齐齐哈尔市人民政府农村能源办公室 黑龙江 齐齐哈尔 161000
摘要：本文系统分析了大型沼气工程整个能量与物质循环过程的几个关键环节，包括原料的收集、原料配制与预处理、厌氧消化、好氧水处理、沼气的净化贮存和输送以及沼渣、沼液无害化处理及其在农作物上的施用等。将收集好的原料先进行短化和去杂处理，按照一定的条件再进行配制；配好以后选择适宜的发酵条件在消化器中进行厌氧消化产生沼气；沼气产生以后必须设法脱除沼气中的水和H2S，水脱除通常采用脱水装置进行，H2S的脱除通常采用脱硫塔，内装脱硫剂进行脱硫。试验表明，沼渣与沼液有促进作物生长、提高作物品质、增强作物抵抗病虫害的功用。
关键词：大型沼气工程；生态应用；关键技术；无害化处理
前言
据测算，山东全省各类畜禽年排放粪便约为7.07亿t，处理利用率不到20%，不仅造成严重的资源浪费，且污染周围环境，影响附近居民的身体健康。试验表明，采用大型沼气工程处理农牧业废弃物，开发新型沼肥品种，可实现经济与环境的协调发展。首先，生物质能源得以充分利用，实现农业系统内能量的多级利用与良性循环，在一定程度上缓解了农村能源瓶颈的制约。其次，可全面提升养分资源配置与综合利用水平，促进种植业、养殖业等相关产业的发展。第三，新型沼肥的大面积推广应用表明，施沼肥比等价格化肥增产8%～15%，比等养分化肥增产11%～20%，并可显著改善土壤性状及作物品质，农用潜力很大。
一、材料与方法
试验方法为探索研究沼气发酵原料的适宜碳氮比，在平度市崔家集镇坊头村进行鲜牛粪，鲜牛粪和猪粪，鲜牛粪、猪粪和玉米秸秆，鲜猪粪做沼气发酵原料对比试验，试验时间为2005年4月中旬。沼气发酵适宜料液浓度和酸碱度（pH）的研究采用日常观察方法，总结分析观察结果。原料预处理、厌氧消化以及沼气的净化、储存和输配采用前人实验结果的总结分析和经验总结。沼肥在蔬菜上的对比试验：试验于2005年9月下旬～2006年4月下旬在崔家集镇坊头村进行。供试作物为大棚番茄，品种为“吉朗达”。试验设施用沼肥（沼液、沼渣冲施）和对照即常规施肥2个处理（分2个大棚重复2次，各半个棚对比进行试验）。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆沼肥冲施，苗期适量少施（用量75～150kg?hm-2?次-1），生长盛期每15d冲施1次（用量225～300kg?hm-2?次-1）。沼肥有机复混肥在花生上的效果试验：沼肥有机复混肥是青岛双丰生物技术有限公司生产加工的产品，沼渣用量为30%。试验于2006年4月在张戈庄镇前沙村进行，设置沼肥有机复混肥1650kg?hm-2和常规复合肥1125kg?hm-2（对照）2个。
二、结果与分析
（1）原料预处理：原料常混杂有生产作业中的各种杂物，为便于用泵输送及防止发酵过程中出现故障，或为减少原料中的悬浮固体含量，有的在进入消化器前还要进行升温或降温等，因而要对原料进行预处理。在预处理时，对于原料中的长草等纤维要切短，对于原料中的壳粉和砂砾等杂物必须进行沉清除，否则会很快大量沉积于消化器底部，不仅难以排除，且会影响沼气池容积。酒精和丙酮丁醇废醪因加热蒸馏，排出温度高达100℃，因此需要降温后才能进入消化器。有些高强度的无机酸碱废水在进料前还应进行中和，最好采用酸性和碱性废水混合处理，如将酸性的味精废水和碱性的造纸废水加以混合可收到良好效果。目前采用的固液分离方式有格栅机、搅龙除草机、卧螺式离心机、水力筛、板柜压滤机、带式压滤机和螺旋挤压式固液分离机。其中，螺旋挤压式固液分离机主要用于SS含量高、且宜分离的污水，如新鲜猪粪污水；卧螺式离心机用于酒精厂废醪效果较好；搅龙除草机主要用于纤维较长的废水的预处理；板柜压滤机和带式压滤机主要用于加凝絮剂后凝絮效果的废水，用于好氧污泥的处理效果极好；水力筛一般均采用不锈钢制成，用于杂物较多、纤维长中等的污水，如猪粪污水、鸡粪污水等，且其分离效果好，安装方便，易于管理。
（2）厌氧消化器：厌氧消化器是大中型沼气工程的核心设备。微生物的繁殖、有机物的分解转化、沼气的生成都在消化器内进行，因此，消化器的结构和运行情况是沼气工程设计的重点之一。首先要根据发酵原料或处理污水的性质以及发酵条件选择适宜的工艺类型和消化器结构。目前，应用较多的工艺类型及消化器结构为常规型消化器；第2类为污泥滞留型消化器，使用较多的有适用于处理可溶性废水的UASB及适用于处理高悬浮固体的USR，另外，内循环厌氧消化器（IC）是目前效率较高的工艺类型，主要用于处理中低浓度、SS含量低、pH偏中性的污水；第3类为附着膜型消化器，目前使用的主要是填料过滤器，适用于可溶性有机废水处理，有启动快、运行容易的优点。
（3）沼气的净化、储存和输配：沼气发酵时会有水分蒸发进入沼气，由于微生物对蛋白质的分解或硫酸盐的还原作用也会有一定量H2S气体生成并进入沼气。大型沼气工程，特别是用来集中供气的工程必须设法脱除沼气中的水和H2S。脱水通常采用脱水装置进行。硫化氢的脱除通常采用脱硫塔，内装脱硫剂进行脱硫。沼气的输配是指将沼气输送分配至各用气户（点），输送距离可达数千米。输送管道通常采用金属管，近年来工程也采用高奈聚乙烯塑料管、PE管、PPR管等作为输气干管。气体输送所需的压力通常依靠沼气产生池或储气柜所提供的压力即可满足，远距离输送可采用增压措施。
结束语
本文分析了大型沼气工程能量与物质循环过程的关键环节，包括原料收集、原料配制与预处理、厌氧消化、好氧水处理、沼气净化贮存和输送以及沼渣、沼液无害化处理及其在农作物上的施用等。将收集好的原料先进行短化和去杂处理，按照一定条件进行配制；配好后选择适宜的发酵条件在消化器中进行厌氧消化产生沼气；气产生后须脱除沼气中的水和H2S，水脱除通常采用脱水装置，H2S的脱除通常采用脱硫塔，内装脱硫剂进行。试验表明，沼渣与沼液有促进作物生长、提高作物品质、增强作物抵抗病虫害的功用。
参考文献
[1]王泽洋.山东省集约化畜禽养殖场大型沼气工程调查报告[OL].“生态家园”网站,2004-03-31.
[2]宁夏农村能源办公室.大中型沼气简介[OL].“宁夏农村能源”网站,2005-04-271297.
论文作者:李晓琳
论文发表刊物:《防护工程》2017年第12期
论文发表时间:2017/9/21
标签：沼气论文; 原料论文; 废水论文; 作物论文; 工程论文; 污水论文; 适宜论文; 《防护工程》2017年第12期论文;