超声波气体流量计如何提高沼气产气率.docx

1、超声波气体流量计如何提高沼气产气率超声波气体流量计如何提高沼气产气率？理论上，绝大部分有机物都可以作为沼气发酵原料，超声波气体流量计分析出的沼气发酵原料一般可分为四大类：农业类发酵原料、工业类发酵原料、市政废弃物类发酵原料和水生植物废弃物发酵原料。本期对这四大类沼气发酵原料产气特性及原料产气率进行了整表汇总，方便大家随时对照查看，欢迎收藏！一、畜禽粪污表1、畜禽粪污原料特性及原料产气率原料种类TS/%VS/%C/N原料沼气产率原料甲烷产率m/kgFMm/kgTSm/kgVSm/kgFMm/kgVS鲜猪粪2230-13-0.2520.352-猪粪污3875863100.0200.035-0.25

2、00.5000.0120.0210.1800.360鲜牛粪16257280260.0600.1200.1800.250-0.0330.0360.1300.330牛粪污5127582250.0200.030-0.2000.3000.0110.0190.1100.275鲜羊粪30326829-0.2060.273-马粪2875240.0630.204-0.0350.165鸡粪283380310-0.3230.375-鸭粪161880-0.3590.441-兔粪303768-0.1740.210-注：FM：鲜重；TS：总固体；VS：挥发性固体畜禽粪便作为沼气发酵的原料有许多优势：1碳氮比一般在15:

3、130:1，十分适合厌氧微生物的生长。2具有较高的缓冲能力，能应对不严重的酸化现象。3一些畜禽粪便(如牛粪、鹿粪)中含有瘤胃微生物，可以为沼气发酵体系补充沼气发酵菌种。然而，畜禽粪污作为沼气发酵原料也有一些限制因素：1畜禽粪污体积大、干物质含量比较低，鲜粪一般小于30%，冲洗污水低于3%，所以单位体积原料的沼气产量比较低，原料或沼液的运输成本较高。2饲料中重金属和抗生素的添加量日趋加大，重金属和抗生素会影响沼气发酵过程以及沼渣、沼液的处理和还田利用。3畜禽粪污中氮的含量较高，容易造成沼气发酵体系氨抑制。为解决上述问题，通常将畜禽粪污和易降解种植业废弃物混合发酵，畜禽冲洗污水可以用于稀释其他发酵

4、原料，相对于畜禽粪污原料单一发酵，混合发酵体系更加稳定。不同种类的畜禽粪便，具有不同的理化特性，会影响超声波气体流量计分析沼气工程的效率和稳定性。在沼气工程设计时，需要特别注意：1牛粪中草较多，沉淀物较少，浮渣量多于沉渣量。奶牛粪含砂量还比较高，要注意除砂。2猪粪中草和沉淀物都比较多，沉渣量多于浮渣量，由于冲洗污水量较大，所以猪场粪污水量大，浓度低，升温困难，冬季产气少。3鸡粪中含有羽毛、砂石，发酵过程中沉渣较为结实。另外，不同于奶牛粪中的砂，鸡粪中的砂石包裹于有机物中，所以对砂的去除更为困难。4羊粪和兔粪中含草较多，呈颗粒状，需要在预处理阶段设置泡粪池，使其中的有机物尽可能溶于料液中。二、农

5、作物秸秆中使用超声波气体流量计分析出的表2、农作物秸秆原料特性及原料产气率原料种类TS/%VS/%C/N原料沼气产率原料甲烷产率m/kgFMm/kgTSm/kgVSm/kgFMm/kgVS玉米青贮28358598-0.1700.230-0.0890.1200.2050.450玉米黄贮7090809053-0.3300.350-0.1500.350小麦黄贮8090-87-0.3200.330-水稻黄贮8090-67-0.3000.310-相对于畜禽粪便，农作物秸秆干物质含量高，单位鲜重的沼气产气率高，对原料和沼渣的运输也较为容易。根据秸秆的贮藏方式不同，秸秆可分为青贮秸秆和黄贮秸秆。青贮是将收获

6、的作物秸秆切碎，在无氧条件下，通过微生物的发酵产酸作用降低pH而使秸秆得以保存的方法。青贮秸秆含水率较高，通常在65%75%，有机物损失较小。黄贮是将收获的作物自然风干而贮藏秸秆的方法，黄贮秸秆含水率低，是我国秸秆主要的贮藏方式。目前我国大部分秸秆沼气工程采用黄贮秸秆作为沼气发酵的原料，而欧洲的沼气工程则基本采用青贮秸秆或青贮秸秆与其他原料混合作为沼气发酵的原料。但是农作物秸秆直接作为沼气发酵原料也有一些缺点：1秸秆中含有大量的纤维素、半纤维素和木质素，在沼气发酵体系中，纤维素和半纤维素的降解需要较长时间，木质素基本不降解，所以，通常需要对秸秆发酵原料采用物理、化学或生物的方法进行预处理，这样

7、就会增加沼气工程的建设和运行成本。2秸秆原料的碳氮比较高，一般在50以上，不适宜沼气发酵微生物的正常生长，所以纯秸秆沼气工程的启动时间较长。3规模较大的沼气工程，需要原料多，秸秆收集半径大，收贮的成本高。4由于长纤维和木质素的存在，在沼气发酵过程中容易产生浮渣，进料和出料比较困难。三、能源作物使用超声波气体流量计表3、能源作物原料特性及原料产气率原料种类TS/%VS/%C/N原料沼气产率原料甲烷产率m/kgFMm/kgTSm/kgVSm/kgFMm/kgVS全株作物青贮30359298-0.1700.220-0.0900.1200.2900.350绿色黑麦2588-0.130-0.0700.3

8、19绿色黑麦青贮2590-0.150-0.0790.3370.555谷物8797-0.620-0.3290.389牧草2025901225-0.2640.550-0.3000.550牧草青贮25509010250.1700.220-0.5600.0900.1200.2900.350甜菜2390-0.1200.140-0.0650.0760.3400.372甜菜饲料1690-0.0750.100-0.0400.0540.3220.364向日葵青贮2590-0.120-0.0680.1540.400苏丹草2791-0.128-0.0700.286甜高粱2291-0.108-0.0580.291沼气

9、工程使用超声波气体流量计运行实践证明，大部分能源作物都适合作为沼气发酵原料，能源作物的沼气利用方式主要是与畜禽粪便混合发酵，优点是混合后原料碳氮比更利于沼气发酵微生物的生长，而且产气率也有提高。其中包括玉米、青草、谷物、甜菜、马铃薯和向日葵等。将能源作物作为沼气发酵原料，也需要其他一些技术支撑，例如，作物收集技术、预处理技术和贮藏技术等。草本能源作物，例如，牧草、向日葵、玉米、甜菜等通常直接切碎或青贮来作为沼气发酵原料。能源作物的组分以及作为沼气发酵原料的适应性与其生长时间有关。总的来说，纤维素含量随着作物的成熟越来越高，对作物的降解和产甲烷过程越不利。但是，不成熟的作物含水率较高，会使原料的

10、贮藏变得较为困难。四、工业废弃物使用超声波气体流量计表4、工业废水类沼气发酵原料特性及原料产气率原料种类COD/(mg/L)BOD5/(mg/L)原料产气率/(m/kgCOD)糖蜜酒精糟8000011000040000700000.3600.495粮薯酒精糟500007000020000400000.3310.678淀粉废水30009000150050000.3400.440高浓度啤酒废水40006000240035000.420柠檬酸废水10000440006000250000.4300.530味精废水300007000020000420000.3400.520表5、工业废渣类沼气发酵原料特

11、性及原料产气率原料种类TS/%VS/%C/N原料沼气产率原料甲烷产率m/kgFMm/kgVSm/kgFMm/kgVS小麦酒糟20257080-0.1050.130-0.0620.1120.2950.443谷物酒糟688388-0.0300.050-0.0180.0350.2580.420土豆酒糟678595-0.0260.042-0.0120.0240.2400.420水果加工废弃物15207535-0.2500.500-粗甘油-0.2400.260-0.1400.1550.1700.200菜籽饼9287-0.660-0.3170.396土豆渣1390-0.0700.090-0.0440.05

12、00.3580.413土豆浆3.77075-0.0500.056-0.0280.0310.8251.100甜菜渣222695-0.0600.075-0.0440.0540.1810.254苹果渣25458590-0.1450.150-0.0980.1010.4460.459葡萄渣40508090-0.2500.270-0.1690.1820.4320.466相较于农业废弃物，工业废弃物的产量也比较大，大多数有机工业可使用超声波气体流量计分析出废弃物均可作为沼气发酵原料。这些废弃物主要有食品和饮料生产废弃物、饲料加工废弃物、制糖废弃物、淀粉加工废弃物、造纸废水、水果加工废弃物等。根据废弃物的来源

13、不同，其组成成分、干物质含量和产沼气潜力等特性有较大的区别。一般来说，大部分可作为沼气发酵原料的工业废弃物的悬浮物都较低、性质比较单一，脂类、蛋白质和糖的含量都比较高，易于降解。基于这些性质，一些工业废弃物作为沼气发酵原料，在使用高效的厌氧反应器(如UASB、IC、EGSB)时，常通过超声波气体流量计能得到相对于畜禽粪便和能源作物更高的沼气产量。但工业废弃物的来源十分复杂，加之水量加大，所以废水经沼气发酵后产生的沼液还田利用较为困难。因此，以工业废弃物为发酵原料的沼气工程都是以废水达标排放为主要建设目的，通常在沼气发酵单元的后端还需建设后处理设施，将厌氧出水进一步处理，达到排放标准。五、市政及

14、水生植物废弃物中使用超声波气体流量计除以上原料，市政废弃物以及水生植物废弃物也是良好的沼气发酵原料。如市政废弃物中的餐厨垃圾、有机垃圾、市政污泥等；水生植物废弃物中的水葫芦、水花生、藻类等。表6、餐厨垃圾类沼气发酵原料特性及原料产气率原料种类TS/%VS/%C/N原料沼气产率原料甲烷产率m/kgVSm/kgVS混合餐厨垃圾9.419.687.195.015.422.50.5500.6700.2120.472熟肉53.097.05.1-0.482米饭35.099.025.6-0.356新鲜蔬菜5.084.09.7-0.277相对于其他沼气发胶原料，餐厨垃圾的油脂含量和盐含量较高，其来源也比较复杂

15、，不同饮食习惯地区的餐厨垃圾的成分也有很大的区别。针对餐厨垃圾的特性，在沼气工程设计中使用超声波气体流量计和运行阶段还需注意以下几点：1由于餐厨垃圾中含有骨头、刀叉筷子、碗等坚硬的物质，这些物质易损坏泵、管道等工艺设施，所以在预处理阶段应该设置分离装置将这些物质去除。2餐厨垃圾中蛋白质含量较高，所以在发酵过程中容易造成氨的积累，在利用超声波气体流量计进行沼气工程的运行中应注意原料性质和进料量的监测，防止氨抑制现象的发生。3餐厨垃圾发酵产生的沼气中硫化氢含量较高，因此硫费用较高，制约了能源的有效利用。4餐厨垃圾中易降解有机物比例高，容易酸化。有机垃圾的VS/TS一般在80%以上，碳氮比为1220

16、，适合作为沼气发酵原料，其产沼气潜力为300400mCH4/tVSin。但有机垃圾通常还含有一些病原菌，在利用超声波气体流量计前后还需采取一些卫生措施使其利用更加安全。在污水处理过程中，污泥的产量一般为污水处理量的0.23%0.7%(污泥含水率为96%)平均值为0.359%或者0.14kg干污泥/m污水。初沉池和二沉池污泥的产沼气潜力与畜禽粪污的产气潜力相近，当投入的污泥含水率为96%，产生的沼气量为812倍污泥量，相当原料产气率0.200.30m沼气/kgTS。实际工程调查显示，单位体积的污泥产气率为414m/m污泥，平均污泥产气率为7.54m/m污泥。通常还会采取一些预处理措施来增加沼气产

17、量，例如，化学分解、热解、酶解等方法。表7、水生生物沼气发酵原料特性及原料产气率原料种类TS/%VS/%原料沼气产率m/kgTSm/kgVS水葫芦8800.3020.6340.3620.834水花生10750.1840.3340.2500.447蓝藻4900.2550.3450.2850.366注：以上列举的不同发酵原料的产气特性及产气量数据，是根据大量文献的报道以及工程调研获得的，具有一定的代表性，但并不代表该类原料在任何条件下的特性参数，特别是原料产量数据，应尽量以现场实测数据为准，在无法得到实测数据的情况下，进行沼气产量评估和沼气工程设计时，可做参考！那么问题来了！如何获得现场实测数据？

18、锐意自控超声波气体流量计BF-3000系列超声波气体流量计BF-3000基于行业领先的超声波气体传感技术，可用于大中小型沼气工程站内流量计量，并采集现场压力和温度。其独有的甲烷浓度测量功能，可为沼气工程站内流量计量、验收、监督提供优化的测量方案。超声波气体流量计BF-3000B创新采用旁路式超声波气体流量测量技术，适用于大管径、高腐蚀、高湿度沼气流量的测量，解决传感器腐蚀、水分冷凝干扰、CO2干扰等测量难题。武汉四方光电科技有限公司2003年成立于“武汉-中国光谷”，是一家专业气体传感器制造商和国家级高新技术企业。公司以自主知识产权的核心传感技术为基础，集研发、制造、销售和服务于一体，现有六大

19、类五十余款极具市场竞争力的产品，广泛应用于家电及消费类电子、楼宇新风、汽车电子和健康医疗等领域，产品销售覆盖我国所有省份，并出口到世界80多个国家和地区。公司建设有省级企业技术中心，省级气体分析仪器仪表工程技术研究中心、国家电子信息产业振兴与技术改造项目、工信部物联网专项、湖北省科技支撑计划等多项科研项目，通过省级科技成果鉴定4项，拥有各项技术专利100余项(其中发明专利近30项)。公司占地36亩，拥有建筑面积22000平米的气体传感器生产基地及4500平米的传感器研发技术中心。建设有国家级标准的颗粒物校准舱、甲醛试验舱、流量标定舱、压力标定室、光学实验室等，拥有各类供研究开发及产品可靠性测试设备300余台套，并拥有已投入量产使用的百万级传感器生产线、整机生产线和汽车级产品生产线，具有给全球知名大型企业提供完整配套的服务经验与能力。主营产品：气体传感器：超声波气体流量计、粉尘传感器、二氧化碳传感器、甲醛传感器、VOC传感器、超声波氧气传感器、车规级空气传感器等；气体分析仪：煤气分析仪、沼气分析仪、烟气分析仪、尾气分析仪、气体流量计、气体分析系统等；