畜禽養(yǎng)殖廢棄物大中型沼氣工程該如何除砂？

時間：2018-05-22作者：湖北銳意自控系統(tǒng)有限公司瀏覽：179

預(yù)處理是整個沼氣工程的咽喉，為實現(xiàn)沼氣的工業(yè)化生產(chǎn)，要同時兼顧進料質(zhì)量及效率。很多工程的單項技術(shù)是**可行的，但由于預(yù)處理工藝及設(shè)備不配套，不能確保厭氧消化裝置的進料質(zhì)量及效率，導致厭氧工段運行不穩(wěn)定，難以發(fā)揮較佳的產(chǎn)氣能力。在沼氣工程的建設(shè)和運行中，畜禽糞養(yǎng)殖廢棄物中固體雜物的處理是困擾很多大、中型沼氣工程項目，并導致其不能連續(xù)穩(wěn)定運行的主要原因之一。本文具體分析介紹了幾種除砂方法的原理和效果，希望對廣大圈友有所幫助！
 
在畜禽糞便厭氧制沼氣過程中，一般的工藝類型是將干糞（或糞尿混合物）加水攪拌均勻后，送入?yún)捬醢l(fā)酵罐內(nèi)進行發(fā)酵處理，處理后可進入二級發(fā)酵罐繼續(xù)發(fā)酵或直接排出，排出的液體經(jīng)固液分離機處理為沼液和沼渣。
厭氧發(fā)酵罐一直處于厭氧狀態(tài)，密閉性良好，發(fā)酵過程前期菌種的培養(yǎng)是長期并困難的過程，因此，一旦啟動，厭氧罐就保持此狀態(tài)長期運行。而在進料前，對糞便的處理非常重要，要盡可能的少帶入雜質(zhì)。目前國內(nèi)畜禽糞便中的主要雜質(zhì)是泥砂，泥砂在厭氧罐內(nèi)大量的堆積，會直接導致整個系統(tǒng)運行的失靈，主要會導致以下問題：
（1）雜質(zhì)會減少罐內(nèi)的有效容積，直接影響產(chǎn)氣率和發(fā)酵過程；
（2）雜質(zhì)堆積后，影響進料系統(tǒng)，堵塞管路；
（3）厭氧罐內(nèi)大多有攪拌系統(tǒng)，雜質(zhì)會給攪拌系統(tǒng)帶來較大的危害；
（4）罐內(nèi)泥砂和糞漿混合凝固，無法清砂，導致厭氧罐實效。
因此，必須在前期的預(yù)處理階段就將糞便中的泥砂完全除去，保證厭氧發(fā)酵過程連續(xù)穩(wěn)定的運行。

一、畜禽糞便中砂的來源
畜禽糞便中砂的來源和很多大型養(yǎng)殖企業(yè)采用的養(yǎng)殖方式有關(guān)。很多企業(yè)采用的方式是在土地或沙地上散養(yǎng)。另外一些企業(yè)雖然在室內(nèi)養(yǎng)殖，但也會給畜禽保留一定的土地運動場所，主要是為了提高其*力或提高肉、蛋的質(zhì)量等。
同時，在糞便收集過程中，很難將泥砂和糞便分離，加上在動物排泄過程隨機且活動量大，已將糞便和泥砂混合的很充分，給單獨收集糞便也帶來難度。

二、畜禽糞便除砂的方法
目前，國內(nèi)沼氣項目中除砂的方法主要有沉砂渠法、折板沉砂渠法、提升式除砂法、無軸螺旋除砂法和旋流式除砂法等。

1、沉砂渠法
原理：通過砂子本身的重力沉降作用來除去畜禽糞便中的砂土。首先確定水流方向，沿水流方向設(shè)置擋水堰，在水流流動過程中，砂子由于重力作用沉降到渠的底部，被擋水堰攔截，保證溢流的上清液中不夾帶泥砂，從而達到除砂的作用。
優(yōu)點：建設(shè)成本較低，處理能力大，適用范圍廣、便于操作等。
缺點：占地面積大、處理效果差，往往在渠的末端，仍有大量泥砂通過，降低了使用效果。其中主要的原因是擋水堰高度、水流速度和處理量之間的合理配合較難確定。另外，沉砂后清砂也是困擾很多企業(yè)的難題。國外一些大型沼氣項目也有采用沉砂渠方式來除砂，由于其自動化程度高，除砂多采用機械自動清砂，工人只需要進行設(shè)備控制即可。在國內(nèi)，由于目前各沼氣項目的資金、成本等方面存在問題，因此，除砂后的清砂大多采用人工清理方式，但會大大增加工人的勞動強度。
 
2、折板沉砂渠法
原理：折板沉砂渠法是一種改進型的沉砂渠，也是通過砂子本身的重力沉降作用來除去畜禽糞便中的砂土，當水流流入水渠中，遇到隔板，改變了水流方向，降低了流速，泥砂和水的密度不同，由于慣性作用能快速沉降，在隔板處沉積起砂堆，從而起到快速沉砂的作用。
優(yōu)點：由于增加了隔板，折板沉砂渠大大提升了沉砂效果，同時也減少了建筑面積，節(jié)約了成本，節(jié)省了空間。
缺點：由于大量的泥砂沉積在隔板兩側(cè)，當處理量很大時，水位會不斷提升，這就要求在設(shè)計時增加渠的深度。在使用一段時間后，**的泥砂由于水流沖刷作用，也會向下游流動，砂堆會被逐漸推移到沉砂渠的末端，這樣水流會攜帶大量的泥砂進入到下一處理工藝或處理設(shè)備中，導致喪失作用，所以為了滿足使用，必須增加沉砂渠的長度。深度和長度的增加，就勢必導致建筑成本的增加。
目前，困擾折板沉砂渠應(yīng)用較大的問題也是后續(xù)的清砂。增加了隔板，使沉砂渠的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，通常的隔板空間空隙較小，給機械化操作清砂帶來難度。單靠人工清砂，工作量大，勞動強度巨大。在運行時，**的沉降度較大，往往在運行一段時間后，**堆積大量的泥砂，如不及時清理，容易堵塞進水口，降低處理能力。

3、提升式除砂法
原理：提升式除砂法的結(jié)構(gòu)有很多種，其基本原理是利用高度差來解決除砂問題。提升式除砂法首先是將畜禽糞便混合物提升到一定高度后，利用泥砂的重力自然沉降，堆積在提升區(qū)的底部，然后定期開啟底部排出泥砂或?qū)Φ撞磕嗌斑M行抽取，處理后的畜禽糞便污水可直接溢流出去，從而達到除砂的目的。提升式除砂法在國內(nèi)應(yīng)用較為廣泛，尤其是生產(chǎn)能力或處理量大的項目應(yīng)用較為普遍。
優(yōu)點：處理能力大，除砂效果好，清砂方便，可直接采用機械化清砂。
缺點：耗能大，設(shè)備容易堵塞或損壞。由于提升是將畜禽糞污、水和泥砂一起提升，這部分需要消耗一定的能量，處理量越大，有效干物質(zhì)越少，相對能耗就越高。不過這部分如果通過合理設(shè)計，可降低部分高程差，來較少耗能。另外，在提升過程中，由于畜禽糞污中含有大量秸稈等纖維物質(zhì)，泥砂含量也比較高，對設(shè)備的磨損比較大，并且容易造成泵、管道等的堵塞。

4、無軸螺旋除砂法
原理：無軸螺旋除砂法屬于提升式除砂中的一種，它與提升式除砂法的主要區(qū)別是單一的提升式除砂法將泥水混合物完全提升再利用沉降原理除砂，而無軸螺旋除砂法是只提升泥砂來達到除砂的目的。無軸螺旋除砂法是在泥砂的重力沉降后，將位于池底的泥砂用無軸螺旋提升至池**部，然后可直接用車輛或機械運輸泥砂。
優(yōu)點：除砂效率高，效果好，能耗低，可省略人工清砂步驟，節(jié)省大量人力資源。
缺點：設(shè)備容易磨損，安裝角度有較高的要求，但只要有合理的設(shè)計，更換設(shè)備或調(diào)整角度問題均可解決。

5、旋流式除砂法
原理：主要利用機械葉輪的旋轉(zhuǎn)，控制進入水流的流速與流態(tài)，使砂在離心力與重力的作用下，沿池壁呈螺旋線加速沉降，同時**物在水流的作用下，隨水流漂走，沉入池底的砂經(jīng)空氣或泵提升，與少量污水進入砂水分離器中進行分離后排出，清洗水回流至格柵井，從而達到除砂的目的。一般氣提用羅茨鼓風機作提升動力，泵提用潛水排污泵作提升動力。
優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，設(shè)備投資??；傳動效率及機械磨損小，設(shè)備故障少，節(jié)省能源，運行管理和維護方便；沉砂效果好，去除水源中無機物沙礫尤為顯著；工藝布置靈活方便，易于配套組合，適應(yīng)工程不同時期分段建設(shè)的需要。
缺點：國外專有產(chǎn)品和設(shè)計技術(shù)，價格高；攪拌槳上會纏繞纖維狀物體；砂斗內(nèi)砂子因被壓實而抽排困難，往往需高壓水泵或空氣去攪動，空氣提升泵往往不能有效抽排砂粒；池子本身雖占地小，但由于要求切線方向進水和進水渠直線較長，在池子數(shù)多于兩個時，配水困難，占地也大。
 

在沼氣項目中，預(yù)處理工藝的除砂是保證沼氣項目連續(xù)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，針對不同工藝路線，需定制經(jīng)濟、合理并適合自身特點的除砂方法，減少下游工藝負擔，提高效率，降低成本，保證整體工程的穩(wěn)定運行。

（來源：沼氣圈）


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