一種地面膜覆蓋干法厭氧堆肥發(fā)酵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張重 張?zhí)K

摘 要：本文介紹了一種地面覆膜干法厭氧發(fā)酵堆肥系統(tǒng)，該系統(tǒng)處理農(nóng)業(yè)有機(jī)固體廢棄物成本低、物料傳熱效果好、產(chǎn)氣率高。

關(guān)鍵詞：地面覆膜；干法；厭氧堆肥

中圖分類(lèi)號(hào)：S220.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190430014

引言

我國(guó)每年農(nóng)業(yè)有機(jī)固體廢棄物產(chǎn)出量巨大，而且大部分都沒(méi)有得到很好的處理和利用，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，從而導(dǎo)致了自然生態(tài)的惡化。同時(shí)，我國(guó)農(nóng)村又面臨一次性能源短缺的現(xiàn)狀，兩者之間的矛盾日益顯著。應(yīng)用干法厭氧堆肥技術(shù)處理有機(jī)固體廢棄物，將二者之間的問(wèn)題有效地轉(zhuǎn)化為可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)行為。即將有機(jī)固體廢棄物轉(zhuǎn)化成清潔能源沼氣和優(yōu)質(zhì)生物有機(jī)肥料，使廢棄物得到資源化利用，促進(jìn)農(nóng)村節(jié)能減排，改善能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，提高農(nóng)民生活質(zhì)量，加快生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展，綜合效益顯著[1]。

現(xiàn)有的干法厭氧堆肥技術(shù)主要是德國(guó)的車(chē)庫(kù)式干法厭氧堆肥技術(shù)和中國(guó)的覆膜槽干法厭氧堆肥技術(shù)，詳見(jiàn)專(zhuān)利號(hào)：CN200510082723.1。德國(guó)的車(chē)庫(kù)式干法厭氧堆肥技術(shù)反應(yīng)器圍墻及頂面采用混凝土結(jié)構(gòu)，入口采用高精密液壓密封門(mén)，工程建設(shè)成本高；產(chǎn)氣結(jié)束時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)殘留沼氣難以排空，存在安全隱患。中國(guó)的覆膜槽干法厭氧堆肥技術(shù)反應(yīng)器建設(shè)在日光溫室內(nèi)，能夠直接吸收太陽(yáng)熱能，減少產(chǎn)氣耗能，但建設(shè)成本也較高，而且反應(yīng)器受結(jié)構(gòu)限制，單體反應(yīng)器處理能力有限，物料傳熱效果不好，池容產(chǎn)氣率低。

針對(duì)以上存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種地面覆膜干法厭氧發(fā)酵堆肥系統(tǒng)。

1 結(jié)構(gòu)、工作原理和工作流程

1.1 整體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示。沼氣泵的吸氣口與進(jìn)氣管連接，沼氣泵的出氣口分別與曝氣管、儲(chǔ)氣管和排空管連接；密封硬化地面的橫截面形狀為矩形，密封硬化地面的4個(gè)邊中的一邊上部設(shè)置有立墻，另外3個(gè)邊的邊緣內(nèi)部5～15cm處設(shè)置有滲液槽，距密封硬化地面的外邊緣5～15cm處設(shè)置有水封槽；立墻上設(shè)置有溫度傳感器；水封槽的槽口頂部所在平面在密封硬化地面頂部所在平面的下部；鎖膜鉤通過(guò)鉸鏈固定在水封槽的內(nèi)底面上；柔性膜包裹在密封硬化地面的外部，柔性膜的邊緣設(shè)置有孔，且柔性膜與鎖膜鉤通過(guò)孔連接；進(jìn)氣管的一端與沼氣泵連接，另一端位于立墻的上部，進(jìn)氣管上設(shè)置有截止閥Ⅰ；曝氣管鋪設(shè)在密封硬化地面上部，且與沼氣泵的出氣口連接，曝氣管上設(shè)置有截止閥Ⅱ；儲(chǔ)氣管上設(shè)置有截止閥Ⅲ；排空管上設(shè)置有截止閥Ⅳ；擋板活動(dòng)設(shè)置在水封槽的上部；排液池位于與立墻相對(duì)一側(cè)的密封硬化地面的邊緣外部，并且排液池位于水封槽的外部；排液管的一端與滲液槽連接，排液管的另一端管口處設(shè)置有水封筒，排液管通過(guò)水封筒與排液池連接；覆膜車(chē)跨越在密封硬化地面上，覆膜車(chē)上設(shè)置有液壓控制系統(tǒng)。

1.2 工作原理

密封硬化地面及水封槽為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，并做“三灰四漿”及高分子密封處理，防止沼液滲漏。

采用覆膜車(chē)鋪卷膜，覆膜車(chē)上安裝有液壓控制系統(tǒng)，通過(guò)按鈕操作車(chē)的行走和膜的收放，鋪膜、卷膜容易，且覆膜車(chē)可以供多場(chǎng)地使用。

柔性膜與密封硬化地面構(gòu)成的密封空間可直觀判斷密封空間內(nèi)氣體的產(chǎn)生及排出情況，避免安全事故發(fā)生。

密封硬化地面上鋪設(shè)曝氣管，利用沼氣泵增壓，可促進(jìn)物料傳熱、透氣。

密封硬化地面前側(cè)的滲液槽通過(guò)排液管、水封筒與排液池連通，便于滲出的液體排出，防止?jié)B液溢出造成水封槽內(nèi)水污染。

1.3 工作流程

將擋板蓋于水封槽上面，利用工程機(jī)械將發(fā)酵物料在密封硬化地面上堆放成條垛，進(jìn)行好氧發(fā)酵，其中發(fā)酵物料的干物質(zhì)濃度為20%～40%；

關(guān)閉截止閥Ⅲ和截止閥Ⅳ，打開(kāi)截止閥Ⅰ和截止閥Ⅱ，每隔7～8h啟動(dòng)/關(guān)閉沼氣泵對(duì)發(fā)酵物料進(jìn)行曝氣，每次曝氣時(shí)間25～30min，在曝氣過(guò)程中，空氣通過(guò)進(jìn)氣管吸入，經(jīng)沼氣泵輸出到曝氣管內(nèi)，輸出壓力為60kPa，空氣經(jīng)曝氣管通入發(fā)酵物料內(nèi)，空氣穿透料層，利用溫度傳感器測(cè)量料層溫度，物料溫度增至45～50℃后噴入沼液進(jìn)行接種；

利用覆膜車(chē)將柔性膜覆蓋在料堆及密封硬化地面上，并掛好鎖膜鉤，將水封槽內(nèi)注滿水，進(jìn)行厭氧堆肥生產(chǎn)沼氣和生物肥料；

厭氧發(fā)酵初期，利用沼氣泵將每天產(chǎn)生的雜氣通過(guò)排空管排空，直到產(chǎn)生沼氣中甲烷含量達(dá)到55%或55%以上；

利用沼氣泵將上述步驟結(jié)束后產(chǎn)生的沼氣抽出并儲(chǔ)存在出氣柜中；

所述步驟結(jié)束后，將由密封硬化地面及柔性膜構(gòu)成的封閉空間內(nèi)的沼氣抽空，關(guān)閉截止閥Ⅲ，將水封槽內(nèi)的水排出，使空氣自然進(jìn)入由密封硬化地面及柔性膜構(gòu)成的封閉空間內(nèi)，利用沼氣報(bào)警儀測(cè)試封閉空間，當(dāng)甲烷含量小于0.4%時(shí)為測(cè)量值達(dá)到安全值，利用覆膜車(chē)將柔性膜卷起；

對(duì)沼氣發(fā)酵殘余物重復(fù)第二步驟操作流程，利用沼氣泵通過(guò)進(jìn)氣管吸入空氣，經(jīng)曝氣管從發(fā)酵物料底部通入進(jìn)行曝氣，曝氣管內(nèi)輸入壓力為60kPa，直至有機(jī)物降解率達(dá)到70%以上出料。

2 結(jié)論

本設(shè)計(jì)可以很好地處理畜禽糞便和農(nóng)作物秸稈等農(nóng)業(yè)有機(jī)物固體廢棄物，同時(shí)生產(chǎn)沼氣和綠色有機(jī)肥。沼氣可作為生產(chǎn)和生活用能，即可節(jié)約燃煤，又可減少排入大氣污染物SO2、煙塵等；綠色有機(jī)肥出售給周邊農(nóng)民，用來(lái)種菜、種糧食，既可減少病蟲(chóng)害，改良土壤，又可生產(chǎn)綠色有機(jī)食品，為農(nóng)民帶來(lái)很好的經(jīng)濟(jì)效益；畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈等有機(jī)固體廢棄物經(jīng)有效處理后可大大減少其對(duì)地表水、地下水、大氣環(huán)境的污染以及微生物污染等，提高農(nóng)村及城市環(huán)境質(zhì)量。

利用本設(shè)計(jì)即能無(wú)害化處理畜禽糞便及農(nóng)作物秸稈，又可實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化利用，對(duì)保護(hù)農(nóng)村環(huán)境，改善能源結(jié)構(gòu)，有效利用資源，延伸產(chǎn)業(yè)鏈條，增加農(nóng)民收入具有現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 李復(fù)煌，王旭明. 養(yǎng)殖廢棄物無(wú)害化處理與資源化利用技術(shù)[J]. 科學(xué)種養(yǎng)，2018（02）：59-62.