¿Qué es la fermentación anaeróbica?
Análisis del proceso de fermentación anaeróbica
Hora de lanzamiento: 21-08-2002
1. Análisis técnico y evaluación de digestor de biogás (digestor anaeróbico)
En los proyectos de biogás que se han construido en mi país, los procesos de digestión anaeróbica utilizados incluyen principalmente las siguientes cuatro categorías, a saber, digestores de flujo pistón, reactores sólidos de flujo ascendente y lechos de lodos anaeróbicos de flujo ascendente y filtros de lecho de lodos.
1? Reactor de flujo pistón (PFR para abreviar)
El reactor de flujo pistón, también llamado reactor de flujo pistón, es un reactor de tipo rectangular no completamente mezclado. Las materias primas de fermentación sólidas suspendidas de alta concentración ingresan por un extremo y se descargan por el otro extremo.
Ventajas: 1. No se requiere agitación, la estructura del tanque es simple y el consumo de energía es bajo 2. Es adecuado para el tratamiento de aguas residuales con alto contenido de SS, especialmente adecuado para la digestión anaeróbica de estiércol de vaca; , y tiene una mejor economía cuando se utiliza en granjas; 3. Fácil operación, pocas fallas y alta estabilidad.
Desventajas: 1. La materia sólida es fácil de sedimentar en el fondo del tanque, afectando el volumen efectivo del reactor, reduciendo HRT y SRT, y menor eficiencia 2. Se produce el reflujo de sólidos y microorganismos; requerido como inóculo 3. Debido a esta reacción, la relación área/volumen del reactor es grande y es difícil mantener una temperatura constante en el reactor. 4. Se producen costras gruesas fácilmente;
El reactor se utiliza en el proyecto de biogás de alta temperatura de estiércol de pollo dirigido por empresas privadas en el distrito de Daxing, Beijing. La práctica ha demostrado que el reactor es resistente a una gestión extensiva, utiliza altas temperaturas (55°C) para la fermentación, tiene una alta tasa de producción de gas y puede matar organismos nocivos. Sin embargo, debido a la gran cantidad de sedimento de estiércol de pollo, es fácil que se formen precipitaciones y afecten la eficiencia del reactor.
2? Reactor de Sólidos de Flujo Ascendente (USR)
El Reactor de Sólidos de Flujo Ascendente es un dispositivo de estructura simple adecuado para la reacción de materias primas sólidas altamente suspendidas. Las materias primas ingresan al digestor desde la parte inferior y entran en contacto con el lodo activado en el digestor, de modo que las materias primas se digieren rápidamente. Las partículas sólidas de biomasa no digeridas y los microorganismos de fermentación del biogás son retenidos en el digestor por sedimentación natural, y el sobrenadante se desborda de la parte superior del digestor. De esta manera, se logra un período de retención de sólidos (SRT) y un período de retención microbiana que son mucho mayores que los del digestor. Se puede obtener el período de retención hidráulica (MRT), mejorando así la tasa de descomposición de la materia orgánica sólida y la eficiencia del digestor.
La Universidad Capital Normal utilizó USR para realizar investigaciones sobre la fermentación de biogás de estiércol de pollo. La concentración del alimento es TS=5%~6%, DQO=42~55g/l y los sólidos suspendidos son 45~55g/l. En condiciones de 35 °C, la carga de USR puede alcanzar 10 kg de DQO/m3·d, la tasa de producción de gas es de 4-88 m3/m3·d, el contenido de CH4 es de aproximadamente el 60 %, la tasa de eliminación de DQO es de aproximadamente el 85 %. , y la tasa de eliminación de SS es del 66-16%. Se calcula que cuando la TRH es de 5 días, la SRT es de 25 días.
Los digestores anaeróbicos del proyecto privado de fermentación de biogás de aguas residuales de estiércol de pollo a temperatura media, el proyecto de fermentación de biogás de aguas residuales de estiércol de cerdo del río Liuli en el distrito de Fangshan y el proyecto de biogás de aguas residuales de estiércol de cerdo del río Nandule en el distrito de Fangshan y Todo el condado de Pinggu utiliza tecnología USR, la operación es estable y el efecto es bueno.
3? Lecho de lodos anaeróbicos de flujo ascendente (UASB)
UASB es un nuevo proceso investigado con éxito por Lettinga et al. de 1974 a 1978. Es el digestor de más rápido crecimiento en el mundo. El digestor ha atraído un gran interés debido a su estructura simple, bajo costo operativo y alta eficiencia de procesamiento. Este digestor es adecuado para el tratamiento de aguas residuales solubles que requieren un bajo contenido de sólidos en suspensión. La Academia de Ciencias Ambientales de Beijing llevó a cabo por primera vez una investigación de proceso sobre el uso de UASB para tratar las aguas residuales de la producción de acetona butanol en 1983. Hasta ahora, nuestro país ha tratado aguas residuales domésticas con DQO de 300 a 500 mg/l, aguas residuales de cerveza de 1000 a 2000 mg/l. Se han estudiado entre 3000 y 5000 mg/l de aguas residuales de matanza, entre 8000 y 10000 mg/l de aguas residuales de productos de soja y entre 30000 y 40000 mg/l de filtrado de mosto de vino, y la mayoría de ellos se han puesto en producción y aplicación. Este proceso coloca el flujo de sedimentación y retorno de lodos en un solo dispositivo, lo que reduce el costo.
Las ventajas de este proceso son: 1. A excepción del separador trifásico, el digestor tiene una estructura simple, sin dispositivos de agitación ni rellenos para que se adhieran los microorganismos. 2. Los largos SRT y MRT lo permiten; alcanzar una carga muy alta; 3. La formación de lodo granular inmoviliza naturalmente los microorganismos, mejora las condiciones ambientales de los microorganismos y aumenta la estabilidad del proceso.
Desventajas: 1. Es necesario instalar un separador trifásico; 2. El agua entrante solo puede contener bajas concentraciones de sólidos suspendidos; 3. Se requiere un distribuidor de agua eficaz para que la alimentación pueda ser uniforme; distribuidos en el fondo del digestor; 4. Cuando aumenta la carga de impacto o el contenido de sólidos suspendidos en la alimentación y se encuentran sustancias tóxicas excesivas, se producirá pérdida de lodos, lo que requerirá un mayor nivel de gestión.
UASB es el proceso más utilizado en proyectos de fermentación de biogás en los últimos años, y se utiliza principalmente para la digestión anaeróbica de aguas residuales industriales y domésticas. Las aguas residuales de estiércol de ganado y aves de corral después de la separación sólido-líquido también pueden ser tratadas por UASB para digestión anaeróbica. El proceso UASB se ha utilizado ampliamente en el tratamiento de aguas residuales de fábricas. El proyecto de digestión anaeróbica de la cervecería de Beijing que utiliza el proceso UASB ha sido designado como proyecto de promoción clave por la Administración Estatal de Protección Ambiental.
4. Filtro de lecho de lodos (UBF)
Es un digestor anaeróbico que combina UASB y filtro anaeróbico en uno solo. La parte inferior es un lecho de lodos y la parte superior está provista de relleno de fibra. Dado que la biopelícula adherida al relleno de fibra complementa la falta de microorganismos en la parte superior del lecho de lodos, la eficiencia es mayor. Sin embargo, cada metro cúbico de relleno vale entre 300 y 500 yuanes, lo que aumenta el coste del proyecto.
El tratamiento de aguas residuales del matadero de Shunyi Meat Factory adopta el proceso UBF. Tiene un mejor efecto de digestión anaeróbica en aguas residuales de baja concentración y bajos sólidos suspendidos. Es fácil causar obstrucciones cuando se usa en el tratamiento de aguas residuales de alta concentración y sólidos suspendidos.
II. Análisis del flujo del proceso del proyecto de fermentación de biogás
El digestor anaeróbico (es decir, el digestor de biogás) es el cuerpo principal del proyecto de biogás. Es necesario realizar la utilización y reducción de recursos. del tratamiento del estiércol de ganado y aves de corral Para lograr el objetivo de inocuidad y ecología, y garantizar el funcionamiento estable del proyecto de biogás, se deben proporcionar una serie de proyectos auxiliares para apoyar la reserva de biogás. Dado que esta ingeniería de sistemas ha ido mucho más allá del único objetivo de producir biogás, se denomina ingeniería energética y medioambiental, o abreviadamente "ingeniería energética y medioambiental".
Un proyecto completo de energía y medio ambiente debe incluir los siguientes contenidos principales: primero, pretratamiento de aguas residuales fecales, segundo, digestor anaeróbico, tercero, purificación, almacenamiento y utilización de biogás, y cuarto, utilización de biogás. residuos y purines de biogás para producir fertilizantes orgánicos sólidos o líquidos y fertilizantes bioactivos, y en quinto lugar, vertido y tratamiento del exceso de aguas residuales según las normas.
Debido a que las granjas están ubicadas en diferentes regiones, los requisitos para el contenido específico de los proyectos energéticos y ambientales también son diferentes. Básicamente se puede dividir en dos modos, uno es el "modo energético ecológico" y el otro es el "modo energético de protección ambiental".
El llamado modelo ecológico energético es adecuado para algunas granjas ganaderas y avícolas con tierras de cultivo adecuadas, estanques de peces o estanques de plantas acuáticas a su alrededor. Es una planificación unificada y una disposición sistemática desde la perspectiva de la agricultura ecológica. para que las tierras de cultivo circundantes, los estanques de peces o el estanque de plantas acuáticas puedan absorber completamente las aguas residuales tratadas mediante digestión anaeróbica. En un parque ecológico, los digestores de biogás desempeñan el papel de "descomponedores" del ecosistema. Después de que las aguas residuales del estiércol de ganado y aves de corral se someten a digestión anaeróbica y sedimentación o separación sólido-líquido, el residuo de biogás se utiliza para producir fertilizante orgánico, y la suspensión de biogás se drena e riega en tierras de cultivo, estanques de peces o estanques de plantas acuáticas, de modo que el estiércol se puede utilizar como energía, fertilizante y otros productos de múltiples capas. Mediante la utilización de recursos, la agricultura ecológica puede continuar desarrollándose y, en última instancia, lograr una "vertido cero" de estiércol en el parque. Este modelo sigue los principios de la agricultura ecológica y tiene buenos beneficios económicos y ambientales. Tanto el proyecto de biogás de huertos de Liuminying como el de Nandulehe adoptan este modelo, y su requisito previo necesario es la asignación razonable de industrias de mejoramiento y plantación.
El llamado modelo energético y de protección del medio ambiente se dirige principalmente a algunas explotaciones ganaderas y avícolas que no disponen de tierras de cultivo de cierta escala ni de espacio libre para la construcción de estanques de peces y de plantas acuáticas, por tanto, la ganadería y el medio ambiente. Se están construyendo granjas avícolas ". Cuando se implemente la "ingeniería energética y ambiental", el efluente final debe cumplir con las normas de protección ambiental correspondientes especificadas. Después de la digestión anaeróbica y la sedimentación, las aguas residuales de ganado y aves de corral deben someterse a un tratamiento aeróbico y a un tratamiento físico y químico adecuado. Este modelo se utiliza principalmente en los suburbios de ciudades grandes y medianas. La calidad final del agua es mejor, pero el costo del proyecto y los costos operativos son mayores. Shunyi Meat Factory adopta este modelo.