厌氧消化器和沼气信息

我们都熟悉啤酒花和水果发酵的过程,使酒精饮料,我们一直在做数千年的事情,这涉及厌氧消化。然而,它只是在过去的40年中,我们一直在严重看着沼气的沼气形式生产有价值的燃料。

这是一个发生在我们地球周围的自然过程,尤其是在旧的垃圾填埋场,可以产生副产品,如甲烷气体。事实上,第一次发现废物产生的可燃气体要追溯到17世纪th世纪,但直到最近,在那里,研究和开发使得可以利用这种潜力更大的规模。

什么是厌氧消化?

作为一种物种,我们生产的大量有机废物,过去可能被直接向污水农场发送到垃圾填埋场。越来越多,我们试图找到更好地利用这种浪费的方法,并产生有价值的资源,可以帮助我们降低碳足迹。

无氧的意思是没有氧气。在这种过程中,密封容器中的细菌开始消耗废物,产生两种非常有用的东西。一是生物肥料,营养价值高,农业重视。第二点,也许是在可再生能源领域最重要的一点是沼气如果产量足够大,足够清洁,就可以为家庭和工业提供电力。

厌氧消化产生的沼气主要由甲烷和二氧化碳组成。今年3月,世界上最大的发电厂之一在芬兰投入使用,每年生产50千瓦时的沼气。在英国,我们已经落后了,但现在有一个越来越多的运动认为厌氧消化和沼气生产可以对我们的能源生产产生巨大的影响。

厌氧消化和沼气的历史

有一些证据表明,早在公元前600年,亚历山德罗·伏特伯爵(Count Alessandro Volta)就发现了沼气用于加热亚述的水,但直到1776年,才发现沼气的数量与产生的气体数量之间的联系。

科学家包括罗伯特•博伊尔斯蒂芬的Hales是首先注意到溪流和河流中令人不安的沉积物有时会引起气体的一些。腐烂物质可能会产生甲烷的事实再次突出了1808年在学习牛粪时再次突出,但在19世纪中叶的印度Leper殖民地是第一个厌氧挖掘机最初建造的。在英国,第一个没有建造在埃克塞特的世纪末。

1907年,卡尔·伊姆霍夫(Karl Imhoff)为第一款厌氧消化器申请了专利,该厌氧消化器最初是用来处理污水的。最初是像印度和中国这样的国家发展了厌氧消化,当然比西方国家要多,在西方国家,厌氧消化主要用于污水处理。到20世纪70年代初,中国被认为拥有多达600万个厌氧消化器。

随着燃料价格的上涨,以及寻找解决方案的需要,像英国这样的国家在能源上更加独立,更多的资源被投入到开发这种生产沼气的方法上。尽管增长最快的是基于农场的厌氧消化器,主要是因为化肥的副产品,但在欧洲和现在的英国,已经建造了大量的大型厌氧消化器。

到2012年,英国有78个沼气装置(不包括自来水公司),还有数百个正在计划中可再生热激励

厌氧消化器是如何工作的?

厌氧消化在一个密闭的容器中进行,涉及到各种微生物,包括帮助酸形成的微生物和产生甲烷的微生物。这在很大程度上取决于为这一过程创造合适的条件,而微生物往往需要一段时间才能站稳脚跟。

基本上,厌氧消化有四个不同的阶段,将废物分解成越来越小的成分:

  • 水解例如废物是由碳水化合物和蛋白质等复杂物质组成的。细菌把这些废物分解成更简单的分子,例如,把复杂的碳水化合物变成简单的糖。
  • Acidogenesis这些废物被进一步分解,产生酒精和脂肪酸以及副产品,如二氧化碳和氨。
  • Acetogenesis:醇和脂肪酸再转化更多并产生氢,二氧化碳和乙酸。
  • 甲烷生成:氢气和乙酸在引入甲状腺原煤中,变成甲烷和二氧化碳。

该过程可能需要数周或数月才能完成,最后我们只剩下一些产品:甲烷,二氧化碳,水和消化或有机材料。产生的沼气可用于许多目的,包括加热和电力的生产。消化物富含营养,可用于肥料,或者最近也转化为建筑材料。

广告取决于温度,通常有两个不同的过程用于创建沼气:

  • 嗜苯胺消化通常发生在20至40℃之间,并且是一种慢的过程,其更好地促进细菌的生长。
  • 嗜热消化发生在较高的温度(50 - 65°C),这种消化速度更快,但对细菌不太有利。

厌氧消化的好处

虽然我们仍处于厌氧消化器全面开发的早期阶段,但他们的潜力被认为对英国的能源未来很重要。根据厌氧消化与生物资源协会(adba):

“Instead of burning it, or sending it to landfill, AD plants could potentially turn that waste…into 10% of the UK’s domestic gas, which means less landfill, stable energy prices, fewer carbon dioxide emissions, and even a financial saving for homes, businesses, farms and councils across the country.”

一些关于广告益处的数据可能会让你大吃一惊:

  • 在英国,我们产生了大量的甲烷,其中近16%来自我们牲畜的粪便。使用广告做一个简单的改变,就可以减少三分之一排放到大气中的碳排放,显著减少我们的碳足迹。
  • 食物垃圾现在经常被当地议会送往厌氧消化器,而不是被扔进垃圾填埋场,减少二氧化碳排放。事实上,我们可以通过避免食物和其他可生物降解废物的垃圾填埋场获得超过3亿英镑。
  • 在某些情况下,专门为AD种植作物实际上更有效率,对土地也更好。
  • AD正在帮助以更低的碳足迹提供大量的电力。
  • 如果我们效仿奥斯陆,他们改造了整个公交车队,使用生物甲烷来驱动我们的车辆,最多可以减少60%的排放。
  • 广告公司生产的消化池中的营养物质可以使农业收入达到2亿英镑。

虽然还有一段路要走,但让厌氧消化器来处理日常垃圾不仅可以创造大量的就业机会,而且对英国可再生能源的未来也会产生非常有益的影响。

厌氧消化器的类型

厌氧消化器的类型将取决于所使用的热系统。嗜苯胺的消化器通常在35°C约35°C,被认为是细菌的最适温度,使它们更稳定。嗜热消化器在55°C左右的最佳工作,并且由于温度越高,细菌对变化更敏感。尽管提供更快的反应,通常嗜热嗜热消化器比嗜培素更昂贵。

单vs多级消化器

厌氧消化器在过去的几年中已经取得了很大的进展,技术仍在发展中。目前市场上主要有两种类型,分为单阶段和多阶段。在单级蒸煮器中,所有的过程都在同一个地方进行,这意味着它们通常比多级蒸煮器更便宜,更容易维护。单级蒸煮器有很多种类型,包括连续搅拌槽式反应器和塞流式蒸煮器。

多级消化器优点是你可以为消化过程的每个阶段提供最佳的条件,最重要的是甲烷生成。在这些装置中,通常只有两个阶段——第一个阶段处理初始水解,第二个阶段最大限度地利用甲烷生产。多级蒸煮器的优点是可以优化产量,并提供更大的稳定性的生物物质。缺点是成本更高,操作更复杂。

商业厌氧消化

厌氧消化实际上需要大量的垃圾来产生足够的沼气,这就是为什么你不会像使用其他可再生技术如太阳能或风能那样看到私人装置。在英国,大多数广告都是商业性的,很多广告都是由农场经营的,农场可以获取大量的垃圾,或者是由市政委员会在城镇和城市里收集垃圾。

在绿色投资银行的资助下,伦敦第一家商业广告工厂于2014年开业。它位于达格南,每年可处理5万吨垃圾,发电量为1.5兆瓦,并为附近的回收企业提供1.15兆瓦的供暖。

规模小一点,格洛斯特郡的消化系统由JJ电力有限公司是一个农场经营项目的例子,每年生产350千瓦时。它还突出了该领域的创新者不得不应对的一些问题,尤其是缺乏刚刚开始追赶的技术和咨询支持。

厌氧消化器的成本

与其他可再生技术相比,商业厌氧消化器的成本更大,但由于浪费是免费的,所以回报时间往往相当快。

项目需要考虑在处理有毒或易燃材料时维护安全操作程序所需的工作量。这是今年早些时候突出显示,当硫化氢烟雾克服的维修工程师死亡后,蒸煮器的所有者被起诉。

诺福克的绿色农场这个占地500英亩的农场安装了一个厌氧消化池,耗资75万英镑,计划在8年内偿还。该工厂生产约130千瓦的电能,用于为附近的企业供暖,他们目前受益于关税中的饲料收入。废物处理的成本也大大降低,并为农场的运营提供了一种更环保的方式。许多农民和商业企业都有这种装置的缺点,那就是所涉及的官僚主义,特别是涉及环境问题的管理。

在更大的尺度上是1000万英镑的广告工厂它是在萨默塞特建造的。按照设计,该项目每年可处理约3万吨食物垃圾,产生的沼气可提供约9500兆瓦的电力,其中很大一部分将出售给电网。

规划许可和环境问题

由于安装的性质,任何厌氧挖掘机都需要规划许可,肯定需要所有者进行定期维护并遵守健康和安全规定。这可能还包括广泛的记录,并对工人进行适当的培训来使用该设施。

沼气的重要性

对于它的许多支持者来说,沼气代表了一个让我们摆脱长期依赖的化石燃料天然气的机会。它有潜力用于满足各种能源需求,包括:

  • 加热一个属性
  • 发电
  • 推动汽车
  • 为燃气网络精制而成
  • 降低工业成本和更好地管理废物

它在生产过程中使用自然废物,有助于减少我们的集体碳足迹,这一点经常被沼气支持者吹捧。然而,用厌氧消化器产生的天然气取代我们的天然气并不简单。确保天然气适合纳入全国供应链或用于车辆和机械的成本是一个需要解决的障碍。我们必须进行更多的研究和开发,以降低这一过程的成本。

话虽如此,在交通运输中使用生物甲烷是全球越来越多项目的主题,尤其是在瑞典,他们已经接受了厌氧消化的可能性,可能比他们的大多数欧洲邻国,包括英国,更多。

厌氧消化和沼气的未来

虽然最初的迹象是好的,但在厌氧消化器和沼气在我们的能源生产中发挥更大的作用之前还有很长的路要走。这在很大程度上取决于降低生产成本和所需的维护水平,更不用说建立合适的基础设施了。

2013年,欧洲患有约14,500个沼气设施,但其中只有几百次升级其生产以进入国家天然气网络。需要改变的领域之一是能够通过广告制作的沼气的能力,以便它可以帮助减少对化石燃料的依赖。这一变化已经来自苏格兰在英国的第一个,苏格兰开发沼气植物。