寒区秸秆高效发酵、保温一体化沼气池的设计.doc

寒区秸秆高效发酵、加热一体化沼气池的设计 The design of straw highly efficient fermentation、heating integrated biogas pond in cold area 摘 要：近年来，秸秆资源化利用技术正为越来越多的人所关注。其中，以秸秆制取沼气的技术又因其良好的能源、环保效益而尤其被人们重视。但是，秸秆厌氧发酵过程中存在的易结壳、产气率低以及北方冬季沼气池保温等问题严重阻碍了秸秆制取沼气技术的发展。为此，本文结合好氧与厌氧发酵的特点，设计了适宜于北方寒区处理秸秆使用的高效发酵、保温一体化沼气池，从理论上为秸秆制取沼气及沼气池增温技术提供了新思路。 关键词：沼气，秸秆，氧发酵，加热 Abstract： Nowadays，straw resources utilization technologies are fascinating more and more people，besides，technologies about produce biogas from straw are attracting a lot of people，s attention due to it’s energy and environmental benefits. However，problems such as crust easily、low gas produce ratio and heating problem in northern of China hinder the development of technology of produce biogas from straw. towards this situation，we design highly efficient fermentation、heating integrated biogas pond according to characters of aerobic and anaerobic digest which adapt to cold area of China，supply new ideas to technologies produce biogas from straw and heating problem of biogas pond theoretically. Key words：biogas ，straw，aerobic fermentation，heating 一、引言 沼气是厌氧环境中有机质在微生物作用下产生的气体，人为创造厌氧环境以制取沼气的装置统称为沼气池。近年来，随着国家对于秸秆资源化利用的要求以及沼气良好的环境、能源效益，以秸秆为发酵原料制取沼气的技术正为人们所日益关注。然而，两大问题成为了制约秸秆沼气化、资源化的“瓶颈”：1、沼气池保温问题：由于生产沼气的微生物对温度的特殊需求，我国北方许多沼气池冬季产气量低或无法产气，有的沼气池甚至因保温不利出现损坏[1]。2、秸秆发酵的特殊性：秸秆纤维较粗，难以被微生物很好的消化，且发酵过程中结壳现象严重，使得产气率较低。 上述两大问题严重影响了我国沼气技术的推广与秸秆资源化利用的发展。为此，我们结合我国农村广泛存在的堆肥习惯，设计了高效发酵、保温一体化沼气池。该沼气池旨在用好氧发酵所产生的热量为厌氧发酵过程增温。同时，好氧发酵作为预处理还可以起到软化秸秆纤维，富集菌种，加快产气速度的作用。 二、系统简介 图1.1 寒区高效发酵、保温一体化沼气池侧视图（阴影部分为装填好氧发酵原料部分） 图1.2寒区秸秆高效发酵、保温一体化沼气池俯视图（阴影部分为装填好氧发酵原料部分） 1-进料口 2-进料管 3-闸门 4-天窗口 5-顶部好氧发酵装置 6-出料口 7-水压间 8-侧部好氧发酵装置隔断 9-厌氧发酵装置10-侧部好氧发酵装置 寒区秸秆高效发酵、保温一体化沼气如图1.1、1.2所示。该沼气池除传统的进出料口、天窗、发酵间、水压间外，在顶部及侧面均设计了好氧发酵装置。顶部好氧发酵装置与进料口之间设闸门以方便顶部物料进入厌氧发酵装置进行厌氧发酵。侧部好氧发酵装置中设置隔断，将侧部好氧发酵装置划分为若干小池，用户可根据不同的好氧发酵量及气温状况调节使用小池的数量。顶部及侧部好氧发酵装置上均设水泥盖板，盖板上预留小孔，进行好氧发酵时，可在预留小孔中插入通气管，以保证氧气的供给。同时，盖板还保证了好氧发酵时沼气池周围人畜活动的安全。 系统运行时，首先将秸秆放于好氧发酵装置中进行好氧发酵，秸秆类原料进行好氧发酵后用于厌氧发酵有很多好处，一方面可以富集菌种、平衡酸化和甲烷化、加速沼气发酵、减缓浮面结壳[2]。另一方面，好氧发酵过程