生物消化器：它的用途，类型，优点，缺点 - 环境 - 2025

甲生物消化器是其中从有机物的厌氧发酵产生的甲烷气体和有机肥料一闭合容器。生物学基础是细菌通过水解，酸化，产乙酸和产甲烷作用而分解有机物。

生物消化器提供了生物消化过程所需的受控条件。此过程之后，最终将获得沼气（甲烷，二氧化碳，氮和硫化氢），生物溶胶（固体肥料）和生物气（液体肥料）。

沼气系统。资料来源：Renergon International AG

基本操作从将有机废物和水添加到密闭的容器中开始，在容器中产生厌氧发酵过程。然后提取沼气以储存，直接使用或用作肥料。

根据其负载系统，三种基本的生物消化物是不连续的，半连续的和连续的。在每个生产过程中，分批的生物消化器仅装载一次有机废物，然后提取肥料开始另一个循环。

半连续负载的那些要定期加载，以提取等于加载量的肥料量。连续系统是具有永久性有机物负载以及沼气和肥料提取的工业设备。

生物消化器的优点之一是可以对有机废物进行适当的管理，对其进行回收并降低环境风险。此外，还生产能源（沼气）和有机肥料，这产生了经济和环境价值。

但是，也存在某些缺点，例如耗水，难以维持理想的温度水平以及有害物质（硫化氢，硅氧烷）的存在。它还强调了该地区附近原材料的积累和爆炸的危险。

您可以建造一个相对便宜的自制生物消化器，并处理有机厨房垃圾。这仅需要带有密封盖的桶和一些管道材料（PVC管，旋塞阀等）。

在更大范围内，在农村地区的房屋中，最经济且相对易于构建的系统是香肠。该系统主要由带有相应连接件的密封聚乙烯袋组成。

有什么用

-有机废物的处理和回收

从有机废物的可持续管理和可再生能源生产的角度来看，生物消化物是非常有用的技术替代品。例如，它们为固体和液体有机废物的再循环提供了替代方案，这些废物已转化为生物消化器的原料。

以这种方式回收有机废物可减少其污染影响并节省管理成本。生物消化器用于废水处理，城市固体有机废物处理以及农业和畜牧业废物。

-生产沼气和生物肥料

厌氧消化过程会产生沼气和有机肥料。

沼气

沼气含有约60％的甲烷气体，是一种高热量燃料，可用于能源生产。它可用于烹饪，发电（燃气轮机），移动电机或加热。

生物肥料

由生物消化物产生的生物肥料以高含量的常量和微量营养素的状态（生物溶胶）和液体（生物醇）获得。基本的常量营养素（磷，氮和钾）可以通过超滤和反渗透过程从生物中分离得到。

Biol包含大量可用于植物发育的生长激素，例如吲哚乙酸，赤霉素和细胞分裂素。

它是如何工作的

生物消化器通过厌氧消化，分解水合有机物并在没有空气的情况下产生生物气化过程来工作。这是通过发酵过程发生的，发酵过程的主要产物是甲烷气（CH4）和二氧化碳（CO2）。

-加载生物消化器并摇动

它通过装载罐进行，装载罐由一个罐组成，其中有机物准备通过装载管添加到生物消化器中。

有机物和负荷的处理

必须为生物消化器定期补充有机物和足够的水以使其具有承载能力。从这个意义上讲，必须保留25％的生物消化器容积，以免产生的气体积聚。

反过来，有机物的类型和质量也将影响生产率以及固体和液体废物作为肥料的使用与否。一些有机废物会在发酵过程中引起问题，例如可能会使培养基酸化过多的柑橘类水果残留物。

必须将物料压碎或减小到最小尺寸，并且为了促进发酵，混合物必须包含75％的水和25％的有机物。必须定期搅拌，以确保混合物中发酵过程的均匀性。

温度和保留时间

有机消化物中有机物实现完全发酵的保留时间将取决于其类型和温度。环境温度越高，发酵速度越快（例如，在30ºC下，可能需要20天左右的时间才能补充生物消化器）。

- 厌氧消化

厌氧消化。来源：Tilley，E.，Ulrich，L.，Lüthi，C.，Reymond，Ph。，Zurbrügg，C.

细菌在需要适当环境条件的过程中起作用，例如没有空气，温度高于20°C（理想情况下为30-35°C）和酸性不是很高的介质。在这些条件下，分为三个阶段：

水解

水解细菌在此过程中发挥作用，分泌细胞外酶。因此，碳水化合物，蛋白质和脂质的复杂链被分解成较小的可溶性碎片（糖，氨基酸和脂肪）。

酸化或发酵阶段

将前一阶段的可溶性化合物发酵成挥发性脂肪酸，醇，氢和二氧化碳。

乙酰化

产乙酸细菌起氧化有机酸作为碳源的作用。它们产生乙酸（CH3COOH），氢（H2）和二氧化碳（CO2），并且由于存在硫化氢而产生难闻的气味。

甲烷形成或产甲烷相

在最后一个阶段，产甲烷细菌起作用，分解产乙酸的产物，生成甲烷。在自然界中，这些细菌在沼泽，水生环境和反刍动物的胃中起作用。

在该阶段结束时，混合物包含甲烷（45％至55％），二氧化碳（40％至50％），氮气（2％至3％）和硫化氢（1.5％至2％）。

-从生物消化器中排出

沼气和化肥的生产速度取决于生物消化器的类型，为其提供营养的有机物以及温度。沼气积聚在沼气池的上部，并通过管道抽至储罐。

发酵完成后，污泥（固体和液体的混合物）通过管道提取。排放是通过连通容器的原理产生的，也就是说，在装载新材料时，压力使剩余部分从相反的一侧出来。

引入的物料量（有机废物和水）与产出产品（生物溶胶和生物质）之间的比率几乎为1：0.9。这相当于90％的产率，其中最高比例对应于生物体（液体）。

-沼气：净化

必须使用捕集阱捕集两种化合物来净化产生的气体，以消除或减少硫化氢和水的含量。这对于减少由于这些组件的腐蚀能力而损坏设备的风险是必要的。

漩涡

当管道打开到更大的空间时，由沼气带走的水就会沉淀下来，而沼气会继续通过另一个缩颈。该管道的末端是一个大而密闭的容器，里面装有水，这些水以后被下部的排水旋塞抽走。

硫化氢阱

从沼气中提取硫化氢的过程与集水器的过程相似，但是嵌入管道路径的集水器必须装有铁屑或海绵。当沼气通过铁床时，硫化氢与之反应并沉淀。

-化肥：分离和堆肥

为了分离两种组分，对生物溶胶和生物乙醇的混合物进行倾析过程。该生物溶胶可以单独使用，也可以遵循与堆肥混合的过程，以后再用作固体肥料。

Biol用作液体叶面肥料或添加到灌溉水中，使其在水耕系统中非常有用。

种类

德国的沼气生产。资料来源：Volker Thies（Asdrubal）

生物消化器根据其装载周期和结构形状进行分类。由于其加载频率，我们有：

-不连续

不连续或间歇式系统由一个密闭的储气罐组成，该储气罐已充满电，直到停止生产沼气后才重新装载。气体积聚在浮选收集器上，该浮选收集器安装在储罐顶部（煤气表）上。

当有机废物的供应是间歇性的时，使用这种类型的生物消化物。

-半连续

与不连续系统不同，在沼气生产过程中的某些时间进行装载和卸载。根据其构建系统，有三种基本类型：

气球或香肠生物消化器

它也被称为台湾语，由一个内衬混凝土的平底坑组成，里面装有聚乙烯袋或圆筒。该袋子中必须安装用于进入有机废物和排出沼气的接口。

料桶中充满了水和空气，随后添加了有机废物。

固定式圆顶生物消解器

它是所谓的中国生物消化器，由一个用砖或混凝土建造的地下储罐组成。储罐是一个带有凸形或圆形末端的立式圆柱体，并具有装卸系统。

沼气在上圆顶下方为此目的而建立的空间中积聚。生物消化器根据其产量在可变的沼气压力下工作。

浮球生物消化器

它被称为“印度教生物消化器”，它由一个带有装载和卸载系统的地下圆柱形储罐组成。它是用砖或混凝土建造的，其上部有一个漂浮的沼气池（煤气表）。

由于积聚了沼气，不锈钢或塑料涂层玻璃纤维燃气表浮在混合物上方。它具有保持恒定气压的优点。

随后，根据混合物的液位和沼气的量，燃气表会上下波动。因此，它需要侧栏杆或中央导向杆，以免与墙壁摩擦。

- 连续

在这种情况下，生物消化器的装载和卸载是一个连续的过程，这需要永久提供有机废物。它们是大型工业系统，通常用于处理社区废水。

为此，使用收集罐系统，用于转移至生物消化器的泵和肥料提取。沼气经过过​​滤系统并通过压缩分配，以确保将其分配给用户。

优点

回收与污染

安装生物消化器可以回收有机废物，从而减少环境污染并获得有用的产品。在农村地区，这对于牲畜系统中动物排泄物的管理尤为重要。

获得沼气

沼气是一种高效，经济的能源，主要是在其他能源无法获得的地区。在经济萧条国家的农村地区，用柴火做饭会影响环境。

沼气的供应可以帮助减少对柴火的需求，因此对保护生物多样性具有积极影响。

化肥生产

借助于生物消化剂，获得了固体有机肥料（生物溶胶）和液体（生物醇）。这些肥料对环境的影响较小，可降低农业生产成本。

健康性

通过适当管理有机废物，可以减少有机废物对健康的危害。已经确定85％的病原体不能在生物消化过程中存活。

例如，粪便大肠菌在35°C下在24小时内减少了50-70％，真菌减少了95％。因此，作为密闭处理，减少了异味。

缺点

可用水量

由于需要混合水，因此该系统对水的可用性要求很高。另一方面，生物消化器必须靠近原料来源和沼气消耗场所。

温度

生物消化器必须保持接近35°C且在20至60°C之间的恒定温度。因此，可能需要外部输入热量。

有害副产品

它可以产生有毒和腐蚀性的硫化氢（H2S），以及化妆品和有机废物混合物中所含的有机硅衍生的硅氧烷。这些硅氧烷产生SiO2（二氧化硅），对机械和部件具有磨料作用。

这些副产物的存在和浓度取决于所用原料，水和固体底物的比例等。

废物堆积

有必要在生物消化器附近积聚废物，这带来了必须解决的后勤和卫生问题。

爆炸危险

由于它是一种燃气发生器系统，如果不采取适当的预防措施，则意味着存在爆炸的危险。

费用

尽管生物消化器的维护和操作相对便宜，但是初始安装和建造成本可能相对较高。

如何制作自制的生物消化器

家庭生物消化器。资料来源：Kevinsooryan

生物消化器需要作为基本元件和一个用于发酵，装载和卸载带有各自旋塞的管道的罐。此外，沼气池和化肥池是必需的。

重要的是要注意整个系统必须是气密的，以防止气体泄漏。另一方面，该系统必须由不锈材料制成，例如PVC或不锈钢，以避免被水和硫化氢损坏。

-发酵罐

可以使用塑料桶或罐，其容量将取决于要处理的有机废物的量。该储罐必须有密封盖，否则，必须用耐高温的塑料胶密封盖。

储罐必须有四个孔，并且所有安装在其中的设备都必须用高温硅胶密封。

装盖

该孔位于水箱盖的中心，必须至少4英寸长，并且必须安装带螺纹的卫生塞。该插头将连接到一个4英寸的PVC管，该管将垂直进入水箱，直到底部底部10厘米。

该入口将用于装载先前切碎或切碎的有机废物。

废水排放孔1

重要的是要记住，必须保留25％的储罐空间用于气体积聚，因此必须在该位置的侧面开一个孔。在该孔中，将安装一个带有2英寸长15厘米长的2英寸PVC管的罐适配器，并带有旋塞阀。

一旦储罐通过装载盖重新装满，此排水口的作用就是使上清液生物逸出。该生物必须保存在合适的容器中以备后用。

污水排放孔2

第二个排水口必须到达储罐的底部，以提取出发酵产品（生物溶胶）的最稠密部分。同样，将使用一段长15厘米，带旋塞阀的2英寸PVC管。

沼气出口

将在水箱顶部切一个1/2英寸的孔，以使用水箱适配器安装等直径的PVC管。该管道在出口处将有一个旋塞阀。

-沼气出口和净化系统

沼气出口管必须至少1.5 m长，以便将水和硫化氢提取系统插入其路径中。然后，如果需要将气体转移到其存储或使用位置，则可以延长该管。

水提取

要从出口上除去水，必须在30厘米处中断管道，以插入带有密封盖的塑料或玻璃容器。气体传输管必须具有一个通过T型连接的旁路，以使气体渗透到容器中。

这样，气体充满了容器，水冷凝了，气体继续通过管道。

硫化氢萃取

在集水器之后，通过相应的缩径将一个4英寸的管段插入下一个30厘米。该部分应装满铁屑或商用金属海绵。

硫化氢将与金属反应并沉淀，而沼气将继续其向储存容器或使用地点的行程。

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