銳意自控|雞糞發(fā)酵沼氣工程存在的幾點問題

時間：2018-08-15

　　沼氣是從生物質(zhì)轉化中得到的燃氣，沼氣的高效制備和綜合利用一方面開發(fā)了清潔的可再生能源，另一方面減少了**廢棄物的排放，同時還可減少溫室氣體的排放，發(fā)酵后的殘余物可用作**肥料。大型養(yǎng)雞場產(chǎn)生的雞糞產(chǎn)氣率高，數(shù)量大，是我國大型沼氣工程的重要原料，但相比豬糞、牛糞等其他發(fā)酵原料，雞糞發(fā)酵沼氣工程存在諸多難點。

　　一、工藝流程

　　大型雞糞沼氣工程的工藝流程如圖1所示。沼氣工程一般由6個部分組成：預處理單元、高效厭氧發(fā)酵單元、沼氣凈化貯存單元、沼氣高值利用單元、沼肥利用單元、溫室氣體排放單元。

　　新鮮雞糞通過車輛或管道運至沼氣工程，進入勻漿池。污水泵入勻漿池混合新鮮雞糞。經(jīng)過水解除砂之后物料被泵入?yún)捬醢l(fā)酵罐。產(chǎn)生的沼氣凈化后在貯氣柜貯存，用于熱電聯(lián)產(chǎn)。發(fā)酵殘余物用于周邊農(nóng)作物的**肥料。

　　二、技術要點

　　1、預處理

　　1）進料總固體濃度

　　進料總固體濃度的選擇主要基于兩方面因素的考慮：能量平衡和氨氮濃度。

　　①能量平衡

　　發(fā)酵系統(tǒng)主要依靠發(fā)電機組余熱進行增溫，保證發(fā)酵溫度。一般認為，發(fā)酵濃度大于8%時，發(fā)電機組提供的余熱可滿足發(fā)酵系統(tǒng)冬季自身增溫的需要。

　?、诎钡獫舛?

　　雞糞原料中含有大量氨氮。動物糞便發(fā)酵中關于NH4+-N引起產(chǎn)甲烷量下降的報道經(jīng)常出現(xiàn)。有關學者發(fā)現(xiàn)氨氮濃度的上升與產(chǎn)氣量的下降呈線性關系。在連續(xù)攪拌反應器中停留15d，當NH4+-N濃度從2.1g/L增加到5.3g/L時，產(chǎn)氣量下降。

　　從能量平衡的角度來看，高固體濃度有利于減少物料總量，從而減少增溫熱量，節(jié)省能源。而從氨氮濃度來考慮，物料固體濃度不宜過高，以避免氨抑制現(xiàn)象的發(fā)生，保證發(fā)酵過程穩(wěn)定。雞糞發(fā)酵進料固體濃度一般控制在8%~12%。

　　2）水解除砂

　　蛋雞飼料中添加一定量的貝殼粉和砂礫，砂礫通過消化道排出，蛋雞糞便中含沙量為固體含量的8%~10%，消化道粘液與糞污將砂礫包裹在一起，給糞砂分離和除砂帶來難度，一般常規(guī)的沉砂工藝很難實現(xiàn)糞砂分離。采用水解除砂工藝，將糞砂分離后，通過刮砂機和螺旋除砂機將砂排出水解池外。水解除砂采用30℃中溫水解工藝，水解停留時間24h。

　　2、高效厭氧發(fā)酵工藝

　　1）厭氧反應器

　　完全混合發(fā)酵工藝由于發(fā)酵效率高、發(fā)酵濃度高、運行管理簡單等優(yōu)點被廣泛應用于高固體濃度發(fā)酵。中溫發(fā)酵（35~38℃）停留時間為20~25d。高溫發(fā)酵（50~55℃）停留時間為10~15d。

　　2）增溫保溫

　　在厭氧罐外壁設置增溫盤管，利用發(fā)電機組余熱對罐體進行增溫。盤管外采用聚苯乙烯保溫材料。采用該保溫方式，在罐內(nèi)外溫差50℃且外界不增溫的條件下，厭氧罐24h之內(nèi)溫度下降不**過0.3℃。

　　3）攪拌與回流

　　低轉速低能耗中心攪拌機，轉速16rad/s，單位功率3.6W/m3。比傳統(tǒng)的機械攪拌節(jié)省能源50%以上。攪拌機采用上下兩層槳葉，上層用于破殼，下層用于物料混合攪拌。除攪拌機外，還可以在一二級厭氧罐之間設置回流泵，將二級厭氧罐的污泥部分回流至一級罐，起到攪拌作用，加強了罐內(nèi)傳質(zhì)，同時減少污泥損失。

　　3、沼氣凈化與貯存

　　1）沼氣生物脫硫

　　采用生物脫硫工藝去除沼氣中的H2S。生物脫硫是指在適宜的溫度、濕度、pH、營養(yǎng)物和微氧條件下，通過脫硫細菌的代謝作用將H2S轉化為單質(zhì)硫或亞硫酸。

　　以雞糞為原料發(fā)酵的沼氣中含有較高濃度的H2S，一般為3000~5000ppm（1ppm=0.0001%）經(jīng)過生物脫硫凈化處理后，沼氣中H2S濃度可降至200ppm一下。脫硫成本比傳統(tǒng)干法脫硫降低70%左右。

　　2)雙膜干式貯氣柜

　　采用低壓雙膜干式貯氣柜對凈化后的沼氣進行貯存。貯氣柜由外膜和內(nèi)膜組成，其中外膜保護并維持貯氣柜結構，內(nèi)膜收集并貯存沼氣。通過支撐鼓風機向內(nèi)外膜中間的夾層充氣，維持一定壓力（一般為1.2~1.5kPa）能夠承載設計范圍內(nèi)的風、雨、雪等荷載，同時將內(nèi)膜內(nèi)的沼氣送入輸氣管道。

　　三、沼氣、沼肥利用

　　1、沼氣高值利用

　　1）熱電聯(lián)產(chǎn)

　　大型沼氣工程通常采用熱電肥聯(lián)產(chǎn)模式。以雞糞為原料進行發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣用于發(fā)電，電效率為38%，熱效率為42%，總效率為80%。發(fā)電機組煙道氣通過余熱鍋爐換熱，以蒸汽的形式回收，提供給發(fā)酵系統(tǒng)自身增溫，多余熱量并入養(yǎng)雞場內(nèi)蒸汽總管網(wǎng)用于雞舍供暖。

　　發(fā)電機組缸套水余熱以熱水形式在熱水罐內(nèi)貯存，通過管道泵和厭氧罐壁外的盤管對厭氧罐體進行增溫。

　　2）沼氣用于新農(nóng)村集中供氣

　　除沼氣發(fā)電并網(wǎng)外，還可為鄰近的村落提供生活用管道燃氣。

　　2、沼肥利用

　　發(fā)酵后的沼液和沼渣含有豐富的N、P、K等營養(yǎng)物質(zhì)，可作為周圍果蔬的優(yōu)質(zhì)**肥。

　　四、溫室氣體減排

　　沼氣工程在減排溫室氣體方面具有顯著的作用。畜禽糞便發(fā)酵產(chǎn)生的CH4的溫室氣體效應是CO2的21倍，大氣中溫室氣體效應20%來源于CH4。沼氣工程將畜禽糞便收集利用，大大減少了溫室氣體排放量。一個日產(chǎn)沼氣10000m3的沼氣工廠，每年可實現(xiàn)溫室氣體減排4萬tCO2當量。

　　五、結語

　　生物沼氣工程由于其清潔、高效、安全和可再生的特點以及減排溫室氣體效果顯著越來越受到關注。雞糞厭氧發(fā)酵沼氣工程存在諸多難點，如含砂量大、氨氮含量高、沼氣中硫化氫含量高等。本文主要介紹大型養(yǎng)雞場雞糞熱電肥聯(lián)產(chǎn)沼氣工程的技術要點，僅為規(guī)?；u糞沼氣工程的設計和建設提供參考，如有不當歡迎指正！

　　（來源：沼氣圈）

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