大中型沼气工程技术.doc

大中型沼气工程技术 培 训 手 册 编印 编印 新疆农业职业技术学院 2009年6月 第一讲 沼气工程概述 沼气工程是指以规模化畜禽养殖场粪便污水的厌氧消化为主要技术环节，集污水处理、沼气生产和资源化利用为一体的系统工程。按规模大小可分为小型、中型和大型沼气工程。 一、工艺类型 1、按发酵温度分3种： 常温（变温）发酵型、 中温（35℃）发酵型、 高温（54℃）发酵型 2、按处理原料分3种： 处理食品工业有机废水工程型、处理畜禽粪污工程型和处理其他工业有机废水工程型 3、根据沼气工程的目的和周边环境条件的不同，大中型沼气工程可分为能源生态模式和能源环保模式。 所谓能源生态模式，即沼气工程周边的农田、鱼塘、植物塘等能够完全消纳经沼气发酵后的沼渣、沼液，使沼气工程成为生态农业园区的纽带。如畜禽粪便沼气工程，首先要将养殖业与种植业合理配置，这样即不需要后处理的高额花费，又可促进生态农业建设，所以说能源生态模式是一种理想工艺模式。 所谓能源环保模式，即沼气工程周边环境无法消纳沼气发酵后的沼渣、沼液，必须将沼渣、制成商品肥料，将沼液经后处理达标排放。该模式既不能使资源得到充分利用，而且工程和运行费用较高，应尽量避免使用。 工艺流程 一个完整的大中型沼气发酵工程，无论其规模大小，都包括如下工艺流程：原料（废水）的收集、预处理、消化器（沼气池）、出料的后处理和沼气的净化与储存等部分。 图 1 大中型沼气工程工艺流程 ㈠ 原料收集 在畜禽场或工厂设计时就应当据当地条件合理安排废物的收集方式和集中地点，以便就近进行沼气发酵处理。 收集到原料一般要进入调节池储存，因为原料收集时间往往比较集中，而消化器的进料常需在一天均匀分配。所以调节池的大小一般要能储存24小时废物量。在温暖季节，调节池常可兼有酸化作用，这对提高原料可消化性和加速厌氧消化都有好处。若调节池内原料滞留期过长，会因耗氧呼吸作用或沼气发酵的进行而损失沼气产量 ㈡ 原料预处理 原料常混杂有生产作业中的各种杂物，为便于用泵输送及防止发酵过程中出现故障，或为了减少原料中的悬浮固体含量，有的在进入消化器前要进行升温或降温等，因而要对原料进行预处理。畜禽场的粪便原料特性详见表1： 表1 三种发酵原料的特性 种类 TS% 产气潜力(米3/千克TS) 物料特征 一般水平 设计参数 一般水平 设计参数 鲜牛粪 鲜猪粪 鲜鸡粪 15～18 18 18～15 20 25～40 30 0.18～0.30 0.25 0.25～0.45 0.30 0.30～0.55 0.35 草多，沉淀物较少，浮渣多于沉渣 冬季沉淀物多，沉渣多于浮渣； 而在冬季则相反有鸡毛贝壳沉淀,沉渣结实 在预处理时，牛和猪粪中的长草、鸡粪中的鸡毛都应去除，否则极易引起管道堵塞。上海星火农场采用搅龙除草机去除牛粪中的长草，可以收到较好的效果，再配用收割泵进一步切短残留的较长纤维和杂草可有效防止管道阻塞。鸡粪中含有较多贝壳粉和砂砾等，必须进行沉淀清除，否则会很快大量沉积于消化器底部，不仅难以排除，而且会影响沼气池容积。 目前采用的固液分离方式有格栅机、搅龙除草机、卧螺式离心机、水力筛、板柜压力机带式压滤机和螺旋挤压式固液分离机等。其中，螺旋挤压式固液分离机主要用于SS含量高，且易分离的的污水，如新鲜猪粪污水；卧螺式离心机用于酒精厂废醪效果较好；搅龙除草机主要用于纤维较长的废水预处理；板柜压力机和带式压滤机主要用于加凝絮剂后凝絮效果较好的废水，用于好氧污泥的处理效果极佳；水力筛一般均采用不锈钢制成，用于杂物较多、纤维长中等的污水，如猪粪污水、鸡粪污水等，且其分离效果好，安装方便，易于管理，在南方应用较为广泛。 ㈢ 厌氧消化器 厌氧消化器是大中型沼气工程的核心设备，微生物的繁殖、有机物的分解转化、沼气的生成都是在消化器里进行的，因此，消化器的结构和运行情况是一个沼气工程设计的重点。首先要根据发酵原料或处理污水的性质以及发酵条件选择适宜的工艺类型和消化器结构。 目前，应用较多的工艺类型及消化器的结构有常规型消化器，如在农村大量使用的家用水压水式沼气池和酒厂使用的隧道式沼气池；第二类为污泥滞留型消化器，使用较多的有使用于处理可溶性废水的UASB及使用于处理高悬浮固体的USR，另外，内循环厌氧消化器(IC)是目前效率较高的工艺类型，主要用于处理中低浓度、SS含量低、pH偏中性的污水。第三类为附着膜型消化器，目前使用的主要是填料过滤器，使用于可溶性有机废水处理，有启动快、运行容易的优点。各类消化器的详细特性将在下一节介绍。 图2 搪瓷拼装型厌氧消化器 （四）出料的后处理 出料后处理的方式多种多样，采用能源生态模式，最简便的方法是直接用做肥料施入农田或鱼塘，但施用有