辅热集箱式厌氧消化工艺

辅热集箱式厌氧消化工艺新型厌氧发酵系统——辅热集箱式畜禽粪便沼气系统，该系统采用太阳能和生物质辅助加热方式，由若干个集箱式发酵单元组成，可根据养殖规模集装成50、100、200、300、500m3等不同规模的沼气工程。并在其应用示范工程上完成了运行试验和技术经济评价，结果表明该系统池容平均产气率为0.80m3/(m3·d)，所产沼气的热值为25.40MJ/m3，处理后的猪粪污水COD浓度由36500mg/L降至6500mg/L，去除率达82.2%，悬浮物浓度由17000mg/L降至1900mg/L，去除率88.8%；其净现值为183530.5元，静态投资回收期为3.58a。该系统是一种适合于中小型养殖场的辅热集箱式畜禽粪便沼气系统,主要特点为:①每个单元10m3,由若干个单元集装成50～100m3的标准厌氧发酵系统,根据养殖规模由标准厌氧发酵系统相并联集装成200、300、400、500m3等不同规模的厌氧发酵系统,安装与施工质量易于保证,运行管理规范,且工程投资明显低于传统的中小型沼气工程。②厌氧发酵装置的结构设计采用具有自主知识产权的国家发明专利技术,下部为钢筋混凝土水泥池,上部为拱形钢结构上盖,钢盖内表面采用防腐涂层,延长设备使用寿命,钢盖外表面涂有太阳光高吸收率的黑色镀膜,不仅增加了太阳能吸热量,提高了厌氧发酵温度,实现了粪便厌氧发酵工艺要求的主要参数可控性,保证了粪便厌氧发酵工艺的稳定性和沼液(渣)质量,同时大大提高了沼气产气率。③厌氧发酵装置采用独特的太阳能辅助加热与发酵液外循环生物质辅助加热搅拌设备,解决了传统沼气池冬季发酵温度低、容积产气率低以及产业化问题,运行成本低,经济效益高,生态效益好,是实现畜禽粪便污水生态化和资源化处理的一条新途径。④采用预加热发酵池技术,能够储存粪便并使其完成预加热发酵。⑤系统成套设备采用工厂化生产,安装方便,密封性好,便于维护及维修。⑥辅热集箱式畜禽粪便沼气系统具有很好的财务盈利能力和较快的投资回收能力。辅热集箱式畜禽粪便沼气系统40m3规模的应用示范工程于2003年6月在河南省孟州市小仇镇的生态农业示范区内建成并投入运行,300m3规模的应用示范工程于2004年5月在河南省社旗县农业科技园内建成并正式运行。该系统池容平均产气率为0.80m3/(m3·d)(池容产气率指沼气池单位体积每天生产的沼气量),是国家标准规定值0.2～0.4m3/(m3·d)的2～3倍;所产沼气的热值为25.40,高于普通水压式沼气池所产沼气的热值,符合沼气燃烧器具对气体燃料质量的要求;处理后的猪粪污水COD浓度由36500mg/L降至6500mg/L,去除率达82.2%,悬浮物浓度由17000mg/L降至1900mg/L,去除率88.8%。畜禽粪便发酵后的沼液可直接作为液肥或进一步加工成高效复合液肥(或生物农药)用于生态农业产品的生产中,可以真正实现畜禽粪便污水零排放。两个不同规模示范工程的运行试验结果表明,辅热集箱式畜禽粪便沼气系统不但经济效益显著,环境效益也十分明显,消除了粪便堆放引起的蚊蝇滋生因而大大减少了各种畜禽的传染疾病,同时避免了高浓度粪便污水流入农田、鱼塘而造成粮食减产、鱼类死亡等损失。1.初期一次性投资费用与年支出费用辅热集箱式畜禽粪便沼气系统(300m3规模)初期一次性投资费用155100元,年运行费用27000元。1.1.沼气的年收益该系统年平均池容产气率为0.8m3/(m3·d),每立方米售0.8元,各年的产量大致相等。300m3的沼气池年产气量为86400m3,沼气的年收益为69120元。1.2.减免排污费的效益据中国的排污收费标准,该猪场的污水如果不进行综合治理,按每t水收费0.90元计算,年排放污水1290t,年应交纳排污费1161元,项目实施后,按照该方案,减免的排污费为1161元。2.工程寿命期间的净现值及静态投资回收期假设近些年物价水平稳定,每年的净现金流入与净现金流出变化不大,并且第一年投资未见收益。该系统建设费为155100元,每年运行费用为27000元,每年的收益为69120元,每年减免的排污费为1161元,工程使用寿命为15a,工程寿命期间的净现值为183530.5元,静态投资回收期为3.58a。结果表明,辅热集箱式畜禽粪便沼气系统具有很好的财务盈利能力和较快的投资回收能力。同时,辅热集箱式畜禽粪便沼气系统不仅具有沼气和减免排污费的年直接经济收益,而且由于辅热集箱式厌氧发酵装置生产出的沼液(渣)质量稳定,利用研制的沼液(渣)加工设备和工艺技术,进一步加工成生物农药和有机肥料,替代化学农药和化肥,生产出无公害的农产品,提高沼气副产物的经济附加值,真正实现沼气技术的产业化和生态化,形成以沼气技术为纽带的新的农村经济增长点,使农民增产增收,改善生态环境,保证农产品安全生产,促进中国生态农业的持续发展。