怎么收集,运输,贮存畜禽养殖场的沼气?
沼气的收集、贮存及输配对于保证向用户稳定供气和高效率使 用具有关键性的作用。沼气的收集系统由收集井、集气柜、输气管 道和抽气泵等组成,气体借助气压流向特定的收集井,通过输气管 道引至集气柜后,再集中输往抽气泵站,富集的沼气经冷凝脱水后即可直接燃烧,或经净化处理送人内燃机或发电机组。 沼气从污泥的表面散发出来,聚集在反应器的上部,集气室就 应该建在厌氧反应器的顶部,有足够的尺寸和高度,保持气密性, 防止沼气外溢和空气渗人,同时避免压力过大,产生装置变形或其 他安全事故。气体收集装置必须能够去除积在气室的气体,保持正常的气液 界面,管径要求足够大,且由于沼气中含有蒸汽和硫化氢,容易被 ...全部
沼气的收集、贮存及输配对于保证向用户稳定供气和高效率使 用具有关键性的作用。沼气的收集系统由收集井、集气柜、输气管 道和抽气泵等组成,气体借助气压流向特定的收集井,通过输气管 道引至集气柜后,再集中输往抽气泵站,富集的沼气经冷凝脱水后即可直接燃烧,或经净化处理送人内燃机或发电机组。
沼气从污泥的表面散发出来,聚集在反应器的上部,集气室就 应该建在厌氧反应器的顶部,有足够的尺寸和高度,保持气密性, 防止沼气外溢和空气渗人,同时避免压力过大,产生装置变形或其 他安全事故。气体收集装置必须能够去除积在气室的气体,保持正常的气液 界面,管径要求足够大,且由于沼气中含有蒸汽和硫化氢,容易被 腐蚀,因此对混凝土结构应进行防腐处理,涂层应深人睡眠和泥位 0。
5米以下,另外对于钢结构的除防腐外还需要进行防电化学腐 蚀,气体出气口应高于集气室最高水面,防止繁殖浮渣和消化液进 人沼气管。输气管和贮气柜以及配气管都需要有防腐,最好使用防 腐镀锌管或铸铁管。
沼气的集输:不论采用竖井还是水平管线收集,最终均需要将 沼气汇集到总干管进行输送。输气管道除设置有必要的控制阀、流 量压力监测仪和取样孔外,还应考虑冷凝液的排放。输送系统也有 支路和干路,干路之间相互联系形成一个闭合回路。
因此,压力差 的计算要考虑最远的支路和干路。井头的管道必须充分倾斜,以提 供排水能力,集气干管一般要3%的坡降,对于更短的管道系统葚 至要有6%〜8%的斜率。为排出冷凝液,在干管底部可设置冷凝液 排放阀。
沼气的贮存:贮气技术按压力大小分为低压、中压和高压贮存 3种。目前,最受青睐的贮气技术为高压贮存。贮气容器为30升或 5〇升的钢瓶,压力150、250、33〇、350 MPa (兆帕)不等,一般 按平均日产气量的25%〜40%即按6〜10小时的平均产气量来计 算,要对压缩设备进行防腐蚀处理。
沼气在回收利用之前,应脱除其中的惰性气体(如C02, N2 等)和有害的微量组分(H2S、硅氧烷、卤代烃等),以增加燃烧 热值、降低集输费用。沼气的净化步骤包括:颗粒与水脱除的预处理、深冷脱氮、酸性气体和微量组分的脱除等,涉及的单元操作 有:过滤、深冷、吸收、吸附、膜分离等。
由于组分的复杂多变, 根据沼气的最终用途,通常需要联合多种工艺对其进行净化处理。沼气的预处理。杂质颗粒和水的脱除是沼气净化的第一步,常 用的吸收溶剂有聚乙二醇、氯化钙溶液、甘醇类化合物;固体吸附 剂有活性氧化铝、硅胶、分子筛等;所用的物理单元有筛网、预过 滤器、气液聚结器、冷凝器、重力沉降器、旋风分离器和过滤分离 器等。
近来,膜分离和低温相变分离在颗粒和水的脱除研究上也有 了新的进展。深冷处理。深冷脱氮工艺具有处理量大、脱除效率高、技术成 熟可靠等优点,应成为我国优先发展的填埋沼气脱氮技术。深冷脱 氮工艺是将具有一定压力的沼气经多次节流降温后部分或全部液 化,再根据氮气与甲烷相对挥发度不同,用精馏的方法脱除氮气。
深度冷冻处理还可除去引起发动机严重腐蚀的杂质组分。它先将气 体压缩至一台加压罐,通过等焓膨胀冷凝其中的水蒸气;然后向气 体中注入甲醇,使其深度制冷;在甲醇冷凝液中,即包含有从深度 制冷的填埋沼气中脱除的杂质组分,经杂质分离脱除后的气体,则 可做进一步处理。
吸附分离。吸附分离是通过吸附剂对气体组分的选择性吸附来 实现的。可净化填埋沼气的吸附剂有活性炭、硅胶、分子筛等,其 中活性炭因其较大的表面积、良好的微孔结构、多样的吸附效果、 较高的吸附容量和高度的表面反应性等特征,应用最为广泛。
在沼 气的净化操作中,032及杂质气体在加压下的吸附单元中被选择性 吸附,使其与CH4分离,随后于再生单元中减压后解吸,使其排出 系统,吸附剂得到再生。膜分离。膜分离技术具有分离效率高、能耗低、设备简单、工 艺适应性强等特点,它是利用沼气中各种气体组分对渗透膜选择透 过速率的不同,将(:氏与其他杂质气体分离的。
由于气体分离效率受膜材料、气体组成、压差、分离系数以及温度等多种因素的影 响,且对原料气的清洁度有一定要求,膜组件价格昂贵,因此气体 膜分离法一般不单独使用,常和溶剂吸收、变压吸附、深冷分离、 渗透蒸发等工艺联合使用。
生物净化。针对沼气成分复杂、气量大、杂质组分浓度低的特 点,可使用生物过滤床脱除其中的微量组分。当沼气流经滤床时, 通过扩散作用,将污染成分传递到生物膜上,并与膜内的微生物相 接触而发生生化反应,从而使沼气中的污染物得到降解。
溶剂吸收。近年来,MDEA (甲基二乙醇胺)法因其设备成本 低、操作简便,净化效果好,而引起了广泛关注。据报道,常压多 胺法可以有效去除C02,解吸气中的甲烷,含量低于0。12%,其回 收率大于96%,物理吸收法能耗低,适用于C02分压较高的沼气净 化,但由于〇32和^123在水中的溶解度太低,需要添加一些有机 溶剂,以求更好的净化效果。
沼气净化的联合工艺。近年来,填埋沼气净化的单一工艺、新 型工艺和联合工艺层出不穷,这些工艺大都是从天然气净化工艺及 传统的化工工艺发展而来的。典型的联合工艺有物理分离-化学氧 化洗涤-催化吸附、深冷-溶剂吸收-膜分离、生物过滤-变压吸附- 分子筛过滤等,它们不仅使填埋沼气的净化效率大大提高,其工艺 经济性也越来越接近实用化的水平。
在沼气的适当地点应设水封罐,以便调节和稳定压力,在消化 池、贮气柜、压缩机、锅炉房等构筑物之间起隔绝作用,也可兼做 排除冷凝水的作用。阻火器,是安装在贮气罐上的重要安全设施,它能允许易燃易 爆气体通过,对火焰有阻止窒息作用,要求结构合理,耐腐性强, 耐烧,阻爆。
(4)沼液后处理装置畜禽养殖场的废水沼液处理通常由预处理(固液分离,沉淀,贮存)与生化处理(氧化塘、各种人工生化反应器)组成,使废液 排放达到标准。其设施设备包括固液分离设备、发酵液沉淀池、好 氧厌氧处理设施以及废液的排放设施等,都是确保达标排放不可缺 少的组成部分。
固液分离设备包括漏缝地板(养猪)、机械格栅、水力筛网、 螺旋挤压分离机、沉淀发酵池,发酵池的深度受垫料厚度的影响, 而垫料厚度受发酵类型、养殖对象、气候、季节等多种因素的影 响,干撒式发酵床垫料厚度比湿式发酵床可降低40%。
饲养育成猪 比饲养保育猪厚度应至少增加30%,南方厚度可比北方降低,夏季 比冬季低,一般保持在40〜100厘米合适。发酵池一般可设为地上式、半地上式和地下式,地上式发酵池 建在地面上,垫料槽底部与畜禽舍外地面持平或略高,硬地平台和 操作通道需垫高40〜100厘米,地面上的模式能够保持畜禽舍的干 燥,特别是可防止高地下水地区雨季返潮,但建设成本太高,适用 于雨量充沛的南方及地下水位高的地区。
地下式发酵池建在地面以 下,池深保持40厘米左右,冬季越寒冷越要加大发酵池的深度, 适宜老畜禽舍的改建,优点是冬季保温性能好,适合于北方寒冷干 燥地区或地下水位低的地区。半地下式发酵池一半在地下,一半在 地上,池深与地上式基本一致,优点是建设成本低于地上式,又比 地下式便于养护,还解决了季节性地下水过高问题,适用于北方地 区或南方坡地、高台区。
除了在前面介绍的几种常见厌氧处理方法,畜禽粪污水及沼液 处理还有自然生化处理法和人工好氧处理,自然生化处理法包括氧 化塘处理法和土地处理法,氧化塘是一种依靠微生物生化作用来降 解水中污染物的天然池塘或经过一定人工修整的有机废水池塘,有 好氧塘、兼性塘、厌氧塘、水生植物塘、曝气处理塘等。
人工好氧 处理工艺主要依赖好氧菌和兼性厌氧菌的生化作用来完成处理过 程,采用曝气的方法对反应器充氧为曝气塘的一种,在粪便污水处理中,由于所处理的污水有机物含量较高,通常只采用一种好氧处 理方法很难达到排放或再利用的标准,因此好氧处理方法通常与厌 氧处理方法并用,对厌氧出水进一步处理,好氧处理方法主要有活 性污泥法和生物膜法两种。
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