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沼气的工艺比较

作者:admin 发布日期: 2019-05-27 二维码分享
沼气的工艺比较
生物燃气俗称沼气,是指生物质在厌氧条件下被甲烷菌等多种微生物分解利用所产生的气体,主要成分是CH4和CO2。? 
生物质都是以大分子状态存在,不能被微生物直接吸收利用,须被分解成可溶于水的小分子化合物,即多糖分解成单糖或二糖,才能进入微生物细胞内,进行以后的一系列的生物化学反应。生物质的化学预处理手段大量使用酸、氧化剂、敏化剂等化学试剂,选择性差,?降解过程有许多副产物产生,且降解反应条件较为苛刻,后处理困难。而酶催化将纤维素水解成葡萄糖,选择性高,反应条件温和,环境友好,是理想的洁净工艺,但由于酶的制造成本高,?限制了其在生物质水解中的工业化应用。虽然木质素是一种难于降解的高分子化合物,但还是有一些真菌和细菌作用于木质素,有的真菌还能彻底降解木质素为CO,但是利用真菌降解木质素的缺点是真菌生长慢、降解需要的时间长。
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工艺流程如下:秸秆称量后在秸杆储料场经装载机运送到秸秆揉搓机,揉碎后再经皮带输送机送至卸料池。预处理后的秸秆通过螺旋输送机卸至调浆池与锅炉供应的热水及回流的沼液进行混合、加热、接种,达到设计浓度及温度要求,然后由转子泵输送,再经切割机进一步粉碎至粒径为2?mm后进入1级发酵罐。?? 
在1级发酵罐中,秸秆中大部分可降解物质被微生物降解转化成沼气,混合液经自流或泵送至2级发酵罐,再进行降解及储存。产生的沼气通过管道送至沼气净化装置。混合液则进行固液分离。沼渣经皮带输送机送至沼渣储场,外运到其他储存区或直接外售;沼液直接回流至调浆池,多余部分沼液利用沼液储存池暂存后再用于调浆配料。
存在问题:由于秸秆的成分较为复杂,所以发酵制沼气时存在一些不利因素。首先秸秆内的高木质纤维素含量难以被厌氧菌消化,存在分解时间慢、产气周期长、产气效率低的问题。且秸秆是固态物质,发酵过程中流动性差、无法进行连续消化、容易结壳,对反应器结构设计有很大的障碍。其次利用秸秆发酵效率不高,只能利用其中一部分已挥发的固体,其余很大一部分固体仍未充分利用、需要频繁出渣、由于发酵环境封闭,导致进出料操作麻烦。
固态厌氧消化也称为干发酵,适合处理木质纤维类原料和生活有机垃圾等固态原料,反应器内总固体浓度(TSr)一般在20%?~?50%。
秸秆干发酵产沼气是水稻、玉米、花生等农作物秸秆作为原料,经过粉碎并添加发酵菌剂做堆沤等预处理后?,加入沼气池进行厌氧发酵来生产沼气和有机肥料。农作物秸秆干发酵产沼气技术主要是以厌氧消化和生物酶技术为主。针对有机垃圾、秸秆等有机固废原料的特性,低耗的沼气干法发酵技术受到重视,尤其是干法沼气技术的工程化研究。
固态厌氧消化与传统发酵技术的区别就在于:不一般不需要加大量的水稀释原料,不仅节水还能避免   沼液的处理难题;对粒径和杂质的要求较低,预处理简单;有机负荷率和池容产气率相对较高;发酵剩余物脱水较容易甚至不需要脱水即可直接利用,与湿式工艺相比,干式厌氧工艺具有以下明显的优势:1)?可以适应各种来源的固体有机废弃物;2)?运行费用低,容积产气率高;3)?需水量低或不需水,残渣后续处理费用低;4)?运行过程稳定,无湿法工艺中的浮渣、沉淀等问题。
湿法发酵有启动性良好和传质均匀的优势,但单位容积反应器的物料处理量不及干式发酵。干式发酵启动性能虽欠佳,但具备较高的单位容积产气率以及无大量沼液排放的优点。因此提出一种将湿法和干法联合的两级厌氧发酵工艺制备沼气。
湿式发酵处理后发酵物料输送至干法发酵反应器进行干法固态发酵进而制备沼气;其中,经干法发酵收集的沼液渗滤液体,通过回流装置回流到湿法发酵罐体内,接种于新物料,进而循环利用,结合湿法发酵易于接种启动和干法发酵单位容积产气率大的优点于一体。
厌氧发酵实验采用两级发酵,为湿式发酵,级为干式发酵。? 在秸秆厌氧发酵的前期是微生物利用底物有机分了(糖类,氨基酸和长链脂肪酸) 降解转化为挥发性有 机酸的阶段。过早转入干式发酵阶段,使得微生物未能大量附着在底物秸秆表面。在湿式发酵时问较长的情况下(大于10?d) ,两级发酵体系以及滤除液体的综合甲烷产气量基本不受任何影响。? ? 
湿式发酵阶段滤除的发酵液可以回流到湿式发酵罐体作为接种物,所以滤除液体产甲烷潜力不可忽 视。合理发酵周期的湿式发酵转入干式发酵的两级发酵工艺与单纯单级湿式发酵相比,具有相当的产气效率。
由于湿式发酵阶段发酵体系菌群富集主要集中在1——10d,从厌氧发酵的降解和实际工程应用角度综合分析,得出湿式发酵和干式发酵联合的两级发酵体系中湿式发酵周期应控制为10d左右,过短不利于甲烷菌群的富集,过长则不能突显干式发酵单位处理量大的优势。
来源:百度文库




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