易腐垃圾干法厭氧沼氣工程工藝研究

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摘要：易腐垃圾的處理工作整體難度較高，為了可以實現能源的最高水平利用，會對其厭氧處理，獲得的沼氣供應民眾和工業系統。基于對易腐垃圾干法厭氧沼氣工程工藝的研究，本文研究了該工程的獲取數據類型與具體工作方法，并深入探討了在具體工作中相關參數的設定形式，以充分提高該項技術使用過程中的沼氣生成量。

關鍵詞：易腐垃圾；干法厭氧沼氣工程；生產工藝

易腐垃圾干法厭氧沼氣工程的運行中，當前開發出的方法相對較多，主要區別包括物料的供給方法差別、物料的預處理方法差別、向物料中加入的內容物差別等，要求所有的參數都要經過全面專業的分析。雖然易腐垃圾干法厭氧沼氣工程工藝中對于投入的水資源要求較低，但是也要經過合理的分析，才可以確保物料的處理質量提高。

1.易腐垃圾干法厭氧沼氣工程的運行原理

(1)垃圾分類篩選易腐垃圾干法厭氧沼氣工程的實施過程并非所有類型的垃圾都適用于整套加工體系，為了防止損壞設備或者反應速度下降，需要落實垃圾的分類篩選工作。具體工作中，需要落實對無法反應物質的去除和篩選工作，同時也需要做好對于其中含有無法降解垃圾的分類工作[1]。篩選過程中可以利用離心力完成任務，比如垃圾混合物中含有的土壤顆粒、石塊等，要基于對所有混合物內容的分析和明確，確定最終獲得的物質中是否雜質過多導致反應效率過低以及產生的沼氣總量下降。對于塑料等不可降解垃圾，當無法反應垃圾中的總量不高于中30%時對于該系統的影響有限，但是在沼渣使用階段會對土壤造成不利影響，所以對其的處理工作需要納入管理框架。(2)垃圾厭氧發酵易腐垃圾干法厭氧沼氣工程中要分析垃圾的厭氧處理工作方法，必然會采用厭氧菌參與，一方面該細菌的生長和繁殖過程中需要保持環境的濕潤性，另一方面生成的綜合性產物中也會存在大量的厭氧菌，若直接將其排放，會導致反應過程需要持續不斷加入和培養厭氧菌，自然不利于成本控制，同時菌群培養與繁殖過程耗時過長，不利于沼氣供氣的穩定性。此外沼氣的生成過程中，需要嚴格控制環境參數，包括酸堿度、溫度、濕度、氣體濃度等，可以通過模擬分析模式確定各類參數的最佳使用范圍。(3)生成沼渣脫水沼渣脫水的目的是生成沼液和固體生成物，其中沼液中含有大量的厭氧菌，可以將其循環利用，或者經過一定流程的液體參數處理之后反饋到厭氧菌發酵罐中，降低發酵成本的同時提高反應效率。對于形成的沼渣固體物質，其中含有多種營養物質，同時垃圾中的大分子有機物會被水解成小分子物質，生成的營養物質更容易被植物吸收，所以在經過處理之后可以作為有機肥料使用。脫水過程通常采用物理壓縮法、烘干法等，其中物理壓縮法結合生化干燥法的應用最為廣泛。(4)循環處理工藝在循環處理工藝中，并非為對于反應物的循環處理，而是對其中產生的高密度厭氧菌群的使用，才可以讓沼氣的生成效率、生成總量提高。在實際的工作中，需要將生成的沼液濃縮處理，反饋到易腐垃圾反應罐中，在最短時間內完成沼氣從生成到火電發電上網供電工作流程。實際工作中，循環處理工作需要提高所有參數的分析水平，并且也要落實對于沼液的進一步處理和研究工作，為反應物的后續處理與反應工作奠定基礎。

2.易腐垃圾干法厭氧沼氣工程的數設定

(1)物料參數處理易腐垃圾干法厭氧沼氣工程中的物料參數處理中，需要完成的工作任務首先是對于物料來源和可以參與反應的物質含量分析，其次是對于物料類型的分析，包括植物枝葉、餐廚垃圾等，最后是對于物料的分類工作，包括無法參與反應雜物的去除、無法降解材料的控制等，要求所有的參數都需要按照該系統的實際物料參數合理分析，才可以讓生成的物料符合工作指標。實際工作中，發現當前常見的易腐垃圾中，預處理之后的垃圾固體含量維持在20%到53%區間內，通常情況下固體含量的平均值為36%。揮發性固含量維持區間為45%到70%，通常平均值為60%，無法降解部分內容的重量占比為30%到60%，在具體的工作中，要經過進一步的加工和處理提高沼氣的生成量。(2)溫度參數處理在溫度參數的處理過程中，從理論分析上來看，當溫度過高或過低時都會影響厭氧菌群的活性，尤其是溫度過高情況，會導致厭氧菌的大規模死亡，導致最終生成的沼氣效率過低[2]。目前的研究中，確定厭氧菌群的最佳繁殖和工作溫度要保持在50-55℃范圍之內，讓反應物的反映效率進一步提高，考慮到沼氣池的環境特殊性，難以通過大量人員的派遣或者持續性人力測溫工作調整反應區間的溫度，采取的方法是在沼氣池內設置電加熱裝置，之后研究和分析該方法的實際作用形式，可以采用PID控制系統完成任務，其通過檢測裝置獲得當前該反應空間中的溫度并自主調整。(3)固體參數處理易腐垃圾干法厭氧沼氣工程的固體參數控制過程，主要是實現對于進料物資的精確科學控制，讓該參數可以維持穩定。在具體的工作過程，通常不考慮加入物料之后的生成物總量，只需要具體研究當前固體物料的加入量。通過對于目前常用設備處理能力的研究，通常實際生產中，物料的加入速度為100噸/天，該過程產生的包括殘渣沼液總量為50立方米/天，沼液的產生量為0.5立方米。在生成殘渣的處理中，非生化處理的情況下，生成量為35噸/天，而在完成了生化處理工作后，則殘渣的實際生產量為25噸/天。通過實際生成殘渣和原有焚燒處理方法的對比結果上來看，易腐垃圾干法厭氧沼氣工程的殘渣總量整體下降70%到80%，會進一步提高垃圾的處理質量。(4)酸堿度參數處理在酸堿度參數的處理中，要根據厭氧菌的自身活性狀態和工作形式的分析，全面研究當前的酸堿度參數對整個系統進行控制。從目前的研究成果上來看，要求根據實際反應過程反應池中酸堿度的研究，給出該參數的具體工作形式，發現在反應的初始4個月時間內，整個反應空間中的酸堿度參數處于持續上升狀況，最高值可以達到8.2，最低值為7.7，第4個月到第7個月周期內，該裝置的實際工作參數相對來說較為穩定，在后續的非人員干擾情況下，反應系統中的酸堿度參數處于持續下降現象，雖然其中存在一定情況下的酸堿度參數突變情況，但是整體變更趨勢固定，說明在同一批次厭氧菌的持續使用中，會導致整個反應罐中的液體酸度值提高。從實際工作形式上來看，易腐垃圾干法厭氧沼氣工程的的酸堿度變化情況相對較小，長期處于弱堿性環境，進一步研究發現，進料口和出料口的酸堿度相比低0.1，說明在實際反應過程會產生堿性物質，若要維持整個空間的酸堿度穩定，需要加入適量的弱酸性物質。

3.易腐垃圾干法厭氧沼氣工程的工藝優化

(1)物料利用路徑規劃實際反應過程的路徑為物料的預處理-厭氧發酵-沼渣脫水-沼液獲得，對于厭氧發酵之后產生的沼氣，可以被火電發電廠使用，同時產生的電能可以被上網銷售并獲得收益。沼渣脫水工作的另一個工作流程為處理該過程中產生的殘渣，并對其生化處理，該殘渣可以作為植物栽培中的有機肥料使用[3]。現有的工作路徑中通常不考慮反應中生成沼液的應用，原因是沼液的排出量僅為0.5立方米，相對于整個反應系統來說數量較低。本文提出的方法為，將該過程中生成的沼液回流到反應罐中，同時通過沼液酸堿度、排氣口沼氣物質的分析，分析目前反應罐中的液體參數，根據實際情況確定是否需要向該系統中加入相應的酸性物質。(2)溫度參數控制在易腐垃圾干法厭氧沼氣工程的自動控制系統建設中，一方面是對于整個反應空間的溫度控制工作，另一方面是整個反應工作生產線的參數控制工作，要通過對該系統的全面檢測才可以防止出現安全問題。對于溫度控制系統，可以將其視作整個反應工作線中的一個特定子系統建設，要求建成的綜合控制系統借助的控制思路為PLC控制系統。其中針對反應空間限定工作來說，工作形式一方面為控制系統的具體運行模式，通過計算機控制系統獲得反應空間的溫度參數，之后研究該系統的具體模式，另一方面要檢測反應物中的反應物質含量，同時也要研究當前物料的日常流入量、酸堿度的調整方法、沼氣生成量的監管和記錄，以確保所有的工作參數符合工作指標。(3)固體參數處理在固體參數的處理過程，一方面要研究當前工作中的固體預處理和后續反應方法，另一方面要分析經過預處理垃圾的日常加入量，從而讓整個易腐垃圾干法厭氧沼氣工程的相關設備可以安全穩定運行。今后的處理中，要可以實現對于獲得垃圾的檢查和研究任務，通過該方法可以讓實際加工的物料中有機物總量提高，考慮到相關物質的密度、重量等參數和反應物的參數之間存在差別，采用專業化手段去除玻璃、砂礫等物質。對于輕質塑料等物質，可以通過采用水洗法去除。(4)酸堿度控制形式在酸堿度的控制過程中，一方面要實時測量目前反應空間內的系統運行參數，另一方面要分析在日常工作中可能產生的相關工作參數，從而讓反應區域的液體參數符合該系統的綜合作用水平。在目前的環境液體酸堿度測量中，常用的檢測方法為電化學法，可以把該設備納入整個PLC控制系統中，當發現該系統中的酸堿度數值超過允許范圍時，需要發出警報信息，由專業人員加入相關物質之后采用專業設備進行攪拌。

4.結論

綜上所述，易腐垃圾干法厭氧沼氣工程工藝中常用的技術包括自動控制技術、物料處理技術、環境控制技術等，需要在收集了所有的參數之后研究目前的反應狀態。實際工作階段，要合理控制反應物的加入量、反應物的類型和相關工作參數，以提高該系統的運行穩定程度。

參考文獻

[1]陳明冠.推進農村人居環境整治打造生態宜居美好泰州[J].江蘇農村經濟,2020(01):29-31.

[2]韓佳,崔倩倩,馮昭綽,等.基于試驗分析的高校垃圾分類回收模式構建[J].資源節約與環保,2019(12):132-133.

[3]鄧偉,劉軍曉,黃偉釗,等.易腐垃圾干法厭氧沼氣工程工藝運行分析[J].中國沼氣,2017,35(04):79-83.

作者:錢耀洲 單位:桐鄉恒易環保科技有限公司