浅谈沼气发酵-新能源生物能.doc

浅 谈 沼 气 发 酵 彭武厚 陆鑫 （上海美境环保工程有限公司 200052） [摘要]本文浅谈了沼气工程实践中的几点体会，指出：根据发酵原料的特性，设计有效的前处理装置和防堵、防爆、恒压、保温的发酵装置，对于保障工程高产沼气、长期稳定运行是十分重要的。 [关键词]沼气发酵、发酵原料、沼气工程。 1. 前言 沼气发酵（Biogas Fermentation、Methane Fermentation）又称厌氧消化（Anaerobic Digestion）是在厌氧的环境中，微生物分解有机物最终生成沼气的过程，其产品是沼气和发酵残留物（高效的有机肥）。 沼气发酵是生物质能转化最重要的技术之一。它不但能有效处理有机废物，降低COD，还有杀灭致病菌、减少蚊蝇孳生的功效。此外，沼气发酵作为处理废物的手段不但能耗省还能产生优质燃料沼气和 第一作者简介：彭武厚，男，教授级高工，国务院津贴享受者，上海美境环保工程有限公司总工程师，中国生物质能技术开发中心副理事长，中国可再生能源学会生物质能专业委员会委员。长期从事生物质能利用研究，全国各地建有相关工程40余个。主编或参与编著的书藉有“沼气发酵工艺学”、“沼气技术问答”、“沼气技术手册”、“工业发酵词典”等，发表相关论文70余篇。 优质肥料。有一举多得的作用，深受国际上的重视。 本文从几种常用发酵原料的特性谈起，继而把工程设计时应注意的事项作一说明，最后介绍几个较为成功的工程实例，以供参考和借鉴。 2. 常用沼气发酵原料及特性 严格地说，有机物在一定的条件下，经微生物转化都可转化成沼气，只是物质的分子结构不同，含影响微生物生长的毒性多少不同，被转化利用的时间存在差异。 常用的沼气发酵原料及其特性列入表1中，从而看到，要利用好原料，适当选择好处理工艺十分重要。 表1. 常用沼气发酵原料及特性 类别 种类 含水份 % 含干物（TS） % 主要特性 畜 禽 业 污 物 牛粪 80～85 15～20 杂草、浮渣多 猪粪 72～78 22～28 沉淀物多 鸡粪 70～75 25～30 沉淀物、鸡毛多 屠宰场污水污物 98～99 1～2 有猪毛、肚肠废物等 工 厂 废 物 废 水 豆制品厂废水 99～99.5 0.5～1 COD12000mg/L左右易利用，0.5m3/kgCOD 酒厂废物 95～97 3～5 COD3～6000mg/L易利用，0.5m3/kgCOD 肉品加工厂废水 98～99 1～2 COD1～30000mg/L易利用，0.5m3/kgCOD 植 物 类 青草 80～85 15～20 难直接利用，可用二步发酵工艺（350L沼气/kgTS） 水葫芦 85～90 10～15 二步发酵工艺（350L沼气/kgTS） 作物秸杆 80～85 15～20 二步发酵工艺 产沼气300～400L/kgTS 其 它 生活垃圾 70～75 25～30 注意垃圾气收集 （产沼气250～350L/kgTS） 废水处理厂污泥 70～80 20～30 注意发酵残留物处理（300～350L/kgTS）CmHaOb+(m-a/4-b/2)H20 (m/2-a/8+b/4)CO2+(m/2+a/8-b/4)CH4 对于几种常用的有机物其产沼气的潜力如表2所示，由此看到类脂化合物沼气产量很高，每kg原料干物质可产生沼气1.4m3。因此，城市泔脚料收集后进行沼气转化处理也是理想的做法。 表2 几种有机物的理论产气量及其成份 项目 有机质 气体成份（%） 干物质产气量L/kg 甲烷 二氧化碳 沼气 甲烷 碳水化合物 50 50 750 370 类脂化合物 72 28 1400 1040 蛋合质 50 50 980 490 对于畜禽粪便中各成份的含量随着饲料成份的变化而变化，大致如表3所示： 表3 畜禽粪的组份 粪种类 TS% VS% N% P% K% 猪粪 18～25 14～18 4.12 5.02 1.51 牛粪 16～20 15 0.30 0.25 0.10 鸡粪 25～26 22 4.78 2.54 1.57 畜禽粪的排泄量与畜禽大小及使用饲料的质量有关，表4列出了几类畜禽排泄量的大致数值，可供工艺设计参考。 表4 畜禽类的排泄量 分类 体重 （kg） 一昼夜排泄量（kg） 一年内排泄量（kg） 粪 尿 合计 粪 尿 合计 猪 50 6 15 21 2100 5475 7665 牛 500 20 34 54 7300 12410 19710 鸡 1.0 0.1 / 0.1 36.5 / 36.5 畜禽粪的产沼气量及有关特性大致如下表所示，从而看到鸡粪产沼气量优予猪粪与牛粪。各类粪都有其特点： 牛粪：纤维类物