規模化飼養場沼氣工程應用技術

她山之石

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onlybrook

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國外奶牛場糞污處理沼氣工程技術與模式
　　在歐洲、美國等養殖業發達國家，奶牛糞污最常規的處理方法是囤集較長時間后還田（半年以上），稱為自然處理。但是近年來調查發現，污染問題并沒有很好解決。據資料顯示，在養殖業集中的區域，附近農田的氮、磷和重金屬元素超標的情況已經非常普遍。在歐洲國家，如德國、荷蘭、比利時，25％以上的地下水的硝酸鹽超過50mg/L。在美國雖然有較多的農田供糞污消納，但是50％以上的湖泊和27％以上的河水養分超標。一旦雨季，地表水被畜禽養殖糞污污染，導致BOD超標的現象比比皆是。尤其引起發達國家加強畜禽養殖污染治理的原因是衛生問題。近年來由于人畜共傳病，如瘋牛病、禽流感、血吸蟲病的猖獗傳播，促使這些國家加強污染治理力度，而沼氣技術被認為是一種符合循環經濟發展的有效模式。
　　歐洲是目前農場沼氣工程技術最發達、推廣數量最多，技術最成熟的地區。歐洲沼氣工程數量較多的國家是德國、丹麥和英國。歐洲處理農村廢物的沼氣裝置分為兩類。一類稱為農場沼氣池（on?farm AD plants）,另一類稱為集中厭氧消化系統（Centralized Anaerobic Digestion, 簡稱CAD），后一類近年來發展很快。集中厭氧消化系統代表了目前歐洲沼氣工程的發展趨勢。即將一定區域內相臨的農場畜禽糞便和其他有機廢物收集、運輸到一處沼氣站集中處理，集中厭氧消化裝置的優點是具有規模經濟效益、可采用較先進的厭氧消化處理工藝和裝置設備從而處理效率更高。
　　集中厭氧消化系統最早于在1980年代末從丹麥開始運作，目前已經建成20座大型的CAD沼氣裝置，運行良好。每座裝置規模在2 000~4 000m3，中溫或者高溫，厭氧消化工藝主要是全混合沼氣發酵（CSTR）和推流式發酵工藝（Plug flow），停留時間在12~20天，在對發酵原料預處理或后處理中，還包括一個巴氏滅菌高溫消毒過程，以防止處理過程中病菌傳播。沼氣一般用于當地社區集中供熱，或熱電聯用（CHP）。
　　美國發展沼氣工程起步較晚，目前約有40個農場沼氣工程投入運行（主要是處理奶牛場糞污。
　　印度是繼中國之后戶用沼氣數量最多的國家，已經建成約300萬口戶用沼氣裝置。此外還實施了近2000個大中型沼氣工程。印度的戶用沼氣裝置主要用作生產農村能源，以牛糞為主要原料，沼渣沼液用作有機農肥。
　　國外奶牛場沼氣工程發酵裝置主要采用以下三種工藝：
　　1?推流式發酵工藝
　　近年來美國農場沼氣工程發展很快，多數是采用的推流式發酵工藝。這類沼氣裝置多數采用半地埋式、上部用復合橡膠袋覆蓋，主要用于處理干清糞式的奶牛糞污。沼氣裝置容積一般為2?5m3/頭奶牛左右。進料濃度在10％~13％TS，HRT20天以上。沼氣發酵后的沼液經過固液分離后，固體部分用于堆肥，液體部分經過氧化塘處理后排放或用于農業灌溉。處理工藝見圖2。 目前在美國北方寒冷地區（紐約州、明尼蘇達州，這里冬季平均氣溫低于攝氏零度）運行良好的6座奶牛場沼氣工程中，有5座采用的是推流式發酵工藝，處理規模分別是1 000-2 400頭牛，多數是2001年后建成的。全部采用了熱電聯用技術，發電機的規模在130-200kW，發電余熱用于發酵裝置增溫。被認為，關于寒冷地區沼氣裝置的設計有幾個要點，
（1）原料池要防凍；
（2）要有熱電聯用系統；
（3）可以通過原料加溫和罐體熱交換兩種方式加溫、保溫；
（4）要加強進出水管道保溫。
　　圖2推流式沼氣發酵處理系統流程示意圖2?全混合發酵工藝
　　德國和丹麥的農場沼氣工程大多數采用全混合發酵工藝、裝置為鋼板結構、熱電聯用為主要沼氣利用形式。由于解決了攪拌、輸送等機械設備問題，現在歐洲沼氣裝置的發酵濃度越來越高，可以達到11％TS以上。為了提升沼氣裝置的衛生效果，新建設的沼氣裝置多數采用高溫發酵，HRT5天以上，這樣有利于對人畜共患病菌的消毒和滅活雜草種子。中溫發酵裝置的最短HRT為15天。
　　美國奶牛場沼氣裝置采用全混合發酵工藝的不多，被認為主要適用于處理水沖式糞污，原料濃度在3％~8％TS范圍。裝置造價比推流式發酵裝置高。在紐約的Matlink奶牛場2001年建設了一座全混合沼氣發酵裝置，中溫發酵，HRT20天。除了處理700頭奶牛糞污外，還有部分原料來自食品加工廢水。該裝置配置了1套130kW的發電機組，從2001年啟動以來一直運行良好。發酵后出水的后處理方法與推流式發酵裝置相似。
　　加拿大近年來也建造了處理幾千頭牛糞污的大型全混合沼氣發酵裝置。
　　3?厭氧過濾器發酵工藝
　　奶牛糞污水質的特點是懸浮物（SS）含量很高。如果沼氣發酵前先經過固液分離，則可以采用厭氧濾器（AF），甚至采用UBF、UASB等發酵工藝。采用這些高效工藝可以縮短原料HRT，從而提高發酵效率，但是也存在一些問題，比如能源化程度不高（部分原料未進入裝置），衛生效果不好 （滯留時間太短）。
　　在美國弗羅里達州有一處500頭奶牛場糞污沼氣處理工程，455m3厭氧濾器、進料濃度大約為1％, HRT≤3d, COD去除率≥50％。

longmeier1945

好資料，多發點,謝謝！！！