廢料換肥料 新型沼氣技術(shù)和裝備面世
沼液的二次污染和經(jīng)濟(jì)效益低已成為現(xiàn)有沼氣工程推廣的瓶頸。近日，由農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計研究院研究員韓捷負(fù)責(zé)的“十一五”國家科技支撐計劃重大項目——農(nóng)林生物質(zhì)工程的“沼氣規(guī)；煞▍捬醢l(fā)酵技術(shù)與裝備研究”課題取得的進(jìn)展有效解決了這一問題。該研究成果發(fā)表在《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報》2008年第10期上。
 新型沼氣干法發(fā)酵反應(yīng)器 |
據(jù)介紹，該研究研制成了一種新型沼氣干法發(fā)酵反應(yīng)器——覆膜槽生物反應(yīng)器（MembraneCoveredTroughbioreactor，簡稱MCT），并以MCT為核心，改進(jìn)和優(yōu)化集成現(xiàn)有沼氣技術(shù)，開發(fā)出新型規(guī)；煞ㄕ託獍l(fā)酵技術(shù)與成套裝備。
按發(fā)酵原料干物質(zhì)含量的不同，沼氣技術(shù)分為濕法發(fā)酵和干法發(fā)酵兩類，F(xiàn)有沼氣工程采用濕法發(fā)酵技術(shù)，發(fā)酵原料呈液態(tài)，干物質(zhì)含量一般在8％以下，沼氣發(fā)酵剩余物——沼液處理不當(dāng)極易造成二次污染，料液升溫一般靠燃煤加熱，沼氣生產(chǎn)成本較高。沼氣干法發(fā)酵原料的干物質(zhì)含量在20％～40％，呈固態(tài)，無沼液消納問題，發(fā)酵剩余物可制成有機(jī)肥料，基本上實現(xiàn)零污染物排放，可利用固體物料好氧發(fā)酵升溫，經(jīng)濟(jì)效益較好，但沼氣干法發(fā)酵規(guī)模化生產(chǎn)有較大難度。
MCT包括一個用于容納物料的槽體、一個用于覆蓋槽體的柔性膜及一個可使柔性膜密封覆蓋槽體的聯(lián)接裝置。通過聯(lián)接裝置，可方便地封膜、揭膜，實現(xiàn)反應(yīng)器厭氧——好氧狀態(tài)的快捷轉(zhuǎn)換。
在項目的中試階段，北京市某奶牛場建設(shè)的總?cè)莘e180立方米（2個MCT）的規(guī)模化干法沼氣發(fā)酵工程已成功運行，該干法沼氣工程以牛糞和玉米秸稈為發(fā)酵原料，采用裝載機(jī)進(jìn)出料，容積產(chǎn)氣率0.598m3/m3·d，沼氣甲烷含量55%～60%。
固體有機(jī)原料首先在未覆蓋柔性膜的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行好氧發(fā)酵，提高物料溫度；再由柔性膜氣密性的覆蓋槽體，充分利用物料好氧發(fā)酵獲得的生物能，使物料中溫厭氧發(fā)酵（35℃～42℃）生產(chǎn)沼氣，不需外加熱源。
該項技術(shù)不僅生產(chǎn)出了農(nóng)村十分緊缺的清潔燃料，還能得到優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥料——解除柔性膜密封，讓反應(yīng)器內(nèi)的沼氣發(fā)酵剩余物再進(jìn)行好氧發(fā)酵，去掉過多的水分，便能生產(chǎn)出有機(jī)肥料，并實現(xiàn)零污染物排放。
“畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈、食品加工廢棄物和生活垃圾等有機(jī)固體廢棄物，都可以成為我們這項技術(shù)的原料。”韓捷在接受《科學(xué)時報》采訪時說，“這項技術(shù)對大規(guī)模實現(xiàn)農(nóng)業(yè)固體廢棄物的轉(zhuǎn)化和利用，有效減少農(nóng)業(yè)廢棄物對環(huán)境的污染將發(fā)揮重要作用。”
規(guī)模化沼氣干法發(fā)酵技術(shù)的成熟，將使“一村一個沼氣肥料站”的遠(yuǎn)景構(gòu)想逐步變?yōu)楝F(xiàn)實。“一方面使管理更加容易，另一方面也能節(jié)約用地。”韓捷說。
韓捷解釋說，建一個供300戶用氣量的沼氣肥料站，需要投資300萬元左右。雖然成本較現(xiàn)在普遍的戶用沼氣高出不少，但除了能生產(chǎn)沼氣外，每3噸農(nóng)業(yè)固體廢棄物還能產(chǎn)出1噸肥料。
據(jù)介紹，該項規(guī)模化干法沼氣發(fā)酵技術(shù)，采用裝載機(jī)進(jìn)出料，在工程意義上解決了沼氣干法發(fā)酵進(jìn)出料難的問題；利用固體有機(jī)物料好氧發(fā)酵的生物能使物料升溫，并利用深堆層固體物料的自保溫性能，輔以高效的保溫措施，可使物料在沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣期保持“中溫”狀態(tài)，有效提高沼氣產(chǎn)率，同時減少系統(tǒng)能耗，降低運行成本；采用在發(fā)酵槽上覆蓋柔性膜的方法創(chuàng)造沼氣發(fā)酵條件，可直觀判斷反應(yīng)器氣囊中的沼氣存量，從而避免沼氣安全事故的發(fā)生，降低了沼氣生產(chǎn)的安全操作難度，減少了投資，提高了經(jīng)濟(jì)性和實用性。
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