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集中型沼气工程建设要求及常用的五种技术模式总览

随着城镇化和农业生产集约化发展,原有的农村分散型、户用型沼气已经不适应时代发展的要求。同时,近年来农村规模化养殖发展十分迅猛,养殖场数量大幅度增加,而沼气工程数量相对较少,养殖场粪便污染和处理利用情况令人堪忧。政府高度重视可再生能源的发展,把发展集中型沼气新技术工程作为经济社会可持续发展的战略重点来大力发展。

集中性沼气新技术工程的建设要求

集中沼气新技术工程按照污染防治、能源生产、生态农业发展的功能要求,积极推广统一建池、集中供气、综合利用的建设模式,把养殖场沼气工程建成新农村建设的重要公益性项目,实现经济效益、社会效益和生态效益的统一。

集中型沼气新技术工程项目以“一池三建”为基本建设单元:

“一池”:建设沼气发酵装置,即在厌氧条件下,利用生物分解有机物并产生沼气的装置。

“三建”:建设预处理设施,包括沉淀、调节、计量、进出料、搅拌等设施装置;建设沼气利用设施,包括沼气净化、储存、输配和利用;建设沼肥利用设施,包括沼渣、沼液综合利用和进一步处理装置。

建设方案应遵循先进适用原则,应根据养殖场当地环境条件、“三沼”利用条件、投资能力等综合因素确定工程工艺技术方案。

集中型沼气新技术工程发展技术模式

1

畜禽养殖场气-热-电-肥联产模式

该模式集成高浓度中温发醇酵技术,以牛粪或猪粪等为原料发酵制取沼气,用于企业锅炉燃烧和热电联产发电机组,沼液沼渣做有机肥;采用格栅集粪池,匀浆水解池、CSTR产气贮气一体化厌氧发酵利普罐体设备、螺杆泵、拌设备、固液分离机、沼气锅炉、沼液贮存、沼气净化设施设备、沼气发电设备等。

其特点是采用热、电、肥联产,零排放工程模式和高浓度、全混合、中温发酵工艺,且采用CSTR产气贮气一体化厌氧发酵,适合高浓度(TS8%~12%)粪草混合发酵原料,安金可靠、低成本、占地面积小且工期短。技术流程如图1所示。

图1、畜禽养殖场气-热-电-肥联产模式技术流程图

2

畜禽养殖场沼液生态化利用模式

该模式主要特点为应用发电、余热利用、沼液吸运车、沼液灌溉等一体化成套设备,形成沼气发电、余热利用、沼液生态化利用示范,适用于周围有大量的沼液消纳土地的养殖场。技术流程如图2所示。

图2、畜禽养殖场沼液生态化利用模式技术流程图

3

畜禽养殖场沼液达标处理模式

该模式主要特点为结合养猪场数污预处理技术,选用USR中温厌氧发酵技术,形成“禽养殖一废弃物资源化一种植业”的良性循环系统,最终达到污染物资源化的完全转化与能源化利用,实现污染物的零排放,推动地当生态养殖业的发展。

该技术模式选用USR中温厌氧发醇技术(TS6%),设施设备包括格栅集水、调节池、USR厌氧发酵搪瓷拼装罐体设备、进料泵、增温设备、沼气发电系统、沼液池、沼气净化贮存设施设备、好氧设施设备等。产生的沼气经脱水脱硫后进入贮气柜,而后向周围农户集中供气或者供养殖企业发电;沼渣制作有机肥,沼液在用肥季节灌溉农田或果园,非用肥季节或多余的沼液进入好氧处理系统进行深度处理。技术流程如图3所示。

图3、畜禽养殖场沼液达标处理模式技术流程图

4

畜禽养殖场分散收集-梯级供气模式

该模式主要是针对发酵原料分布广、收获期短、不容易收集,采用分散收集的方式,将规模化养殖区混合畜禽粪便统一收集,通过USR反应器二次发酵一体化、中温发酵等技术措施集中发酵,设立中心沼气站,以集中产气-分散供气的新模式,将产生的沼气用贮气柜暂存起来,沼气除直接供应周围近距农户外,通过沼气压力配送技术(罐装或管道输送),二次配送供给周围远距农户。

同时,沼液直接外运生态化利用。该分散收集-梯级供气技术实现沼气原料“就地收集、就地回用”和产品“集中配送、梯级利用”,既解决环保问题,又推广使用清洁能源。技术流程如图4所示。

图4、畜禽养殖场分散收集-梯级供气模式技术流程图

5

餐厨垃圾沼气发电模式

该模式针对餐厨垃圾等城市生物质垃圾的特点,集成适合餐厨垃圾特点的厌氧消化工艺处理技术,采用钢结构发酵罐体设备,同时回收油脂、能源等,提高餐厨垃圾资源化利用效率。

突破传统的以垃圾消纳和无害化为主要目标的城郊生活垃圾处理模式,用垃圾生产高品位能源和沼气发电,开拓城郊生活垃圾能源转化供给及沼气利用途径,并形成相应的多种城郊餐厨垃圾厌氧消化成套技术与设备、连续进料出料的城郊餐厨垃圾高效厌氧消化反应器和集除杂、破碎、浆化于一体的生物质垃圾均质预处理技术与专用设备,为城市生活垃圾减量化、资源化技术提供支撑。技术流程图如图5所示。

图5、餐厨垃圾沼气发电模式技术流程图

结语

发展规模化集中型沼气新技术工程,既是发展生态农业的一个重要内容和关键环境,又改善了生态环境,是一项值得推广的有益技术。

但在实际运行中,还存在着诸多问题,为了做好集中性沼气工程的建设工作,在前期沼气工程立项、设计时应进行严谨评估,确保工程项目建设的合理性和规范性,推动经济环境和集中型沼气工程的协同发展。