 20 25 30 35 40
time/d
time/d
time/d
不同TS对产气的影响
不同接种量对产气的影响
不同温度对产气的影响
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