生物沼气

沼气做为能源

排除和处理生物垃圾对于垃圾处理行业来说是一个严峻的挑战. 对于农业, 食品工业和饲料加工中产生的各种有机物质进行厌氧发酵是一种具有较高价值的利用方式. 这种作法与对有机物质进行堆肥有所不同, 沼气为甲烷和二氧化碳的混合物, 通过厌氧发酵而产生, 可以做为高能量及可再生燃料来取代化石燃料. 通过燃气内燃机对沼气的利用, 既可以安全排除沼气, 又可以实现有效和有利于环保的能量转换.

沼气的产生

沼气产生于有机物质的厌氧发酵, 它是甲烷细菌的代谢产物. 产生沼气的先决条件除了缺氧以外, 其pH值应该在6.5和7.5之间, 温度应该在15~25°C (嗜低温菌), 25~45°C (中温菌), 45~55°C (嗜热菌). 嗜热菌的发酵期大约10天, 中温菌的发酵期大约25天至30天, 嗜低温菌的发酵期大约在90天至120天. 目前投入使用的发酵设施大都在中温菌的温度范围作业.

颜巴赫的理念

沼气产生的过程分为三步

- 生物质原料的准备
- 发酵
- 发酵后沼液, 沼渣的处理

首先, 把有机物质收集在一个预处理池里, 对有害细菌进行消毒, 然后输送至发酵罐里. 这里生成的沼气被收集在一个储气罐内, 其目的是为了保证在不同产气量的情况下输气量的稳定. 最后沼气被注入燃气内燃机内. 出于对安全的考虑, 建议同时安装一个火炬, 这样在气体过剩的情况下, 多余的气体可以被安全的燃烧掉, 沼气发酵后的剩余物质可以用作堆肥. 发酵罐内产生的混合气体由50%至70%的甲烷(CH4)和30%至50%二氧化碳(CO2)组成. 这种成分使沼气成为燃气内燃机的一种高能量的优质燃料.

生产的电能既可以用于处理厂, 也可以输送至公共电网. 热能可以用于发酵罐的加温或向其它设施供热.

优点

- 提供处理牲畜固液粪便, 生物垃圾的另一种方法, 同时将它们高效利用, 替代传统燃料
- 可减少温室气体的排放
- 实现高效热电联供
- 发酵罐中的残余物质可以做为高质量农业有机肥料, 这种有机肥料Ph值较高, 消除了酸性, 同时富含营养而且几乎没有气味散发

适合的有机物质

除其它材料外, 以下的有机物质适于生成沼气, 括号中的数字表示每吨潮湿物质中能够生成的沼气量, 以标准立方米为单位.

- 液体及固体粪便(20~70)
- 从家庭垃圾中分离收集的生物垃圾(10~200)
- 可生长的原料, 如青饲玉米, 谷物等(180~300)
- 城市污泥(80~150)
- 油脂(1000)
- 青草, 例如欧盟退耕还青的草地(150~200)
- 屠宰场生物垃圾(100), 啤酒厂和酿酒厂生物垃圾(20), 果制品厂和葡萄酒厂生物垃圾(30), 乳制品厂生物垃圾(30), 纤维工业或制糖厂生物垃圾(40~60)

木头不适合生成沼气, 因为木头所含木质素不能被甲烷细菌消化. 农药, 消毒材料和抗生素都会对细菌产生负面作用, 最终影响沼气的生成.