牛場沼氣工程設計中的關(guān)鍵問題研究

文章來源：人氣：發(fā)表時間：2020-02-26 作者：電子商務員

[摘要]做好牛場沼氣工程的設計，要從設計的問題出發(fā)，找到此前設計的不足之處，并有針對性的做好解決措施，才能夠提高設計的效果。本文主要研究了牛場沼氣工程的關(guān)鍵問題，從關(guān)鍵問題出發(fā)進行探討，提出更好的設計思路和措施，供今后的設計工作參考。

前言

研究牛場沼氣工程的設計關(guān)鍵問題，有利于今后的設計工程進行有效規(guī)避，并結(jié)合設計的各個環(huán)節(jié)，提高設計的整體質(zhì)量，這是當前牛場沼氣工程的設計工作需要明確的工作要點。

1、牛場糞污概況及特點

1.1 糞污概況

每頭牛（體重500kg），每晝夜排泄糞便約25kg，含水率為80%左右，含TS18%～20%，年排泄糞便可達7～8t/頭。

每頭牛每晝夜排泄牛尿25～30kg，加上擠奶中心的污水，每頭牛產(chǎn)生尿水與污水40～45kg，收集按80%計算，年排放可達14～16t/頭。此污水COD值一般大于2000mg/L，NH3-N值則在100mg/L以上。

1.2 糞污特點

（1）草渣多。牛以草與青飼料為主食，糞便中除混有少量長草、雜物外，未能充分消化的短纖維物特別多，約占糞重的15%，這種短纖維與水混合后以浮渣出現(xiàn)，極易引起糞坑結(jié)蓄，影響裝置的正常運行。

（2）需厭氧處理，周期效益較長。牛糞中含有機體未能充分消化的物質(zhì)，沼氣發(fā)酵時厭氧微生物也極難予以分解利用，因此，厭氧消化周期較長。試驗與實踐表明，32°C中溫發(fā)酵須30d才能轉(zhuǎn)化牛糞中80%的有機質(zhì)，而南方地區(qū)的常溫發(fā)酵則要60d以上才能達到類似的效果。有的二次發(fā)酵工藝，采用近中溫（20～25°C）發(fā)酵，15d內(nèi)便達到利用有機物85%以上。沼氣產(chǎn)率的明顯提高為牛糞處理效率的提高顯示出了良好前景。

2、沼氣發(fā)酵工藝流程和關(guān)鍵設備

項目實施中，牛場必須實行雨污分流以避免雨水進入糞污處理工程，針對牛糞浮渣多、難降解物質(zhì)較多的特點，選用二步發(fā)酵工藝，在酸化階段加入纖維素、果膠、木質(zhì)素分解菌，制取的酸化液再通入?yún)捬醭剡M行沼氣轉(zhuǎn)化，為獲得高產(chǎn)沼氣、穩(wěn)定運行打下良好的基礎。

2.1 沼氣發(fā)酵塔

沼氣發(fā)酵塔為厭氧發(fā)酵核心設備，微生物的繁殖、有機物的分解轉(zhuǎn)化、沼氣的生成都是在發(fā)酵塔中進行，因此發(fā)酵塔的結(jié)構(gòu)和運行情況是沼氣發(fā)酵工程的重點。

UASB-3C型裝置是專用于動物畜禽糞便厭氧沼氣發(fā)酵的專利設備。該技術(shù)是根據(jù)實踐需求，對傳統(tǒng)上流式污泥床反應器UASB進行若干改良而成，該設備能夠有效存留微生物菌種，無需攪拌裝置，在實際工程中的應用證明其具有防堵、防爆、穩(wěn)壓、高產(chǎn)沼氣等特點。發(fā)酵罐可采用鋼、搪瓷等結(jié)構(gòu)，均須進行嚴格保溫。

2.2 沼氣凈化

沼氣發(fā)酵會產(chǎn)生水和硫化氫，容易引起管路堵塞以及設備腐蝕，所以，大型沼氣工程特別是集中供氣沼氣工程，必須采用脫水和除硫裝置進行沼氣凈化。

沼氣脫水多采用重力法分離設備，而在管路上多采用冷凝器。沼氣除硫目前多采用化學法，其主要脫硫劑為氧化鐵，脫硫反應為：

Fe2O3·H2O+3H2S→Fe2S3·H2O+3H2O+63kJ

再生反應為：

Fe2S3·H2O+1.5O2→Fe2O3·H2O+3S+609kJ

經(jīng)過多年運行經(jīng)驗并結(jié)合成型脫硫劑特點，總結(jié)出脫硫的主要運行參數(shù)：

（1）溫度控制在15～30℃；（2）脫硫劑的水分在10%～15%；（3）脫硫劑的pH大于9；（4）脫硫劑的床層阻力小于100Pa/m；（5）通過脫硫塔的壓力為常壓。

2.3 沼氣貯存

對于大型沼氣工程，由于厭氧產(chǎn)沼氣工作狀態(tài)的波動以及進料量和濃度的變化，單位時間沼氣的產(chǎn)量有所變化。當沼氣作為生活用能或者發(fā)電，需要集中供氣時，為了合理有效地平衡產(chǎn)氣與用氣，通常需要采用貯氣方式。目前采用的貯氣方式多為低壓濕式氣柜，它主要由水槽、鐘罩、塔節(jié)以及導向裝置組成。該氣柜結(jié)構(gòu)簡單、容易施工，可提供較為恒定的壓力，但在冬季寒冷地區(qū)使用需要注意保溫。

3、沼氣發(fā)酵產(chǎn)品利用

3.1 沼氣發(fā)電

沼氣利用是一項節(jié)能環(huán)保項目，根據(jù)國家有關(guān)能源政策和發(fā)展方針，各地政府十分重視沼氣產(chǎn)業(yè)的利用和發(fā)展。厭氧產(chǎn)生沼氣有兩種利用方式，一是作為燃料，供牛場及周邊居民生活用能，二就是沼氣發(fā)電。目前沼氣發(fā)電作為緩解我國能源緊缺狀況的有效手段，成為了我國完善新能源和可再生能源開發(fā)和綜合利用的重要內(nèi)容。隨著常規(guī)能源的日益減少以及環(huán)境問題的日趨嚴重，新能源的開發(fā)利用（尤其是可再生能源的開發(fā)和綜合利用）越來越受到重視，目前國家已出臺了相關(guān)能源利用的方針政策。

3.2 沼液與沼渣利用

沼液與沼渣都是經(jīng)厭氧發(fā)酵所產(chǎn)生的附屬產(chǎn)品。經(jīng)厭氧處理后寄生蟲和害蟲的蟲卵多數(shù)被殺死，減少了病蟲害的來源，它們都可以作為有機肥料替代化肥，根據(jù)實際情況施用于農(nóng)作物。大量實踐證明，沼液中含有吲哚乙酸、赤霞素等殺蟲成分，可以有效殺死蚜蟲、紅蜘蛛等害蟲，具有抗病、殺蟲、增肥效作用。

4、社會效益分析

4.1 對新農(nóng)村建設起到了積極的促進作用。建設小沼工程，能提供清潔優(yōu)質(zhì)能源，美化村莊環(huán)境，將村民從落后的能源利用方式中解脫出來，提高了村民生活質(zhì)量，促進了農(nóng)村美好家園建設，符合“鄉(xiāng)風文明、村容整潔”的新農(nóng)村建設目標要求。

4.2 密切干群聯(lián)系，改善鄰里關(guān)系。建設小沼工程表明政府在協(xié)調(diào)環(huán)境保護與經(jīng)濟發(fā)展關(guān)系方面的一種負責任態(tài)度，村民普遍認為政府是在辦實事辦好事，打心里贊同。小沼工程將養(yǎng)殖場業(yè)主與農(nóng)戶結(jié)成利益共同體，因污染產(chǎn)生的糾紛消失，鄰里關(guān)系變得和睦，養(yǎng)殖場也有了一個較健康的發(fā)展空間。

4.3 提高環(huán)保意識。小沼工程既是能源環(huán)保設施，也是一項公益事業(yè)，村民在享受能源環(huán)保設施帶來的便利生活的同時，也切身體會到發(fā)展清潔能源、促進環(huán)境保護的現(xiàn)實意義，各級政府、養(yǎng)殖企業(yè)和村民的環(huán)保意識有了較大幅度的提高。

結(jié)束語

綜上所述，明確牛場沼氣工程的設計要點，找到設計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，才能夠有的放矢的進行設計，設計人員才能夠?qū)⒆⒁饬Ψ旁谧顬殛P(guān)鍵的環(huán)節(jié)，從而提高設計的整體質(zhì)量。

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