高效处理鸡粪沼气工程的研究和设计姚爱莉

301990年2月中国沼气第8卷第l期高效处理鸡粪沼气工程的研究和设计姚爱莉杨可俊赵欲新(农业部成都沼气科研所)方国渊l-OU6一809404274一--ǎ科O“810ōO口八n之`一月了7503山口尺élóUǎb内勺)TT))))肠肠呱肠肠帕外声.、尹.气声r、J才、了tl`口子、廿`、z吸、了.龟物份碳氮质出白肪浸分比脂蛋氮灰氮水粗总总粗无粗钙磷碳近年来,国内外己有许多处理鸡龚的报道,其中不乏成功的实例。但是对于冲水量大而浓度较低的鸡粪水,尚未见满意的方法。低浓度鸡粪水常见于设备条件、管理水平受约制的鸡场,成为污染环境,阻碍生产发展的严重问题。我们研究的目的在于探索一种简便高效,就地处理鸡粪水的方法,以减少污染,回收能源。研究在成都市郊一个中型养鸡场进行。(AF),再溢流入二号厌氧消化罐(改型UASB)中发酵产气,从预处理池分离出的粗颐粒固渣就近投入一个容积为10m3的地下式常了沼气池中。该池在启动前用来驯化菌种。一、原料、工艺及装置1.原料鸡粪的成分如表1所示。2,工艺特点(l)顶处理:原料为鸡舍内冲洗出的粪水或干鸡粪加l一1.5倍水(加水多少视粪干湿而尼)混匀,经过顶处理池不同孔径的四道筛网和三次沉淀,将原料中粗颗粒和鸡毛等去除。清液用泵注入加热罐。待预热到38一40℃范围时,先进入一号厌氧消化罐肠)肠)C/N(2)消化温度:消化温度确定时考虑了以下因素:(a)净能生产效率(即产出的沼气能与加热料掖需耗的能之比);(b)容积产气率(要求达到3二“/m“·d以上);(C)充分利用废热(该场有一附设小酒厂,每天约有200。一300Okg85一90℃的废热应用于有压柔性气袭的渗漏测试,对于沼气成分的变化、气柜内各部位温度场不均性等因素可不考虑。表4200mB两种气柜经济性比较日一|一卜湿式柜柔性柜节约(肠)四、经济性比较及注意事项经济性比较见表4。气袋在运愉安装维护时避免刺破划伤,虽能修补但在大面积袋膜上查找微渗划痕困难,如确实出现,可卸下移出充气详查。对钢材(吨)造价(万元)}5.法兰、螺栓、接头、阀门、管件处的微隙造成的渗漏亦应排除。O年1990年2月`国沼气第8卷第1期1s水);(d)小试时的数据。我们将进料温度加热至36一37℃左右,使第一级消化罐(即AF)的罐内温度保持在35士2℃范围内,第二级(改型UASB)的温度比第一级低。(3)消化方式:采用二级串联发酵。第一级AF型(过滤器)消化罐内装有含铁盐的疏松填料,用以平抑鸡粪水中的高硫离子,并且去除一部分;锣物:第二级(改型UASB)消化缺可皮系统COD总去除率更高`气4)菌种驯化:鸡粪中含氮高,氨氮浓仄一也才日当高,因此对厌氧消化过程极为不利。为了使氨氮浓度不超过1500二g1/,除了适当地稀释原料、使进料COD含量控制在20一309l/之间外,运用驯养活性高能适应高氨氮基质的菌种是成功的关键之一驯养菌种在一口10m“的地下式沼气池中进行.先在池中加入一定量活性较高的城市污水污泥和鲜牛粪、酒糟水、陈鸡粪等混合原料,严格厌氧。然后逐日添加鲜鸡粪液,并随时观察其产气情况和检查微生牡性状.经过三个月的培养,产气及微生物性状良好.此时,经过滤后,将菌种接种入A愉和改型UASB发酵罐,正式启动。启动情况表明,驯化菌液微生物区系全面,能迅速科用基质进行甲烷发酵。川(5)工艺流程:工艺流程如图所示,其过程大致如下:IIIII}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}.....二_丰」」」创尹尹尹(((更更lllll上匕-----}孑孑孑孑孑孑LLL_______少少少少少少lll3333333!!!!!!!!!!!以以以以以以以以以以以以以以以以}}}}}}}}}}}}}百百}}}}}}}}}}}}}},,llllllllllllllllllllllllllll____}}},·····:```丘丘闷闷日日日日日日日日日日日`{{{{{{{{},``带控制点工艺流程图1.配料沉砂池7.I[号发醉旅12.集水器2.沉淀池38.消化液沉泥池计t池4.加料泵消化浓储存池6.加热罐10.气水分离器6.1号发酵罐11.脱旅罐13.气柜14.水压式呵气池①人工收集鸡粪,投入1号预处理池,(配料沉砂池);②配水浸泡后,过四道网筛滤出清液并投入计量池;③加热滤出派;④入串联消化罐消化;⑤出水入鱼塘喂鱼.一级和二级厌氧消化罐所产沼气计量,气水分离、脱硫后贮于湿式无导轨式气罩内,然后输向用户.分离出的粗渣送入菌种池厌氧处理后作肥料。3.装置特点发酵主装置概况见表2。二、运行和监测1.启动将驯化菌种经过滤后分别加入AF和UASB消了却灌,然后每天向两罐内各注入Zookg经预处理、COD浓度约为209l/的料522,90年2月中国沼气第8卷第1期表2发酵装置概况11111222类型容积(边.)高度(nI)直径(m)进水方式出水方式发酵温度(`句发醉级数处理物SCMR今10泵入滋流35士23高差流入人工常温液粪改型UASB3。53。2l。2高差滋流(50cm)滋流32士22液粪粪渣.SCMR为半连续进料棍合沼气池。液,逐步启动2.调整。在1988年9月至1988年2)JI气勺五个月中,先低负不衬污温并联运行,然后逐步升温并改为串联运了J’。经观察正常后,按工艺设计要求工作。3.测试到1988年4、5月,两消化罐的日总产气量已超过21m3即价中温厌氧消化条件一『齐积产气率已达3二忍/’l。3·d。在正常运行期问,每周测试项目为:COD去除,TS肠,VS肠,碱度,挥发酸等;每天测试罐温和料液的pH值。F52A.3.3表31988年5一8月的产气情况总COD负荷总HRT罐容产气率进料COD产气率标态下去除COD产甲烷率(Kg/m二d)(天)(m/nr二d)气体中甲烷量(%)(m./KgCOD)1(m。·CH一/去除KgCOD)介JAù一Ug5。2一5.16`。飞7一5.3飞6。1ee6.156。16一6.307。1一7.157。16ees.236.636。837。037。l36。736。831。631。932。833。432。233。28。268。269`929。928。628。623.403。402。832。833。263。263。273。543.873。793.423.5362.66.64.60。万一万一.U.3日0{0。25870.668.D0.382O。4000。4100.之峨5O。2890.289对进、出料液的COD和挥发酸含量的测试中发现,这两种成份在罐内的降解是充分的.进料料液的平均TS帕为2.96,VS肠为65.9。沼气中甲烷含量:I罐为58.3一表4沼气中甲烷、二氧化碳含量表5沼气发酵液中氨氮含量墨巨…益味`益卫罐(也g/L)}7”8·4“通{7“公·。4。;”’盛·。34(’272·5“O68.2肠,卫罐为64.1一74.4肠,甲烷含量随有机负荷的增大而降低口结果详见丧4。正常运行时,料液的毓氮浓度一直保持在一定的水平上。`!’l负曲较低时`,氮氮浓度在2000:,1、/1以l万。当水力州梦留期统i短到3天时,氨氮浓度也L升到1272mg1/详见表5。系统自1987年9月20日启动起至1,88年7月24日止的十个月内共产沼气3375m“,所产沼/毛供卜妇印`,职l`和食觉川系统运行中扮发自如导icl1}年解总酸(乙酸、丙酸等)几积累在常规法玛粪发酵·..一.一八乙一内J一月ù注二.1,r`一门自一5一月óó1旧味ù.ù只ù一了一4一。口工贬工C、一二习ǎ门J一内D弓ó.目`一O刀一八O一肖j一于一,ú日期(月.日)!4.28有机负荷(K`COD/也二d)5。695。108.26尸卜一碳一`一欢肠一饰)一碗一摺)`ù几陀一卜一夕ì(一价肠一汉一划畴烧一次(一一净烷(甲一二一甲ù二I罐67。729。064。734。9l罐71。524。771。25。1990年2月中国沼气第8卷第1期33中,乙酸、丙酸易积累,特别是后者的积累会使整个发酵状况变坏。出水pH值一直稳定价_7.5一7.8之间。进水pH值为6.5一7.0。I、丑罐达中温条件稳定负荷时,料液碱度水平(ALK)也稳定在300。一so00mg1/之间,说明整个系统有足够的碱基来进行缓冲。据测定,I罐氢化酶活性为151.1(H:、:mol/;11gvs·10’)火10一3,亚罐为61.5(H:、Lmol/mgvs·10`)Xio一“(1955.7.26),与1958年1月29日测试数据I罐151.56(H仆mol/mgvs·10`)X10一3,说明厌氧罐长时间发酵稳定,微生物性状良好。三、结果与讨论1.系统启动迅速,运行效果良好,产气量高。中温下容积产气率为3.27一3.87m“/m“·d,平均3.57m“/m“·d。最高日产气率达4.041m“/n,3·d。沼气中甲烷含量高。I罐平均63.88肠,五罐平均为70.12肠,甲烷含量随负荷增大有所降低。系统COD去{余率为80.07肠。2.本系统可作为农村中5000羽鸡或更大鸡场鸡粪处理的生产性系统,它运用厌氧发酵方式既可使能源得到回收,供中小型禽畜场用来孵鸡、照明、保温等生产用能,也可翁远离城巾的职工提供优质生活能源。更重要的是,粪便集中处理改善了环境卫生,减少一了水污染,农田污染和禽畜病的发生。处理后的消化液仍富有营养,用来养鱼,鱼增重快,减少鱼病的发生。据观察统计,每亩塘可增产8肠。分离后的粪渣就近入地下厌氧发酵池,除仍能产气外,还可去除病虫害,充分发酵后的粪渣可作为优质肥料或直接加工成颗粒肥料。研究说明,以鸡粪厌氧处理为主要环节,可提供一个养禽基地良比生态循环模式。3.本厌氧工程处理布局紧凑,各部分有以下特点:(l)厌氧罐为地面立式,占地小,易于保温。污泥活性好,装置处理效率高,因此,在生产上应用可大大地减少投资成本。(2)预处理固液分离部分简易可行,鸡粪液通过四层滤网,鸡毛基本除去,矽砂部分大颗粒杂质已分离出,鸡粪液即可用一般清水泵输送,运行良好,比起输送多毛、大量杂质的原料方便得多,故障少。滤出来的残渣量小,C/N约20:1,是全混合水压式沼气池良好的发酵原料。(3)贮气罐设计合理,无导轨,平衡性好,省工省料。4.如果进行大型养殖场生产应用,必须进一步提高环境效益和经济效益.(.黄志龙同志为顾问.彭县沼办戴世恒同志参加试验.本所连莉文、孙世荣、张明荣、曹登珠、张辉、汤玉珍同志帮助分析部分项目.)、产、.户、,尸、.产、`沪,、护、`护、目护闷毛洲气`洲,`尹八`、州尸、`产、脚产、`尸、,尹、“门、尹、曰尸、.产、`产、.产、、尹,、洲.、曰尸、.产、砂尸、.产.`产、曰尸、曰.、护(上接47页)行沼气发酵,并对一沼渣进行深化处理和综合利用,因地制宜,或作饲料、肥料,或种菜、育菇、养鱼,提高经济效益和处理效夕挤。2.在居民区,建造,卜小型生活污水仄软处理净{乙池。管理费用采取谁出钱谁受益,投责.上采取与基尘找资一起一「拔、折旧纳入房租的办法,所产招气供用户使用或集体烧开水。3.对于工业企业的有机日士弃物的开发种用,鉴于卜!前的财政紧张和仄编牟建,应集中财力、’吻力妇l\ll子酿酒业屠宰业等有批废液的开发刊川泛些行业)]J原料充足、投资回收期短、技术比较成熟.收益明显。这些行业又是耗能大户,所产沼气用来补充能源的不足,保证和促进生产的发展。因此在这些行业首先对有机废弃物进行处理,既是可能的,又是必要的。4.勺11强现有沼气工程的配套建设,并对沼渣迸行再处理和综合利用.防止出现二次污染.从而进一步提高沼气工程的经济效益和社会效益。当前,应选择一批有一定的资金来源、有治污积极性的企业或单位,帮助解决资全、技术的困难,认真做好工程前期的可行性研究和论证」二作,使安徽省丰富的工业沼气资源得到开发。