70年代末到80年代中期,這一階段發展畜禽養殖場沼氣工程主要是為了得到沼氣能源,以緩解當時農村地區能源供應的嚴重不足。由于當時的大中型養殖場較少,早期工程所用的發酵原料除了糞便外,一部分工程還用秸稈作原料,采用常溫發酵,池容產氣率只有02m3/m3d左右,發酵液不再處理,直接作為肥料。從90年代初開始,大中型沼氣工程的建設重視強調工程的環境效益,并通過開展綜合利用來增加工程的經濟效益,研究開發出了多種新型發酵工藝,使厭氧消化器的處理能力提高2~10倍、產(率提高1~3倍、COD 去除率提高10%~-20%。
隨著生產的發展和居住地的集中工農業生產和人民生活過程中所產生的有機廢物越來越多,為沼氣發酵提供了充足的原料。隨著人民生活水平的提高居住條件的改善人們要求方使而清潔的生活能源燃氣將成為今后城鎮生活能源的一種主要形式。將當地所產生的有機廢物集中起來進行沼氣發酵,既面解決居民燃氣同時也可保護環境。
(4)出料的后處理
處理出料的方式多種多樣,簡便的方法就是直接施入農田土壤或排入魚塘當作肥料使用,考慮到施肥的季節性和單位面積的施肥限制等因素,這類工程需要養殖場周邊有足夠的農田、魚塘、植物塘等,以便能夠完全消納經厭氧發酵后的沼渣、沼液,使沼氣利用工程成為生態農業園區的紐帶。
(5)沼氣發電系統
養殖場糞污厭氧消化過程中會產生大量的沼氣(主要成分是CH4和CO2),將沼氣進行收集、凈化后送入沼氣發電機組,在收集、凈化、輸送系統上布置有溫度、氣體濃度、流量等測量元件,并布置有安全閥、阻火器等安全設施。進入發電機組的沼氣經防爆電磁閥和調壓閥進入機組氣缸、由火花塞點火,混合氣體燃燒做功,帶動發電機發電。經變壓器升壓后并入城市電網,做功后的廢氣經機組排氣口排出。
但是,大中型沼氣工程與沼氣發電工程的一次性投資費用都相當大,而沼氣工程投資費用是沼氣發電工程的4倍左右。只有在推廣沼氣工程應用的同時,不斷進行研究提高沼池產氣率,并積極推廣應用沼氣發電工程,才能在社會效益盡量保持不變的前提下,使經濟效益不斷提高,也才能使整個工程總的一次性投資回報率大大提高。
此外,沼氣發動機發電與發動機余熱利用綜合熱效率比任何其他熱動力設備或裝置的熱效率都高。進行沼氣發電即使民用,也可以將電通過電纜輸送到每家每戶,提前實現全部家用設備電氣化,既方便又干凈。用不完的電還可以并入電網中,這是科學、合理、應用沼氣能源的途徑。6攪拌
靜態發酵沼氣池原料加水混合與接種物一起投進沼氣池后,按其比重和自然沉降規律,從上到下將明顯的逐步分成浮渣層、清液層、活性層和沉渣層。這樣的分層分布,對微生物以及產氣是很不利的。導致原料和微生物分布不均,大量的微生物集聚在底層活動,因為此處接種污泥多,厭氧條件好,但原料缺乏,尤其是用富碳的秸稈做原料時,容易漂浮到料液表層不易被微生物吸收和分解,同時形成的密實結殼,不利于沼氣的釋放。為了改變這種不利狀況,就需要采取攪拌措施,變靜念發酵為動念發酵。單化糞池發展到高速消化器。1967年布賴恩特分離純化了沼氣發酵微生物中的產氣、產菌和產菌,人們對沼氣發酵的微生物學原理開始有了正確的認識。1969年,厭氧技術出現了突破性的進展,Young和McCarty發明了厭氧濾池。與此同時,Zeikus等人提出了厭氧消化的四類群理論,更確切地闡明了復雜有機物厭氧消化的微生物過程。1979年,厭
氧技術出現了重大的突破,荷蘭農業大學環培系Leftinga 等研制成功了式厭氧污泥床.
這些新工藝使可溶性原料在池內發酵時間大大縮短,使沼氣發酵技術得到廣泛的推廣。