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沼氣用途非常廣泛,世界各國已經開始將沼氣用作燃料和用于照明。用沼氣代替汽油、柴油,發動機器的效果也很好。沼氣可以用于農業生產中,如溫室保溫、烘烤農產品、沼氣防蛀、儲備糧食、水果保鮮等。沼氣也可發電做農機動力,大、中型沼氣工程生產的沼氣可用來發電、燒鍋爐、加工食品、采暖或供給城市居民使用。現在,沼氣的應用正在各國廣大農村推廣,沼氣能源的開發利用普及等方面,已經取得了較好成績,在能源市場中也有著廣闊發展空間。
生態農業工程沼氣
發電技術研究
項目簡介:該項目研究根據奶牛場所排污染物特點,考慮經濟實用性,采用以升流式厭氧固體反應器(USR)處理裝置與單燃料發電系統合理組合的先進工藝,形成了牛糞、尿、污水厭氧消化產沼氣、沼氣發電、沼渣沼液制肥灌溉的一體化系統,實現了化污染為能源并且能夠循環利用的運轉模式。本項目方案新穎、經濟、合理,所采用的主要裝置性能先進,操作方便,且不產生二次污染。
所處階段:初期階段
纖維素厭氧降解及沼氣發酵菌劑研究
項目簡介:該項目開展了較為系統和深入的纖維素厭氧降解的菌株分離,篩選、混合菌系建立及產甲烷菌相關研究。并在此工作基礎上,進行了沼氣發酵各功能微生物菌系的混合厭氧固態發酵研究,獲得了高生物量,高活性的沼氣發酵菌劑。使用該產品,對缺原料戶每年每戶可增加產氣量150立方米。全國按40萬戶計,每年產沼氣總量6000萬立方米,每立方米沼氣按0.8元計,可產生4800萬元的經濟效益。
所處階段:成熟應用階段
生化沼氣制氣罐
項目簡介:該發明涉及一種主要用于垃圾環保處理的生化沼氣制氣罐,其進料口、出料口和出氣管分別設有相應的電動閥門或電磁閥,罐內設有電動水平攪拌器和豎直攪拌器,所述水平攪拌器位于罐內的底部,所述豎直攪拌器豎向立于罐內中央,分布在罐內的加熱管可以調節罐內溫度,分布在罐內的沼氣循環管可以使罐內沼氣流動并保持罐內各處的壓力平衡,罐內垃圾物料在各攪拌器的定期攪拌下,可以充分混合,進行厭氧生化反應,產生沼氣,反應后的剩余物料可以作用肥料,由此實現垃圾的資源化處理和利用。
所處階段:成熟應用階段
沼氣池氣動攪拌裝置
項目簡介:該項目開展了生物能自動攪拌沼氣發酵裝置的研究。運用厭氧發酵動力學原理,研究發明了沼氣池生物能氣動攪拌裝置,并以氣動攪拌裝置為核心,將獨創的菌種自動回流和固菌新技術、自動破殼與清渣新技術、兩步發酵和太陽能自動加溫新技術、消除“微生物貧乏區”、“發酵死區”和料液“短路”等新技術優化組合于沼氣發酵裝置,研制出新型生物能氣動攪拌自動循環高效沼氣發酵裝置和發酵工藝,實現了裝置內部料液自動攪拌、自動循環、自動破殼、自動加溫和菌種富集增殖等動態高效運行狀態,原料分解徹底,平均產氣率提高51.7%,使沼氣池在冬季寒冷的西北地區能全年正常產氣使用,填補了北方池全年只能使用半年的空白。
所處階段:成熟應用階段
高分子復合材料沼氣池
項目簡介:高分子復合材料沼氣池系樹脂基、金屬、非金屬材料的綜合體,是在樹脂基的基礎上引入一定量的金屬基和非金屬基材料。與混凝土沼氣池相比具有質量輕、強度高、保溫降熱、耐各類酸堿腐蝕、比強度高、剛性好、無需維護保養、壽命長、經濟性好、總投資費用低、產品批量生產質量穩定、安裝快捷方便、建池周期短等特點產氣率比普通混凝土沼氣池高30%,是普通混凝土沼氣池的更新換代產品。高分子復合材料沼氣池在農村的廣泛使用,不僅為廣大農民朋友提供了能源保障,而且還在農村建立起了一座無形的有機肥料,養殖飼料加工廠,為農民朋友多渠道致富打下了堅實的基礎。
所處階段:成熟應用階段
自動破殼玻璃鋼沼氣池
項目簡介: 該課題研制成功自動破殼玻璃鋼沼氣池。在發酵池內池壁上固定有兩片或多片破殼片,利用發酵池內液面的升降運動,使結殼面剛好接觸到固定在池壁上的兩片或多片破殼片,使得結殼部份被破壞,而浸泡到發酵池中被液化,隨手動攪拌器所產生的沼液流體沖激底部,使沉積物往上翻轉,從出料口排出,即便有少量泥沙沉積,每年只需用本廠特殊設計的攪拌頭及泥沙泵,將沉積泥沙松解后,用泥沙泵從出料口一次抽出,不開蓋就可以除去底部沉渣。糞便反應充分,沉積物少,產氣率高,每年不需換大料,提高了原料利用率。
所處階段:中期階段
以沼氣為紐帶的農村能源生態模式
試驗、示范及推廣
項目簡介:該課題組在總結經驗和吸收先進研究成果的基礎上,發展底層出料水壓式沼氣池和曲流布料沼氣池兩種池型,推廣“一池三改”、“四位一體”和“豬沼果(菜)”等能源生態模式。這些能源生態模式比較適合我市的地形、氣候特點及農戶的種養習慣,對開展畜禽養殖業廢棄物資源化利用,發展無公害、綠色、有機食品,改善農村環境狀況,增加農民收入有明顯的促進作用。
所處階段:成熟應用階段
JZWJ家用沼氣穩壓凈化器
項目簡介:該項目多功能調控開關:新設計了低壓旁通口,集進出氣口、旁通口、開關、限位多種功能于一體,結構新穎、技術含量高、氣密性能好、操作方便,定位準確,構件不銹蝕,使用壽命長。氣水分離器:采用了螺旋板式、雙腔正逆折流結構,氣體通道進口到出口截面積先后變化12次,氣流轉折16次,行程達800mm,脫水率可達95%以上。脫硫器:脫硫劑裝填可達2.3公斤,有效容積2.62L。由于空間大,裝料多,脫硫效果好,使用時間長達6~12個月,新裝脫硫劑經實際檢測驗證硫化氫脫除率高達99.9%。沼氣壓力表:是本公司與上海長城儀表廠合作研制開發的專用低壓膜片式新型壓力表。其性能穩定,示值準,觀察直觀方便。
所處階段:成熟應用階段
生活污水凈化沼氣池
技術示范推廣
項目簡介:該項目針對淮安市當前和活污水面廣量大,處理率低,建設污水處理廠集中處理資金起缺,管網難全面覆蓋以及普通化類池處理效率低,出水對環境污染大的客觀現實,研究和推廣了生活污水凈化沼氣池技術。生活污水凈化沼氣池通過微生物在厭氧,好氧條件下對有機物的分解作用,采用“多級自流,分風處理,逐段降解”的方法,將生活污水進行厭氧發酵,好氧過濾后達到國際二級排放標準,減輕水體河流水質污染,具有投資省,見效快,不耗能的特點。
所處階段:成熟應用階段
可移動鋼板網薄壁
沼氣發酵罐
項目簡介:該技術以實現我國農村家用沼氣池工廠化規模生產為目標,生產8~10m^2左右容積鋼板網加肋骨架薄壁罐,即可用于廣大農村農戶制取沼氣,也可貯水、貯糧。該研究應用結果表明,采用本技術與國內目前普遍推行的同類建材建設農村家用沼氣池技術和方法相比,鋼板網加肋骨架,結構合理,受力均勻,工廠化生產操作簡單方便;環氧砂漿摻強絲纖維等新型材料作保護層填料對抗劈裂,抗拉、抗滲能力大大提高,并延緩鋼材腐蝕;安裝施工時間短,受益快,不受施工季節和地下水位高低的影響;采用圓柱臥式池形,有利發酵原料新陳代謝,減少發酵池死角10%,然而明顯提高池容產氣率。
所處階段:成熟應用階段
UASB及煤沼氣混燒污水
綜合利用技術
項目簡介:該技術采用煤沼氣混燒技術對沼氣進行利用。煤與沼氣混燒的設備采用在燃煤鏈條爐內增設沼氣燃燒器改造而成的煤沼氣混燒鍋爐。該鍋爐點火方式略有不同,先采用普通燃煤鍋爐點火方式點火,爐膛內溫度上升超過600攝氏度以后,再啟動沼氣點火。正常運行時沼氣比例可達燃料的25%(按釋放的總熱值計算)。鍋爐熱效率達82%,較單一燃料時提高了3.87個百分點。爐渣可燃物含量達14.89%,較單一燃料時降低了2.74個百分點,煤的熱能利用率提高達8.46%以上。
所處階段:成熟應用階段
意義:該技術將燃煤鍋爐成功改進為煤氣混燒爐,鍋爐熱效率大大提高,開辟了高效率混合燃料鍋爐設計制造的新思路。
新疆家庭養殖型沼氣生態模式研究與推廣
項目簡介:該項目研究設計了適合北方寒冷地區農村應用的家庭養殖型沼氣生態模式。該模式將家用水壓式沼氣池建在牛羊養殖暖圈地下,在冬季室外溫度最低達到-24℃時,沼氣池的產氣率達到0.13m3/m3.日以上;在家用水壓式沼氣池增設了出料裝置,實現了我區農村家用沼氣池半自動出料;在進料口前增設了牛羊糞發酵預處理池,預防了牛羊糞直接入池上浮結殼抑制完全發酵和甲烷氣體無法上升到儲氣間的弊端;在沼氣池上建造生態廁所,安裝機械泵抽取沼氣池發酵上清液自動沖洗便池,使人糞便直接進入沼氣池發酵產氣,實現了農戶廁所生態化和庭院衛生化。
所處階段:成熟應用階段
亞麻屑預制件自動出料
沼氣池研制
中關村國家自主創新示范區今年首次以示范區的名義集體組團參加此次環保展,以“自主創新 綠色發展”為主題,以PM2.5綜合防治工作為主線,分為工業節能減排、城市環境治理、環境監測三個板塊,組織32家節能環保新能源企業整體亮相北展2號館。
中關村國家自主創新示范區參展企業在節能環保展展出的100余項新技術新產品,充分彰顯了中關村示范區節能環保企業的技術和實力。
據了解,經過20多年的積累與發展,中關村示范區在大氣治理、水資源利用、固廢處理、高效節能、資源綜合利用等領域形成了一批實力雄厚的技術產品,一批自主創新的技術在國內處于領先地位,也有一批技術已達到國際先進水平,具有較強的國際競爭力,為全國的節能減排與綠色生態建設提供了強大的科技支撐。目前,能源環保產業已成為中關村示范區的第二大支柱產業,總產值約占全國的1/10,年均增長率達20%以上;億元以上企業約200家;萬元GDP能耗約為全國的1/10。
防治霧霾的好推手
近年來,中關村示范區在煙氣治理方面涌現出一批龍頭企業,國電龍源、博奇電力、同方環境、國電清新位居全國十強,中關村示范區累計投運的脫硫脫硝機組容量全國占比超過40%。此次展會,這些企業帶來了他們的最新產品和技術。
在“工業節能減排”展區,北京源深節能技術有限責任公司現場展示的“煙氣余熱深度回收利用集中供熱技術”,可廣泛應用于燃氣電廠尤其是具有獨立熱網的區域能源中心,可提高熱電聯產集中供熱系統能源利用效率40% ,提高供熱系統供熱能力30%以上,提高熱網輸送能力80% ;在節能的同時通過對各類煙氣冷凝換熱,可進一步降低煙氣中的CO2、NOx、PM2.5等排放。
北京綠創環保集團有限公司在含塵氣體和有機廢氣治理方面,通過活性炭(纖維)吸附濃縮+催化氧化、RCO蓄熱式催化氧化等多種自主研發的技術,可處理和有效回收工業廢氣中含有對人體有害的有機物。通過此類技術處理的工業廢氣,不但可以對工業廢氣的污染物進行處理,而且還可以回收排放的廢氣中許多有價值的工業原料,對于大氣中的PM2.5也能做出有效的防控。公司在除塵和有機廢氣治理領域已成功服務于船舶工業、石油石化、制藥、涂裝、汽車、電子、印刷、蓄電池、冶金、建材、電力等多行業企業。
“霧霾的元兇是PM2.5,而形成PM2.5的最大推手是二氧化硫、三氧化硫以及氮氧化物在燃煤電廠未經處理的煙氣中,含有大量以上物質。”北京博奇電力科技有限公司副總工程師崔一塵介紹,博奇電力擁有自主研發的全煙氣污染控制核心技術,采用對高硫煤、大機組適應能力強的超高效脫硫系統、安全低能耗的脫硝系統、節能與減排并重的低溫除塵技術以及可適應各類場地要求的高效濕式電除塵技術,可有效控制二氧化硫、氮氧化物以及PM2.5等污染物的排放,能使燃煤電廠煙氣排放達到“近零排放”,從而取得治理霧霾的顯著效果。
環境治理的生力軍
隨著我國大中城市污水處理設施建設逐步完善,縣、鎮以及農村的污水治理成為水務產業發展新動力。桑德集團獨創的SMART小城鎮污水處理系統解決方案,旨在為生態鄉鎮、美麗鄉鎮的建設保駕護航。SMART工藝主推“一個房子、一個池子、一套設備”的全新設計理念,采用多功能預處理池+高效生物轉盤+雙效過濾為核心單元的污水處理全流程耦合技術。基建投資省,適用于小水量的分散處理;運行費用低,僅為傳統方法的60%左右。當前已有超過100個環境意識超前的鄉鎮正在或將要享用由桑德在國內率先提出的鄉鎮污水處理系統解決方案。
將農場雞糞、污水和農作物秸稈進行厭氧生物處理生產沼氣和發電,是北京合力清源科技有限公司一直以來研究的課題。該公司的集成化沼氣提純技術是根據不同氣體組分,在分壓驅動下通過膜的滲透性不同實現沼氣的凈化提純。在該技術基礎上研發的移動式沼氣提純站,設備占地面積小、可移動、運行成本低、維護簡單,已成功應用于沼氣工程、填埋場,獲得更高的經濟效益和社會效益。合力清源于2007年設計并實施的沼氣發電項目,每年可為華北電網提供1400萬度“綠色電力”,減排二氧化碳8.4萬噸,產出固態有機肥7000噸,有效地促進了循環經濟的發展。
環境健康的晴雨表
北京雪迪龍科技股份有限公司研發的生物綜合毒性監測儀,對毒性物質響應的種類達5000多種,且敏感度高、反應快,可應用在水質監測站、工業園區污水處理廠流入口等;PM10/PM2.5顆粒物監測系統可以準確計算顆粒物濃度值;水泥高溫氣體分析系統可通過對窯爐氣體連續、準確的檢測,來分析燃燒效率及工藝過程,從而實現生產過程的優化控制,達到節能減排的效果。此外,現場展示的一款便攜式紅外線煙氣分析儀,采用了世界先進的紅外氣體檢測技術,具有優良的穩定性、選擇性和高靈敏度。
霾表是漢王藍天推出的首款產品,之所以將霾表定位為首款產品也是因為生產霾表所需的核心技術與漢王之前的生產技術一脈相通。漢王霾表的設計原理是通過風扇將空氣樣本吸入,然后通過離心泵對空氣樣本進行加速,通過粒子識別技術識別PM2.5,以此鑒別空氣質量。識別技術正是漢王的核心技術,此前在手寫筆、人臉考勤機等產品中已多有運用。
關鍵詞: 餐廚垃圾 厭氧消化 停留時間 溫度 氨氮
1. 前言
1.1餐廚垃圾處理現狀
餐廚垃圾是餐飲垃圾和廚余垃圾的統稱。其中,餐飲垃圾指餐館、飯店、單位食堂等的飲食剩余物以及后廚的果蔬、肉食、油脂、面點等的加工過程廢棄物;廚余垃圾指家庭日常生活中丟棄的果蔬及食物下腳料、剩飯剩菜、瓜果皮等易腐有機垃圾。
餐廚垃圾是城市生活垃圾的主要組成部分,在城市垃圾中所占比例北京37% ,天津54% ,上海59%,沈陽62%,深圳57%,廣州57%,濟南41%。[1]
早期餐廚垃圾主要作為近郊養豬飼料,由于其來源比較復雜,極有可能引起疾病傳播,現已被政府命令禁止。另外,餐廚垃圾也不宜與其他生活垃圾混合處置:由于餐廚垃圾含水率和有機物含量較高,若直接填埋極易在較短的時間內腐爛發臭和滋生蚊蠅,對垃圾填埋作業和滲瀝液收集都會產生較大影響;且由于餐廚垃圾含水率較高,低位熱值僅為2100-3100KJ/kg左右,不能滿足焚燒發電廠進料熱值要求(5000KJ/kg以上)[2]。因此,對餐廚垃圾的處理迫在眉睫。
目前,全國各地均開始興建餐廚垃圾處理廠,處理技術主要有:高溫消毒制飼料、好氧發酵制肥、厭氧消化等[3],根據國內工程實例來看,高溫消毒制飼料技術的產品存在同源患,且存在菌種管理問題;好氧發酵制肥堆肥技術存在占地較大、臭氣較難控制、產品銷路不暢等缺點。而相比于以上兩種,厭氧消化技術在高濃度污水處理方面應用已經較為成熟,其主要產品――沼氣為優質清潔能源,副產物(沼液、沼渣)經處理后可達標排放,近些年在國內逐漸成為餐廚垃圾處理技術的發展趨勢,重慶、寧波、蘭州、蘇州等地均采用厭氧消化工藝作為餐廚垃圾處理的主體工藝。
1.2厭氧消化基本原理
餐廚厭氧消化處理是指在無分子氧條件下通過厭氧微生物和兼氧微生物的作用,將餐廚垃圾中的各種復雜有機物分解轉化成甲烷和二氧化碳等物質的過程。
厭氧生物處理是一個復雜的微生物化學過程,依靠三大主要類群的細菌,即水解產酸細菌、產氫產乙酸細菌和產甲烷細菌的聯合作用完成。因而粗略地將厭氧消化過程劃分為三個連續的階段,即水解酸化階段、產氫產乙酸階段和產甲烷階段。第一階段為水解酸化階段。在該過程中復雜的大分子、不溶性有機物先在細胞外酶的作用下水解為小分子和溶解性有機物,然后滲入細胞體內,分解產生揮發性有機酸、醇類、醛類等。這個階段主要產生較高級脂肪酸。第二階段為產氫產乙酸階段。該過程中在產氫產乙酸細菌的作用下,第一階段產生的各種有機酸被分解轉化成乙酸和H2,在降解奇數碳素有機酸時還形成CO2。第三階段為產甲烷階段。此階段主要依靠產甲烷細菌的作用,將乙酸、乙酸鹽、CO2和H2等轉化為甲烷。此過程由兩組生理上不同的產甲烷菌完成,一組把氫和二氧化碳轉化成甲烷,另一組從乙酸或乙酸鹽脫羧產生甲烷,前者約占總量的1/3后者約占2/3。
雖然厭氧消化過程可分為以上三個階段,但是在厭氧反應器中,三個階段是同時進行的,并保持某種程度的動態平衡,這種動態平衡一旦被pH值、溫度、有機負荷等外加因素所破壞,則首先將使產甲烷階段受到抑制,其結果會導致低級脂肪酸的積存和厭氧進程的異常變化,甚至會導致整個厭氧消化過程停滯。
影響厭氧反應的因素有很多,包括:溫度、pH、有機負荷、有毒有害物質含量、營養物質含量等。根據實際經驗,餐廚垃圾中基本無有毒有害物質,且其中營養物質含量較高,不需要投加營養元素。
而在餐廚垃圾資源化利用和無害化處理的工程實踐中,沼氣的產量是資源利用程度和有機物質降解是否充分的最直觀的指標。因此結合某市餐廚垃圾處理項目前期的中試研究,選擇停留時間、氨氮濃度值和溫度三個具備可操作性的控制性參數進行沼氣量的產量變化觀察,從而為某市后續大規模設計參數提供參考和依據。
2. 工程實踐應用
2.1工藝流程簡介
某市餐廚垃圾處理中試項目,處理規模為20t/d,餐廚垃圾處理的工藝流程如圖1所示:
如上圖所示,餐廚垃圾先經過分 揀、磁選、破碎、固液分離制漿等工序預處理后,與油水分離后的滲瀝液一起進入厭氧消化反應器進行厭氧消化反應,厭氧消化產生的沼氣經脫硫、除水凈化后進入沼氣鍋爐燃燒產生蒸汽,產生的蒸汽一部分用于油水分離系統增溫,一部分用于厭氧消化系統增溫,厭氧消化系統產生的沼液經污水處理系統處理后達標排放。油脂經凈化后作為毛油外售。
本工藝核心環節為厭氧消化。根據厭氧消化溫度的不同,目前國內常見的厭氧消化工藝可分為高溫厭氧消化(50-60℃)和中溫厭氧消化(25-40℃)。相比于高溫厭氧消化,中溫厭氧消化具有運行穩定、能耗較低等優點,且國內中溫厭氧消化工程案例較多,因此本工程選用中溫厭氧消化工藝。
2.2進水水質
根據取樣檢測,進入厭氧消化反應器的進料漿液水質如下表所示:
表
注:試驗過程中,溫度下降到20℃時間需要1h左右,而從20℃加熱回升到35℃需要30 min左右.
圖6 沼氣產生量隨時間變化圖
如上圖所示,降溫持續時間不同,相對產氣量的變化也不同,當溫度降至20℃持續時間1h時,相對產氣量驟降至2.82%,溫度恢復后,相對產氣量隨溫度很快恢復至波動前的水平;當持續時間為2h時,相對產氣量最低降至0,而溫度恢復后,相對產氣量要經過4.5-5h才慢慢恢復,且比波動前略低。
從實驗結果中可看出,隨著溫度突然降低,沼氣產生量急劇下降甚至停止產氣。雖然溫度不會使厭氧消化系統產生不可逆轉的破壞,但隨著降溫時間的延長,產氣恢復時間也越長。因此在實際工程中應盡量避免溫度驟降問題。主要方法有:增設備用鍋爐和增加備用汽水混合旁路以避免因能源供應系統故障而造成的反應器溫度驟降。
4 結論
(1)根據中試實踐,確定厭氧反應器的最佳運行條件為:厭氧反應器最佳停留時間為35d,停留時間過長,產氣貢獻不大卻會造成反應器過大投資增加,停留時間過短,產氣不充分,有機物降解不完全。
(2)根據中試實踐,厭氧反應器內最佳溫度35℃,溫度的變化范圍應控制在33.5-36.5℃為宜;溫度的驟然變化對產氣效果影響較大,因此在實際工程中,應采取增設備用鍋爐系統和備用汽水混合旁路,以保證能源穩定供應。
(3)根據中試實踐,氨氮對產氣效果影響較大,在實際工程中,應密切關注反應器內氨氮的變化,抑制氨氮濃度的增加。可采用利用出水稀釋氨氮濃度和進料縮短垃圾收運時間等方式來盡量減少氨氮對產氣效果的影響。
參考文獻
[1] 王向會, 李廣魏, 孟虹, 等. 國內外餐廚垃圾處理[J]. 環境衛生工程, 2005, 13(2).
[2] 耿土鎖( 食物性有機垃圾資源化方法[J]. 貴州環保科技,2002(12):15-18
關鍵詞 戶用沼氣池;作用;意義;云南永善;溪洛渡鎮
中圖分類號 S216.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2013)10-0209-02
溪洛渡鎮位于永善縣中部,是全縣政治、經濟、文化和交通中心,總面積344 km2,轄21個村民委員會和4個社區,共有439個村民小組和39個居民小組,共25 513戶83 636人,其中農業人口17 684戶65 297人,非農業人口7 829戶18 339人。有常年流動人口2萬余人。居住著漢、彝、苗、白、回等9個民族,少數民族總人口704戶3 522人。全鎮耕地總面積3 973.28 hm2,其中稻田面積1 173.99 hm2,水澆地1 191.55 hm2,旱地1 372.28 hm2,農民人均耕地606.67 m2。全鎮最高海拔云蕎村姜家山2 947 m,最低海拔水田村火燒灣365 m,海拔高差2 582 m,屬典型立體氣候。年均氣溫17.6 ℃,年降雨量500~5 109 mm,年日照時數1 200~2 100 h。全鎮已經實現村村通公路、通電目標,廣播電視覆蓋率達100%。
溪洛渡鎮沼氣推廣于20世紀70年代,由于受當時的經濟所限制,投資力度不夠,建池技術落后,影響了能源建設的發展。到90年代后期國家加大了對農村能源建設的投資,才讓沼氣池建設出現一片新的生機。尤其是2003—2012年,國家加大了對農村沼氣池建設的投入,更加注重沼氣技術系統的研究與開發,加上能源技術的改進和建池質量的提高,給能源建設的實施帶來了推動效應,也給農業、農村、農民帶來了直接的經濟效益。表現在加快戶用高效沼氣池技術的推廣,加大“一池三改”和沼氣綜合利用配套技術的示范和推廣。沼氣建設綜合效益愈發顯著,農村沼氣建設穩步推進。沼氣池在修建類型上也由原來的土模翻拱—模型澆筑—懸浮式—玻鋼—軟體沼氣池,在修建時間上越來越簡便快捷,更好地節約人力物力。使沼氣建設進入快速發展的新階段。到2012年底,全鎮共新建有7 659口沼氣,達到適宜農戶的43.33%,25個行政村覆蓋率100%,建有精品沼氣村5個,示范點6個,尤其是溪洛渡鎮的白沙、干河、雙鳳、玉筍等村集中連片,戶戶建池,連片規模達2 300口以上,全鎮直接受益人口達3萬余人。
1 沼氣開發利用有利于緩解當前溪洛渡鎮農村能源局面
溪洛渡鎮農村人口占的比例大,由于人們生活水平的不斷提高,人們越來越追求清潔、高效率的能源來代替薪柴、煤炭等傳統能源。因此,液化氣、天然氣等燃料使用增長迅速,然而由于其價格的不斷攀升,農村用能日趨緊張,根據對溪洛渡鎮25個村社的調查,農村液化氣使用率未達1‰,天然氣管道在縣城也還未正常運行,致使農村能源供應短缺和結構不合理的矛盾越來越突出。而沼氣是以農作物秸稈等農業廢料作為原料的新型清潔能源,原料來源廣泛、易于獲取,節省了大量資源。全鎮較濕熱的溫帶季風氣候為農作物秸稈、糞便轉化為沼氣提供了適宜的溫度、濕度。適宜的氣候優勢和豐富的資源條件是溪洛渡鎮農村沼氣發展的基礎;一家一戶庭院式的畜禽養殖,為大力推廣農村沼氣提供了廣闊的空間,適宜區按戶均一口沼氣池,沼氣建設變廢為寶,一定程度緩解了農村能源短缺的問題。
2 沼氣開發利用減少了對農村生態環境的破壞,有助于發展生態農業
眾所周知,薪柴的直接燃燒會產生大量的氮化物、硫化物、磷化物,這對環境是一個極大的污染。而且大量燃燒農作物秸稈作能源,使秸稈不能還田,導致農田土壤有機質含量下降,使得耕地土壤退化、土壤板結、保水肥能力下降。據測算,每戶建好1個沼氣池后1年可以少砍伐薪炭林0.2 hm2,全鎮共有7 659口沼氣池,每年可減少薪炭林的砍伐量1 531.80 hm2。同時,沼氣發展能夠協調發展種植業、養殖業和能源生產等,既能實現多質能利用,又保護了農業生態環境,促進農業的健康、可持續發展。沼氣技術以秸稈、雜草、人畜糞便等為原料,從能源角度而言,沼氣是一種優質、高效的燃料。沼氣的發展將大幅度地減少秸稈的焚燒量、廢棄物的排放量以及農村地區有害氣體的釋放量。而且人畜糞便經過沼氣池厭氧發酵,殺死了大部分的病菌和蟲卵,能有效降低有害病菌的傳播,避免污染地下水源。因此發展沼氣池能有效地保護森林資源,維護生態平衡[1-4]。
3 沼氣開發利用降低了農民的生活與生產成本
沼氣有許多的用途,提供的熱源能夠供給燒水做飯、取暖等,可以滿足人們大多數的生活生產需要。沼氣池建好后,為農民提供生活燃料,節約農民打柴的時間和勞力;按每年每個沼氣池產出的沼氣折抵6瓶的液化氣計算,沼氣池使用戶每年一個沼氣池可節約燃料費600元,全鎮7 659個沼氣池共可節約459.54萬元。人們只要將廢料投入沼氣池即可,多余的秸稈可以直接還田,還可作原材料出售,或者用秸稈生產包裝紙箱、人造纖維板等,實現深加工增值。另外,沼氣建設還能夠提高蔬菜水果的質量。沼渣是一種優質的肥料,富含氮、磷、鉀等元素,可直接施用于農作物,為作物生長所必需的營養元素,通過將沼渣制成有機肥料,還可以達到土壤改良的效果。沼液營養成分相對富集,經殺菌后可以用作無土栽培的營養液,也可以作為飼料添加劑。沼液對農作物病蟲害具有一定的抑制作用,將沼液和農藥配合使用,對病蟲害的防治具有良好的效果。據估計,農戶用沼氣做飯、照明,利用沼渣、沼液作肥料,每年每個沼氣池在正常使用的情況下所產生的沼肥可供應0.67 hm2果園(即500株果樹)的用肥,通過施用沼肥后,改善了果園的土壤結構,增加土壤肥力,提高了果樹的抗病力。因此,按照每年每株果樹可節約化肥200元的投資,每個池產生的沼肥供應0.67 hm2果園用肥,全鎮7 659個池可提供5 106 hm2果樹的用肥,可節省化肥、農藥投資153.18萬元;每1 hm2可節約化肥、農藥總投資的20%左右。施用沼液的農產品品質優良,前景極好。以沼氣為紐帶的生態農業,每戶年增收約3 000元[2-3]。
4 沼氣的開發利用改善了農民生活
沼氣是一種簡單、高效、清潔的能源。其熱效率高,可以提高人們的生活效率;原理簡單,便于人們制取和使用;需要的設備都是常見的材料,成本較低。
4.1 改善農村衛生和人居環境
沼氣是優質清潔能源,具有較高熱性的可燃氣體,其主要成分是甲烷(CH4,50%~70%)、二氧化碳(CO2)以及少量的硫化氫(H2S)等。沼氣經過脫硫裝置過濾后,具有對人體基本無害,使用方便,并且燃燒后對大氣污染小等優點。克服了農村長期以來以農作物秸稈、木柴和煤為基本生活燃料所帶來的缺點,降低了因長期煙熏火燎導致的老年人眼病,改善空氣質量。據了解,使用沼氣的農戶其居住環境的衛生狀況(庭院干凈、廚房明亮、圈廁凈化、蚊蠅減少等)和生活質量得到了較大的提高[2-4]。
4.2 有效降低人畜傳染疾病的傳播
沼氣是一道阻斷病菌傳播的“防火墻”,能夠有效降低人、畜傳染疾病的傳播。經過沼氣池發酵的人、畜糞便,能夠有效地殺滅血吸蟲、蛔蟲、鉤蟲、蟲卵和病菌等,基本上可以達到無害化,能夠有效地保護人們和牲畜的健康。
4.3 促進“畜-沼-果(菜、糧、)”農村循環經濟的發展
建造沼氣池可以促進養殖業的發展,據估算,一口10 m3沼氣池,能夠供給養2頭豬或1頭牛以及一家人足夠的氣源,并且人、畜糞便經沼氣發酵后每年可提供5 t無害優質的有機肥。沼液是一種很好的生物無公害殺蟲劑,可以較大地減少化肥、農藥等生產成本,能夠促進綠色無公害農產品的快速發展。這將大大提高人們的生活質量,還能增加收入,同時又保護了環境,真可謂一舉多得[1-4]。
5 結語
發展沼氣具有節支增效、投資少、見效快等優點,同時發展沼氣還能夠改善農村生態環境、減少污染、美化家園,社會、經濟和生態效益顯著。溪洛渡鎮應當大力發展沼氣,一方面能夠緩解,甚至解決農村能源短缺和環境惡化的問題,另一方面也能夠推動農村種植業和養殖業的發展,推進社會主義新農村建設的步伐,加快“生產發展、生活寬裕、鄉風文明、村容整潔、管理民主”的社會主義新農村建設目標的實現。
6 參考文獻
[1] 周孟津.沼氣生產與利用技術[M].北京:中國農業大學出版社,1999.
[2] 張艷麗.我國農村沼氣建設現狀及發展對策[J].可再生能源,2004(4):5-8.
關鍵詞:生物技術 環境污染 治理 應用
在我國過去幾十年的經濟發展中,由于忽視了發展中的環境保護,目前環境狀況十分嚴峻。近年來雖采取了大量控制措施,但環境質量下降的趨勢仍在繼續,我國成為世界上環境污染最為嚴重的國家之一。近年來,隨著細胞融合技術、基因工程技術、分子生物技術等的發展,環境生物技術得到了進一步的發展。由現代生物技術和環境工程技術相結合的環境生物技術已在環境治理上發揮著重要的作用。生物技術產生、發展及演變與一系列的環境污染問題有著密切的聯系。因此生物技術在環境領域的應用有著深遠的發展前景,特別是對于尋求用低成本解決環境問題的發展中國家具有極大潛力。
1.現代生物技術的概況
現代生物技術是應用現代生物科學及工程原理,利用生命有機體來發展新產品或新工藝的一種技術體系。目前生物技術應用到農業醫藥衛生、食品工業和化學工業的發展,并在解決人類面臨的糧食危機、環境污染和能源危機中起到了重要作用。因此,在世界各國均重視高技術發展的當代,生物技術最被人們看好,被列為優先發展的領域,已成為21世紀最重要的技術支柱之一。
目前利用生物技術治理環境污染,與化學、物理等其他技術比較,環境生物技術具有效率高、成本低、反應條件以及無二次污染等顯著優點,能有效的遏制生態惡化趨勢,促進自然資源的可持續利用。生物技術是最安全和最徹底消除污染的方法,同時還可以增強自然環境的自我凈化能力;是有機廢物資源化的首選技術,將有機污染物轉化為沼氣、酒精、有機材料、蛋白等;能改造傳統生產工藝,實現清潔生產過程的生態化或無廢化。
2.生物技術在環境保護中的應用
2.1生物技術在廢水處理中的應用
利用生物技術,將利用在自然條件下生長、繁殖的微生物處理廢水的技術,稱為自然生物處理法,該法是利用微生物的生命活動過程對廢水中的污染物進行轉移和轉化作用從而使廢水得到凈化的處理方法,該技術被認為是一種經濟有效的污水處理手段,它不但融合了生物自身的特點,如吸附性好、沉降性好和降解能力強等,而且符合生態學及可持續發展的觀點。隨著科學技術的進步、污染狀況的加劇,環境標準的不斷提高,使廢水生物處理技術取得了很大進展,如吸附-降解生物處理技術、厭氧折流板反應器生物處理技術、間歇式活性污泥法生物處理技術、LINDE生物處理技術、升流式厭氧污泥床生物處理技術、廢水生物脫氮除磷技術等都得到了充分開發[1]。
2.2生物技術在廢氣凈化處理中的應用
目前采用的方法有生物過濾、生物洗滌和生物吸附法等。生物技術法與傳統有機廢氣處理方法比較,具有成本低、效率高、安全性好和無二次污染等技術優點,國內外運用現代生物技術對廢氣凈化處理得到了較為理想的效果。美國學者利用微生物代謝凈化工業性惡臭氣體效果顯著,而且不產生二次異臭;德國研究者利用生物膜過濾處理含硫化氫的氣體,硫化氫除去率達90%以上。魏在山等利用生物膜填料塔對橡膠再生脫硫過程所產生的低濃度有機廢氣處理試驗結果表明:生物膜填料塔處理工業有機廢氣是可行的,當運行條件控制適當時,凈化效率可保持在90%以上,能夠實現達標排放,且投資省,運行費用低。
2.3生物技術在固體廢棄物處理中的應用
目前,國內外固體廢棄物常規處理方法主要有固積、掩埋、焚燒,其缺點是建設投資和運行費用高,在處理的過程中有同時對空氣、土壤都有不同程度的污染。固體廢棄物進行“無害化、資源化、減量化”處理,使其成為可用于農田的土壤改良肥料,以達到變廢為寶的目的。經過生物技術處理的城市生活垃圾可作為作物生長的優質有機肥料,實現城市生活垃圾的部分資源化有利于生態環境的良性循環。近年來,國外采用機械快速堆肥工藝,發展用蚯蚓床處理有機垃圾和糞便、處理城市垃圾,不僅可以將城市有機廢棄物轉變為肥效高且無臭味的蚯蚓糞土而且還能獲得大量蚯蚓作醫藥原料,加上蚯蚓體內蛋白質含量與魚類相當,是畜禽和水產養殖業的優良飼料,可以收到一舉數得之效果。
2.4生物技術在環境污染修復中的應用
生物修復是指在不破壞自然生態系統,維持其原貌的前提下,有效地利用自然凈化能力并強化其分解污染物的能力,使其得以修復。該法是利用生物的生命代謝活動減少存在于環境中有毒有害物質的濃度或使其完全無害化,從而使污染了的環境能夠部分或完全恢復到原初狀態的過程,它包含有植物修復和微生物修復兩種。
生物修復技術是80年代以來產生和發展的清除和治理環境污染的生物工程技術,生物特有的分解有毒有害物質的能力,去除污染環境如土壤中的污染物,達到治埋環境污染的目的。生物修復技術最成功的例子是應用投加營養和高效降解菌對油輪泄漏造成的污染進行處理,取得非常明顯的效果,使得近百公里海岸的環境質量得到明顯改善。此后該技術被不斷擴大應用于環境中其他污染類型的治理。國外對生物修復技術非常重視,研究證明采用微生物分解有毒有害物質的生物修復技術是治理大面積污染區域的一種有價值的、可行的、有效的和優越的方法。隨著生物技術的發展,生物修復的內涵也不斷豐富,近年來還研發了真菌修復、植物修復以及無機污染物的生物修復等技術。生物修復的種類也日益增多,可分為土壤生物修復、地下水生物修復、沉積物生物修復和海洋生物修復等[2]。
3.結束語
生物技術作為一項有效的環境污染治理措施受到越來越多的關注,其在環境污染治理、生物修復技術方面都得到了廣泛的應用并取得了一定效果。隨著技術的進步,對難以生物降解的有機物可利用微生物的共代謝作用進行污染物降解;還可利用微生物誘變育種、原生質體融合和基因工程創建高效工程菌應用于環境污染治理等,這些都是環境污染生物治理的有效手段。環境污染的治理和控制將隨著新理論、新方法的運用而日臻完善。
參考文獻:
關鍵詞:化學工業;綠色化學工程;節能生產;促進作用
20世紀80年代以來,化學品在社會公眾中的形象產生了一些微妙的變化。一些人甚至認為,“化學品有毒、有味、污染環境。國內一些食品、化妝品廣告或包裝上常有一句“本品不含任何化學添加劑”。“化學”似乎成了“有害”的同義詞,殊不知,那些標榜著純天然的也是化學品。廣義地說,任何物質都是有毒的,物質的毒性與物質的“量”有關。分析綠色化學工程及工藝在化學工業生產中的應用,能夠降低化學工業污染程度,提高化工節能效果,對化工行業的發展意義重大。
一、綠色化學概述
(一)綠色化學概念。色化學又稱環境友好化學,是運用現代科學技術的原理和方法來減少或消除化學產品的設計、生產和應用中有害物質的使用與產生,使所研究開發的化學產品和過程更加對環境友好。從這定義上來看,綠色化學的目的就是在化學轉化的全過程中對污染進行預防,把污染末端開始控制變為源頭就治理。綠色化學涉及對化學產品及其合成設計與改造。通過提供一個新的方法,既通過改變化學方應與化工過程,從而從根本上減少或消除危害物質的產生,并進而解決環境問題。
(二)綠色化學特點。第一,綠色化學考慮社會可持續發展,促進人與自然的協調。大力開發人類最理想的綠色資源和能源,充分利用生物質,即植物、農作物,以及其他通過光合作用產生的有機物,它們是理想的石油品替代原料。此外,還可利用取之不盡、用之不竭的太陽能及風能、地熱能和海洋能等,促進化工生產的持續發展。綠色化學是人類用環境危機的巨大代價換來的新認識、新思維和新科學,是更高層次的化學。第二,綠色化學是研究與環境友好化學反應和技術,特別是新的催化工程技術,在選擇原料路線時,盡量使用低污染、無污染的原料,以替代有毒有害的原材料,反應過程中采用對環境友好的媒介和反應技術。如:酶催化反應、膜催化反應、清潔合成技術、生物工程技術等。”這些采用生物技術、酶技術及基因重組工程等高新技術開發新的化學反應與合成新的化合物,能夠實現化學反應技術的綠色化。第三,綠色化學是從源頭上防止污染的生成。即污染預防環境治理則是對已被污染的環境進行治理,即“末端治理”。時間表明,這種“末端治理”的粗放式經營模式,往往治標不治本,只注重污染的凈化和處理,不注意從源頭上和生產全過程中預防和杜絕廢物的產生和排放,既浪費資源和能源,治理費用投資又比較大,綜合效益差,甚至造成二次污染。因此,綠色化學的目的就是把現有的化學工業生產的技術路線從“先污染、后治理”改變為“從源頭上消除污染”。
二、G色化學工程與工藝在化學工業節能中的應用
(一)清潔生產技術的應用。清潔生產技術也被稱為無害、無毒、無廢的綠色化技術,比如先進的脫硝和脫硫技術;城市垃圾的無害化處理技術;生活垃圾制沼氣技術;高效清潔的煤氣化技術;利用風能、太陽能等自然能發電技術等等,這此都利用了清潔生產的技術。清潔生產技術包括的范圍很廣,主要有以下幾種技術:生物工程技術,這其中有細胞工程、酶工程、基因工程等等;輻射加工技術,如離子束、射線和中子束等在常溫常壓下就可以引起一些需要在高溫高壓下才能進行的反應;綠色催化技術,這里有多種催化劑,比如分子篩催化劑、相轉移催化劑等;超臨界流體技術,這里有超臨界H2O和超臨界CO2都能阻燃并且無毒。
(二)生產環境友好型產品。發展綠色化學工程與工藝,其目的是生產出環境友好型產品。在生活中有許多實例,比如尋找替代品來替代氟利昂,這樣可以保護大氣的臭氧層;使用可降解的塑料制品;無磷洗衣粉、清潔汽油等等。因為傳統汽油柴油給大氣帶來了嚴重污染,近年來國內外流行使用的新汽油、低硫柴油或者是其他無污染燃料,大大減少汽車尾氣造成的污染。
三、綠色化學工程與工藝對化學工業節能起到的作用
烴類選擇性氧化是一類具有強放熱性的反應,石油化工工業中時常發生這種反應,但是,它的生成物不穩定,很容易被進一步氧化,生成H2O和CO2。在各類的催化反應中,此反應一般不會被選擇,因為有時生成物中還會存在同分異構提,不利于得到最終產物,所以,為了簡化生產,一般都會使用選擇性高的試劑。這樣不僅可以降低分離產品和純化產品的難度,還提高了反應的選擇性,還能夠起到降低成本,節約資源,減少環境污染的作用。所以加強這一方面的研究會有很強的實用性,比如開發載氧能力強、選擇性好的新型催化劑,就可以應對不同的烴類氧化反應。
四、結語
總而言之,綠色化學工程與工藝采用無毒的溶劑、原料,選擇無污染、低耗、節能的化學工藝過程,應用清潔的生產技術,實現生產與環境相協調,產品和生態友好,開發和應用綠色化學工藝,已成為當代化學工業的發展趨勢和前沿技術,是建設環境友好型社會的關鍵所在。
參考文獻:
[1]喬昱.闡述綠色化學工程與工藝對化學工業節能發展的作用[J].山東工業技術,2014(16):147-147.
[關鍵詞]:污泥 干化 技術
污泥是城市污水處理后的一種衍生物,其中含有大量的水、重金屬、病原體、有機物質等。污泥處理的方法很多,但是不論哪種處理方法,都要經過干化,這是污泥減量化的重要途徑。本文將對污泥干化技術及主要設備進行綜述探討。
1. 污泥干化機理
在污泥處理中,干化是一種重要的處理技術,其主要目的是將污泥中的水分去除。通常情況下,在干化處理中都要經歷以下兩個不同的過程:
(1)蒸發過程:它主要指的是污泥在干化的過程中,寄存在物料表面上的水分發生汽化。而介質中的水蒸氣分壓遠遠高于物料表面的水蒸氣壓。因此,在氣壓的差異作用下,水分從物料表面移入介質。
(2)擴散過程:這個過程與汽化的關系非常密切,屬于一種傳質過程。當物料表面經歷蒸發過程后,其表面上的水分會被蒸發掉,物料表面和內部發熱濕度產生差異,這時就需要熱量的推動力將水分從內部轉移到表面。
在污泥的干化處理中,蒸發過程和擴散過程的持續、交替就是污泥干化的機理。
2. 傳統的污泥干化技術
隨著科學技術的不斷發展與進步,污泥干化處理技術也日漸成熟。就目前情況來看,傳統的污泥干化處理技術有以下三種。
(1)直接干化法
所謂直接干化法,它指的是對污泥進行干化處理時,利用相關的燃燒裝置并讓其發揮傳遞作用,然后讓化的污泥與其接觸,促使污泥中的水分在高溫作用下被蒸發出來。這種技術具有多方面的優勢,比如蒸發速率高,熱傳輸速度快。但是,其缺陷在于:在處理的過程中,熱介質、排出的水蒸氣及廢水都會受到污染,需要進行無害處理,增加了處理成本;另外,采用這種技術時,需要將干污泥與熱介質分離,給管理和操作都帶來了一定的難度。
(2)間接干化法
該法先借助加熱設備提供的蒸汽將容器加熱,然后利用容器表面的熱傳導作用,將熱傳遞給污泥,最后迫使污泥中的水分被蒸發出來。該技術不易破壞污泥有機物、占地少、易操作。
(3)直接―間接聯合法
這種方法其實就是對流和傳導兩種技術的整合,即將上述兩種技術有機結合起來的一種技術。采用這種方法來干化污泥,污泥脫水率高、有效消滅病菌、無廢氣排放、不會破壞污泥中植物的養分等。
3. 新型污泥干化技術
(1)水熱干化技術
該方法通過水熱反應對污泥改性,破壞污泥細胞結構和膠體結構,提高其脫水性能,該技術已趨成熟,污泥水熱處理相變熱和能耗較低,但也存在一些局限性。
(2)油炸干化技術
該工藝常用各種回收廢棄油為熱介質,將污泥浸于熱油中煎炸,通過控制操作條件提高傳熱效率,實現污泥快速脫水干化。目前該技術尚處于起步階段,其實際應用過程中的經濟性和環境安全性尚有待探討。
(3)生物干化技術
該技術利用好氧微生物分解污泥有機物的新陳代謝產熱睞蒸發污泥中的水分,從而降低含水率。該技術能耗低,產物用途靈活多變,系統安全性高。
4. 污泥干化設備
本文僅根據加熱方式介紹其中比較具有代表性的幾種干燥機:
(1) 直接干化
采用直接干化技術,設備比較多,但具有代表性意義的主要有以下幾種:
1) 帶有內破碎裝置的回轉圓筒干燥機
這種設備在使用的過程中,一般會讓煙道氣和污泥進行直接的接觸,即將二者混合在一起,迫使積存在污泥中的水分被蒸發出來,最終獲得干污泥產品。
從理論上來講,此時應該會產生較大的水分蒸發量,收到的干化效率也是最好的。但是,在這個過程中,由于無法將污泥破碎,其與熱空氣的彌散接觸非常之低。因此,實際收到的蒸發效率非常低。這個時候的物料,在不斷的干燥處理中,基本已運行到回轉圓筒的半程以上,所以就出現有效空間不能充分發揮作用的情況。當將其用于出機水分要求較高的場合時,人們就收不到良好的干化效果,而且還會因為污泥過分干燥造成了資源浪費。此外,廢氣與污泥進行過熱交換后,通常會在100℃左右的環境下直接排入大氣,造成了熱源浪費。這樣一來,不僅大大提升了干化成本,而且還造成了嚴重的大氣污染。
2) 設有內件的流化床
這種設備一般都是采用復合加熱方式,即將熱風直接加熱與內件傳導加熱有機結合起來,從而完成污泥的干化處理。具體的操作方法如下:在固定流化床內,通常都會有很多的換熱裝束,憑借其傳導作用,將鍋爐蒸汽通入其中,空氣由于經過加熱處理后直接進入流化床,在流化床內對加入的污泥進行吹動,迫使其與內件產生一系列的相互作用,比如換熱、碰撞、粉碎,直至物料的水分和粒度均達到要求,然后經熱風作用被帶出干燥機,最后依靠旋風與袋式除塵器進行收集。對于那些沒有達到要求的物料,則會在干燥機內循環干化,直至其水分和粒度均達到要求為止。
采用該工藝,污泥處理效果較好。但是,它存在一些問題:一方面,由于在處理的過程中,污泥顆粒與內件產生長時間碰撞和摩擦,從而大大縮短了內件的使用壽命。另一方面,在處理的過程中有熱風介入,將一部分熱量帶走,加大了能耗,從而增加了操作成本。
(2) 間接干化
1) 楔型空心槳葉干燥機
這種設備的加熱介質比較多,主要有導熱油、熱水、蒸汽,其熱介質導入導出的旋轉接頭一般都設置在軸端部位。在實際的操作中,加熱介質并不是統一進入干燥機,而是會“兵分兩路”,一路進入干燥機殼體夾套,另一路則進入槳葉軸內腔,然后同時加熱器身和槳葉軸,最終通過傳導加熱的方式,完成污泥的加熱干化處理。
污泥化后,采用螺旋送料機,將其送至加料口,待污泥進至器身,槳葉轉動后,污泥便會自動攪拌、翻轉,并對加熱介面更新,與槳葉、器身接觸,等到加熱充分以后,污泥表面所含有的水分便會蒸發。隨著槳葉的不斷旋轉,污泥可被輸送至出料口,并繼續攪拌,便于繼續蒸發其表面水分,干化均勻后,便成為合格產品,于出料口排出。
2) 盤式干燥機
盤式干燥機采用天然氣或沼氣,通過使用熱油爐,將導熱油加熱,并利用導熱油,促使其于熱油爐與干燥器圓盤間循環,間接對熱量進行傳遞,最終傳遞至污泥顆粒。污泥涂層機屬于盤式工業中的常用設備,在其中可起到重要作用。將濕污泥,涂抹于循環干燥污泥顆粒表面,干燥污泥顆粒被覆蓋后,便可置于干燥器內,于頂層圓盤中,均勻散放。每個污泥顆粒平均循環次數約為6次,顆粒表面每次都會被新濕污泥覆蓋,最終促使圓形顆粒形成。
3)轉鼓壓膜式干燥機
該設備是專為處理高含水率粘稠膏狀體而設計的,具有間接污泥干燥機的一系列優點,諸如能耗小、能量利用率高、尾氣污染小等。
干燥過程能量消耗低,其主要原理是由于壓力和熱的作用一方面使污泥整體粘性下降;另一方面改變EPS的水合類膠體性質,使水分與膠羽顆粒結合力下降,從而使污泥中的表面結合水轉化為易于脫除的自由水,進而從污泥顆粒孔隙間脫除;再則,貼近加熱面處的高效傳熱瞬間使得水分變成蒸汽,體積瞬時膨脹一千倍,劇烈的蒸汽可作為水分遷移驅動力,加快液態水向表面遷移析出。
結束語
綜上所述,在污泥處理中,必須要根據實際情況,采用不同的干化技術,從而既能確保污泥的處理效率,同時具有良好的經濟性。研究污泥干化技術,對我國的污泥處理具有重要的參考價值。在后期的發展中,人們必須要在前人研究成果的基礎上不斷創新,從而不斷提高我國的污泥干化技術。
參考文獻:
[1]李家祥,賀陽,范躍華.4種污泥干化技術及設備的比較與展望[J].中國市政工程,2013(1)