沼气的定义:沼气主要成分为CH4(55--65%),其次是CO2(占31—41%),其余少部分为H2 、CO、 N2 、H2O(水蒸气状态)。
沼气的特点:
沼气属可燃气体,其发热量按CH4含量55-65%,分别为5148-5718大卡/ m3,一般按5632大卡/m3。因沼气的主要成分为CH4,所以将CH4的特点看作沼气的特点:爆炸极限4.9-15.4%、最低着火温度645℃、自燃点650-750℃、闪点<―6.67℃、沸点―161.58℃、熔点-184℃、临界点-82.15℃、密度162㎏/ m3、粘度103.7mp、分子量16.03。火灾危险度为Ⅰ类1级1组(1T1-1) ,属重点防火区。
影响沼气产量的因素:
1、废水可生化性:通常将BOD与COD的比值大小看作废水可生化性能的优劣。比值越大,可生物降解的性能越高,沼气产量也越大,比值大于0.4时可生物降解性能良好,比值小于0.2可生化性能差。
2、废水中有机物浓度:在厌氧条件下,有机物降解的主要产物是沼气,只要可生化性能良好,COD含量越高,沼气产量也就越多。理论数据和工程实践证明,薯类酒精每m3原糟液可产沼气25 m3,而分离糟渣后的每m3糟液只能产16—18 m3沼气。
3、厌氧反应器的有效容积及停留时间:在一定范围与沼气产量成正比关系。
4、菌种与有机物的接触面积:是由厌氧反应器的结构形式和搅拌方式决定的,接触面积越大,越均匀,有机负荷率就越高,沼气产量也就越多。
5、进料温度:进料温度控制如何对甲烷菌影响很大,酒精废水处理通常利用耐中、高温甲烷菌,经过多年实践,认为高温甲烷菌的最适生长温度为58±1℃,中温菌种的最适生长温度是37±1℃。在其它条件相同的情况下,利用高温甲烷菌比利用中温甲烷菌发酵速率要高出2/3。在一天时间内,温度变化若>1℃,会引起甲烷菌生长速率迅速下降,甚至会出现死亡速率大于增殖速率,直接影响有机物去除率和沼气产量。
6、PH值: 控制 PH值是厌氧处理最重要的影响因素之一,甲烷菌对PH值非常敏感,其适合的范围是7—7.4,超出该范围,甲烷菌增殖速率迅速下降,直接影响沼气产量。
7、营养物与微量有毒物质:也是影响甲烷产量比较重要的因素,但酒精废水受影响不大。
沼气的用途:
(1) 用于锅炉燃烧:操作简单,安全可靠,节能效果明显,每1000立方米 沼气可节约1吨优质煤,并能减少煤渣可燃物,提高锅炉利用率,减轻操作人员劳动强度。
(2) 用于家庭生活燃烧:比液化气燃值高,使用方便。
(3) 用于发电:每立方米沼气可发1.43千瓦时。单独使用沼气燃烧发电,经济效益高,但稳定性差,与汽油或柴油混合燃烧发电,稳定性能好,但经济效益比前者差。根据现行价格,单独用沼气发电,每千瓦时成本为0.13---0.14元。与柴油混合发电,每千瓦时成本为0.21---0.23元。
(4) 用作化工原料:可制作一氯甲烷,二氯甲烷,三氯甲烷,四氯甲烷,但需要净化处理。
沼气的安全使用:
沼气只要用管道输送到燃烧点即可。厌氧发酵罐是低压容器,罐内压力不得超过0.06Mpa。(600㎜H2O)一般使用压力为200-400㎜H2O。压力是由输送管道压力损失和水封决定的,厌氧罐顶设防爆安全阀。为防止操作失误设两道水封器,一旦回火可由水封器阻挡,只要保证厌氧罐正压,就不会引起回火。稍有负压,有水封器保护也不会出现安全事故。