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国内外干式厌氧发酵工艺技术汇总

   日期:2017-05-20    
 干式厌氧发酵是近年来发展非常迅速的一项新技术,在畜禽粪便处理、秸杆制气、餐厨垃圾处理等方面有很好的应用前景。具有原料预处理要求低、沼液产量少、能源少、管理方便等优点。

 


 

干式厌氧发酵

 

专门针对含固率大于15%成分比较复杂的有机废弃物的厌氧消化处理技术。

 

工艺类型


 

 

连续式工艺主要用于含固率15%~25%之间,比较粘稠的有机废弃物的处理;间歇式工艺主要用于含固率在25%以上,且物料粒径分布范围较大,通透性较好的有机废弃物的处理。

 

干式与湿式厌氧发酵对比

 

国内外干式厌氧发酵工艺

 

有机废弃物干式厌氧发酵技术最早起源于欧洲,目前比较成熟的工艺有比利时的Dranco,法国的Valorga,瑞士的Kompogas和德国的LARAN,而国内关于干式厌氧发酵的研究起步较晚,目前绝大部分工艺还处在实验研究阶段。

 

1.欧洲干式发酵工艺概况

 

从20实际40年代起,欧洲一些发达国家就开始尝试研究和使用干式厌氧消化技术,到20世纪80年代,干式厌氧消化技术在德国、荷兰、瑞士和比利时等欧洲国家开始市场化应用。

 

1)间歇式干式发酵处理工艺

 

与连续干发酵工艺相比,间歇式干发酵工艺发展相对稍晚一些,从90年代初开始商业化应用。主要有德国的Bioferm、BEKON及Wehrlewerk公司的Bioferm,BEKON以及Biopercolat干发酵工艺等。

 

Bioferm工艺

 

主要应用于含水率低于75%的有机固体废弃物的处理,属于单级车库式中温厌氧消化工艺。该工艺的主要特点是原料投加到反应器内再不需要搅拌或翻掀,也不需要增加额外的补充水,且原料在进入反应器内后不需要做任何预处理。

 


工艺特点


 

 

BEKON工艺


 

 

BEKON工艺与Bioferm工艺基本上完全相同,也是车库式间歇干式发酵工艺。唯一不同的是BEKON工艺具有高温和中温两种,而Bioferm只有中温。


工艺特点


 

 

GICON工艺


 


GICON工艺属于间歇式处理工艺,与上述BEKON与Bioferm间歇式厌氧干发酵工艺相比,主要不同点是GICON工艺是根据微生物的分解步骤将厌氧消化过程分成两个阶段来实现——水解阶段(干式发酵)和产甲烷阶段(湿式发酵)。


工艺特点


 

 

2)连续干式发酵处理工艺

 

从20世纪40年代起,欧洲一些发达国家就开始尝试研究和使用干式厌氧消化技术,到20世纪80年代,干式厌氧消化技术在德国、荷兰、瑞士和比利时等欧洲国家开始市场化应用。其中最具代表性的连续干发酵系统工艺为:比利时OWS公司的Dranco干发酵工艺、法国VALORGAINTERNATIONALS.A.S公司的Valorga干发酵工艺、瑞典的KOMPOGAS公司的KOMPOGASBRV等。

 

Dranco工艺

 

该工艺属于竖式推流发酵工艺,属于单级中温/高温干式(高固体)厌氧消化工艺。Dranco工艺又分为Dranco和Dranco-Farm,Dranco主要用于餐厨垃圾、城市固体废弃物的有机部分等,而Dranco-Farm主要用于能量作物和工业有机废弃物的处理。

 


工艺特点


 

 

Valorga工艺

 

该工艺属于竖式气体搅拌干发酵工艺,主要应用于有机固体废弃物和城市生活垃圾处理方面,有高温和中温两种形式。是第一个用于对生活垃圾经机械分选后剩余有机部分处理方面的发酵工艺。


 

 

工艺特点


 

KompogasBRV工艺

 

KompogasBRV工艺属于卧式推流发酵工艺,主要应用于有机固体废弃物和城市生活垃圾处理方面,属于单级高温干式(高固体)厌氧消化技术。

 


工艺特点


 

 

Laran工艺

 

主要应用于含水率15~45%的有机固体废弃物的处理,属于单级干式卧式推流厌氧消化工艺,有高温和中温两种形式。该工艺与Kompoga相似,主要不同的搅拌方式,Laran工艺采用的是分段搅拌方式,比Kompogas工艺设备多且比较分散。

 

 

 

工艺特点


 

 

2.国内干式发酵工艺概况

 

我国对厌氧消化技术的研究相对滞后,尤其是干发酵技术,目前国内致力于干发酵技术的研究和推广应用还比较有限。主要有以下几种工艺模式:

 

1)覆膜槽沼气干式发酵系统

 

该工艺建设若干个发酵槽,间歇使用,实现好氧升温-厌氧产气-好氧制肥三段同槽发酵工艺,其中厌氧利用柔性膜密封,好氧升温及制肥时将柔性膜取下。

 

工艺特点


 

 

2)干式发酵反应器(立式/卧式两种)

 

该设备适用于各种有机废弃物和能源作物厌氧发酵工程。


 

 

工艺特点


 

 

3)多元废弃物车库式干式发酵工艺

 

没有或者几乎没有自由流动水的沼气厌氧微生物发酵过程,是处理有机同体生物质的有效方法,耗水量比湿法发酵大大降低,无沼液消纳问题,适用于各种有机废弃物和能源作物厌氧发酵工程。

 

工艺特点


 

 

 

行业专家表示干发酵目前在国外是热点和趋势,“相对于我们传统的湿发酵来说,干发酵技术具有三大优点:”原料适应性较广;容积产出率较高;整个发沼过程当中没有沼液外排,避免二次污染。除农业秸秆、畜禽粪便以外,干发酵还可以针对有机垃圾、餐厨垃圾,以及其它农产品废弃物进行处理发酵。

 

厌氧发酵是沼气工程的基础,而厌氧发酵是一个复杂的过程,预处理、接种比例、总固体浓度、原料、温度和外源添加物等因素都会对厌氧发酵的产气率造成影响。

 

因此,除了要根据发酵原料选择适宜的厌氧发酵工艺及系统结构,选择适宜的沼气成分监测设备,如沼气分析仪Gasboard-3200系列,通过对产出沼气中CH4、H2S、O2、CO2等气体浓度的检测,判断发酵工艺状况,并对工艺过程进行适度调控,以降低各因素对产气率造成的负面影响,提高发酵系统的沼气发酵效果也是十分必要的。

 

我国现今能源短缺,发展低碳经济、循环经济已成为世界性潮流。厌氧干式发酵技术在各种固体有机废弃物资源化利用上具有一定的技术优势,由于我国对该技术的研发起步较晚,仍有巨大的研究空间,尤其是在干发酵接种量大、启动慢及易积累有机酸等方面,以求进一步提高干发酵系统的沼气发酵效果。

 
 

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