使用厭氧消化將城市垃圾轉為能源
雖然創造和使用沼氣的技術可以追溯到3000年前(Lusk,1997),但現在仍被視為危險的新興技術。在馬來西亞,約41%的土地是耕地。都市農業活動不僅能加強食物安全、創造收入、通過膳食數量和品種的增多改善公眾健康,還能通過循環利用排泄物、廢水和有機固體垃圾提高資源管理能力。
在馬來西亞,60%的廢棄物來自城市,主要包括污水、家庭和農業固體垃圾,其中農業產業產生的垃圾占20%,其余的垃圾來自工業和建設部門。城市固體垃圾現有的處理方法不外乎填埋、堆肥或焚燒,而處理污水時采用了需氧氧化法,這些方法都需要大量能源投入和土地空間。
僅聯邦直轄區吉隆坡和雪蘭莪州每天就產生約8300噸的城市垃圾,其中60%為有機垃圾,固體部分占30%,揮發性固體占70%。通過厭氧處理,假設消化效率為50%,VS分解產生的沼氣為0.72m3/kg,可以產生15687 m3/hr沼氣,凈能量683MWh/天。
馬來西亞的棕櫚油產業是可再生能源的主要來源,其中360家磨坊每年生產3000萬噸空的鮮果束(EFB)。每加工一噸鮮果束(FFB),約產生0.9m3的污水,其COD達到52000mg/L。假設消化效率為70%,COD分解時沼氣產生率為0.42m3/kg。加工每噸鮮果束(FFB)產生的沼氣是13.75m3。因此,采用厭氧消化可以減少溫室氣體(GHG)的排放,產生能源。
厭氧消化的類型
批和干型消化器
這是所有過程中最簡單的類型。操作僅是包括監控一個密封反應器(由水泥、磚墻和帶有環氧涂層的MS/SS組成),包括底土層、接種體(污水淤泥或牛糞),還有一些情況下是化學品(通常是基本的),以保持pH呈中性。然后反應器密封發酵。發酵過程中,固體含量6-10%的稱為批消化,固體濃度大于20%的稱為干發酵。
混合圓頂消化器
混合圓頂(中國)消化器是中國江蘇省在1936年建成的。反應器包括磚石或澆鑄水泥建成的氣密室。反應器的屋頂和底部都是半球型,由直墻連接。消化過程中產生的氣體保存在圓頂下,使一些消化器中的物質從污水室里排出。
流動圓頂消化器
流動圓頂(由印度或KVIC設計)沼氣技術自1937年開始應用。1950年,Patel設計了一個帶有流動貯氣裝置的工廠,并在印度引發了對沼氣的新一輪興趣。消化器設計具有30-55天的保持期。添加的主要原料是牛糞。鼓室本是由軟剛制成,之后被玻璃纖維強化塑料(FRP)所替代。
包消化器
包消化器主要是一個長柱(長:直徑為3:14),材料是一種涂有氯丁橡膠的尼龍纖維PVC,或是PVC的專利產品“紅泥塑料”(RMP)。消化器的原理本質上是活塞流反應器。因為包消化器價格低廉,經久耐用,臺灣人首先將其改進來處理豬糞。它的一個優點是其墻壁很薄,可以利用太陽等外熱源很容易地加熱物質。包消化器的平均溫度比圓頂型的高2-7攝氏度。
活塞消化器
典型的活塞反應器由一個用混凝土或不透水薄膜覆蓋的溝渠組成。為保證真正活塞流的條件,長度必須比寬度和深度長適當的長度。反應器上覆蓋一頭連在地上的靈活的貯氣體,或是混凝土或電鍍的鐵頂。后一種類型要求貯氣器。反應器的進口和出口在相反兩頭,以半連續的方式進物,另一端則排出等量的污物。關于這種類型反應器最早的使用記錄是在1957年的南非(Fry,1975)。
厭氧過濾
為了減少反應器的容量,發明了一個稱為固定生長消化器的單元。這種設計的最早、最簡單的類型是厭氧過濾。通常包括一個高反應器(高/寬=8-10),里面裝有生長或捕獲生物體的介質。

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