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四大类沼气发酵原料,产气特性及原料产气率整表汇总,欢迎收藏

2019-07-22 点击:1750
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资料来源:Zizhi Network

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理论上,大多数有机物可用作沼气发酵的原料。沼气发酵原料一般可分为四大类:农业发酵原料,工业发酵原料,城市垃圾发酵原料和水生植物废物发酵原料。本期总结了这四种沼气发酵原料的产气特性和原料气产率,以便您随时查看,欢迎收藏

(注意:FM:鲜重; TS:总固体; VS:挥发性固体)

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表1.畜禽原料特性及原料气产率

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资料来源:《沼气工程》

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畜禽粪便作为沼气发酵的原料具有许多优点:

1碳氮比通常为15: 1~30: 1,非常适合厌氧微生物的生长。

2它具有高缓冲能力,可以应对不太严重的酸化。

3一些牲畜粪便(如牛粪,鹿粪)含有瘤胃微生物,可以补充生物气发酵系统的沼气发酵菌株。

然而,畜禽粪便作为沼气发酵的原料也有一些限制因素:

1畜禽和家禽的体积和干物质含量都很大。新鲜粪肥一般低于30%,冲洗废水低于3%。因此,每单位体积原料的沼气产量相对较低,原料或沼液的运输成本相对较高。

2添加到饲料中的重金属和抗生素的数量正在增加。重金属和抗生素将影响沼气发酵过程,以及沼气残渣,沼液和返回野外的处理。

3畜禽粪便中高含量的氮可能会导致沼气发酵系统中氨的抑制。

为了解决上述问题,畜禽粪便和易降解的种植废弃物通常混合发酵,畜禽粪便冲洗污水可用于稀释其他发酵原料,混合发酵系统比较稳定。单一发酵的畜禽粪便原料。

不同类型的牲畜粪便具有不同的物理和化学性质,这将影响沼气工程的效率和稳定性。在沼气工程设计中,需要特别注意:

1牛粪比沉积物有更多的草,更少的沉积物和更多的浮渣。牛粪中的沙子量仍然比较高,所以要注意除沙。

2猪粪中有较多的草和沉积物,沉积物的数量多于浮渣的数量。由于冲洗污水量大,养猪场粪便量大,浓度低,加热困难,冬季产气量小。

3鸡粪含有羽毛和砂岩,发酵过程中沉积物相对较强。另外,与牛粪中的沙子不同,鸡粪中的沙子被包裹在有机物中,因此去除沙子更加困难。

4羊粪和兔粪含有较多的草和颗粒状。在预处理阶段需要设置化粪池,以使有机物尽可能地溶解在液体中。

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表2,农作物秸秆原料特性及原料气产率

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资料来源:《沼气工程》

与畜禽粪便相比,农作物秸秆干物质含量高,单位鲜重的沼气产量高,原料和沼渣的运输也比较容易。根据秸秆的不同贮藏方法,秸秆可分为青贮秸秆和黄色贮藏秸秆。青贮饲料是一种方法,其中收获的农作物秸秆被切碎并且通过在厌氧条件下通过微生物的发酵来降低pH来保存秸秆。青贮秸秆含水量高,通常在65%至75%之间,有机物质的损失很小。黄色储存是一种自然干燥收获的作物和储存秸秆的方法。黄色贮藏秸秆含水量低,是我国秸秆的主要贮存方式。目前,我国大部分秸秆沼气工程以黄色秸秆为原料进行沼气发酵,而欧洲沼气工程主要采用青贮秸秆或青贮秸秆与其他原料混合作为沼气发酵的原料。

然而,作为沼气发酵原料,农作物秸秆直接存在一些缺点:

1秸秆含有大量的纤维素,半纤维素和木质素。在沼气发酵系统中,纤维素和半纤维素的降解需要很长时间,而木质素基本上不会降解。因此,通常需要使用秸秆发酵原料。物理,化学或生物方法经过预处理,这增加了沼气项目的建设和运营成本。

2秸秆原料的碳氮含量较高,一般在50以上,不适合沼气发酵微生物的正常生长,因此纯秸秆沼气工程的启动时间较长。

3大型沼气工程需要更多的原材料,大量的秸秆收集半径和高昂的储存成本。

4由于长纤维和木质素的存在,在沼气发酵过程中容易产生浮渣,难以进料和排出。

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表3.能源作物原料特性和原料产气率

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资料来源:《沼气工程》

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沼气工程的实践证明,大多数能源作物都适合作为沼气发酵的原料。能源作物的沼气利用方法主要与畜禽粪便混合。优点是原料的碳氮比更有利于沼气发酵微生物的生长。燃气费率也有所增加。这些包括玉米,草,谷物,甜菜,土豆和向日葵。

使用能源作物作为沼气发酵的原料还需要其他技术支持,例如作物收集技术,预处理技术和储存技术。草本能源作物,例如牧草,向日葵,玉米,甜菜等,通常直接切碎或作为生物气发酵的原料进行焚烧。能源作物的组成和沼气发酵原料的适用性与其生长时间有关。通常,随着作物成熟,纤维素含量变得越来越高,并且作物的降解和产甲烷过程更不利。然而,未成熟作物的高水分含量使得原料的储存更加困难。

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表4,工业废水沼气发酵原料特性及原料气产率

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资料来源:《沼气工程》

表5,工业废渣沼气发酵原料和原料气生产率的特点

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资料来源:《沼气工程》

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与农业废弃物相比,工业废弃物产量相对较大,大多数有机工业废弃物可用作沼气发酵的原料。这些废物主要包括食品和饮料生产废物,饲料加工废物,糖废物,淀粉加工废物,造纸废水和水果加工废物。

根据废物的来源,其成分,干物质含量和沼气生产潜力存在重大差异。通常,大多数可用作生物气发酵原料的工业废物悬浮液含量低,性质相对单一,脂肪,蛋白质和糖含量相对较高,易降解。基于这些性质,一些工业废物,作为沼气发酵原料,通常使用更高效的厌氧反应器(例如UASB,IC,EGSB)来产生相对于牲畜粪肥和能源作物更高的沼气产量。

然而,工业废物的来源非常复杂,并且水的量增加。因此,使用通过沼气发酵生产的沼气浆更加困难。因此,以工业废弃物为发酵原料的沼气工程主要用于废水排放达标。通常,在沼气发酵单元的后端需要后处理设施以进一步处理厌氧流出物以满足排放标准。

除上述原料外,城市垃圾和水生植物垃圾也是沼气发酵的良好原料。如城市垃圾中的厨余垃圾,有机垃圾,城市污泥等;水葫芦,水花生,藻类等在水生植物废物中的应用。

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表6.用于厨余垃圾和原料气产量的沼气发酵原料的特性

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资料来源:《沼气工程》

与其他沼气发胶原料相比,厨油具有较高的含油量和含盐量,其来源也较为复杂。厨房垃圾在不同饮食习惯中的成分也有很大差异。鉴于厨余垃圾的特点,沼气工程的设计和运行应注意以下几点:

1由于厨房垃圾中含有硬质材料,如骨头,餐具,筷子,碗等,这些材料很容易损坏泵和管道等工艺设施。因此,应在预处理阶段安装分离装置以除去这些物质。

2厨房垃圾中的蛋白质含量很高,因此在发酵过程中容易引起氨的积累。在沼气工程的运行中,应注意监测原料性质和进料量,以防止氨气抑制。

3厨余垃圾发酵产生的沼气中含有大量的硫化氢,因此硫的高成本限制了能源的有效利用。

4厨房垃圾中易降解有机物的比例很高,很容易酸化。

有机废物的VS/TS一般在80%以上,碳氮比为12-20。适合作为沼气发酵原料,其沼气潜力为300~400m3CH4/tVSin。然而,有机废物通常含有一些病原体,使用前后需要采取一些健康措施,以使其更安全。

在污水处理过程中,污泥产量一般为污水处理量的0.23%~0.7%(污泥含水率为96%),平均值为0.359%或0.14kg干污泥/m3污水。初级沉淀池和二级沉淀池污泥的沼气潜力与畜禽粪便相似。当输入污泥的含水量为96%时,产生的沼气量是污泥量的8至12倍,这是相当原料。沼气产气率为0.20~0.30m3沼气/kg。实际工程调查表明,单位体积污泥产气量为4~14m3/m3污泥,平均污泥产气量为7.54m3/m3污泥。通常采取一些预处理措施来增加沼气生产,例如化学分解,热解,酶水解等。

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表7.沼气发酵原料特性和原料产气率

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资料来源:《沼气工程》

注:上述不同发酵原料的产气特性和产气数据是根据大量文献报道和工程研究获得的,具有一定的代表性,但不代表任何原料的特征参数。条件。特别是,原材料生产数据应尽可能基于实际测量数据。如果没有实际测量数据,沼气生产评估和沼气工程设计不可用,可以作为参考!

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