西部农村沼气建设现状与对策

阐述了大力发展西部农村沼气建设的必要性和可行性．并就如何发展沼气建设提出了一些建议和解决方案。     

万头猪场沼气发电工程热平衡影响因素研究

在分析万头猪场沼气发电工程热平衡及其影响因素基础上,详细阐述了系统热量收支衡算方法。通过算例表明,对于万头猪场的沼气发电工程而言,物料提温占厌氧发酵系统总热量需求的80％～88％,是厌氧消化系统热量需求的主要因素,其次是消化器的热损,占10％～17％,在发电余热回收量不低于沼气总能量40％的情况下,高寒地区的进料浓度应不低于6％,干猪粪进料量应不低于1000kg／d。     

规模化沼气工程消化效率及碳减排核算

规模化沼气工程的产气核算尚无明确标准和评价方法,已严重影响政府补贴政策的落实,并一定程度上加大了沼气工程的运营压力。以山东民和沼气工程为案例,对原料及各级反应罐消化液的理化性质和产甲烷潜力进行了研究,提出了基于产甲烷潜力变化率的物料生物降解性变化率(biochemical degradation rate, BDR)间接核算法。该方法可对规模化大型沼气工程的沼气产量及碳减排进行核算。结果显示,基于BDR法核算的沼气产量与实际上报的沼气产量相差2.3%,碳减排量与监测报告中的数值相差6.3%。BDR法不仅能够准确地对沼气工程的产气量及碳减排进行核算,同时也可为产气的测量、报告与核证提供数据基础。该方法可满足当前沼气转型升级建设实行先建后补的政策投资需求。     

浙江塔牌绍兴酒厂废水处理和新能源示范工程简介

浙江塔牌绍兴酒厂废水处理和新能源示范工程设计处理能力为黄酒废水１５０ｔ／ｄ，采用复合式上流厌氧污泥庆－－序批式活性污泥法（ＳＢＲ）新工艺，处理后水质达到《污水综合排放标准》ＧＢ８９７８－１９９６二级标准。同时制取沼气能源，用作锅炉辅助燃料。     

猪场废水处理中的沼气热电联产工程案例分析

中高浓度畜禽废水处理中的沼气热电联产是保障沼气工程常年稳定运行的有效手段.以典型猪场废水处理沼气热电联产工程为案例,在工程介绍的前提下,引入相关数学模型,对沼气热电联产相关工艺参数进行了计算分析,结果表明,该工程沼气产量最高为1 678 m3/d,沼气发电机组发电效率为31.3％,发热效率为38.8％,总发电效率为70.1％,该沼气工程投资回报期为3.6年;CSTR厌氧罐秋季可达温度为24.3℃,冬季为15.9℃,CSTR厌氧罐内温度分布为秋季罐内平均温度(T)5.4(换热器顶部温度)=25.4℃,平均温度梯度grad1=1.83℃/m,grad2=0.80℃/m;冬季(T)5.4=19.6℃,(grad)1=1.44℃/m,(grad)2=1.06℃/m;通过参数分析,搅拌器宜尽可能置于换热器所在区域,并控制进水量稳定以保证CSTR厌氧罐的消化效果.     

浙江省慈溪农村环境综合整治示范工程评述

在农业和农村现代化进程中 ,按可持续发展的要求 ,促进农村环境生态化 ,深化环境综合整治 ,推动农村环保工作 ,提高人民的生活质量是各级政府有关部门的一项义不容辞的责任。遏制农村生活、生态环境恶化的趋势 ,加大环境综合整治的力度 ,努力创造洁美家园 ,是全社会共同的要求。然而一些农村环境脏、乱、差 ,垃圾乱倒乱堆乱烧 ,河道水质污染等问题十分突出。这些环境问题造成群众生活质量下降 ,阻碍可持续发展 ,与农村现代化建设极不相称。慈溪市从形象工程入手 ,依靠社会力量 ,开展环境综合整治 ,在短期内取得了一定成绩 ,为浙江省如何搞好…     

中药浸膏药渣厌氧发酵产沼气研究

针对中药药渣难处理的特点,以污水处理厂厌氧污泥为接种物,以中药浸膏药渣为发酵原料,以发酵过程中日产气量、pH值、VFA和氨态氮等为参数,对其厌氧发酵产沼气可行性、接种物与中药药渣间配比、发酵温度以及添加微量金属元素等影响因素进行了研究。实验结果表明,中药药渣厌氧发酵产沼气方案可行;在厌氧污泥接种物与中药药渣最佳质量配比为1∶2、最佳反应温度35℃,分别添加适量的Fe、Co、Ni微量金属元素时,厌氧发酵起动时间均较对比样早,产气量较对比样大大增加,且总产气时间缩短。     

日本开发成功用生鲜垃圾制氢和沼气的装置

日产业技术综合研究所采用生鲜垃圾高效生产氢和沼气装置,氢和沼气可用于燃料电池。该装置使两类微生物分两个阶段使有机物分别生成氢和沼气。在残羹剩饭中掺上水,放入微生物发酵,从而生成氢;提取氢后,将剩下的液体移到另外的容器,用另一种微生物发酵,提取沼气。与传统生鲜垃圾生成沼气装置相比,它处理速度快,能源回收率由45％提高到55％。每天可处理生鲜垃圾、食品废弃物60kg,垃圾纸5kg,提取氢0．5m^3,沼气5-10m^3。     

水稻与棉花秸秆不同预处理厌氧发酵产沼气

以猪粪为接种物,以棉花秸秆和水稻秸秆为发酵原料,分别对秸秆进行稀碱法预处理和稀碱法与超声波联合预处理,在发酵温度为(37±1)℃的条件下进行厌氧发酵产沼气的研究。结果表明,以联合预处理的秸秆为发酵原料,厌氧发酵的各项指标均比以稀碱预处理秸秆发酵的效果好,其中累积产气量和沼气中甲烷含量分别提高35.23%和2.4%,发酵后TS、VS含量相对减少2.6%～10.94%,发酵液代谢产物中的有机酸丙酮酸、乙酸和柠檬酸含量相对减少23.9%～25.9%、20.24%～24.53%和41.08%～45.91%。     

BLR厌氧反应器处理垃圾焚烧厂渗滤液工程运行效能

采用1 100 m3 BLR(biogas-lift reactor)厌氧反应器对垃圾焚烧厂渗滤液进行工程化处置,接种污泥为消化污泥,正常运行温度控制在(33±2)℃,启动负荷为1 kg COD/(m3·d),120 d后容积负荷达到10 kg/(m3·d)并稳定运行,出水COD浓度为4 500~6 500 mg/L,COD去除率为88%~92%,出水VFA含量为200~600 mg/L,pH值稳定在7.4~7.7,出水SS含量为1 000 mg/L左右,并可观察到沉降性较好的颗粒化污泥。反应器运行初期将VFA/ALK控制在1.6以内,系统并未因VFA积累而酸化崩溃,运行后期VFA/ALK值小于0.3,系统稳定运行。运行过程中进水氨氮浓度从400 mg/L升高到2 200 mg/L,未发现氨氮对厌氧生物处理的明显抑制现象。垃圾渗滤液中平均每去除1 kg COD产生沼气量为0.32 m3。     

餐厨垃圾厌氧产沼气及沼气异位生物提纯通气比分析

为提高沼气中CH_4的含量,对餐厨垃圾采用高固态厌氧发酵,并利用嗜氢产甲烷菌的代谢作用,在外源通入H_2的情况下对沼气进行异位生物提纯,并分析了耦联反应中的气体组分。结果表明:厌氧发酵产生的沼气中CH_4浓度为52.4%,CO_2浓度为22.8%;经过生物提纯,CH_4提高了36.3%,而CO_2下降了42.1%;在生物提纯相,H_2全部消耗,但仍有13.2%的CO_2剩余。进一步研究了提纯阶段的最适通气比例(H_2∶CO_2),分析了反应过程中的CH_4产率,气体组分,H_2转化率和挥发性脂肪酸(VFA)。结果表明:H_2和CO_2比例为5∶1是沼气提纯的最佳通气比例,该条件下CH_4产率、CH_4体积分数和H_2转化率最高,分别为693.7 mL·(L·d)~(-1)、69.4%和98.7%;将最佳通气比例应用到耦联实验中,CH_4体积分数达到96.1%,H_2和CO_2分别为0.3%和1.8%。通过分析可知,当H_2和CO_2通气比为5∶1时,厌氧发酵产生的沼气经生物提纯后,可达到生物甲烷的品质。     

预处理方法对水葫芦厌氧发酵产沼气的影响

水葫芦可作为厌氧发酵产沼气的原料。研究发现,水葫芦自身的生物特性会制约其产气潜力的发挥,而发酵前预处理有助于解决这一问题。以采自昆明滇池的新鲜水葫芦为研究对象,分别采用物理法(切分法、压榨法),化学法(酸处理法、碱处理法和金属离子处理法)和生物法(酶处理法)对其进行预处理,以预处理后的水葫芦为原料进行发酵产沼气实验。结果表明,金属离子处理的原料产气效果最佳,在中温35℃,进样浓度7.4%(TS)时,其原料TS产气率、平均甲烷浓度和原料容积产气率分别为744.55 m3/t、59.32%和0.144 m3/(m3·d),与切分处理原料相比提高了88%、13%和87%。其余处理方法也在不同程度上优化了水葫芦的产气效果。因此,以预处理的方式来提高水葫芦的生物利用率和产气效率是可行的。     

蓝藻与污泥混合厌氧发酵产沼气的初步研究

为了实现太湖蓝藻打捞后的快速处置,对厌氧颗粒污泥、消化污泥、剩余污泥与蓝藻混合厌氧发酵产沼气进行了研究。结果表明,蓝藻与污泥混合可以有效促进沼气发酵。在蓝藻与厌氧颗粒污泥物料比为6∶1时,产气效果最佳,沼气产率为73 mL/g VS,平均甲烷含量为69%,最大产气速率为138 mL/d,累计产甲烷量为50 mL CH₄/g干物质,分别是蓝藻与消化污泥、剩余污泥混合发酵时的1.5倍和2.3倍。厌氧颗粒污泥、消化污泥、剩余污泥与蓝藻混合,其VS降解率为11.40%～13.73 %,COD减少了27.97%～46.38%。厌氧发酵对蓝藻藻毒素的含量有较大影响,分别从356、366和244 μg/L降低到检测限5 μg/L 以下。     

造纸废水厌氧处理产沼气发电研究

以浙江某纸业企业利用造纸废水厌氧处理所产沼气发电工程为例,研究造纸废水厌氧处理产沼气发电系统工艺运行的稳定性和经济可行性。结果表明:(1)厌氧内循环(IC)反应器运行稳定,产沼气量基本在3000m3/d左右(测定点压强约为2×105Pa),平均产气率为0.38m3/kg,基本达到产气率设计要求。(2)经处理后沼气中硫化氢质量浓度始终处于20～50mg/m3,平均固体颗粒物质量浓度约为15mg/m3,平均湿度为66%,达到发电系统的要求。(3)运行期间平均日发电量为8600kW.h,回用的蒸汽量平均约为1.1t/d。(4)整个沼气发电系统总收支为6.0万元/a,实现收支平衡且略有盈余。(5)假设以煤炭替换沼气发电,以年发电258万kW.h计算,理论上沼气发电系统每年节省煤炭928.8t,减少2118t二氧化碳排放,节能减排成效显著。     

沼气增温与控制系统的设计与仿真

冬季北方寒冷地区温度偏低,难以满足大中型沼气厌氧发酵系统对于温度的要求。为了解决该问题,针对天津地区某奶牛场沼气工程,设计了一套回收发电机余热并辅助电加热为发酵罐体供热的沼气增温控制系统,且实验确定最佳控制温度为35℃。在该系统中,罐体内部均匀布置竖直型循环加热管路,从而使料液温度分布更加均匀,热响应更加迅速,6 d左右即可将发酵罐内发酵料液提升到所需最佳温度;另外,采用罐内部温度及循环水流量的反馈调节,使料液的温度波动维持在±1℃范围内,解决了在冬季由于温度过低而导致沼气产气率偏低、甚至停滞的问题;同时,采用MATLAB软件对基于F-PID及传统PID的温度控制系统进行了仿真。对比结果表明,F-PID控制器较传统PID控制器超调量减小3℃,响应时间缩短60%,表明F-PID系统具有更高的效率、稳定性及实用价值。     

不同存放时间太湖蓝藻产沼气潜力

对不同存放时间蓝藻(新鲜蓝藻、存放3个月、6个月和9个月)进行厌氧消化处置,分析反应过程中沼气量、代谢产物和酶活等变化,获得各自的产沼气潜力。研究结果表明,存放6个月蓝藻组的产沼气率最大,为120.5 mL/g TS,是新鲜蓝藻组的1.29倍。Gompertz模型拟合表明,随着存放时间的延长,最大产沼气量(Pmax)先增大后减小,最大比产气率一直增加。存放3个月蓝藻组的VFA在第6天达到最大,为1 575.4 mg/L,而存放9个月蓝藻组的VFA在第2天达到最大,为1 116.5 mg/L。存放3个月蓝藻组的最大中性蛋白酶酶活为1 203.4μg/(g TS.h),比新鲜蓝藻组提高212.8μg/(gTS.h)。脱氢酶酶活随着蓝藻存放时间的增加呈现先增加后减小的趋势。     

填埋场沼气发电的温室气体减排效益分析

填埋场沼气是垃圾卫生填埋场产生的可利用资源.以深圳下坪垃圾填埋场为例,定量分析垃圾填埋气体发电的温室气体减排效益.结果表明,填埋场沼气发电具有很好的经济效益和环境效益,可作为与发达国家进行CDM(清洁发展机制)项目合作的优先技术领域.     

NaOH预处理对秸秆与蓝藻混合厌氧发酵产沼气的影响

以稻秸和蓝藻为原料,在实验室自制小型发酵装置内进行混合物料厌氧发酵实验,研究不同质量分数NaOH预处理对秸秆与蓝藻混合厌氧发酵产沼气的影响。结果表明,经过NaOH预处理后,稻秸组分被破坏,产气量较对照组有明显增加,发酵时间缩短。扫描电镜观察显示,经碱性预处理过的稻草秸秆孔隙度增大,机械组织暴露,酶解的有效比表面积增大,酶解速率加快。NaOH质量分数为6%的处理组产气效果最好,总产气量比对照组高出248%,且甲烷平均含量达到58.89%,预处理效果最为理想。     

空速和二氧化碳对沼气脱硫剂硫容确定的影响

为了弄清空速与二氧化碳含量对氧化铁脱硫剂硫容确定的影响,分别在实验气源为纯硫化氢,空速为40、80、120和160 h-1以及实验气源为二氧化碳含量分别在0%、20%、40%和80%,其余为硫化氢,空速为80 h-1条件下,对T502(粗脱硫剂)和HXT-2(精脱硫剂)2种氧化铁脱硫剂进行了不同测试条件对氧化铁硫容确定影响的研究。研究结果表明,T502和HXT-2氧化铁脱硫剂硫容测试结果随着空速和二氧化碳含量增加而减少,结果显示了在空速较低条件下(120h-1),二氧化碳含量在40%以下时对氧化铁脱硫剂硫容测试结果影响不大,但二氧化碳含量在40%以上时,对氧化铁脱硫剂硫容测试结果影响显著。     

汽爆秸秆高温固态发酵沼气的研究

沼气液态深层发酵及秸秆的物理、化学和生物预处理方式存在效率低、污染重等问题。为了解决这些问题,对蒸汽爆破预处理方式以及固态发酵在玉米秸秆沼气化中的应用进行了研究。秸秆经过蒸汽爆破预处理后,在50℃的高温条件下进行固态发酵沼气,甲烷产量达到138.2 mL/g TS。通过单因素实验优化,确定最佳发酵条件为：固液比1∶7,初始pH值7.5,接种量35%,NH₄HCO₃添加量0.04 g/g干汽爆秸秆,纤维素酶用量30 IU/g干汽爆秸秆,发酵温度50℃。在上述实验条件下,汽爆秸秆的甲烷产量提高至153.0 mL/g TS,是未汽爆秸秆的2.9倍。发酵后秸秆纤维素和半纤维素的降解率分别为59.86%和67.22%。因此,蒸汽爆破预处理有助于提高秸秆的产气量和降解率。高温固态发酵不仅可以缩短发酵延迟期,提高产气效率,而且发酵结束后不会产生大量废液,对环境友好。