太陽能沼氣系統(tǒng)設(shè)計方案

1、太陽能沼氣系統(tǒng)設(shè)計方案是我院太陽能沼氣工程研究課題組研制出的最新專利產(chǎn)品（專利號：200720169521.5來我院考察者請看專利證書原件），由太陽能集熱裝置和沼氣發(fā)生器兩部分組成，釆用干式發(fā)酵技術(shù)，具有產(chǎn)氣速度快、產(chǎn)氣量大、使用維護(hù)方便等優(yōu)點。一、太陽能集熱裝置主要由太陽能集熱器、導(dǎo)熱管組成。太陽能集熱器是一種集熱裝置，根據(jù)需要可拼裝組合成不同采光面積的集熱系統(tǒng)，它的主要用途是用來收集熱量后與其配套裝置進(jìn)行熱交換，集熱器是主要的吸熱部件，通過大量采光，把吸收的太陽能轉(zhuǎn)變成熱能，經(jīng)過導(dǎo)熱管輸送到沼氣罐，提高罐內(nèi)溫度,從而達(dá)到一年四季均可使用的最佳效果。二、沼氣發(fā)生器沼氣發(fā)生器是由有機(jī)纖維布和無

2、機(jī)復(fù)合材料精制而成，設(shè)有出氣孔、進(jìn)出料口等，壁厚2-6cm,拉伸強度14.0mpa,彎曲強度28.4mpa,抗壓強度49.5mpa；有很強的機(jī)械強度和延伸率，大大超過了傳統(tǒng)地下沼氣池的強度。型號分別有4m3、6m3、8m310m3、12m3等多種規(guī)格，可滿足不同地區(qū)、不同家庭的需求，采用干式發(fā)酵技術(shù)，產(chǎn)氣快，產(chǎn)氣量大，徹底改變了傳統(tǒng)地下沼氣池建設(shè)成本高、占地面積大、建設(shè)周期長、冬季不產(chǎn)氣等諸多難題，裝一次料可連續(xù)產(chǎn)氣150180天，像液化氣一樣方便，既干凈又環(huán)保，壽命可達(dá)20年左右o沼氣發(fā)酵工藝是指在厭氧條件下，通過沼氣發(fā)酵微生物的活動，處理有機(jī)廢物、廢水等并制取沼氣的技術(shù)與裝備，也稱為厭氧消

3、化工藝。近20年來，因為開發(fā)可再生生物質(zhì)能源及環(huán)境保護(hù)的需要,在科學(xué)研究的推動下，沼氣發(fā)酵工藝得到迅速發(fā)展。因為發(fā)酵原料和發(fā)酵條件的不同，所釆用的發(fā)酵工藝也多種多樣。一、工藝類型對沼氣發(fā)酵的工藝分類，從不同角度，有不同的分類方法。大型沼氣工程，著重強調(diào)工程的運行溫度、工程運行的最終目標(biāo)以及所選用的處理原料，從這三個方面分類。1、按發(fā)酵溫度分（常溫“變溫”發(fā)酵型、中溫（35C）發(fā)酵型、高溫（54C）發(fā)酵型）2、按工程目的分（能源生態(tài)型、能源環(huán)保型）3、按處理原料分（處理食品工業(yè)有機(jī)廢水工程型、處理畜禽糞污工程型、處理其他工業(yè)有機(jī)廢水工程型）根據(jù)沼氣工程的目的和周邊環(huán)境條件的不同，大中型沼氣工程可

4、分為能源生態(tài)模式和能源環(huán)保模式兩種類型。所謂能源生態(tài)模式，即沼氣工程周邊的農(nóng)田、魚塘、植物塘等能夠完全消納經(jīng)沼氣發(fā)酵后的沼渣、沼氣液，使沼氣工程成為生態(tài)農(nóng)業(yè)園區(qū)的紐帶。如畜禽糞便沼氣工程，首先要將養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè)合理配置，這樣既不需要后處理的高額花費，又可促進(jìn)生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)，所以說能源生態(tài)模式是一促理想的工藝模式。所謂能源環(huán)保模式，即沼氣工程周邊環(huán)境無法消納沼氣發(fā)酵后的沼凍、沼液，必須將沼渣制成商品肥料，將沼液經(jīng)后處理達(dá)標(biāo)排放。該模式既不能使資源得到充分利用，而且工程和運行費用較高，應(yīng)盡量避免使用。二、工藝流程一個完整的大中型沼氣發(fā)酵工程，無論其規(guī)模大小，都包括了如下的工藝流程：原料（廢水）的收集

5、、預(yù)處理、消化器（沼氣池）、出料的后處理和沼氣的凈化與儲存等。如：I沼氣消化儲存用戶有機(jī)廢物調(diào)節(jié)池預(yù)處理厭氧消化器后處理排放I剩余污泥（可用作肥料）(一)原料收集充足穩(wěn)定的原料供應(yīng)是厭氧消化工藝的基礎(chǔ)；很多沼氣工程因原料來源的變化被迫停止運轉(zhuǎn)或報廢。原料的收集方式又直接影響原料的質(zhì)量，如一個豬場釆用自動化沖洗其污水TS濃度一般只有1.5%3.5%,若采用喬糞板刮出，則原料濃度可達(dá)5%6%,如手工清運濃度可達(dá)20%左右。所以，在畜禽場或工廠設(shè)計時就理應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件合理安排廢物的收集方式和集中地點，以便就近進(jìn)行沼氣發(fā)酵處理。收集到的原料一般要進(jìn)入調(diào)節(jié)池儲存，因為原料收集時間往往比較集中，面消化器的

6、進(jìn)料常需在一天均勻分配。所以調(diào)節(jié)池的大小一般要能儲存24小時廢物量。在溫暖季節(jié)，調(diào)節(jié)池?？杉嬗兴峄饔茫@對提高原料可消化性和加速厭氧消化都有好處。若調(diào)節(jié)池內(nèi)原料滯留期過長，會因好氧呼吸作用或沼氣發(fā)酵的進(jìn)行而損失沼氣產(chǎn)量。（二）原料預(yù)處理原料?；祀s有生產(chǎn)作業(yè)中的各種雜物，為便于用泵輸送及防止發(fā)酵過程中出現(xiàn)故障，或為了減少原料中的懸浮固體含量，有的在進(jìn)入消化器前還要進(jìn)行升溫或降溫等，因而要對原料進(jìn)行預(yù)處理。在預(yù)處理時，牛和豬糞中的長草、雞糞中的雞毛都應(yīng)去除，否則極易引起管道堵塞。上海星火農(nóng)場采用攪龍除草機(jī)去除牛糞中的長草，能夠收到較好的效果，再配用切割泵進(jìn)一步切短殘留的較長纖維和雜草可有效地防止

7、管路堵塞。雞糞中含有較多貝殼粉和砂礫等，必須進(jìn)行沉淀清除，否則會很快大量沉積于消化器底部，不但難以排除，而且會影響沼氣池容積。酒精和丙酮丁醇廢醪因加熱蒸餡，排出溫度高達(dá)100C,所以需要降溫后才能進(jìn)入消化器，有條件時還可采用各種固液分離機(jī)械將固體殘渣分出用作飼料，有較好經(jīng)濟(jì)效益。有些高強度的無機(jī)酸堿廢水在進(jìn)料前還應(yīng)進(jìn)行中和，最好采用酸性和堿性廢水混合處理，如將酸性的味精廢水和堿性的造紙廢水加以混合可收到良好效果。當(dāng)前采用的固液分離方式有格柵機(jī)、攪龍除草機(jī)、臥螺式離心機(jī)、水力篩、板柜壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)和螺旋擠壓式固濟(jì)分離機(jī)。其中，螺旋擠壓式固液分離機(jī)主要用于SS含量高,且宜分離的污水，如新鮮豬糞

8、污水；臥螺式離心機(jī)用于酒精廠廢醪效果較好；攪龍除草機(jī)主要用于纖維較長的廢水的預(yù)處理；板柜壓濾機(jī)和帶式壓濾機(jī)主要用于加凝絮劑后凝絮效果的廢水，用于好氧污泥的處理效果特別好；水力篩一般均采用不銹鋼制成，用于雜物較多、纖維長中等的污水，如豬糞污水、雞糞污水等，且其分離效果好，安裝方便，易于管理，在南方應(yīng)用面較廣。（三）厭氧消化器厭氧消化器是大中型沼氣工程的核心設(shè)備。微生物的繁殖，有機(jī)物的分解轉(zhuǎn)化，沼氣的生成都是在消化器里進(jìn)行的，所以，消化器的結(jié)構(gòu)和運行情況是一個沼氣工程設(shè)計的重點。首先要根據(jù)發(fā)酵原料或處理污水的性質(zhì)以及發(fā)酵條件選擇適宜的工藝類型和消化器結(jié)構(gòu)。當(dāng)前，應(yīng)用較多的工藝類型及消化器的結(jié)構(gòu)有常

9、規(guī)型消化器，如在農(nóng)村大量使用的家用水壓水式沼氣池和酒廠使用的隧道式沼氣池。第二類為污泥滯留型消化器，使用較多的的有適用于處理可溶性廢水的UASB及適用于處理高懸浮固體的USR,另外，內(nèi)循環(huán)厭氧消化器（IC）是當(dāng)前效率較高的工藝類型，主要用于處理中低濃度、SS含量低、pH偏中性的污水。第三類為附著膜型消化器，當(dāng)前使用的主要是填料過濾器，適用于可溶性有機(jī)廢水處理，有啟動快、運行容易的優(yōu)點。各類消化器的詳細(xì)特性將在下一節(jié)介紹。（四）出料的后處理出料的后處理為大型沼氣工程所不可缺少的構(gòu)成部分。過去有些工程未考慮出料的后處理問題，造成出料的二次污染,使有些沼氣工程的周圍環(huán)境不堪入目，白白浪費了可作為“綠

10、色食品”生產(chǎn)用肥料的物質(zhì)資源。出料后處理的方式多種多樣，采用能源生態(tài)模式，最簡便的方法是直接用作肥料施入農(nóng)田或魚塘，但施用有季節(jié)性，不能保證連續(xù)的后處理，應(yīng)設(shè)置適當(dāng)大小的貯液池，以調(diào)節(jié)產(chǎn)肥與用肥的矛盾。如采用能源環(huán)保模式，則是將出料進(jìn)行沉淀后再將沉渣進(jìn)行固液分離，固體殘渣用作肥料或配合適量化肥做成適用于各種作物或花果的復(fù)合肥料，很受市場歡迎，并有較好經(jīng)注明效益。清液部分可經(jīng)曝氣池、氧化塘、人工濕地處理設(shè)備進(jìn)行深度處理，經(jīng)處理后的出水，可用于灌溉或達(dá)標(biāo)后排入水體，但花費較大。沼氣的凈化、儲存和輸配沼氣發(fā)酵時會有水分蒸發(fā)進(jìn)入沼氣，因為微生物對蛋白質(zhì)的分解或硫酸鹽的還原作用也會有一定量硫化氫(H2S

11、)氣體生成并進(jìn)和沼氣。水的冷凝會造成管路堵塞，有時氣體流量計中也充滿了水。H2S是一種腐蝕性很強的氣體，它可引起管道及儀表的快速腐蝕。H2S本身及燃燒時生成的S02、H2SO3、H2SO4對人都有毒害作用。大型沼氣工程，特別是用來進(jìn)集中供氣的工程必須設(shè)法脫除沼氣中的水和H2So中溫35C運行的沼氣池，沼氣中的含水量為40克/立方米，冷卻到20C時，沼氣中的含水量只有19克/立方米，也就是說每立方米沼氣在從35C降溫到20C的過程中會有21克冷凝水。脫水通常采用脫水裝置進(jìn)行。沼氣中的H2S含量在112克/立方米之間，蛋白質(zhì)或硫酸鹽含量高的原料，發(fā)酵時沼氣中的H2S含量就較高。根據(jù)城市煤氣標(biāo)準(zhǔn)，煤

12、氣中H2S含量不得超過20毫克/立方米。硫化氫的脫除通常采用脫硫塔，內(nèi)裝脫硫劑進(jìn)行脫硫。因脫硫劑使用一定時間后需要再生或更換，所以脫硫塔最少要有兩個輪流使用。沼氣的輸配是指將沼氣輸送分配至各用氣戶（點），輸送距離可達(dá)數(shù)千米。輸送管道通常采用金屬管，近年來工程也采用高奈聚乙烯塑料管、PE管、PPR管等作為輸氣千管。用塑料管輸氣避免了金屬管的易銹蝕等問題。氣體輸送所需的壓力通常依靠沼氣產(chǎn)生池或儲氣柜所提供的壓力即可滿足，遠(yuǎn)距離輸送可采用增壓措施。要是還想了解更多的關(guān)于這方面的知識，能夠到這兒逛一逛，肯定有您所需要的：太陽能沼氣工程由重慶市農(nóng)科院農(nóng)業(yè)工程研究所研發(fā)，該工程由太陽能能集熱循環(huán)裝置和軟體

13、沼氣發(fā)生器及溫室增溫系統(tǒng)三部分組成。釆用新型水壓袋調(diào)節(jié)壓力,具有產(chǎn)氣速度快、產(chǎn)氣量大、使用維護(hù)方便等優(yōu)點，同時能夠保證沼氣發(fā)生器在較低的溫度下正常產(chǎn)氣。一、太陽能集熱裝置主要由太陽能集熱器、換熱系統(tǒng)等組成。太陽能集熱器是一種集熱裝置，主要用途是用來收集熱量后與其配套裝置進(jìn)行熱交換，把吸收的太陽能轉(zhuǎn)變成熱能，通過換熱系統(tǒng)將熱量輸送到沼氣發(fā)生器，提高發(fā)生器內(nèi)溫度，從而達(dá)到一年四季均可使用的最佳效果。3踵能項目指標(biāo)承匡總力.P-400040*化性ftl70t.1O0hl,25極向r25INhl.S縱面：v?5橫商=2521氣田性慢4KPatt1300kfl.無墊塗焼潔3E.眼餅弐炊化*318低強;擊

14、*起泡、來分后二未碰壞與傳統(tǒng)沼氣池的對比：6H32建沼氣池10-3。天1-3關(guān)建池虛本酸才皺矗佢朋壽益*罹杏受朱地上.干地下.站下均可產(chǎn)、近不覆定記法H有宀3EMTn4flTSuT4WSA*7爆焼大力只有16R素高扭.火頰可間逸15-302*g*建、出K蠶嚴(yán)-二：在蜻殼理體懷鵜端,mftwn/爲(wèi)f=廠亙修方怪,悻偉篇尊誤W5心55規(guī)咬化權(quán)廣不是絲產(chǎn)品性能及與傳統(tǒng)沼氣池對比表二、軟體沼氣發(fā)生器軟體沼氣發(fā)生器彩用高端聚氯乙烯(PVC)樹脂軟片材料，并加入十余種抗老化、阻燃和增強性能的添加劑,經(jīng)高頻智能熱合設(shè)備焊接加工而成。具有抗老化、抗撕裂、抗低溫沖擊催化、耐酸堿、氣密性好、保溫性能好等特點。產(chǎn)品

15、結(jié)構(gòu)圖三、溫室增溫系統(tǒng)該系統(tǒng)由沼氣熱水箱和溫室換熱系統(tǒng)組成。沼氣熱水箱將水加熱后，熱水經(jīng)換熱系統(tǒng)換熱后提高溫室溫度，達(dá)到溫室增溫目的，節(jié)能減排。特點“太陽能-廁所-沼氣池-溫室”新型四位一體，能源循環(huán)更高效合理。建造成本低，使用壽命長?？墒褂?0年以上。建造周期短：一般2-3天可建成。產(chǎn)氣率高：比傳統(tǒng)沼氣池的產(chǎn)氣率提高2-3倍。進(jìn)、出料方便：通過自制人力手泵，出料方便，同時解決了料液結(jié)殼問題。保溫增溫效果好：集成太陽能利用技術(shù)，保證沼氣發(fā)生器在較低的溫度下能夠正常產(chǎn)氣。安全系數(shù)高：自動穩(wěn)壓、配有安全閥（自動排氣減壓）、氣壓表，安全可靠。密封性能好：氣密性好，不滲水、不漏氣、維修保養(yǎng)方便。應(yīng)用范

16、圍廣：本工程能為育苗溫室增溫提供熱源，同時可用于農(nóng)村用戶取暖、照明、洗浴等，也可作為禽畜養(yǎng)殖場的污水、糞便污泥等的處理設(shè)備。沼氣工程簡介沼氣是一種由人畜糞便和植物秸桿等經(jīng)過一系列厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的無毒、無味、可燃燒的混合甲烷氣體，供給人們做飯、取暖、照明之用，是能夠代替電、煤、天然氣、石油的綠色能源。而沼氣工程是一種潔凈可再生的新能源開發(fā)技術(shù)，它充分利用了物質(zhì)循環(huán)再生的原理，因為在物質(zhì)、能量多級充分利用和轉(zhuǎn)化方面有獨特的紐帶作用，大大促進(jìn)了農(nóng)村以農(nóng)牧結(jié)合為中心的多種經(jīng)營，已成為我們當(dāng)今農(nóng)村生態(tài)工程建設(shè)中最重要和最基礎(chǔ)性的組成部分。一、沼氣形成過程二、沼氣原料來源1、農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量約7億噸，可用

17、作能源的資源量約為2.8-3.5億噸，當(dāng)前主要被焚燒還田或替代薪柴使用。2、養(yǎng)殖業(yè)畜禽糞便年產(chǎn)量約十億噸。因為現(xiàn)在我國養(yǎng)殖業(yè)己完成從農(nóng)戶分散養(yǎng)殖到大城市集中養(yǎng)殖的過渡，畜禽糞便收集較方便。3、逐年增長的城鎮(zhèn)可發(fā)酵垃圾。三、沼氣工程優(yōu)點以農(nóng)村戶用沼氣建設(shè)為主的農(nóng)村清潔能源建設(shè)，促進(jìn)了農(nóng)民生產(chǎn)生活方式的提升，為農(nóng)民節(jié)支增收找到了一條路子，成為發(fā)展農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟(jì)的紐帶和新農(nóng)村建設(shè)的重要內(nèi)容。主要體現(xiàn)在：一是改變了農(nóng)民生產(chǎn)生活方式，生活上用高效清潔的沼氣替代了低效污染的秸稈、薪柴和煤炭，用沼氣灶具、沼氣飯煲替代了傳統(tǒng)柴灶煤爐，徹底改變了煙火熏燎、烏煙瘴氣的生活方式；生產(chǎn)上用高效沼肥替代了化學(xué)肥料，用沼液

18、浸種和沼液噴霧替代了藥劑浸種和農(nóng)藥治蟲，用沼液替代了飼料添加劑，保障了農(nóng)產(chǎn)品安全；二是改變了農(nóng)村環(huán)境衛(wèi)生條件，通過“一池三改”，將廚房貼上瓷磚和安裝沼氣灶具改成了整潔衛(wèi)生的新型廚房，把敞口糞坑改成了水沖式廁所，把蚊蠅滿圈的圈舍改成了糞水自流入池的潔凈圈舍，把泥濘的道路、院壩硬化成了水泥地面，徹底改變了農(nóng)村昔日“砍柴煮飯煙熏眼，糞水蚊蠅滿庭院”的狀況；三是改變了農(nóng)民精神面貌，“沼氣燈、沼氣灶，沼渣、沼液做肥料,家務(wù)勞動強度小，農(nóng)民生活步步高”，小沼氣使農(nóng)民精神面貌煥然一新；四是提高了農(nóng)民健康生活水平，沼氣池厭氧發(fā)酵過程，有效殺滅人畜糞便中的有害病菌和寄蟲卵并抑制其傳播，從而提高了人和動物的健康生

19、活水平；五是保障了退耕還林和封山育林成效，改善了生態(tài)環(huán)境，一口8立方米的沼氣池，年生產(chǎn)沼氣約350-500立方米，基本能滿足45口之家的炊事用能，可替代薪柴約25003000公斤，保護(hù)林地約3.55畝，從而有效鞏固了退耕還林和封山育林成果，提高了森林覆蓋率；六是提高了農(nóng)民生存意識。農(nóng)民建池后,逐步認(rèn)識到解決農(nóng)村點、面污染對保護(hù)環(huán)境和自身健康的重要性，增強了森林植被的保護(hù)意識、農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)意識和環(huán)境保護(hù)意識；七是節(jié)支增效，增加農(nóng)民收入，一口8立方米的沼氣池，可為農(nóng)戶節(jié)約燃料費650元，節(jié)約電費100元,節(jié)約化肥費用150元，沼液養(yǎng)殖節(jié)約150元，年可為農(nóng)戶節(jié)支約1050元；八是循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式初具

20、雛形，“豬一沼一糧、豬一沼一菜、豬沼果、豬沼漁、豬沼豬，等綜合利用循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式正逐步推廣和發(fā)展。四、沼氣工程模式從1983年開始，我國政府就把沼氣工程列入國民經(jīng)濟(jì)的“農(nóng)村能源”發(fā)展計劃。但在實踐中，人們不滿足于將沼氣工程僅作為獲取能源的手段，還開展了利用沼氣液和底渣的實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)還可當(dāng)做飼料、肥料、食用菌培養(yǎng)基。此外，在促進(jìn)畜禽養(yǎng)殖場廢棄物的集中處理方面功效卓著。這是一個小型農(nóng)業(yè)生態(tài)工程示意圖，農(nóng)作物的秸桿、牲畜家禽和人的糞便入沼氣池發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，供人用作生活能源，沼渣沼液可用作農(nóng)作物的有機(jī)肥料，還可用作食用菌培養(yǎng)基，菌渣用作牲畜家禽的飼料，牲畜家禽為人提供優(yōu)質(zhì)的蛋、奶、肉等動物食品。該工程

21、以沼氣工程為中心達(dá)到了物質(zhì)利用的良性循環(huán)，緩解了農(nóng)村“三料”（飼料、燃料、肥料）的缺乏問題，減少了因為能源缺乏導(dǎo)致的對森林資源的砍伐和破壞，也減少了生產(chǎn)生活造成的環(huán)境污染，而且增加了農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入，達(dá)到了生態(tài)、社會、經(jīng)濟(jì)效益的顯著提高。五、沼氣工程規(guī)劃近年來，我國農(nóng)村沼氣建設(shè)日漸規(guī)模。據(jù)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計，2004年，我國戶用沼氣池新增280多萬戶，累計1541萬戶，綜合利用960.71萬戶，此外還建成規(guī)模性畜禽養(yǎng)殖場大型沼氣示范工程1560多處。但從整體上看，發(fā)展空間巨大。據(jù)了解，我國農(nóng)村有57.5%的農(nóng)戶適宜發(fā)展沼氣，約14600萬戶，但到2004年底，我國僅有農(nóng)村戶用沼氣1541萬戶，占適宜農(nóng)戶總數(shù)的10.6%o到2010年，適宜農(nóng)戶農(nóng)村戶用沼氣普及率也僅為18.7%。我國大中城市周圍有1.5萬家大中型養(yǎng)殖場適宜發(fā)展大中型沼氣工程，但當(dāng)前僅有1560處，占適宜發(fā)展總數(shù)的10.4%,發(fā)展農(nóng)村沼氣的任務(wù)非常艱巨。為加快我國農(nóng)村沼氣建設(shè)，國家制訂了“2015年新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃”，指出我國生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)發(fā)展方向是改進(jìn)和完善大中型