2019年5月31日

沼气反应器

应用水平

城市

家庭

邻里

管理水平

家庭

上市

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输入

有机物 黑水公司 Brownwater 污泥

输出

污泥 沼气
作者编制的/
瑞士联邦水科学与技术研究所
Dorothee Spuhler(Seecon International GmbH)

执行概要

沼气反应器或厌氧蒸煮器是一种厌氧处理技术,产生(a)可用的消化浆料(消化),其可用作可用于能量的肥料和(b)沼气。沼气是甲烷,二氧化碳和其他痕量气体的混合物,可以转化为热,电或光。

好处
可再生能源的产生
占地面积小(大部分结构可建在地下)
不需要电能
营养物质守恒
使用寿命长
低至适中的资本成本;低运营成本
缺点
需要专家设计和熟练的建筑
除去病原体不完全,消化可能需要进一步治疗
15°C以下的产气量有限

黑水,粪便污泥,棕水,粪便,排泄物,有机固体废物

沼气、污泥堆肥/有机固体残

介绍

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沼气反应器是一种气密的室,便于黑水,污泥和/或可生物降解废物的厌氧降解。它还有助于收集在反应器中发酵过程中产生的沼气。气体在浆料中形成并在腔室顶部收集,在升高时将浆料混合。消化物丰富有机物和营养素,几乎无味,病原体部分灭活。

沼气反应器示意图。资料来源:TILLEY等人(2014)
沼气反应器示意图。资料来源:TILLEY等人(2014)

设计注意事项

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沼气反应器可以是砖砌穹顶或预制储罐,根据空间、土壤特性、可用资源和产生的废物量,安装在地上或地下。它们可以建造为固定圆顶或浮动圆顶消化池。在固定的圆顶中,反应器的体积是恒定的。当产生气体时,它施加压力并将泥浆向上排入膨胀室。当气体被移出时,泥浆流回反应器。这种压力可以用来通过管道输送沼气。在浮式圆顶反应器中,圆顶随着气体的产生和排出而上升和下降。或者,它可以膨胀(像一个气球)。为了尽量减少分配损失,反应堆应该安装在靠近气体可以使用的地方。

反应器内的水力停留时间(HRT)在炎热气候条件下至少为15天,在温带气候条件下至少为25天。对于高致病性输入,应该考虑60天的HRT。一般情况下,沼气反应器在30 - 38°C的中温范围内运行。50至57摄氏度的高温可以确保病原体的销毁,但只能通过加热反应堆来实现(尽管在实践中,这只在工业化国家存在)。

通常,沼气反应器直接连接到私人或公共厕所,具有额外的有机材料的接入点。在家庭级别,可以用塑料容器或砖块制成电抗器。对于机构或公共厕所应用,单个家庭可以从1,000升变化。由于消化生产是持续的,因此必须有规定的储存,使用和/或远离网站的运输。

健康方面/验收

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消化物被部分消毒,但仍有感染风险。根据其最终用途,可能需要进一步处理。还有与易燃气体有关的危险,如果不定,可能对人类健康有害。

操作与维护

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如果电抗器被正确设计和构建,则维修应最小。为了启动反应器,它应该用厌氧细菌接种,例如,通过添加牛粪或化粪池污泥。使用用作衬底的有机废物应粉碎并在喂食前与水混合或消化。

气体设备应仔细并定期清洗,以防止腐蚀和泄漏。沉到底部的砂砾和沙子应该清除掉。根据设计和输入,反应堆应该每5到10年清空一次。

适用性

这项技术可用于家庭一级、小社区或用于大型污水处理厂的污泥稳定。反应器最好用于有规律加料可能的地方。

通常,沼气反应器用作A的替代方案化粪池,由于它提供了类似的治疗水平,但沼气的增加的益处。然而,如果黑水是唯一的输入,则无法实现显着的天然气生产。用浓缩的基材获得最高水平的沼气产量,浓缩底物富含有机材料,例如动物粪便和有机市场或家庭垃圾。如果后者是原料的主要来源,它可以与粪便中的单个家庭共消化黑水。不应添加灰水,因为它基本上减少了HRT。木材和稻草难以降解,应在基材中避免。

沼气反应器不太适合寒冷的气候,因为有机物转化为沼气的速率非常低,低于15℃。因此,HRT需要更长的时间,设计量大大增加。

图书馆参考文献

沼气技术 - 延期培训手册

本手册载有关于大规模传播国内(农业)沼气系统的各种主题的整套培训材料,包括沼气技术的系统方法、沼气方案、沼液的再利用、补贴和机构筹资、质量标准以及监测和评价问题。

粮农组织(1996):沼气技术-推广培训手册。支持国家沼气计划的发展(粮农组织/TCP/NEP/4451-T)。尼泊尔综合管理服务有限公司和联合国粮食及农业组织(粮农组织)URL[访问:19.04.2010]

沼气卫生技术综述

本文件概述和介绍了在发展中国家用于黑水或棕水或排泄物处理的沼气卫生(厌氧消化)。主要技术有沼气池(BSs)、沼气化粪池(化粪池)、厌氧折流板反应器(ABRs)、厌氧过滤器(AFs)和上流式厌氧污泥床反应器(UASBs)。

芒,H.-P。李铮(2010):沼气卫生技术综述。(=科技评论)。Eschborn:德国Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbHURL[访问:26.05.2019]

发展中国家生物空间的厌氧消化

这本由Eawag/Sandec出版的书汇集了现有的和最近产生的关于中小型城市生物废物厌氧消化的知识,并特别考虑到发展中国家普遍存在的条件。为在废物和可再生能源部门工作的演员写,这本书分为两个部分:第1部分关注与厌氧消化供应链(底物,过程,和产品链)相关的实际信息,第2部分提出了来自世界各地的选定的案例研究。

Voegeli,Y.Lohri,C.R. Gallardo,A. Diener,S. Zurbruegg,C.Aewag(2014):厌氧消化发展中国家的Biowaste。实用信息和案例研究。普及的普及:瑞士联邦水产科技学院(EAWAG)URL[访问:28.05.2019]
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