1、养 殖 业 沼 气 项 目 相 关 知 识一 、 沼 气1、什 么 是 沼 气沼 气 是 有 机 物 质 在 厌 氧 条 件 下 ，经 过 微 生 物 的 发 酵 作 用 而 生 成 的 一 种可 燃 气 体 。由 于 这 种 气 体 最 先 是 在 沼 泽 中 发 现 的 ，所 以 称 为 沼 气 。人 畜 粪便 、秸 秆 、污 水 等 各 种 有 机 物 在 密 闭 的 沼 气 池 内 ，在 厌 氧 （没 有 氧 气 ）条 件 下发 酵 ，即 被 种 类 繁 多 的 沼 气 发 酵 微 生 物 分 解 转 化 ，从 而 产 生 沼 气 。沼 气 是 一种 混 合 气 体 ，可 以 燃 烧
2、。沼 气 是 有 机 物 经 微 生 物 厌 氧 消 化 而 产 生 的 可 燃 性 气体 。 沼 气 是 多 种 气 体 的 混 合 物 ，一 般 含 甲 烷 50 70%，其 余 为 二 氧 化 碳 和 少量 的 氮 、氢 和 硫 化 氢 等 。其 特 性 与 天 然 气 相 似 。空 气 中 如 含 有8.6 20.8%（按 体 积 计 ）的 沼 气 时 ,就 会 形 成 爆 炸 性 的 混 合 气 体 。沼 气 除 直 接燃 烧 用 于 炊 事 、烘 干 农 副 产 品 、供 暖 、照 明 和 气 焊 等 外 ，还 可 作 内 燃 机 的 燃料 以 及 生 产 甲 醇 、福 尔 马 林
3、 、四 氯 化 碳 等 化 工 原 料 。经 沼 气 装 置 发 酵 后 排 出的 料 液 和 沉 渣 ，含 有 较 丰 富 的 营 养 物 质 ，可 用 作 肥 料 和 饲 料 。2、沼气发酵沼气发酵是指各种有机物在厌氧条件下，被各类发酵微生物分解转化，最终生成沼气的过程。适合于沼气发酵的温度类型：1）高温发酵：4560 之 间，沼气 发酵的产气量随温度的升高而升高，适宜温度多控制在 5255 。2）中温发酵：2045 ，最适宜发酵温度为 35。 3）低温发酵：20以下，低于 15发酵活动基本处于停滞状态。4）常温发酵：随自然温度变化的发酵方式称为常温发酵。中温发酵最常见、也最为经济。二 、
4、 常 见 工 艺 ：沼气蒸汽预处理单元进料泵厌氧反应器气水分离器脱硫塔干式储气柜锅炉输送炊用水封池 中间水池沼气缓冲罐空气压缩机调压箱保温 沼肥贮存池水封器气水分离器粪便 1、预处理单元：对于鸡粪发酵项目，增加螺旋除沙机， 对鸡粪做前期处理；（提高沉砂效果，防止进料泵堵塞；提高预处理效率，减少热量损失）对于牛粪发酵项目，增加原料破碎机， 对牛粪做前期处理； （提高预处理效率、减少泡粪时间，减少热量损失；提高沉砂效果，防止进料泵堵塞）利用部分沼肥回流调浆；（节省加热的能量、减少自来水的消耗）2、加热单元：太阳能集热系统，作为主要加热手段，春、夏、秋季基本可以满足厌氧发酵的温度要求；（节能、环保）
5、 冬季辅以锅炉加热，锅炉燃料采用秸杆压块或沼气或燃煤； 如果有发电系统，发电机组余热可做加热热源；保温系统： 反应器保温层中增加加热盘管（节能） 预处理单元加盖阳光棚（节能） （北方寒冷的冬季需要保护预处理设施、防冻、减少热量的损失）3、厌氧消化单元：1）常用的厌氧反应器:完全混合式厌氧反应器(CSTR)升流式厌氧固体反应器(USR) 厌氧塞流式反应器（HCPF)等（1）完全混合式厌氧反应器（Continuous Stirred Ta nk Reactor, CSTR）反 应 器 内 部 设 置 了 搅 拌 装 置 ，使 发 酵 原 料 和 微 生 物 处 于 完 全 混 合 状 态 ，与 常
6、 规 消 化 器 相 比 使 活 性 区 遍 布 整 个 消 化 器 ，其 效 率 也 比 常 规 消 化 器 有 明显 提 高 。该 反 应 器 常 采 用 恒 温 连 续 投 料 或 半 连 续 投 料 运 行 ，适 用 于 高 浓 度 及 含有 大 量 悬 浮 固 体 原 料 的 处 理 。 高 浓 度 发 酵 原 料 ：TS 8-12% 有 搅 拌 装 置 发 酵 原 料 和 微 生 物 完 全 混 合 处 理 量 大 ，停 留 时 间 长 ，产 沼 气 多 便 于 启 动 运 行 和 管 理（2）升 流 厌 氧 固 体 反 应 器 （Upflow Solids Reactor, US
7、R）出 水 渠 集 气 室进 水配 水 系 统 固 体 床出 水沼 气 排 泥挡 渣 板升 流 式 固 体 反 应 器 是 一 种 结 构 简 单 ,适 用 于 高 悬 浮 固 体 原料 的 反 应 器 。它 的 结 构 如 上 图 所 示 。原 料 从 底 部 进 入 消 化 器内 ，消 化 器 内 不 设 三 相 分 离 器 ，不 需 要 污 泥 回 流 。未 消 化 的生 物 质 固 体 颗 粒 和 沼 气 发 酵 微 生 物 ，靠 被 动 沉 降 滞 留 于 消 化器 内 ，上 清 液 从 消 化 器 上 部 排 出 ，这 样 可 以 得 到 比 HRT 高 得多 的 SRT 和 MR
8、T，从 而 达 到 更 高 的 固 体 有 机 物 分 解 率 和 消化 器 效 率 。 适 用 TS 5-8%畜 禽 粪 污 设 置 布 水 系 统 高 浓 度 厌 氧 微 生 物 固 体 床 不 设 三 相 分 离 器 出 水 渠 前 设 置 挡 渣 板 产 气 效 率 高 浓 度 较 高 时 可 有 局 部 强 化 搅 拌 装 置（3）塞 流 式 厌 氧 反 应 器 （ Plug Flow Anaerobic Reactor ）EGSB 其构造原理如 图：可以看做是两个 UASB 反 应器上下串联而成。反 应器主要由五个区组成：混合区、第一厌氧区、第二 厌 氧区、沉淀区和气液分离区。1）
9、容积负荷率高，水力停留时间短EGSB 反应器生物量大（可达到 60g/l），污泥龄长。特别是由于存在着内、外循环，传质 效果好。处理高浓度有机废水，进水容积负 荷率可达1525kgCOD/m3d。2）抗冲击负荷强在 EGSB 反 应器中，当 COD 负荷增加时，沼气的产生量随之增加，由此内循环的气提增大。处理高浓 度废水时，循 环流量可达 进水流量的 1020 倍。 废水中高浓度和有害物质得到充分稀释，大大降低有害程度，从而提高了反应器的耐冲击负荷能力。当 COD 负荷较低时，沼气产量也低，从而形成 较低的内循环流。 处理低浓度废水（如啤酒废水）时，循 环流量可达进水流量的 23 倍。因此，内
10、循 环实际为反应器起到了自动平衡 COD 冲击负荷的作用。3）避免了固形物沉积有一些废水中含有大量的悬浮物质，会在 UASB 等流速较慢的反应器内容易发生累积，将厌氧污泥逐 渐置换，最 终使厌氧反应 器的运行效果恶化乃至失效。而在 EGSB 反 应器中，高的液体和气体上升流速，将悬浮物冲击出反应器。4）基建投资省和占地面积小由于 EGSB 反应器的容积负 荷率比普通的 UASB 反应器要高 34 倍以上，则 EGSB 反应 器的体积为 普通 UASB 反应器的 1/41/3 左右。而且有很大的高径比，所以，占地面积特别省，非常使用于占地面 积紧张 的厂矿企业采用。并且，可降低反应器的基建投资。
11、5）依靠沼气提升实现自身的内循环，减少能耗厌氧流化床载体的膨胀和流化，是通过出水回流出水泵加压实现。必须消耗一部分动力。而 EGSB 反应器正常运行时是以自身产生的沼气作为提升的动力，实现 混合液内循环，从而减少一部分能耗。6）减少药剂投量，降低运行费用内、外循环的液体量相当于第一级厌氧出水的回流，可利用 COD 转化的碱度，对 PH 起缓冲作用，使反应器内的 PH 保持稳定。可减少进水的投碱量，从而节约药剂用量，而减少运行 费用。7）可以在一定程度上减少结垢问题对于一些含盐量较高的废水，如柠檬酸废水、淀粉废水等，由于 废水中含有超量的钙盐、同时还具有氨氮和磷酸盐，所以在 厌 氧出水管路上容易
12、形成钙盐沉积和磷酸铵镁（鸟粪石）沉淀。严重的会堵塞管路。由于 EGSB 反应器采用的是内循环，沼气中的 CO2 不像外循环一样可以从水中逸出。所以，可以保持 较高的碱度，从而可以避免结垢问题 。8）出水的稳定性好因为，EGSB 反应器相当有上、下两个 UASB 反应器串联运行，下面一个UASB 反应器具有很高的有机负荷率，起“ 粗”处理作用，上面一个 UASB 反应器的负荷较低，起“ 精”处理作用。一般说，多 级处理工 艺比单级处理的稳定性好，出水水质稳定。 适 用 于 高 浓 度 畜 禽 粪 水 ，TS 可 达 12%，尤 其 适 用 于牛 粪 的 消 化 处 理 物 料 呈 活 塞 式 推
13、 流 状 态 ，在 进 料 段 呈 现 较 强 的 水 解酸 化 作 用 ，沼 气 的 产 生 随 着 向 出 料 方 向 的 流 动 而 增强（4）升 流 式 厌 氧 污 泥 床 (UASB)工 艺UASB 的 优 点反 应 器 的 污 泥 浓 度 和 有 机 负 荷 高 ，停 留 时 间 相 对 较 短 ;污 泥 颗 粒 化 后 使 反 应 器 的 抗 冲 击 负 荷 性 大 大 提 高 ;不 填 载 体 ，构 造 简 单 ，节 省 造 价 ;由 于 消 化 产 气 作 用 ，污 泥 上 浮 造 成 一 定 的 搅 拌 ，因 而 不需 另 设 搅 拌 设 备 ;UASB 的 缺 点不 能 有 效 去 除 氮 、磷 ，出 水 往 往 达 不 到 排 放 要 求 ;因 此 ，常 常 需 对 厌 氧 处 理 后 的 废 水 进 一 步 用 好 氧 方 法处 理 ，使 出 水 达 标 ;反 应 器 内 厌 氧 菌 种 对 温 度 、PH 值 等 环 境 因 素 更 为 敏 感 ;处 理 过 程 复 杂 ，启 动 时 间 较 长 ;三 、罐 体 材 质 分 类
