易腐垃圾干法厭氧沼氣工程工藝研究

李洪佳

摘要：易腐垃圾的處理工作整體難度較高，為了可以實(shí)現(xiàn)能源的最高水平利用，會(huì)對(duì)其厭氧處理，獲得的沼氣供應(yīng)民眾和工業(yè)系統(tǒng)。基于對(duì)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(shù)據(jù)類(lèi)型與具體工作方法，并深入探討了在具體工作中相關(guān)參數(shù)的設(shè)定形式，以充分提高該項(xiàng)技術(shù)使用過(guò)程中的沼氣生成量。

關(guān)鍵詞：易腐垃圾;干法厭氧沼氣工程;生產(chǎn)工藝

易腐垃圾干法厭氧沼氣工程的運(yùn)行中，當(dāng)前開(kāi)發(fā)出的方法相對(duì)較多，主要區(qū)別包括物料的供給方法差別、物料的預(yù)處理方法差別、向物料中加入的內(nèi)容物差別等，要求所有的參數(shù)都要經(jīng)過(guò)全面專(zhuān)業(yè)的分析。雖然易腐垃圾干法厭氧沼氣工程工藝中對(duì)于投入的水資源要求較低，但是也要經(jīng)過(guò)合理的分析，才可以確保物料的處理質(zhì)量提高。

一、易腐垃圾干法厭氧沼氣工程的運(yùn)行原理

（一）垃圾分類(lèi)篩選易腐垃圾干法厭氧沼氣工程的實(shí)施過(guò)程并非所有類(lèi)型的垃圾都適用于整套加工體系，為了防止損壞設(shè)備或者反應(yīng)速度下降，需要落實(shí)垃圾的分類(lèi)篩選工作。具體工作中，需要落實(shí)對(duì)無(wú)法反應(yīng)物質(zhì)的去除和篩選工作，同時(shí)也需要做好對(duì)于其中含有無(wú)法降解垃圾的分類(lèi)工作[1]。篩選過(guò)程中可以利用離心力完成任務(wù)，比如垃圾混合物中含有的土壤顆粒、石塊等，要基于對(duì)所有混合物內(nèi)容的分析和明確，確定最終獲得的物質(zhì)中是否雜質(zhì)過(guò)多導(dǎo)致反應(yīng)效率過(guò)低以及產(chǎn)生的沼氣總量下降。對(duì)于塑料等不可降解垃圾，當(dāng)無(wú)法反應(yīng)垃圾中的總量不高于中30%時(shí)對(duì)于該系統(tǒng)的影響有限，但是在沼渣使用階段會(huì)對(duì)土壤造成不利影響，所以對(duì)其的處理工作需要納入管理框架。

（二）垃圾厭氧發(fā)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(huì)采用厭氧菌參與，一方面該細(xì)菌的生長(zhǎng)和繁殖過(guò)程中需要保持環(huán)境的濕潤(rùn)性，另一方面生成的綜合性產(chǎn)物中也會(huì)存在大量的厭氧菌，若直接將其排放，會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)過(guò)程需要持續(xù)不斷加入和培養(yǎng)厭氧菌，自然不利于成本控制，同時(shí)菌群培養(yǎng)與繁殖過(guò)程耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，不利于沼氣供氣的穩(wěn)定性。此外沼氣的生成過(guò)程中，需要嚴(yán)格控制環(huán)境參數(shù)，包括酸堿度、溫度、濕度、氣體濃度等，可以通過(guò)模擬分析模式確定各類(lèi)參數(shù)的最佳使用范圍。

（三）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(huán)利用，或者經(jīng)過(guò)一定流程的液體參數(shù)處理之后反饋到厭氧菌發(fā)酵罐中，降低發(fā)酵成本的同時(shí)提高反應(yīng)效率。對(duì)于形成的沼渣固體物質(zhì)，其中含有多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)垃圾中的大分子有機(jī)物會(huì)被水解成小分子物質(zhì)，生成的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)更容易被植物吸收，所以在經(jīng)過(guò)處理之后可以作為有機(jī)肥料使用。脫水過(guò)程通常采用物理壓縮法、烘干法等，其中物理壓縮法結(jié)合生化干燥法的應(yīng)用最為廣泛。

（四）循環(huán)處理工藝在循環(huán)處理工藝中，并非為對(duì)于反應(yīng)物的循環(huán)處理，而是對(duì)其中產(chǎn)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(shí)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(yīng)罐中，在最短時(shí)間內(nèi)完成沼氣從生成到火電發(fā)電上網(wǎng)供電工作流程。實(shí)際工作中，循環(huán)處理工作需要提高所有參數(shù)的分析水平，并且也要落實(shí)對(duì)于沼液的進(jìn)一步處理和研究工作，為反應(yīng)物的后續(xù)處理與反應(yīng)工作奠定基礎(chǔ)。

二、易腐垃圾干法厭氧沼氣工程的數(shù)設(shè)定

（一）物料參數(shù)處理易腐垃圾干法厭氧沼氣工程中的物料參數(shù)處理中，需要完成的工作任務(wù)首先是對(duì)于物料來(lái)源和可以參與反應(yīng)的物質(zhì)含量分析，其次是對(duì)于物料類(lèi)型的分析，包括植物枝葉、餐廚垃圾等，最后是對(duì)于物料的分類(lèi)工作，包括無(wú)法參與反應(yīng)雜物的去除、無(wú)法降解材料的控制等，要求所有的參數(shù)都需要按照該系統(tǒng)的實(shí)際物料參數(shù)合理分析，才可以讓生成的物料符合工作指標(biāo)。實(shí)際工作中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前常見(jiàn)的易腐垃圾中，預(yù)處理之后的垃圾固體含量維持在20%到53%區(qū)間內(nèi)，通常情況下固體含量的平均值為36%。揮發(fā)性固含量維持區(qū)間為45%到70%，通常平均值為60%，無(wú)法降解部分內(nèi)容的重量占比為30%到60%，在具體的工作中，要經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的加工和處理提高沼氣的生成量。

（二）溫度參數(shù)處理在溫度參數(shù)的處理過(guò)程中，從理論分析上來(lái)看，當(dāng)溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)都會(huì)影響厭氧菌群的活性，尤其是溫度過(guò)高情況，會(huì)導(dǎo)致厭氧菌的大規(guī)模死亡，導(dǎo)致最終生成的沼氣效率過(guò)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(nèi)，讓反應(yīng)物的反映效率進(jìn)一步提高，考慮到沼氣池的環(huán)境特殊性，難以通過(guò)大量人員的派遣或者持續(xù)性人力測(cè)溫工作調(diào)整反應(yīng)區(qū)間的溫度，采取的方法是在沼氣池內(nèi)設(shè)置電加熱裝置，之后研究和分析該方法的實(shí)際作用形式，可以采用PID控制系統(tǒng)完成任務(wù)，其通過(guò)檢測(cè)裝置獲得當(dāng)前該反應(yīng)空間中的溫度并自主調(diào)整。

（三）固體參數(shù)處理易腐垃圾干法厭氧沼氣工程的固體參數(shù)控制過(guò)程，主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)于進(jìn)料物資的精確科學(xué)控制，讓該參數(shù)可以維持穩(wěn)定。在具體的工作過(guò)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(dāng)前固體物料的加入量。通過(guò)對(duì)于目前常用設(shè)備處理能力的研究，通常實(shí)際生產(chǎn)中，物料的加入速度為100噸/天，該過(guò)程產(chǎn)生的包括殘?jiān)右嚎偭繛?0立方米/天，沼液的產(chǎn)生量為0.5立方米。在生成殘?jiān)奶幚碇?，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?jiān)膶?shí)際生產(chǎn)量為25噸/天。通過(guò)實(shí)際生成殘?jiān)驮蟹贌幚矸椒ǖ膶?duì)比結(jié)果上來(lái)看，易腐垃圾干法厭氧沼氣工程的殘?jiān)偭空w下降70%到80%，會(huì)進(jìn)一步提高垃圾的處理質(zhì)量。

三、易腐垃圾干法厭氧沼氣工程的工藝優(yōu)化

（一）物料利用路徑規(guī)劃實(shí)際反應(yīng)過(guò)程的路徑為物料的預(yù)處理-厭氧發(fā)酵-沼渣脫水-沼液獲得，對(duì)于厭氧發(fā)酵之后產(chǎn)生的沼氣，可以被火電發(fā)電廠使用，同時(shí)產(chǎn)生的電能可以被上網(wǎng)銷(xiāo)售并獲得收益。沼渣脫水工作的另一個(gè)工作流程為處理該過(guò)程中產(chǎn)生的殘?jiān)?，并?duì)其生化處理，該殘?jiān)梢宰鳛橹参镌耘嘀械挠袡C(jī)肥料使用[3]?，F(xiàn)有的工作路徑中通常不考慮反應(yīng)中生成沼液的應(yīng)用，原因是沼液的排出量?jī)H為0.5立方米，相對(duì)于整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)數(shù)量較低。本文提出的方法為，將該過(guò)程中生成的沼液回流到反應(yīng)罐中，同時(shí)通過(guò)沼液酸堿度、排氣口沼氣物質(zhì)的分析，分析目前反應(yīng)罐中的液體參數(shù)，根據(jù)實(shí)際情況確定是否需要向該系統(tǒng)中加入相應(yīng)的酸性物質(zhì)。

（二）溫度參數(shù)控制在易腐垃圾干法厭氧沼氣工程的自動(dòng)控制系統(tǒng)建設(shè)中，一方面是對(duì)于整個(gè)反應(yīng)空間的溫度控制工作，另一方面是整個(gè)反應(yīng)工作生產(chǎn)線的參數(shù)控制工作，要通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)的全面檢測(cè)才可以防止出現(xiàn)安全問(wèn)題。對(duì)于溫度控制系統(tǒng)，可以將其視作整個(gè)反應(yīng)工作線中的一個(gè)特定子系統(tǒng)建設(shè)，要求建成的綜合控制系統(tǒng)借助的控制思路為PLC控制系統(tǒng)。其中針對(duì)反應(yīng)空間限定工作來(lái)說(shuō)，工作形式一方面為控制系統(tǒng)的具體運(yùn)行模式，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)獲得反應(yīng)空間的溫度參數(shù)，之后研究該系統(tǒng)的具體模式，另一方面要檢測(cè)反應(yīng)物中的反應(yīng)物質(zhì)含量，同時(shí)也要研究當(dāng)前物料的日常流入量、酸堿度的調(diào)整方法、沼氣生成量的監(jiān)管和記錄，以確保所有的工作參數(shù)符合工作指標(biāo)。

四、結(jié)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(shù)包括自動(dòng)控制技術(shù)、物料處理技術(shù)、環(huán)境控制技術(shù)等，需要在收集了所有的參數(shù)之后研究目前的反應(yīng)狀態(tài)。實(shí)際工作階段，要合理控制反應(yīng)物的加入量、反應(yīng)物的類(lèi)型和相關(guān)工作參數(shù)，以提高該系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定程度。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳明冠.推進(jìn)農(nóng)村人居環(huán)境整治打造生態(tài)宜居美好泰州[J].江蘇農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，2020（01）：29-31.