多年来的实践证明,办沼气是一举多得的好事。它能给社会带来许多好处,是我国新农村建设的重要组成部分,也是建设生态型生活和生产的关键环节,是环保设施的关键设备。发展沼气不但可用于做饭、照明、发电、烧锅炉等方面,还可直接用于农业生产,如温室加温、加工和烘烤农产品、储备粮食、水果保鲜等。办沼气的意义,概括起来主要有以下几个方面。
随着国际经济社会的飞速发展,能源紧张和环境恶化日益严重,国际性争夺能源的形势日益加剧,各国政府都在大力寻找和开发替代能源。沼气不仅是做饭的燃料,还是发电、开汽车和烧锅炉的清洁能源。办沼气改变了农村传统的烧柴习惯,减少了大量的污染,有利于保护资源和环境。就我国的沼气资源量来说,就蕴藏有几百亿立方米的储量,将它们转化为能源,相当于目前全国年用电量的20%。因此,开发沼气能源有着广阔的前景和意义。
近年来,我国党和政府把三农问题放到了工作的重要位置,建设社会主义新农村、改善农民生活和生产条件、促进农业生产发展,在农村推广利用户用沼气,是一件与数亿人日常生活密切相关的大事之一,其意义非同小可。
(1)增加有机肥料,办起沼气后,过去被烧掉的大量农作物秸秆和畜禽粪便加入沼气池密封发酵,既能产生沼气,又沤制成了优质的有机肥料,扩大了有机肥料的来源。施用沼肥,可以有效地改良土壤现状,减少化肥用量,改善和提高农作物的产量和质量。
(2)有利于发展畜禽养殖,办起沼气后,有利于解决“三料”(燃料、饲料和肥料)的矛盾,可促进畜牧业的发展。
(3)节省劳动力和资金,办起沼气后,过去农民砍柴、运煤花费的大量劳动力就能节约下来,投入到农业生产第一线去。同时节省了买柴、买煤、买化肥、买农药、花费的资金,使办沼气的农户减少了日常的经济开支,得到了实惠。
(4)有利于保护生态环境,据统计,全球每年因人为活动导致甲烷气体向大气中排放量多达3.3亿吨。农村办沼气后,把部分人、畜、禽粪便和秸秆所产生的沼气收集起来,并作能源使用,不但能减少向大气中的排放量,有效地减轻大气“温室效应”,保护了生态环境。
(5)提高农民的生活质量和生产效率,用沼气做饭、照明或作动力燃料,开动内燃机用于抽水、发电、打米、磨面、粉碎饲料等效益也十分显著,深受农民欢迎。是农村一项重要的能源建设。
(6)农村办沼气是卫生环境工作的一项重大变革,是消灭血吸虫病、钩虫病等寄生虫病的一项有效措施。办起沼气后,人、畜粪便都投入到沼气池密封发酵,粪便中寄生虫卵可以减少95%左右,农民居住的环境卫生大有改观,可控制和消灭寄生虫病,为搞好农村除害灭菌工作找到了一条新的途径;有效减少和控制畜禽疫病的传播。
大中小型沼气工程指城乡生产、生活中产生的各类有机废弃物的沼气化处理工程,处理对象包括有机化工企业、加工企业和规模型养殖企业产生的有机废水、废物以及城镇的生活垃圾等,产沼气规模从每天数百立方到数万立方不等。目前,我国工业企业配套的沼气工程约有26000余处,加上规模型养殖企业的沼气工程,总数有上30000万处。小到日产几十方沼气,大到日产几万方沼气不等,目前最大沼气发电的装置容量的2mw/处。随着沼气事业的蓬勃发展,大中小型沼气工程正发挥出越来越大的作用,并显示出不同寻常的重要意义。
发展大中小型沼气工程,是治理有机污染,加强生态环境建设的需要。
发展大中小型沼气工程,是改造传统产业结构,建设循环经济的重要环节。
发展大中小型沼气工程,是实现资源综合利用,提高整体经济效益的有效途径。
总之,随着沼气的推广利用,它的作用和价值将越来越得到人们的重视。在节约型社会和新农村建设中,在新能源开发和环境治理领域将发挥重要的作用。因此,开发利用沼气十分必要。
沼气是有机物质如秸秆、杂草、人畜粪便、垃圾、污泥、工业有机废水等在厌氧的环境和一定条件下,经过种类繁多、数量巨大、功能不同的各类厌氧微生物的分解代谢而产生的一种气体,因为人们最早是在沼泽地中发现的,因此称为沼气。
沼气在自然界分布很广,凡是有水和有机物质同时存在的地方几乎都有沼气产生。例如:海洋、湖泊以及在日常生活中常见的水沟、粪坑、污泥塘等地方冒出的气泡就是沼气。
沼气最早被发现于100多年前,我国是世界上最早制取和利用沼气的国家之一,近几年来,随着人们生活水平的提高,人们对卫生条件和环保的重视,加上各级政府的大力支持和发展生态农业的需要,沼气事业在全国各地得到了快速发展,目前已迎来了又一个历史发展高潮。
到2007年底,我国拥有户用沼气池2623万户左右,大中小型沼气工程约26200处,遍及全国各地,工程涉及到有机化工、酒厂、酒精厂、纸厂、食品厂、垃圾场、污水厂、养殖场等领域。2004年我国西藏在世界的屋脊上也建成使用了沼气,打破了西藏不能建沼气的观点。沼气工程的工艺也有了新的突破。
沼气是一种多组分的混合气体,它的主要成分是甲烷,约占体积的50%~70%;其次是二氧化碳,约占体积的30%~40%;此外,还有少量的一氧化碳、氢气、氧气、硫化氢、氮气等气体组成。沼气中的甲烷、一氧化碳、氢气、硫化氢是可燃气体,氧气是助燃气体,二氧化碳和氮气是惰性气体。未经燃烧的沼气是一种无色、有臭味(含有的其它气体)、有毒(硫化氢)、比空气轻、易扩散、难溶于水的可燃性混合气体。沼气经过充分燃烧后即变为一种无毒、无臭味、无烟尘的气体。沼气燃烧时最高温度可达1400℃,每立方米沼气热值为2.13万~2.51万焦耳,因此说沼气是一种比较理想的优质气体燃料。
沼气中的主要气体甲烷还是大气层中产生“温室效应”的主要气体,其对全球气候变暖的影响率达20%~25%,仅次于二氧化碳气体。目前大气中甲烷气体的含量已达1.73微升/升,平均年增长率达到0.9%,近年来的增长率是所有温室气体中最高的。但是甲烷气体在空气中存在的时间较短,一般只有12 年。所以,其浓度的变化比较敏感且快速,比二氧化碳快7.5倍。
当空气中甲烷气体的含量占空气的5%~15%时,遇火会发生爆炸,而含60%的沼气的爆炸下限是9%,上限是23%。当空气中甲烷含量达25%~30%时,对人畜会产生一定的麻醉作用。沼气与氧气燃烧的体积比为1∶2,在空气中完全燃烧的体积比为1∶10。沼气不完全燃烧后产生的一氧化碳气体可以使人中毒、昏迷,严重的会危及生命。因此,一定要正确的使用沼气,避免发生事故。
沼气发酵与发酵原料、发酵原料的浓度、微生物菌、酸碱度、严格的厌氧环境和适宜的温度6个因素有关。人工制取沼气必须适时掌握和调节好这六个因素。
原料是产生沼气的物质基础,只有具备充足的发酵原料才能保证沼气发酵的持续运行。目前用于沼气发酵的原料十分丰富,数量巨大,主要是各种有机废弃物,如工业的有机废水、生活垃圾、生活废水、农作物秸秆、畜禽粪便、人粪尿、水浮莲、树叶、杂草等。用不同的原料发酵时要注意碳、氮元素的配比,一般碳氮比(C/N)在20~30∶1时最合适。高于或低于这个比值,发酵就要受到影响,所以在发酵前应对发酵原料进行配比,使碳氮比在这个范围之中。同时,不是所有的植物都可作为沼气发酵原料。例如,桃叶、百部、马钱子果、皮皂皮、元江金光菊、元江黄岑、大蒜、植物生物碱、毒有化合物、盐类和消毒水等,都不能进入沼气池。它们对沼气发酵有较大的抑制作用,故不能作为沼气发酵原料。
由于各种原料所含有机物成分不同,它们的产气率也是不相同的。根据原料中所含碳素和氮素的比值(即C/N比)不同,可把沼气发酵原料分为以下类型:
(1)富氮原料 化工有机污水、生活污水、人、畜和家禽粪便为富氮原料,一般碳氮比(C/N)都小于25∶1,这类原料是农村沼气发酵的主要原料,其特点是发酵周期短、分解和产气速度快,但这类原料单位发酵原料的总产气量较低。
(2)富碳原料 酒糟、纸厂废液、生活垃圾、农作物秸秆,这类原料一般碳氮比(C/N)都较高,在30∶1以上,其特点是原料分解速度慢,发酵产气周期长,但单位原料总产气量较高。
根据测试结果显示玉米秸的产气潜力最大,稻、麦草和人粪次之,牛马粪、鸡粪产气潜力较小。各种原料的产气速度分解有机物的速度也是各不相同的。在常温条件下猪粪、马粪、青草20天产气量可达产气量的80%以上,60天结束;作物秸秆一般要30~40天以上的产气量才能达到总产气量的80%左右,60天达到90%以上;工业有机物一般在中高温条件下,产气较快,滞留期较短。
农村常用原料的含水量、碳氮比和产气率见表1-1:
表1-1 常用发酵原料的构成与产气量
发酵原料 |
含水量
(%) |
碳素比重
(%) |
氮素比重
(%) |
碳氮比
(C/N) |
产气量
(m3/kg) |
干麦秸
干稻草
玉米秸
落 叶
大豆茎
野 草
鲜羊粪
鲜牛粪
鲜马粪
鲜猪粪
鲜人粪
鲜人尿
鲜鸡粪 |
18.0
17.0
20.0
76.0
83.0
78.0
82.0
80.0
99.6
70.0 |
46.0
42.0
40.0
41.0
41.0
14.0
16.0
7.3
10.0
7.8
2.5
0.4
35.7 |
0.53
0.63
0.75
1.00
1.30
0.54
0.55
0.29
0.42
0.60
0.85
0.93
3.70 |
87∶1
67∶1
53∶1
41∶1
32∶1
27∶1
29∶1
25∶1
24∶1
13∶1
2.9∶1
0.43∶1
9.7∶1 |
0.27~0.45
0.24~0.40
0.30~0.50
0.26~0.44
0.18~0.30
0.20~0.34
0.25~0.42
0.26~0.43
0.30~0.49 |
在农村以粪便为发酵原料时,其发酵原料提供量可根据下列参数计算,一般来说,一个成年人一年可排粪尿600千克左右;畜禽粪便的排泄量如下:猪(体重40~50千克)的粪排泄量为2.0~2.5千克/(天·头);牛的粪排泄量为18~20千克/(天·头);鸡的粪排泄量为0.1~0.2千克/(天·只);羊的粪排泄量为2千克/(天·头)。
用农作物秸秆应采用坑式堆沤:首先将秸秆粉碎,踩紧堆成约30厘米厚,泼2%的石灰澄清液并加10%的粪水(即100千克秸秆,用2千克石灰澄清液,10千克粪水)。照此方法铺3~4层,堆好后用塑料薄膜覆盖,堆沤半月左右即可。
在南方由于气温较高,用上述方法直接将秸秆堆沤在地面上即可。
除了上述原料种类对沼气发酵的影响外,发酵原料的浓度对沼气发酵也有较大影响。发酵原料的浓度高低在一定程度上表示沼气微生物营养物质丰富与否。浓度越高表示营养越丰富,沼气微生物的生命活动也越旺盛。在生产实际应用中,可以产生沼气的浓度范围很广,从2%到30%的浓度都可以进行沼气发酵,但一般常温发酵池发酵料浓度以6%~10%为好,发酵原料浓度可以控制在8%左右;原料浓度可根据工艺结构进行调节。不同的工艺结构,对浓度的要求不一,浓度高产气量也高。
沼气发酵必须有足够的沼气微生物接种物。接种物是沼气发酵初期所需要的微生物菌种,接种物来源于阴沟污泥或老沼气池沼渣、沼液等。也可人工制备接种物,方法是将老沼气池的发酵液添加一定数量的人、畜粪便。比如,要制备500千克发酵接种物,一般添加200千克的沼气发酵液和300千克的人、畜粪便混合,堆沤在不渗水的坑里并用塑料薄膜密闭封口,1周后即可作为接种物。如果没有沼气发酵液,可以用农村较为肥沃的阴沟污泥250千克,添加250千克人、畜粪便混合堆沤1周左右即可;如果没有污泥,可直接用人、畜粪便500千克进行密闭堆沤,可作沼气发酵接种物。一般接种物的用量应达到发酵原料的20%~30%。
发酵料的酸碱度也是影响发酵的重要因素,沼气池适宜的酸碱度(即pH)为6.5~7.5,过高、过低都会影响沼气池内微生物的活性。在正常情况下,沼气发酵的pH有一个自然平衡过程,一般不需调节,但在配料不当或其他原因而出现池内挥发酸大量积累,导致pH下降,俗称酸化,这时便可采用以下措施进行调节。
(1)如果是因为发酵料液浓度过高,可让其自然调节并停止向池内进料。
(2)可以加一些草木灰或适量的氨水。氨水的浓度控制在5%(即100千克氨水中,95千克水,5千克氨水)左右,并注意发酵液充分搅拌均匀。
(3)用石灰水调节。用此方法,尤其要注意逐渐加石灰水,先用2%的石灰水澄清液与发酵液充分搅拌均匀,测定pH,如果pH还偏低,则适当增加石灰水澄清液,充分混匀,直到pH达到要求为止。
发酵料的酸碱度可用pH试纸来测定,将这种试纸条在沼液里浸一下,将浸过的纸条与测试酸碱度的标准纸条比较,浸过沼液的纸条上的颜色与标准纸上的颜色一致的便是沼气池料液的酸碱度数值,即pH值。
沼气发酵一定要在密封的容器中进行,避免与空气中的氧气接触,要创造一个严格的厌氧环境。
发酵温度对产气率的影响较大,农村变温发酵方式沼气池的适宜发酵温度为15~25℃。为了提高产气率,农村沼气池在冬季应尽可能提高发酵温度。可采用覆盖秸秆保温、塑料大棚增温和增加高温性发酵料增温等措施。
另外,要提高沼气池的产气量,除要掌握和调节好以上6个因素外,还需在沼气发酵过程中对发酵液进行搅拌,使发酵液分布均匀,增加微生物与原料的接触面,加快发酵速度,提高产气量。在农村,简易的搅拌方式主要有以下3种:
(1)机械搅拌 用适合各种池型的机械搅拌器对料液进行搅拌,对搅拌发酵液有一定效果。
(2)液体回流搅拌 从沼气池的出料间将发酵液抽出,然后又从进料管注入沼气池内,产生较强的料液回流以达到搅拌和菌种回流的目的。
(3)简单震动搅拌 用一根前端略带弯曲的竹竿每日从进出料间向池底震荡数10次,以震动的方式进行搅拌。
沼气是有机物在厌氧条件下(隔绝空气),经过多种微生物(统称沼气细菌)的分解而产生的。沼气细菌分解有机物产出沼气的过程,叫做沼气发酵。沼气发酵是一个极其复杂的生理生化过程。沼气微生物种类繁多,目前已知的参与沼气发酵的微生物有20多个属、100多个种,包括细菌、真菌、原生动物等类群,它们都是一些很小、肉眼看不见的微小生物,需要借助显微镜才能看到。一般把沼气细菌分为两大类:一类细菌叫做分解菌,它的作用是将复杂的有机物,如碳水化合物、纤维素、蛋白质、脂肪等,分解成简单的有机物(如乙酸、丙酸、丁酸、脂类、醇类)和二氧化碳等;另一类细菌叫做甲烷菌,它的作用是把简单的有机物及二氧化碳氧化或还原成甲烷。沼气的产生需要经过液化、产酸、产甲烷三个阶段。
在沼气发酵中首先是发酵性细菌群利用它所分泌的外酶,如纤维酶、淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等,对复杂的有机物进行体外酶解,也就是把畜禽粪便、作物秸秆、农副产品废液等大分子有机物分解成溶于水的单糖、氨基酸 、甘油和脂肪酸等小分子化合物。这些液化产物可以进入微生物细胞,并参加微生物细胞内的生物化学反应。
上述液化产物进入微生物细胞后,在胞内酶的作用下,进一步转化成小分子化合物(如低级脂肪酸、醇等),其中主要是挥发酸,包括乙酸、丙酸和丁酸,其中乙酸最多,约占80%。
液化阶段和产酸阶段是一个连续过程,统称不产甲烷阶段。在这个过程中,不产甲烷的细菌种类繁多,数量巨大,它们的主要作用是为甲烷提供营养和产甲烷菌创造适宜的厌氧条件,消除部分毒物。
在此阶段中,将第二阶段的产物进一步转化为甲烷和二氧化碳。在这个阶段中,产氨细菌大量活动而使氨态氮浓度增加,氧化还原势降低,为甲烷菌提供了适宜的环境,甲烷菌的数量大大增加,开始大量产生甲烷。
不产甲烷菌类群与产甲烷菌类群相互依赖、相互作用,不产甲烷菌为产甲烷菌提供了物质基础和排除毒素,产甲烷菌为不产甲烷菌消化了酸性物质,有利于更多地产生酸性物质,二者相互平衡;如果产甲烷菌量太小,则沼气内酸性物质积累造成发酵液酸化和中毒;如果不产甲烷菌量少,则不能为甲烷菌提供足够的养料,也不可能产生足量的沼气。人工制取沼气的关键是创造一个适合沼气微生物进行正常生命活动(包括生长、发育、繁殖、代谢等)所需要的基本条件。
从沼气发酵的全过程看,液化阶段所进行的水解反应大多需要消耗能量,而不能为微生物提供能量,所以进行的比较慢,要想加快沼气发酵的进展,首先要设法加快液化阶段。对原料进行预处理和增加可溶性有机物含量较多的人粪、猪粪以及嫩绿的水生植物都会加快液化的速度,促进整个发酵的进展。产酸阶段能否控制得住(特别是沼气发酵启动过程)是决定沼气微生物群体能否形成、有机物转化为沼气的进程能否保持平衡、沼气发酵能否顺利进行的关键。沼气池第一次投料时适当控制秸秆用量,保证一定数量的人、畜粪便入池,以及人工调节料液的酸碱度,是控制产酸阶段的有效手段。产甲烷阶段是决定沼气产量和质量的主要环节,首先要为甲烷菌创造适宜的生活环境,促进甲烷菌旺盛生长。防止毒害、增加接种物的用量,是促进产甲烷阶段的良好措施。
根据沼气商品化、工厂化、标准化的发展趋势,结合多年来沼气推广中存在的一些问题和难点,近年来,在专家、学者和企业界的努力下,沼气工艺有了新的发展,结构功能有了很大提高。以北京菲涅尔科技有限公司为主导,开发的SBBR(太阳能仿生沼气反应器)、FBBR(菲涅尔仿生动态沼气反应器)在国内外得到了广泛的推广应用,受到了专家的关注和业内的效仿。该公司在沼气新工艺开发和应用中总结经验,整合优势,完善功能结构,率先开发出3I沼气新工艺(一体化太阳能与沼气、一体化发酵间与储气间、一体化仿生与动态发酵)。
3I沼气新工艺经过多年的改进和示范,工艺、结构得到了完善,关键设备制造技术已经成熟,功能、性能、自动化程度有了很大的提高,新材料、新设备得到了实践检验。特别是一体化太阳能沼气,从加温保温的耗能上得到了证实;一体化发酵与储气结构密封有了可靠的密封方式;关键设备的工厂化、标准化、批量化、规模化、系列化生产,有了可靠的技术和专用制造设备的保障。
3I沼气新工艺,将太阳能集热装置与沼气工程结合于一体,用太阳能给沼气发酵原料加热保温,克服了沼气在寒冷地区冬季不能运行或高耗能运行的重大难题,确保了沼气在寒冷地区的常年低耗能运行。大大减少了自身耗能,且减少了运行成本。将发酵间与储气柜合二为一,克服了发酵罐顶部施工难、易腐蚀、易损坏的难题,且大大减少了发酵罐集气顶部建造成本,还提高了罐体顶部集气部分的寿命。将沼气工程关键设备由现场施工改为工厂化生产,大大提高了工程质量和技术服务水平,并给用户有了工程质量和运行技术服务的保障。
自身耗能低,运行费用下降了三分之二。
一体化发酵与储气,减少了工程量,建造成本大大降低。
建设周期可缩短二分之一。
自动运行,维护简便,节省工时。
集气储气罩安装方便,无需防腐,气密性好,经久耐用。
开放式进出料,省电省工,设备使用寿命长。
水气混合搅拌,物料不易结壳,不沉渣。
动态仿生发酵,产气率高。
高低浓度物料进出方便,物料适应性广。
工厂化、标准化、批量化生产,可满足市场的大量需求。
标注:
1.日光温室 2.滤渣池 3.主池 4.集气口 5.集气储气罩 6.破壳喷管 7.输气管 8.调节池 9.进料口 10.沼气灯 11.水压式排气阀 12.电动排气阀 13.脱硫塔 14.脱水塔 15.压力探头 16. 16.太阳能集热器或保温帘 17.设备间 18.增压机 19.增压器 20.阻火阀
21.沼气锅炉 22.控制柜 23.热水循环泵 24.加热管 25.菌床 26.回喷管 27.回喷泵
28.回液泵 29.破壳泵 30.好氧池 31.充气管 32.气泵 33.固液分离池(脱水池)
注:3I沼气工程:一体化(integrated)太阳能沼气反应器
一体化(integrated)发酵储气新工艺
一体化(integrated)仿生与动态发酵
1.严格遵守安全生产规章制度和操作规程的各项规定。
2.沼气站内严禁烟火。严禁堆放易燃易爆物品,消防器材应确保可用。
3.严禁向发酵池内投放有害气体或刺激性物质。
4.厌氧池及污泥池要进行维修时,首先必须采取通风、换气、放空清理措施,待可燃和有害气体含量排尽时,证明无危险后,方可操作。
5.清理机电设备及周围环境卫生时,严禁接触设备运转部位,冲洗水不得溅到电缆头和电机带电部位及润滑部位。不允许在设备间长时间停留。
6.日常维护当高空作业时,必须作好防护工作。
7.电器设备、线路发生故障后,立即切断电源,维修各种设备时必须断电作业,并应在开关处悬挂维修标牌后,方可操作。
8.雨天或冰雪天气,操作人员在构筑物上巡视或操作时,应注意防滑。
9.沼气站内的发酵池及设备维护时,不得单人操作或操作时另有陪护人员在场。
10.沼气站内的设备间,必须确保通风,沼气发酵池上的温室应定时换风排气,以免集存沼气造成危险,冬季可根据沼气站内的气味浓度情况安排换气时间,减少排气次数,避免将内部的热量排除。
11.沼气站内应确立专人负责管理,多人值班时应严格执行交接班制度。交班者应按交班内容详细交接清楚,不得马虎。
1).交班时如发生事故和不正常情况,由交班者处理,如短时间难以解决,得到接班人同意后,再进行交接。
2).交班期间发生事故与问题,由交班者负责。接班后发生事故与问题,由接班者负责。
3).交接内容:
本班出勤人数、工作情况、交接时间;
整体工程运行产气量等情况及记录;
设备、仪器运转使用情况及检查记录;
发酵原料及沼渣沼液进出情况及记录;
12.沼气系统日常维护管理的原则:
1)精心控制及维护沼气系统,使其稳定正常运行。
2)对进料、出料、PH值、温度、浓度、沼气的硫化氢含量进行实时的监控和检查,使其连续稳定在合理的数值上。
3)定期对沼气厌氧池、储气袋、增压机、进出料泵、加热及热水系统、沼气输气管网进行检查,防止故障发生。
4)及时更换脱硫液。
5)定期对水封、阻火器(水封式)、安全排气阀和输气管网进行检查,以免堵塞影响使用。
6)定时对设备间进行换气,以免燃气成分过高,出现火灾隐患。
7)定期对气阀门、增压机和用器具进行渗漏检查,以免出现漏气现象。
8)在沼气站内(含所有设备间及进出料间)操作时,严禁使用明火。
9)已投入运行的沼气站,严禁在厌氧池周边进行带火花类的作业(如电焊、氧焊等)。
10)新池子投入运行时,严禁在厌氧池周边试火,严禁在输气管道上直接试火。
认真监测运行参数:运行参数包括每班、或是每天的进料量、进排料液以及厌氧池内各个采样点料液的温度、PH值、浓度,对浓度、温度值和PH值需要每班监测。对沼气站内安全需密切定时监视。
原料前处理是保证沼气发酵池稳定正常运行的首要前提条件,其中包括沉砂,去掉大块杂物,清除浮渣等;把进料温度提到高出正常运行温度的2~3℃(指中温或高温运行的沼气工程、尤其是工业污水厌氧发酵);用回流液调节进料的PH值和料液浓度,进料浓度应在8~10%,参照事先配好的样品进行比较;进料液的PH值在7左右。
投料启动:新沼气池的投料启动非常关键,夏季一般在3-7天,冬季在1-2个月,主要由原料的堆沤程度而定,堆沤的目的是为了调节酸碱度、排放原料内的空气和添加沼气菌进行接种。因此,新池子启动前应将发酵原料堆沤好。
先将粪便堆沤好再投入池内,以免启动时间太长,原料堆沤方法如下:
新沼气池建好后,投料时应注意先将原料进行预先发酵接种,即堆沤接种。将人、畜、禽类粪便加水搅匀,使干物质浓度约为6-8%,可流动状态,分层添加适量接种物(有甲烷菌种的污泥、污水或已运行的沼气池内的沼液、沼渣)堆沤至产生沼气(即有泡冒出)再投入使用。如直接放入池内进行预发酵至产气(见池内原料有气泡冒出,即为产气),首先投入料量应小于池容的一半,让进料口能与池子通风,待产气后再添加到所需的料位;有条件的用户应先在泥坑中预先堆沤发酵至产气(这样可缩短预发酵时间),预发酵堆沤时可用农膜将原料覆盖,使原料增温缩短预发酵时间。北方冬季堆沤发酵原料时,应选在中午气温较高时操作,冬季堆沤时有条件的用户可适当加些热水搅拌原料进行堆沤,原料搅拌好后用薄膜密封并盖上草帘保温,有太阳时打开草帘。
根据监测上述参数确定每天的进料量。进料量过多容易引起运行酸化甚至运行失败;进料量过少,没充分发挥装置的效益,可以参照设计的进料量,主要依据工程运行效果确定每天或每次的进料量;COD去除率达到70%,发酵料液温度30~35℃时,产气率为0.8-1m3/ m3·d,为正常运行参数。
搅拌目的便于新入的料液与原有的料液充分接触,便于生物发酵充分达到产气旺盛的目的。
如果沼气系统存在负压,将在沼气管道内产生回火。回火会使温度升高,产生气体膨胀,从而破坏管道和设备,严重时会导致沼气泄漏并产生爆炸。因此,沼气管道上的阻火器应加强日常管理。如湿式阻火器应经常检查水封罐内的水位,随时补充蒸发掉或沼气带走的水分。水封高度一般控制在30-40mm范围内;干式阻火器应定期取出金属丝网用洗涤剂清洗,防止其阻力增大,更重要的是金属丝网上结垢太多时,其吸热速度及效率降低,影响其阻火功能。
通过监测沼气发酵运行中的各项数据,控制污泥的回流量进料量和进料温度等;把上述参数列成表格,用按时填报表格的方式督促岗位操作者认真负责地监控系统运行。也可以通过这些数据分析浓度、PH值和温度的变化趋势,指导系统运行。
沼气发酵排出液的后处理,是坚持清洁生产的重要环节。畜禽粪污沼气发酵后的沼液处理,一是实现零排放目标,上清液或是回用稀释畜禽粪便,或是经过调质浓缩成为营养液的液面肥和无土栽培的液体肥。沼渣经过调质处理生产生物复合有机肥。发酵排出液实现零排放是最佳处理方案。沼渣同样用作生物复合有机肥原料,上清液或是流经氧化塘或人工湿地做进一步处理,或是采用好氧处理方法,最终达标排放。
压力是沼气系统正常稳定运行的重要参数,必须随时观察压力的情况,如有异常应立即检查。如管道压力升高,则必须检查是否有管道堵塞,凝水器积水及积水结冰,脱硫塔中脱硫剂结块,增压机等情况,如发现应立即排除;如管道压力降低,则必须检查是否增压机发生故障、有管道及沼气设备(贮气袋、脱硫塔、气水分离器等)破裂,泄露等情况。
发酵间的沼液设置为自流式排液。沼气发酵间渣泥应该定期进行排出,排渣时将出料开启,渣液流入滤渣池内,在滤渣池内进行渣液粗分离后,人工将沼渣运出。
进入冬季前,应认真作好寒冬正常运行的管理工作,认真检查和加强对太阳能集热、发电余热、辅助加热系统、热交换系统、泵、阀门、水封、凝水器、管道、固液分离装置等部位的防寒保温措施。充分发挥各加热系统的功能,确保发酵料液的温度在设计的恒温值中。
认真阅读各仪表出厂使用说明书,严格按规定使用操作;应对仪器和显示记录仪表按时察视,发现异常情况应及时采取措施;操作者应注意观察各种设备或系统的控制信号是否正常,并作好运行记录,发生故障应立即通知检修人员或运行管理人员;
认真阅读各设备及仪器出厂时使用说明书,严格按规定使用操作;所有控制仪器、设备应在规定的电压下工作;如有故障出现时,必须立即停机检修,检修必须在设备断电的情况下进行,在排除故障后方可重新合闸。
对储气袋运行管理主要是防止漏气和防止日光照射而影响寿命,日常管理时应经常检查储气间是否遮雨遮光,以免老化。新储气袋第一次使用应排出空气,储气袋在启用前必须进行空气排出,再将其充入沼气,直到储气袋内的沼气可点燃为止。排气时要切实注意安全;并不能在进出口直接试火。储气袋的压力须保持在系统正常运行压力下,一般为2500~3000Pa;应定期排放积水;冬季积水过多会上冻,应做好防冻措施;
沼气管道或冷凝水收集器内的冷凝水应定期排放,排水时应防止沼气泄漏;
脱硫装置中的脱硫剂应定期更换或再生,冬季气温低于0℃,应采取防冻措施;
水封罐的液位应保持在标准高度上,高低及时排放或补充;
人员进出沼气设备间及储气间察视、操作或维修时,必须防静电产生,并不得穿带铁钉的鞋子或高跟鞋;
检修沼气厌氧间、储气袋和电器设备,应由具有相关专业资质的人员操作;
冬季要注意水封池及排水阀门的防冻,以防储气系统超压;
每年雷雨季前储气柜避雷针必须做好检修、保养、检测工作,接地电阻<10Ω。
供气站沼气供家庭使用沼气时,应定期检查连接软管是否连接可靠,并隔1-2年更换新的连接软管,防止因软管老化而产生沼气渗漏。在沼气不用的情况下,应关闭进户总阀门,确保安全使用沼气。如发现有漏气现象,不能使用明火或电灯进行照明,应关闭进气阀并打开门窗进行通风,待确认安全,查明原因后方可继续使用。
1.控制功能((以下是智能型全部功能说明,由于各工程功能不同,下列相关功能仅供参照) :
液晶水温水位显示:6寸彩色液晶触摸屏可显示水温、水位,各种外接负载的运行状态和动态运行图。
P1控制:温度T1低于设定温度下限,启动泵P1,同时开启沼气锅炉,下限温度达到设定上限时停止;另外如太阳能集热器中的T2温度高于设定温度时P1也工作,不受温度T1控制,这时P1工作时同时开启转换电磁阀E4,关闭电磁阀E5,当T2温度低于设定温度时关闭E4,打开E5,P1停止工作,这时P1恢复受T1控制。
热泵开关机:温度T3低于设定温度下限,启动热泵,温度达到设定上限时停止。
P2控制:W4高于设定上限,启动P2,到设定下限时停止;并可定时启动和停止,但当W4在下限时,时控不能启动,在下限以上启动,到下限时应停止。具备手动开关功能。
P3控制:到设定时间启动P3,启动一段时间后停止。每天定时启动6次,每次启动20~180分钟可调;另具有连续启动功能。
P4控制:受W1和W2互锁控制。当W1高于下限时,W2低于上限时P4启动,当W2高于上限时停止,当W1低于下限时也停止。同时带有P4工作的时间累计值,可查看当天累计值、当月累计值和当年累计值,累计值的显示符号为:----时---分×Xm3
P5控制:定时启动,每天工作2次,每次0~120分钟可调;具有手动开关功能。
P6和P7控制:P6启动120分钟后,关闭P6,启动P7,交替运行。P6和P7并分别具有手动开关功能。
E1控制:当W1超过设定上限时,打开电磁阀E1,W1低于设定上限时停止。具有手动开关功能。
E2控制:W3低于设定低水位时打开E2,到达到高水位时停止。
E3控制:PH值控制器给出的是220V电源开关(受PH值控制仪控制,低于设定低值时开,到设定高值时关)信号。
时间控制(卷帘用):一路时间控制220V/2.2KW电源,每天顺向定时启动一次,到所定位置时停止。每天逆向启动一次,到所定位置时停止。定位信号为接近开关。
环境温度测定(T4)
故障报警:将可能发生的故障显示在屏幕上,便于故障确认及维修。
宽电压工作:可以承受较宽的电压波动,耐高压、耐低压幅度较大。
安全防护:设有短路、过流、漏电、过温断电四种安全防护功能。
密码设置:系统设置为三级密码管理,一级密码为制造商对该系统的最高管理,输入一级密码可直接启动系统的运行和管理。系统停止工作,只能凭一级密码恢复系统工作。二级密码为用户管理员使用,可调节修改相关参数等。三级密码为操作员使用,可开关各泵、阀等,可从电脑上下载运行参数等。
系统控制器带有PH值显示功能,PH显示
计算机控制系统把现场控制器通过有线的形式和计算机相连。无论是参数设置,状态显示,运行曲线,计算机系统中都有多个分离界面,方便显示和设置。所有的实际输出状态将被再采样以判别是否执行设备有故障。计算机界面参考已提供的界面要求(可根据本文确立的系统功能修正界面)。
一、开机界面
点击“****”输入密码,进入
点击“修改密码“出现下图所示界面
密码修改以后需点击“确认“键方可修改成功。
注: 密码错误或者不输入密码将无法进入主界面
二、自动锁机功能
在上图的界面下,输入密码二,点击“进入”出现
下图所示:输入需要锁机的年、月、日,例如上图
所示到2008年8月30号,本系统将自动停机,点
击图中的“取消“键即可永久性去掉锁机功能。
三、菜单“首页”说明(略)
四、菜单“公司介绍”说明(略)
五、菜单“状态图”说明
1、当前界面是FBBR沼气工程实时显示图,温度T1、温度T2
循环泵P1、P2、P3、P5、热泵
点击下一页进入下一块(显示功能同上)
菜单“状态表”说明
当前界面以文字形式显示实时状态,红色图标闪动代表正在运行此状态。
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六、菜单“参数设置”说明(一)
1、 点击要修改的数字如图7所示,
2、输入你要设置的参数值点击”ENT”、再点击下载即可输入成功,如果点击”ES”即可退出设置。
3、点击“下一页”进入别的参数设置(略)
七、菜单“参数设置”说明(三)
此界面是由用来设置各种功能的启用和停止,默认状态为启动),只要点击“取消”,就可取消此功能(闪动为取消成功)。
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八、菜单“手动控制”说明
1、 点击手指所指图标即可各种循环泵和电磁阀。
2、 在手动界面下,没有自动功能,必须恢复到其他界面才能进入自动状态。
本界面主要用于调试过程中使用.
3、 点击手指所指图标即可启动手动加
4.热、管路循环、手动上水功等功能能。
5.温差循环P1手动启动一分钟以后自动停止.
6. 上水阀E1、E2在水箱水满一分钟以后自动停止管路循环E4在达到设定温度一分钟以后自
动停止.
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九、菜单“曲线图”说明
进入此界面以后,系统运行的温度和水位参数以曲线的形式记录下来,可记录数天的参数。
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1.沼气站内管理人员必须严格按照沼气系统安全运行规程,进行安全生产。重视沼气的危害性和危险性,谨慎管理。
2.沼气站内管理人员必须严格按照沼气设备产品说明书的规定进行管理及维护,保证沼气设备的正常运行。
3.沼气站内一律禁止明火,严禁吸烟。沼气系统区域内严禁铁器工具撞击或电焊、气割操作。
4.沼气站建立出入检查制度,严禁小孩及闲杂人员进入。严禁打火机等危险物品的带入。
5.定期检查沼气管路系统及设备的严密性,如发现泄漏,应迅速停气修复。检修完毕的管路系统或贮存设备,重新使用时必须进行气密性试验,合格后方可使用。沼气主管路上部不应设建筑物或堆放障碍物,不能通行重型卡车。预防沼气泄漏是运行安全的根本措施。
6.沼气贮存设备因故障沼气需放空时,应间断释放,严禁将贮存的沼气一次性排入大气。放空时应避免雷雨或闪电的天气。另外,放空时应注意下风向有无明火或热源(如烟囱)。放空时尽量将排气管口树高些。
7.由于H2S和CO2比空气重,须防止在低凹处积聚(如检查井),在站内低凹处作业前,应将此进行强制通风后,确认安全后再作业,以防止操作人员窒息。
8.沼气站内必须配备消火栓、若干个灭火器及消防警示牌,并定期检查消防设施和器材的完好状况,保证其正常使用。
9.严禁人员在运行的设备间、储气间、厌氧池周边长时间停留。
10.严禁一个人对正在运行的设备和设施进行维护或维修,一个维修操作工操作时,应另有一个陪护。
11.严禁在厌氧池周边试火,严禁在输气管道上直接试火。
沼气的净化是指脱硫脱水设备,我公司所配套的脱硫脱水设备为干式结合工艺,维护简单,运行费用低。使用方法根据规模大小,且方法不等,使用方法现场给予培训及指导。
我公司的沼气工程配备有沼气壁挂炉(500立方米以下)或改装的沼气锅炉,具体使用方法现场进行培训指导。
发电机为配套产品,非我公司提供。使用及管理方法见发电机厂家提供的说明书。 |