尾菜分步發(fā)酵沼氣循環(huán)利用工程設(shè)計(jì)探析

殷志明　張文清　王一線　王學(xué)麗

摘要針對蔬菜尾菜沼氣化利用問題，通過系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，對沼氣工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，組合建設(shè)沼氣工程和酸化池工程，優(yōu)化技術(shù)模式，實(shí)施尾菜分步發(fā)酵，探索了解決當(dāng)前尾菜沼氣發(fā)酵面臨的酸化、結(jié)殼、出料等技術(shù)難題。方案還對產(chǎn)生的沼渣、沼液、沼氣進(jìn)行綜合利用統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，初步實(shí)現(xiàn)了尾菜沼氣化處理、循環(huán)化利用，為建設(shè)生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)提供參考。

關(guān)鍵詞 尾菜;沼氣;循環(huán)利用;設(shè)計(jì)

中圖分類號 S216.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 1007-5739（2019）05-0154-02

尾菜是新鮮蔬菜必須去掉的殘葉，俗稱為爛菜葉子。尾菜可以作為沼氣發(fā)酵原料進(jìn)行利用，但是在實(shí)際發(fā)酵工程中發(fā)現(xiàn)，尾菜直接人池發(fā)酵會(huì)帶來一系列問題。一是發(fā)酵液酸化問題。由于尾菜的糖分含量較高，易于消化，發(fā)酵時(shí)容易造成酸的大量積累，直接人池易酸化，導(dǎo)致發(fā)酵失敗。二是結(jié)殼問題。尾菜很大部分在浮力作用下會(huì)漂浮在發(fā)酵液面，與發(fā)酵液接觸的一側(cè)發(fā)酵較好，而未接觸發(fā)酵液的尾菜難以充分發(fā)酵，易形成結(jié)殼，導(dǎo)致厭氧池集氣受阻，有效容積減小，尾菜利用率低，產(chǎn)氣量減小四。三是出料問題。厭氧池內(nèi)的尾菜在經(jīng)過一段時(shí)間的發(fā)酵后，發(fā)酵殘余物沉積在厭氧池底部，難以清理，需要專業(yè)出料機(jī)械或者人工人池清理，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力且不安全日?；诂F(xiàn)有尾菜沼氣化處理存在的技術(shù)瓶頸，本文通過系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，對沼氣工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合、改進(jìn)，對尾菜實(shí)施分步發(fā)酵，優(yōu)化技術(shù)模式，著力解決當(dāng)前尾菜沼氣發(fā)酵技術(shù)面臨的問題，并對尾菜發(fā)酵產(chǎn)生的沼渣、沼液、沼氣進(jìn)行綜合利用，初步實(shí)現(xiàn)尾菜沼氣化處理、循環(huán)化利用。

1尾菜分步發(fā)酵沼氣循環(huán)利用工程設(shè)計(jì)方案

該技術(shù)方案針對蔬菜生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的尾菜廢棄物資源化利用問題，組合建設(shè)沼氣工程和酸化池工程，實(shí)施分步發(fā)酵，先將尾菜在酸化池進(jìn)行水解酸化，酸化后產(chǎn)生的酸化液進(jìn)人沼氣工程厭氧池，添加畜禽糞便或氮肥4，進(jìn)行厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣、沼液、沼渣進(jìn)行綜合利用。沼氣進(jìn)人貯氣柜，經(jīng)輸氣管網(wǎng)用于炊事或鍋爐;沼液通過通配液池，經(jīng)管道輸送至沼液澆灌槽，用于蔬菜水肥施用;酸化后的尾菜殘?jiān)约鞍l(fā)酵后的沼渣作為基肥直接還田，實(shí)現(xiàn)尾菜無害化處理、資源化利用。尾菜分步發(fā)酵沼氣循環(huán)利用工程系統(tǒng)如圖1所示。

2.1工程設(shè)計(jì)改進(jìn)

2.1.1“兩池”組合。采取厭氧池與酸化池“兩池”組合建設(shè)，沼氣_工程采用長方形隧道式設(shè)計(jì)，在厭氧池頂部建設(shè)尾菜酸化池（厭氧池池頂作為酸化池池底），沼氣工程建設(shè)以200m3左右為宜，酸化池高度一般不超過1m。在出料間上部安置沼液抽吸泵，可將沼液抽人酸化池，對尾菜進(jìn)行酸化?！皟沙亍苯M合建設(shè)，節(jié)約了建造成本與土地。

2.1.2無活動(dòng)蓋設(shè)計(jì)。沼氣工程采用無活動(dòng)蓋設(shè)計(jì)，在厭氧池墻內(nèi)側(cè)合適位置設(shè)置導(dǎo)氣管，產(chǎn)生的沼氣進(jìn)入貯氣柜。由于厭氧池池頂作為酸化池池底，如設(shè)置活動(dòng)蓋，則在酸化池內(nèi)有活動(dòng)蓋，影響尾菜酸化操作。而無活動(dòng)蓋設(shè)計(jì)還能降低厭氧池漏氣風(fēng)險(xiǎn)。

2.1.3設(shè)置池底斜坡，通過將厭氧池的池底設(shè)置傾斜成一定坡度，沿著由進(jìn)料池向出料池的方向傾斜（建議傾斜角度≤15°），從而使發(fā)酵產(chǎn)生的沼渣可自動(dòng)流向出料池底部間，便于沼渣、沼液聚積于出料間，方便沼液和沼渣抽出，不需要人池進(jìn)行清理，出料操作簡便、快捷、安全。

2.1.4設(shè)置防浮網(wǎng)通過安裝防浮網(wǎng)，尾菜完全浸沒于酸化池的酸化介質(zhì)（沼液、清水或者糞水）中四，使得尾菜能夠充分酸化，從而提高尾菜的利用率。

2.1.5建設(shè)配料池。配料池與厭氧池出料間通過連接管相連接，沼液通過連接管進(jìn)人配料池。在配料池，根據(jù)不同的蔬菜進(jìn)行合理配液施肥8。在配料池上部設(shè)置溢流管，避免沼液從出料池中溢出。

2.1.6設(shè)置出料孔洞。設(shè)置出料孔洞，一是便于發(fā)酵，產(chǎn)生的沼渣沼液能順利流向出料間;二是便于保養(yǎng)維修，當(dāng)厭氧池需要檢修的時(shí)候，出完沼液、沼渣，并確保安全的情況下，檢修人員通過孔洞進(jìn)人厭氧池對其進(jìn)行保養(yǎng)或檢修。2.1.7設(shè)置大棚增溫系統(tǒng)。建議將整個(gè)工程系統(tǒng)建設(shè)在設(shè)施溫室（大棚）內(nèi)，利用太陽能增溫，保證冬季能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，連續(xù)生產(chǎn)“三沼”，供應(yīng)蔬菜使用，提高尾菜處理能力和工程整體效益。

2.2操作流程

2.2.1尾菜堆漚。先去除尾菜的雜質(zhì)，在酸化池中分層堆放尾菜，無須進(jìn)行特別處理，保持合適水分（建議添加腐熟劑，加速漚制過程）10堆放的量以不超過防浮罩位置為宜，然后覆蓋塑料膜，兼氧堆漚。

2.2.2酸化人池。在漚制完成后，向酸化池加入酸化介質(zhì)（水、糞水或沼液），直至酸化池內(nèi)的液面高于防浮網(wǎng)，使堆漚后的尾菜能夠完全浸沒在酸化池的酸化介質(zhì)中叫。充分酸化后形成酸化營養(yǎng)液，并通過酸化池底部的進(jìn)料管進(jìn)人進(jìn)料間，從而進(jìn)人厭氧池。每次酸化池內(nèi)的尾菜完全酸化之后，排完酸化液，將防浮網(wǎng)取下，將酸化后的殘余尾菜取出，堆放新的尾菜進(jìn)行漚制。

2.2.3接種啟動(dòng)。重復(fù)2.2.1和2.2.2操作，直至厭氧池中具備足夠的酸化發(fā)酵液。添加畜禽糞便或氮肥補(bǔ)充氮源，保證發(fā)酵正常進(jìn)行所需的碳氮比，并加入沼渣液、活性污泥、牛糞等接種物啟動(dòng)，，接種物的接入量為池容的10%～20%12。2.2.4日常管理。堅(jiān)持先出后進(jìn)、少量多次的原則，定期進(jìn)行2.2.1和2.2.2操作，及時(shí)補(bǔ)充酸化液。在正常運(yùn)行過程中應(yīng)補(bǔ)充氮源叫，氮源種類有人畜糞便、碳氨或尿素等?？啥ㄆ谟帽贸槿≌右哼M(jìn)人進(jìn)料間，進(jìn)行強(qiáng)回流攪拌提高產(chǎn)氣率。2.2.5“三沼”利用。一是沼液利用。當(dāng)需要對蔬菜施用沼液時(shí)，沼液通過出料池進(jìn)人配液池，經(jīng)合理配液，通過澆灌主管和連通的各澆灌支管至各沼液澆灌槽|4;根據(jù)作物需求，利用泵從沼液澆灌槽抽取沼液，進(jìn)行直接噴灑或者接人滴灌系統(tǒng)。二是沼氣利用。沼氣通過導(dǎo)氣管進(jìn)人貯氣柜，當(dāng)用氣端需要用氣時(shí)，輸氣主管和支管將沼氣送至各用氣端。三是沼渣利用。酸化后的尾菜殘?jiān)约罢釉苯幼鳛橛袡C(jī)肥還田。

3結(jié)語

本設(shè)計(jì)方案通過外置尾菜酸化池，尾菜提前進(jìn)行酸化處理，然后將尾菜酸化液加人厭氧池進(jìn)行沼氣發(fā)酵，能較好地解決尾菜直接人池帶來的結(jié)殼問題和出料難問題，提高產(chǎn)氣率，減少發(fā)酵液酸化風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到尾菜沼氣化處理、循環(huán)化利用效果。

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