生活常识探秘：厌氧发酵直接制取生物天然气

jiayegui

近日在湖南某沼气工程现场，工作人员惊奇地发现：仅通过厌氧发酵工艺，竟然直接制取出了CH4浓度高达94%的生物天然气！一般沼气生产生物天然气要经过净化和提纯两个步骤，才可得到高甲烷浓度的生物天然气，以用作管道燃气、热电联供、生产压缩天然气和罐装燃气等。而该沼气工程项目并没有复杂的净化、提纯过程，就制出了CH4浓度高达94%的生物天然气，让人匪夷所思！仪器仪表行业积极响应国家号召，率先提出了“强化创新、狠抓基础，市场导向、拓宽领域，体制创新、优化结构，持续推进、振兴产业”的发展战略，这也给[url=http:///www.surpon.com/]信号隔离变送器[/url]带来了很好的发展空间，这个战略的制定，标志着整个行业的转型即将来临[align=center]

                               
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发酵罐据了解，该项目厌氧发酵罐规模为800 ，其发酵原料主要来源于种猪养殖场的粪便与尿液，项目数据监测则采用武汉四方光电子-湖北锐意自控的沼气工程监测方案G-920产品，用以对沼气流量，沼气成分，发酵罐温度和PH值等数据的监测与线传输。对于直接通过厌氧发酵产出CH4浓度高达94%的沼气，所有人的反应是检测仪器出了故障。为了解决大家心里的困惑，派出检测人员，携带系列专业气体检测仪器，逐一对项目产出的沼气成分进行检测。



大中型沼气工程监测现场工作人员首先使用100%CH4和50%CO2的标准气体，对现场一体化沼气分析系统G-9060进行校准。



对一体化沼气分析系统G-9060进行校准首先，采用该在线检测设备对现场沼气成分进行检测，结果显示CH4浓度为949%！根据以往经验，在没有进行提纯前，沼气成分中的CH4一般在40-65%之间，很难超过70%。如今却是949%。



一体化沼气分析系统G-9060的检测数据随后，使用新研发的沼气分析仪(智能便携型)G-200P进行检测。该产品采用非分光红外气体分析技术，其分析仪器检测显示的结果依然达到了9442%！与在线仪器差别，仪器故障的可能性逐渐被排除。



用新沼气分析仪(智能便携型)G-200再次检测

G-200P的检测数据考虑到沼气中除含有甲烷外，可能还含有复杂的烷烃成分(乙烷等)，在红外吸收光谱中，甲烷的中红外吸收特征波长易受乙烷影响，从而影响检测设备对甲烷浓度的测量。为了排除这种可能，检测人员提出采用的红外煤气分析仪G-100再检测一次。煤气分析仪G-100同样采用非分光红外气体分析技术，可同时测量煤气、生物燃气的热值，以及甲烷、乙烷等气体浓度，重要的是可排除乙烷影响并准确检测甲烷浓度。然后，检测结果仍是惊人的9608%的高浓度！自此，仪器故障、检测不准的原因被彻底排除了。



用煤气分析仪(在线型)G-100检测排除干扰可能

G-100的检测数据排除了仪器故障问题，但疑云仍未拨开！为此，锐意自控总经理熊友辉博士携带相关气体成分检测仪器驱车00多公里，亲临项目现场对该沼气项目再次进行了深入调查研究与分析。





熊博士在监测现场现场在线监测系统显示仪器进气流量正常，这次G-9060监测系统显示CH4浓度为918%。



G-9060的检测数据

G-200P的检测数据

便携红外天然气热值分析仪G-110P的检测数据从这次现场的检测数据来看，厌氧发酵产出的沼气CH4含量确在90%以上，检测数据可靠性没有问题。但是有一个现象引起了大家的重视，就是该项目安装的超声波沼气流量计BF-000的瞬时流量接近是零，累计流量只有1500多立方米。也就是说，安装监测系统一个月以来，平均每日的产气量只有50左右，显然这个沼气工程没有达到设计的中温发酵10(800)的容积产气率，即使是常温发酵，容积产气率0(240)也没有达到。为了探其究竟，熊博士与业主进行了深入的交流。





超声波沼气流量计BF-000累计流量显示数据由于发电机组噪音大，发电也不能上，生产的沼气用途不大，因此际发电没有正常进行，只是偶尔需要的时候发电。同时沼气发酵产生的沼液沼渣也需要处理，而附近没有可以完全消纳沼液沼渣的场所，因此厌氧发酵装置法真正发挥作用。由于本项目位于一个大型的水库附近，粪污排放受到严格控制，为了彻底解决问题，业主将干清粪的粪便用于生产有机肥，清粪的粪水和尿液通过沉淀池后一部分进入发酵罐用于生产沼气，一部分通过自行设计的微曝气池再进入额外设计的好氧生化氧化池进行水处理，发酵罐产生的沼液沼渣也排入好氧生化氧化池进行污水处理后达标排放。



微曝气池

好氧生化池由于大量废水进入厌氧发酵罐产生的沼气不被经常使用，更易溶于水的CO2被溶解(水洗沼气净化提纯就是利用这个原理)，并随着大量低浓度的沼液一起排出，造成发酵罐中沼气CH4含量的不断升高。至此，沼气工程项目直接制取高浓度生物天然气的原因终于真相大白。通过持续脱除溶解在发酵液中的CO2，沼气中CH4含量持续升高，甚至达到接近天然气的水平。其国外正在进行厌氧发酵沼气原位提纯的研究，通过改变厌氧发酵过程中CO2、H2等含量，脱除CO2或增加H2含量等都可以显著提高沼气中的CH4含量，达到直接制取生物天然气的目标。

通过本次调研我们也发现，限制我国大型养殖企业沼气工程发展的难点在于沼液沼渣的处理，沼液看似是一种有机肥，但是受有机肥覆盖面积、长期使用适应性以及需求季节性的影响，企业都很难妥善处理沼液的利用问题，沼渣以及基于干粪形成的有机肥倒是不存在销售出路问题。如果不能有效处理沼液问题，采用干湿分离，冲水粪尿采用污水处理工艺或许是一个更加正确的选择。

目前，大型畜禽粪便沼气工程或许需要一次整体系统性的技术提升，才能够从一个不健康的产业中走出来！