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厭氧發(fā)酵罐原理介紹厭氧發(fā)酵罐原理介紹
高效—厭氧發(fā)酵罐又稱厭氧發(fā)酵罐,是指有機(jī)物質(zhì)(人畜家禽糞便、秸稈、污泥垃圾等)在一定水分、溫度和厭氧條件下,通過各類微生物的分解代謝,zui終形成甲烷和二氧化碳等可燃性混合氣體—沼氣的過程。那么沼氣發(fā)酵新型設(shè)備—厭氧發(fā)酵罐就開始普遍使用。
一個(gè)完整的大中型沼氣發(fā)酵工程——厭氧發(fā)酵罐無論其規(guī)模大小,都包括如下工藝流程:原料(廢水)的收集、預(yù)處理、消化器(沼氣池)、出料的后處理和沼氣的凈化與儲存等部分。
(一)厭氧發(fā)酵罐原料收集在畜禽場或工廠設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)當(dāng)據(jù)當(dāng)?shù)貤l件合理安排廢物的收集方式和集中地點(diǎn),以便就近進(jìn)行沼氣發(fā)酵處理。收集到原料一般要進(jìn)入調(diào)節(jié)池儲存,因?yàn)樵鲜占瘯r(shí)間往往比較集中,而消化器的進(jìn)料常需在一天均勻分配。所以調(diào)節(jié)池的大小一般要能儲存24小時(shí)廢物量。在溫暖季節(jié),調(diào)節(jié)池常可兼有酸化作用,這對提高原料可消化性和加速厭氧消化都有好處。若調(diào)節(jié)池內(nèi)原料滯留期過長,會(huì)因耗氧呼吸作用或沼氣發(fā)酵的進(jìn)行而損失沼氣產(chǎn)量
(二)厭氧發(fā)酵罐原料預(yù)處理原料常混雜有生產(chǎn)作業(yè)中的各種雜物,為便于用泵輸送及防止發(fā)酵過程中出現(xiàn)故障,或?yàn)榱藴p少原料中的懸浮固體含量,有的在進(jìn)入消化器前要進(jìn)行升溫或降溫等,因而要對原料進(jìn)行預(yù)處理。在預(yù)處理時(shí),牛和豬糞中的長草、雞糞中的雞毛都應(yīng)去除,否則極易引起管道堵塞。上海星火農(nóng)場采用攪龍除草機(jī)去除牛糞中的長草,可以收到較好的效果,再配用收割泵進(jìn)一步切短殘留的較長纖維和雜草可有效防止管道阻塞。雞糞中含有較多貝殼粉和砂礫等,必須進(jìn)行沉淀清除,否則會(huì)很快大量沉積于消化器底部,不僅難以排除,而且會(huì)影響沼氣池容積。目前采用的固液分離方式有格柵機(jī)、攪龍除草機(jī)、臥螺式離心機(jī)、水力篩、板柜壓力機(jī)帶式壓濾機(jī)和螺旋擠壓式固液分離機(jī)等。其中,螺旋擠壓式固液分離機(jī)主要用于SS含量高,且易分離的的污水,如新鮮豬糞污水;臥螺式離心機(jī)用于酒精廠廢醪效果較好;攪龍除草機(jī)主要用于纖維較長的廢水預(yù)處理;板柜壓力機(jī)和帶式壓濾機(jī)主要用于加凝絮劑后凝絮效果較好的廢水,用于好氧污泥的處理效果;水力篩一般均采用不銹鋼制成,用于雜物較多、纖維長中等的污水,如豬糞污水、雞糞污水等,且其分離效果好,安裝方便,易于管理,在南方應(yīng)用較為廣泛。
(三)厭氧消化器厭氧消化器是大中型沼氣工程的核心設(shè)備,微生物的繁殖、有機(jī)物的分解轉(zhuǎn)化、沼氣的生成都是在消化器里進(jìn)行的,因此,消化器的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行情況是一個(gè)沼氣工程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。首先要根據(jù)發(fā)酵原料或處理污水的性質(zhì)以及發(fā)酵條件選擇適宜的工藝類型和消化器結(jié)構(gòu)。目前,應(yīng)用較多的工藝類型及消化器的結(jié)構(gòu)有常規(guī)型消化器,如在農(nóng)村大量使用的家用水壓水式沼氣池和酒廠使用的隧道式沼氣池;第二類為污泥滯留型消化器,使用較多的有使用于處理可溶性廢水的UASB及使用于處理高懸浮固體的USR,另外,內(nèi)循環(huán)厭氧消化器(IC)是目前效率較高的工藝類型,主要用于處理中低濃度、SS含量低、pH偏中性的污水。第三類為附著膜型消化器,目前使用的主要是填料過濾器,使用于可溶性有機(jī)廢水處理,有啟動(dòng)快、運(yùn)行容易的優(yōu)點(diǎn)。
(四)出料的后處理出料后處理的方式多種多樣,采用能源生態(tài)模式,zui簡便的方法是直接用做肥料施入農(nóng)田或魚塘,但施用有季節(jié)性,不能保證連續(xù)的后處理,應(yīng)設(shè)置適當(dāng)大小的貯液池,以調(diào)節(jié)產(chǎn)肥與用肥的矛盾。如采用能源環(huán)保模式,則是將出料進(jìn)行沉淀后再將沉渣進(jìn)行固液分離,固體殘?jiān)米龇柿匣蚺浜线m量花費(fèi)做成適用于各種作物或花果的復(fù)合肥料,很受市場歡迎,并有較好經(jīng)濟(jì)效益。清液部分可經(jīng)爆氣池、氧化塘、人工濕地處理設(shè)備進(jìn)行深度處理,經(jīng)處理后的出水,可用于灌溉或達(dá)標(biāo)后排入水體、但花費(fèi)較大
(五)沼氣的凈化、儲存和輸配沼氣發(fā)酵時(shí)會(huì)有水分蒸發(fā)進(jìn)入沼氣,由于微生物對蛋白質(zhì)的分解或liushuan鹽的還原作用也會(huì)有一定量硫化氫(H2S)氣體生成并進(jìn)入沼氣。水的冷凝會(huì)造成管路堵塞,有時(shí)氣體流量計(jì)中也充滿了水。H2S是一種腐蝕性很強(qiáng)的氣體,它可引起管道及儀表的快速腐蝕。H2S本身及燃燒時(shí)生成的SO2、H2SO3、H2SO 4,對人都有毒害作用。大型沼氣工程,特別是用來進(jìn)行集中供氣的工程必須設(shè)法脫出沼氣中的水和H2S。脫水通常采用脫水裝置進(jìn)行。沼氣中的H2S含量在1~12克/米3之間,蛋白質(zhì)或liushuan鹽含量高的原料,發(fā)酵時(shí)沼氣中的H2S含量就較高。硫化氫的脫除通常采用脫硫塔,內(nèi)裝脫硫劑進(jìn)行脫硫。因脫硫劑使用一定時(shí)間后需要再生或更換,所以脫硫塔zui少要有兩個(gè)輪流使用。
沼氣的輸配是指將沼氣輸送分配至各用戶(點(diǎn)),輸送距離可達(dá)數(shù)千米。輸送管道通常采用金屬管,近年來工程也采用高壓聚乙烯塑料管、PE管、PPR管等作為輸氣干管。用塑料管輸氣避免了金屬管的易銹蝕等問題。氣體輸送所需的壓力通常依靠沼氣產(chǎn)生池或儲氣柜所提供的壓力即可滿足,遠(yuǎn)距離輸送可采用增壓措施。
厭氧發(fā)酵罐的維護(hù)
1、厭氧發(fā)酵罐發(fā)酵過程會(huì)產(chǎn)生大量的蛋白質(zhì)、酒花樹脂、多糖、酵母等有機(jī)物和草酸鈣、liushuan鹽等無機(jī)物,在發(fā)酵罐清空后,有機(jī)物和無機(jī)物污物附著在罐壁上,呈黃褐色。酒石數(shù)量多時(shí),表面呈現(xiàn)白色,如同鹽堿地表皮一樣,無機(jī)物與有機(jī)物相互交織在一起。
清洗時(shí)使用火堿,只是對去除有機(jī)物有作用,清洗溫度達(dá)到80℃以上,才會(huì)有較好的清洗效果。清洗時(shí)采用單一的xiao酸進(jìn)行清洗,只是對無機(jī)物有一定效果,對有機(jī)物幾乎無效。而厭氧發(fā)酵罐壁所結(jié)污物為無機(jī)物和有機(jī)物的混合物,使用單一清洗劑清洗困難。因此,有的啤酒廠每年都會(huì)對發(fā)酵罐進(jìn)行一次大清洗,*清刷發(fā)酵罐。
2、厭氧發(fā)酵罐壁T541防腐層部分損壞,經(jīng)修補(bǔ)后,表面光潔度明顯下降,造成罐壁污物清洗困難。洗罐器或洗球的磨損或堵塞,導(dǎo)致部分發(fā)酵罐清洗不*,污物積累較多。諸多因素會(huì)致使發(fā)酵罐經(jīng)過幾年的使用后,會(huì)產(chǎn)生很多臟物質(zhì),比如罐壁積累了一定量的污物,使用常規(guī)清洗工藝難以*清除。故每4~5年,可利用生產(chǎn)淡季對發(fā)酵罐進(jìn)行深度清洗,這是zui好的方法。
厭氧發(fā)酵罐與其他工業(yè)設(shè)備的突出差別是,發(fā)酵罐對純種培養(yǎng)的要求非常高,幾乎達(dá)到十分苛刻的程度。因此,厭氧發(fā)酵罐的嚴(yán)密性,運(yùn)行的高度可靠性是發(fā)酵工業(yè)的顯著特點(diǎn)。除此之外,加強(qiáng)對發(fā)酵罐的清洗也是*的,發(fā)酵罐清洗到位,對于產(chǎn)品品質(zhì)的保障具有重要的意義。
隨著科技的不斷進(jìn)步,厭氧發(fā)酵罐將日漸向自動(dòng)化方向發(fā)展,生產(chǎn)、清洗一步到位。自動(dòng)化將使得發(fā)酵罐更加安全、便捷、高效,助力現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)獲取更大的經(jīng)濟(jì)利益。