沼气工程不同工艺特点的综述

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沼气的工艺比较

生物燃气俗称沼气，是指生物质在厌氧条件下被甲烷菌等多种微生物分解利用所产生的气体，主要成分是CH4和CO2。

生物质都是以大分子状态存在，不能被微生物直接吸收利用，必须被分解成可溶于水的小分子化合物，即多糖分解成单糖或二糖，才能进入微生物细胞内，进行以后的一系列的生物化学反应。

，生物质的化学预处理手段大量使用酸、氧化剂、敏化剂等化学试剂，选择性差, 降解过程有许多副产物产生，且降解反应条件较为苛刻，后处理困难。

而酶催化将纤维素水解成葡萄糖，选择性高，反应条件温和，环境友好，是理想的洁净工艺，但由于酶的制造成本高, 限制了其在生物质水解中的工业化应用。

虽然木质素是一种难于降解的高分子化合物，但还是有一些真菌和细菌作用于木质素，有的真菌还能彻底降解木质素为CO，但是利用真菌降解木质素的最大缺点是真菌生长慢、降解需要的时间长。

工艺流程如下：秸秆称量后在秸杆储料场经装载机运送到秸秆揉搓机，揉碎后再经皮带输送机送至卸料池。

预处理后的秸秆通过螺旋输送机卸至调浆池与锅炉供应的热水及回流的沼液进行混合、加热、接种，达到设计浓度及温度要求,然后由转子泵输送，再经切割机进一步粉碎至粒径为2 mm后进入1级发酵罐。

在1级发酵罐中，秸秆中大部分可降解物质被微生物降解转化成沼气，混合液经自流或泵送至2级发酵罐，再进行降解及储存。

产生的沼气通过管道送至沼气净化装置。

混合液则进行固液分离。

沼渣经皮带输送机送至沼渣储场，外运到其他储存区或直接外售；沼液直接回流至调浆池，多余部分沼液利用沼液储存池暂存后再用于调浆配料。

存在问题：由于秸秆的成分较为复杂，所以发酵制沼气时存在一些不利因素。

首先秸秆内的高木质纤维素含量难以被厌氧菌消化，存在分解时间慢、产气周期长、产气效率低的问题。

且秸秆是固态物质，发酵过程中流动性差、无法进行连续消化、容易结壳，对反应器结构设计有很大的障碍。

其次利用秸秆发酵效率不高，只能利用其中一部分已挥发的固体，其余很大一部分固体仍未得到充分利用、需要频繁出渣、由于发酵环境封闭，导致进出料操作麻烦[9]。

CSTR和HCPF工艺在沼气工程的应用对比分析

ISSN1672-9064CN35-1272/TK图2厌氧发酵制沼气“三阶段”[8]作者简介:周旭健(1988~),男,工学博士,工程师,主要从事固体废物处置,大气污染物控制等方面的研究。

CSTR 和HCPF 工艺在沼气工程的应用对比分析周旭健(浙江省能源集团浙江天地环保科技有限公司浙江杭州311121)摘要在国家相关政策的支持和鼓励下,以产沼气为主的厌氧发酵大型沼气工程是畜禽粪污处置的发展趋势。

中温湿式厌氧发酵工艺是国内外主流工艺,并发展出众多的反应器类型。

其中,CSTR 反应器和HCPF 反应器可处置含固率较高的畜禽粪污,单位容积产气量大,因而得到较广泛的关注。

结合实际工程案例,详细对比分析了2种反应器的结构、工艺特点、产气率和初投资等,为大型沼气工程项目的工艺选择和方案制定提供参考和依据。

关键词沼气CSTRHCPF厌氧发酵中图分类号:S216文献标识码:B文章编号:1672-9064(2019)03-092-03据农业部统计,我国1年产生约38亿t 的畜禽粪污,其中40%未能有效利用,严重制约了我国畜禽养殖业的提档升级和健康发展[1]。

畜禽废弃物既是污染物,也是营养含量丰富的可利用资源。

畜禽废弃物科学合理的资源化利用,可有效改善生态环境,增加养殖场的经济效益,实现畜牧业和生态环境的和谐统一。

2016年12月,习近平主席主持召开中央财经领导小组第14次会议,重点强调了畜禽粪污的处置和利用。

之后国务院及各级政府陆续出台了相关政策,强调要加快畜禽粪污的处置及资源化的利用。

以产沼气(生物天然气)为主的大型沼气工程是畜禽粪污处置的发展趋势。

1厌氧发酵工艺简介沼气工程是一项以开发利用养殖场粪污为对象,以获取能源和治理环境污染为目的,实现农业生态良性循环的农村能源工程技术。

它包括厌氧发酵主体及配套工程技术,主要是通过厌氧发酵及相关处理降低粪水有机质含量,达到排放标准并按设计工艺要求获取沼气(生物天然气)[2]。

沼气的工艺

沼气的工艺
沼气是一种由有机物质经过厌氧发酵产生的气体，其工艺一般包括以下几个步骤：
1. 污水或有机废料预处理：将污水或有机废料进行初步处理，去除杂质、固体物和过滤。

2. 施加菌剂：将预处理后的污水或有机废料添加适量的菌剂，促进有机物质的分解和发酵。

3. 厌氧发酵：将添加了菌剂的污水或有机废料置于气密的容器中进行厌氧发酵，一般采用连续搅拌式或固态发酵的方式。

在厌氧环境下，菌群分解有机物质产生二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4），并释放出热能。

4. 沼气提取和净化：从发酵池中收集产生的沼气，并通过一系列的分离、净化和处理工艺，去除杂质和杂气，使沼气中的甲烷浓度达到要求。

5. 沼渣处理：沼气发酵过程中产生的固态废物，称为沼渣。

沼渣可以进行压榨脱水，去除部分水分后可作为有机肥料，也可经过进一步处理，如堆肥、干化等，利用其有机质和养分价值。

6. 沼气利用：净化后的沼气可以作为燃料供应家庭、工业或农业用途，如煮饭、供暖、发电等。

同时，沼气还可以通过压缩、液化等工艺转化为可便于储存和运
输的液态或压缩气体。

以上是一般沼气工艺的基本步骤，具体的工艺流程和设备配置会因实际情况而有所不同。

在实际应用中，还需要考虑物料的进出、温度控制、气体收集和输送等方面的工程设计。

沼气工程技术基础篇

沼气工程技术基础篇目录1.沼气性质及产生条件2.沼气工程的工艺及特点3.沼气工程流程及设备4.沼气工程产品的利用及规划1.沼气性质及产生条件⑴混合气体，主要成分二氧化碳和甲烷，还含有少量的硫化氢和水蒸气。

微臭无气味8.80-24.45-15爆炸范围（与空气混合的体积百分比%）59.35-53.9346.4临界压力（×105帕）-25.7-48.42-82.5临界温度（℃）0.940.55比重（与空气相比） 1.220.72密度（克/升标准状态）2152035820热值（千焦/米3）50-70100体积百分比（%）标准沼气（CH 460%，C02<40%）甲烷（CH 4）理化特性表1-1沼气基本理化性质表（与纯甲烷做比较）1.沼气性质及产生条件⑵厌氧微生物通过生命活动产生。

表1-2沼气产生来源利用产生的乙酸产生甲烷食乙酸产甲烷菌产甲烷菌利用产生的氢产生甲烷食氢产甲烷菌初步厌氧，分解有机物耗氢产乙酸菌初步厌氧，分解有机物产氢产乙酸菌不产甲烷菌水解分解大分子物质发酵性细菌是否产甲烷作用微生物种类1.沼气性质及产生条件⑶沼气产生原理图图1-1沼气产生原理图1.沼气性质及产生条件⑷沼气产生的影响条件表1-3沼气产生的影响条件对发酵细菌产生影响的因子湿式发酵传质速度快C:N=1/20-1/306.4-7.4中温：35℃；高温55℃。

最适条件重金属、有毒物质等其他影响因子水分、渗透压调节碳氮比利于产气碳源和氮源氨化作用和酸化作用中和PH值两类产甲烷菌温度备注影响条件2.沼气工程工艺及其特点⑴常见沼气工程工艺名称表2-1常见沼气工艺名称传统地埋式、干式发酵工艺等升流式厌氧污泥床反应器塞流式固体厌氧反应器上流式固体反应器完全混合式厌氧反应器工艺名称各有优缺点。

其他发酵工艺成熟稳定的污水工艺UASB卧式结构、进料浓度高HCF（HCPF）进料浓度稍低，不带搅拌USR 进料浓度高、带搅拌CSTR 备注工艺缩写2.沼气工程工艺及其特点⑵常见沼气工艺工程图片UASB反应器USR 反应器CSTR反应器HCF反应器2.沼气工程工艺及其特点⑶常见湿式沼气工艺对比表2-2常见沼气工艺名称序号类别CSTR UASB HCF USR 1原料范围所有畜禽粪污畜禽污水农产品加工废水猪粪、鸡粪所有畜禽粪污2原料TS浓度8-12%<1%8-12%3-6%3应用区域全国各地中部、南部全国各地中部、南部4水力停留时间15-30天1-5天15-30天8-20天5单位能耗低高低中等6单池容积500-4000m 3200-5000m 3100-300m 3200-2000m 37操作难度中等中等低中等8产气率 1.0-2.00.2-0.50.8-1.80.3-0.89经济效益最佳较低偏低中等2.沼气工程工艺及其特点⑷常见湿式沼气工艺对比①CSTR（完全混合式厌氧反应器）高浓度、完全混合、带搅拌、无分层结壳、容积产气率高、连续运行②USR（上流式固体厌氧反应器）浓度低、无搅拌、易分层结壳、冬季运行需热多、沼液量多③HCF（塞流式厌氧反应器）规模小、搅拌难度大④传统地埋式产气率低、无搅拌、施工难度大⑤干式发酵沼液量少、搅拌翻混较难、不连续运行、易混入其他气体3.沼气工程流程及设备⑴工程流程图图3-1沼气工程流程图3.沼气工程流程及设备⑵CSTR独立发酵设备①设备运行稳定，产气效率高②设备维护方便，检修容易3.沼气工程流程及设备⑶CSTR一体化①储气柜与发酵罐结合②节省占地、节省建设成本3.沼气工程流程及设备⑷双层膜柔性干式气柜——不使用水封，冬季正常使用，维护方便——进口膜材，安全性能高，使用寿命长——双层膜，抗风刮、抗雪压——投资省，建设简单4.沼气工程产品规划利用⑴沼气利用发电户用取暖车用4.沼气工程产品规划利用⑵沼渣沼液利用农田施肥叶面喷肥①沼肥施用于农田①1kg 沼液肥效相当于1.25kg 尿素。

农村沼气发酵工艺

农村沼气发酵工艺尽管在自然界中，沼气微生物分解有机物产生沼气的现象十分普遍，但是人们无法加以利用。

为了有控制地生产沼气，获得较高的产气量，就必须采取人工制取沼气和正确的发酵工艺。

1、沼气发酵工艺类型⑴以投料运转方式可分为：连续发酵、半连续发酵和批量投料发酵。

连续发酵工艺的特点是：沼气池投料启动，经过一段时间的正常发酵产气后，每天或随时连续定量地添加发酵原料和排出旧料，致使正常发酵能长期连续进行。

半连续发酵工艺的特点是：启动时一次性投入较多的发酵原料，当产气量趋向下降时，开始定期添加新料和排出旧料，以维持比较稳定的产气率。

农村户用沼气池根据原料特点和用肥较集中等原因，主要采用这种发酵工艺。

批量投料发酵工艺特点是：一次投料发酵，运转期间不添加新料，当发酵周期结束后，取出旧料再重新投入新料发酵。

⑵以发酵温度可分为：高温发酵、中温发酵和常温发酵。

高温发酵是指发酵温度在50～60℃之间的沼气发酵。

该工艺的特点是：微生物特别活跃，有机物分解消化快，产气率高（一般在2米3/米3料液〃天以上），滞留期短。

中温发酵是指发酵温度在30～35℃之间的沼气发酵。

该工艺的特点是：沼气微生物较活跃，有机物消化速度较快，产气率较高（一般在1米3/米3料液〃天以上）。

常温发酵是指在自然温度下进行的沼气发酵。

其发酵温度不受人为控制，基本上是随气温变化而不断变化。

该工艺的优点是：沼气池结构简单，造价低廉，运行管理方便，在我国农村普遍采用这种发酵工艺。

2、沼气发酵原料在沼气发酵过程中，沼气微生物需要吸收充足的营养和能量，才能进行正常的生命活动（包括生长、发育、繁殖和代谢等），旺盛地、不间断地产生沼气。

因此充足的发酵原料是生产沼气的物质基础。

根据沼气发酵原料的化学性质和来源，可以分为以下几类：⑴富氮原料富氮原料在农村主要是指人、畜和家禽粪便。

这类原料颗粒较细，含有较多的低分子化合物，氮素的含量较高。

富氮原料的碳氮比（指含碳量与含氮量的比，用C/N表示）一般都小于25/1，因此不必进行预处理，分解和产气速度较快。

沼气的生产技术和工艺流程

沼气的生产技术和工艺流程沼气是一种具有重要意义的清洁能源，是通过发酵有机物而产生的混合气体。

它是一种可再生能源，因为可以通过有机物质的发酵而不断地产生，如农业废弃物、粪便、城市垃圾、食品加工废物等。

使用沼气作为能源不但可以摆脱对化石燃料的依赖，而且还能够防止甲烷等温室气体的排放，从而对环境友好。

接下来，本文将重点介绍沼气的生产技术和工艺流程。

一、沼气的生产技术1.温度沼气发酵需要在一定的温度范围内进行。

通常情况下，最适宜的温度是35℃～40℃，如果温度过低，发酵速度会减缓；如果温度过高，会破坏微生物的细胞，从而影响反应的进行。

因此，在沼气池的建设中，要保证污泥的温度稳定，可以通过机械控制温度或者利用太阳能进行加热。

2. pH值沼气的发酵还需要保持一定的pH值。

在最适生产沼气的 pH 值范围内，微生物数量最多，同时对各种有机物质也具有较高的降解能力。

通常情况下，pH 值控制在6.8~8.2之间，可使沼气的发酵反应达到最快速度和最高产气量。

3.微生物沼气的生产过程中，微生物也是至关重要的因素之一。

它们通过分解有机物质并反应产生气体，然后变成沼渣和沼液。

不同的微生物适宜的温度范围也不一样。

例如，酸性菌的温度最适宜在30℃~38℃之间，而且是无氧的。

在沼气生产过程中，要保证微生物数量的稳定和适宜的温度。

二、沼气的工艺流程沼气的生产过程相对来说是比较简单粗暴的。

主要包括以下的几个步骤。

1.原料处理在生产沼气前，需要将原材料先进行处理。

一般来讲，建议将原材料切成小块后，再加入到反应器中。

其中，如粪便之类的原材料可能会带有一些杂质，需要进行筛选处理，同时杂质也会影响生产的效果。

2.填充沼气池沼气池规模的大小可以根据需求进行设计，然后进行池的填充。

在填充时，建议将材料分层次、分批次地加入，避免过度积累和压缩，保持氧气的顺畅通道和微生物的充分接触。

3.密封为避免空气进入池内，影响发酵效果，需要对池进行密封处理。

这也是沼气生产中的一个非常重要的步骤。

沼气工程工艺及设备

集中供气沼气工程技术及配套设备一、沼气发酵工艺类型目前，已经开发出的厌氧沼气发酵工艺技术类型很多，但就技术成熟、投资费用管理方便等方面来看，应用较多的主要有以下四类，即完全混合式厌氧消化技术（CSTR），升流式固体消化技术（USR），升流式厌氧污泥床消化技术(UASB)和污泥床滤器（UBF）。

分别介绍如下：1、完全混合式厌氧消化技术（CSTR）该工艺主体设施为完全混合式厌氧消化反应器（CSTR），该类型反应器对粪污中的固体浓度大小没有严格要求，可以是低浓度发酵（3%以下），也可以是高浓度发酵(8%以上)，是目前沼气工程建设最常用的工艺技术之一。

整套工艺以CSTR发酵罐为主体设施，配套原料收集池、酸化罐、储气罐、脱硫脱水净化装置等附属装备，组成一整套CSTR发酵工艺技术。

CSTR发酵罐内采用机械搅拌和加温技术，使发酵物料均质和发酵温度稳定，这是沼气发酵工艺的一项重要的技术突破，通过搅拌和加温，可使发酵速率和产气率大大提高，提高装置利用率，保证整套工艺正常运转。

另一方面，该工艺非常适合于高浓度物料发酵，传质和传热效果好，原料利用率高。

因此，完全混合式厌氧消化技术（CSTR）是目前沼气工程普遍采用的主要工艺之一，其主要特点如下：不受发酵浓度限制，便于管理，启动快，运行费用低，非常适合于以产沼气能源为主，周围有使用沼渣、沼液有机肥条件的地区。

该工艺已在全国多处应用，产气效果好、运行稳定，将会成为我国沼气工程建设的首选工艺。

2、升流式固体消化技术（USR）该工艺主体设施为升流式固体反应器（USR），该类型反应器是一种结构简单、适用于高固体原料发酵的反应器。

发酵原料从底部配水系统进入反应器内，依靠进料和产气的上升动力按一定的速度向上流经含有高浓度厌氧微生物的污泥床时，使原料得到快速消化产生沼气。

未消化的生物质固体颗粒和沼气发酵微生物靠自然沉降滞留于反应器内，上清液从反应器上部溢出，这样可以得到比水力滞留期高得多的固体滞留期(SRT)和微生物滞留期 (MRT)，从而提高了固体有机物的分解率和反应器的利用效率。

沼气发酵方法及发酵系统论文

沼气发酵方法及发酵系统论文沼气发酵是一种利用微生物进行有机废弃物转化的过程，可以生产出高能量、低污染的沼气。

这种过程对于环保以及可持续发展至关重要。

这篇论文主要介绍沼气发酵方法及发酵系统，以及对其优缺点进行分析。

沼气发酵方法主要包括两种：一种是湿法发酵，也叫连续式发酵；另一种是干法发酵，也叫批式发酵。

湿法发酵的原理是将有机物质与水混合后进行发酵。

这种方法产生的沼气比干法发酵更加稳定，因为湿法发酵中微生物的活性更加强劲。

但是湿法发酵需要稳定的温度和PH值来维持微生物的活动，同时也需要连续投料和排出沼渣，更加复杂和昂贵。

干法发酵是将有机物质直接堆放在空气流动的环境中。

这种方法较为简单，不需要排放废水，并且不需要很高的投入。

但是干法发酵中的沼气质量不稳定，难以保持持续发酵。

为了解决湿法发酵和干法发酵各自的缺陷，故有了半湿法发酵。

半湿法发酵是将固体废弃物和液态废弃物混合，然后进行蠕虫预处理，接着直接投料进行发酵。

这种方法可以使沼气的质量更稳定，同时也方便控制温度和PH值。

沼气发酵系统也有多种不同类型。

最基本的沼气发酵系统是将废弃物放在封闭式的容器中进行发酵，同样需要加入微生物来催化发酵。

这种发酵系统的优点是发酵过程能够在封闭的容器中进行，从而避免排放大量污染物，也方便控制发酵的温度和PH值。

同时也可以产生大量的有机肥料。

为了提高发酵系统的效率，一些最新的发酵技术也被应用。

比如混合热调节反应器（HTR），这种反应器可以在水平方向使用高速混合器，也可以在垂直方向使用自然对流等方式来进行混合。

因此，这种反应器的性能非常好，不仅可以提高发酵速度，还可以提高沼气的产量。

其它一些发酵技术还包括生物膜反应器、内部混合反应器、外部循环反应器等。

这些发酵技术使得沼气发酵系统更加智能化、高效化。

尽管沼气发酵有很多优点，但是也有着一些局限性，例如必须选择适宜的废弃物种类、适宜的微生物以及适宜的发酵条件等。

同时，发酵中也会产生一些杂质气体，需要采用特殊的处理方法进行清除。

沼气池施工工艺与技术措施

沼气池施工工艺与技术措施一、池坑放线沼气池池坑开挖时，首先要按设计池身尺寸定位放线，放线尺寸为：池身外包尺寸+2倍池身操作现场尺寸+2倍放坡尺寸。

其中，关于放坡尺寸，可根据不同土质确定挖方最大坡度：当土层具有天然湿度，构造均匀，水文地质条件良好，在无地下水时，深度在5m以内，不加支撑的基坑，可分别确定边坡坡度（高：宽）为--砂土1：1，亚砂土1：0.67，干黄土1：0.25。

在实际应用中，砂质较多的应加大边坡坡度，如遇地下水时，也要求放大坡坡度。

当所要求的坡度较大而又限于场地位置时，要注意土方的开挖对邻近房屋基础的影响，必要时应使用临时支撑。

当放位灰线划定后，在线外四角离线约1m处打钉4根定位木桩，作为沼气池施工时的控制桩。

在对角木桩间拉上联线，其交点作为沼气池的中心。

沼气池尺寸一中线卦线为基准，施工时随时校验。

二、池坑开挖沼气池均采用地下埋式，沼气池土方工程采用大开挖的施工工艺。

首先，确定好正负零的高度。

池坑深度按设计图确定，即沼气池的池顶与出料口保持在一个水平面上，并高出地面10厘米。

进料口超高地面2厘米，如果挖得过深使沼气池低于地平面，影响配套使用，挖得过浅使沼气池突出地面。

为了便于安放建池模具或利用砖模浇筑池体，减少材料损耗，池坑要规圆上下垂直。

对于土质良好的地区坑壁可挖直，取土时由中间向四周开挖，开挖至坑壁时留有一定余地，然后按定位桩找出中心点，并钉一固定的木桩，用一条绳的一端固定在中心点的木桩上，绳的另一端拴上一把小把锄，使锄刀到中心点的长度等于池的半径加上墙厚度6厘米划圆，刮掉阻碍通道的砂土，边挖边修整池坑，直到设计深度为止。

池坑挖好后马上将池底修成锅底形状；由锅底中心至水压间底部挖一条U形浅槽,下返坡度5%。

对于土质松散的地方，地面以下8 0厘米应放坡取土，坡度大小要看土质松散程度而定，以坑壁不坍塌为原则，同时挖好进、出料口坑。

如有地下水出现，池底要挖集水坑，以便排水，基坑周边余土离坑边应在2米以外，除留做回填土以外的多余土方完全运出现场。

沼气工程技术与工艺

沼气工程技术与工艺1. 引言沼气是一种可再生能源，通过传统的沼气工程技术和工艺可以从有机废料中产生。

沼气主要由甲烷和二氧化碳组成，是一种优质的燃料。

在农村地区，沼气被广泛应用于家庭烹饪、照明以及热水供应等方面。

同时，沼气工程技术和工艺也可以降低温室气体排放，对环境保护具有积极意义。

2. 沼气工程技术的基本原理沼气工程技术的基本原理是通过发酵分解有机废料产生甲烷气体。

该过程主要采用厌氧发酵的方式进行。

基本原理包括以下几个方面：•废料预处理：将有机废料进行粉碎和搅拌，以增加表面积，提高发酵效率。

•发酵池设计：发酵池的设计需要考虑温度控制、气体收集、搅拌等因素，保证发酵过程的稳定性和高效性。

•发酵菌种的添加：适当的细菌种类的添加可以加速发酵过程，并提高甲烷产率。

•沼气收集和利用：通过管道将产生的沼气收集起来，并进行净化和储存，以满足不同用途的需求。

3. 沼气工艺的分类沼气工艺可以分为传统工艺和先进工艺。

3.1 传统工艺传统的沼气工艺主要包括家庭式沼气池、地沼气池和大型沼气池。

家庭式沼气池适用于农村家庭，可直接利用厨余废料等进行沼气发酵。

地沼气池适用于农村农场，可利用农业废料和畜禽粪便等进行沼气发酵。

大型沼气池适用于城市污水处理厂等大规模产气项目。

传统沼气工艺的优点是技术成熟、操作简单、投资成本低，但也存在发酵周期长、沼气产量低和环境污染等问题。

3.2 先进工艺先进的沼气工艺主要包括高效沼气工艺和膜分离沼气工艺。

高效沼气工艺通过改进发酵池结构和新增工艺设备等手段，提高沼气产量和发酵效率。

膜分离沼气工艺则采用膜分离技术将沼气中的杂质分离出来，提高沼气的纯度和利用价值。

先进沼气工艺的优点是沼气产量高、发酵效率高、环保性好，但需要较高的技术要求和投资成本。

4. 沼气工程技术和工艺的应用沼气工程技术和工艺广泛应用于农村地区、畜禽养殖场和污水处理厂等地方。

在农村地区，沼气被用于家庭烹饪、照明、热水供应等方面，显著提高了生活品质。

几种沼气厌氧发酵工艺比较

塞流式工艺塞流式工艺细分有两种，一种是普通的塞流式反应器（PFR），另一种是改进的高浓度塞流式工艺（HCF）。

1.塞流式反应器（PFR）图1（1）原理PFR也称推流式反应器，是一种长方形的非完全混合式反应器。

高浓度悬浮固体发酵原料从一端进入，呈活塞式推移状态从另一端排出。

消化器沼气的产生可以为料液提供垂直的搅拌作用，料液在沼气池无纵向混合，发酵后的料液借助于新鲜料液的推动作用而排走。

进料端呈现较强的水解酸化作用，甲烷的产生随着向出料方向的流动而增强。

由于该体系进料端缺乏接种物，所以要进行固体的回流。

为减少微生物的冲出，在消化器应设置挡板以有利于运行的稳定。

PFR反应原理及结构见图1。

这种工艺能较好地保证原料在沼气池的滞留时间。

许多大中型畜禽粪污沼气工程采用这种发酵工艺。

（2）特点优点：适用于高SS废水的处理，尤其适用于牛粪的厌氧消化，固体含量可以提高到12%；用于农场有较好的经济效益；不需要搅拌；池形结构简单，运行方便，故障少，稳定性高。

缺点：固体物容易沉淀池底，影响反应器的有效体积，使HRT和SRT降低，效率较低；需要固体和微生物的回流作为接种物；因该反应器占地面积或体积比较大，反应器难以保持一致的温度；易产生厚的结壳。

2. 高浓度塞流式工艺（HCF）（1）原理HCF是一种塞流、混合及高浓度相结合的发酵装置。

厌氧罐设机械搅拌，以塞流方式向池后端不断推动，HCF厌氧反应器的一端顶部有一个带格栅并与消化池气室相隔离的进料口，在厌氧反应器的另一端，料液以溢液和沉渣形式排出。

（2）特点进料浓度高，干物质含量可达8％；能耗低，不仅加热能耗少，而且装机容量小，耗电量低；与PFR相比，原料利用率高；解决了浮渣问题；工艺流程简单；设施少，工程投资省；操作管理简便，运行费用低；原料适应性强（畜禽粪便、碎秸秆和有机垃圾均可）；没有预处理，原料可以直接入池；卧式单池容积偏小，便于组合。

升流式固体反应器升流式固体反应器（Upflow Solid Reactor，简称 USR)适用于处理高悬浮固体原料、总固体含量（TS）为5%畜禽粪污，在当前畜禽养殖行业粪污资源化利用方面有较多的应用。

沼气工程简介

沼气工程简介沼气是一种由人畜粪便和植物秸杆等经过一系列厌氧发酵后产生的无毒、无味、可燃烧的混合甲烷气体，供给人们做饭、取暖、照明之用，是可以代替电、煤、天然气、石油的绿色能源。

而沼气工程是一种洁净可再生的新能源开发技术，它充分利用了物质循环再生的原理，由于在物质、能量多级充分利用和转化方面有独特的纽带作用，大大促进了农村以农牧结合为中心的多种经营，已成为我们当今农村生态工程建设中最重要和最基础性的组成局部。

一、沼气形成过程二、沼气原料来源1、农作物秸秆年产量约7亿吨，可用作能源的资源量约为亿吨，目前主要被燃烧还田或替代薪柴使用。

2、养殖业畜禽粪便年产量约十亿吨。

由于现在我国养殖业已完成从农户分散养殖到大城市集中养殖的过渡，畜禽粪便收集较方便。

3、逐年增长的城镇可发酵垃圾。

三、沼气工程优点以农村户用沼气建设为主的农村清洁能源建设，促进了农民生产生活方式的提升，为农民节支增收找到了一条路子，成为开展农村循环经济的纽带和新农村建设的重要内容。

主要表达在：一是改变了农民生产生活方式，生活上用高效清洁的沼气替代了低效污染的秸秆、薪柴和煤炭，用沼气灶具、沼气饭煲替代了传统柴灶煤炉，彻底改变了烟火熏燎、乌烟瘴气的生活方式；生产上用高效沼肥替代了化学肥料，用沼液浸种和沼液喷雾替代了药剂浸种和农药治虫，用沼液替代了饲料添加剂，保障了农产品平安；二是改变了农村环境卫生条件，通过“一池三改”，将厨房贴上瓷砖和安装沼气灶具改成了整洁卫生的新型厨房，把敞口粪坑改成了水冲式厕所，把蚊蝇满圈的圈舍改成了粪水自流入池的洁净圈舍，把泥泞的道路、院坝硬化成了水泥地面，彻底改变了农村昔日“砍柴煮饭烟熏眼，粪水蚊蝇满庭院”的状况；三是改变了农民精神面貌，“沼气灯、沼气灶，沼渣、沼液做肥料, 家务劳动强度小，农民生活步步高”，小沼气使农民精神面貌焕然一新；四是提高了农民健康生活水平，沼气池厌氧发酵过程，有效杀灭人畜粪便中的有害病菌和寄虫卵并抑制其传播，从而提高了人和动物的健康生活水平；五是保障了退耕还林和封山育林成效，改善了生态环境，一口8立方米的沼气池，年生产沼气约350〜500立方米，基本能满足4〜5 口之家的炊事用能，可替代薪柴约2500〜3000公斤，保护林地约3.5-5亩，从而有效巩固了退耕还林和封山育林成果，提高了森林覆盖率；六是提高了农民生存意识。

沼气工程工艺模式

沼气工程工艺模式介绍
1、能源—生态模式工艺流程
该工艺模式充分体现了有机废弃物的资源化利用，以沼气发酵工程为纽带，将废物处理、能源开发、有机肥生产纳入生态农业建设轨道。

本工艺模式消化器通常采用升流式固体反应器（USR）、全混合厌氧消化器(CSTR)、塞流式反应器（PFR），适用于高固体悬浮物（SS）原料，主要处理畜禽粪便、酒精废液等，以获得沼气为目的。

固体有机肥生产
2、能源—环保模式工艺流程
该工艺模式是以沼气发酵工程为纽带，将废物处理、能源开发、有机肥生产统一到环境保护的轨道上，实现污水达标排放之目的。

本工艺模式消化器通常采用升流式厌氧污泥床（UASB或EGSB），复合厌氧反应器（UBF），适用于低固体悬浮物（SS）原料，主要处理
固体有机肥生产。

大中型沼气工程工艺

5、升流式固体床反应器(USR)
在 USR反应器的下部是含有高浓度厌氧
微生物的固体床。发酵原料从反应器底
部进入，依靠进料和所产沼气的上升动
力按一定的速度向上升流，通过高浓度
厌氧微生物固体床时，有机物被分解发
酵，上清液从反应器上部排出。
类似UASB，不同点是浓度增加到5%左右
优点：

在重力的作用下，比重较大的固体物与
成生物膜。当污水穿流过生物膜时，有
机物被细菌利用而生成沼气。 AF反应器
可以选择在厌氧滤器的不同高度不同方
向进水，水流方向可以升流或降流。由
此使得反应器在水力和有机负荷冲击下
的稳定性增强，有机废水COD去除率增
加，同时使可溶性污水快速转化。
优点：

低操作费用，不需要搅拌；
因有较高的效率，可缩小消化器体积；
使对铜敏感的绵羊发生中毒。
3 传播疾病

畜禽粪便通常含有大量的病原微生
物，如黄曲霉菌、沙门氏菌、志贺
氏菌等，以及寄生虫，如血吸虫、
旋毛囊虫等。目前已有200种“人
畜共患传染病”，其中，严重的有
89种，可由猪传染的约25种。
目前畜禽粪便处理模式
沼气(厌氧)--还田模式适用范围

养殖场规模不大，养猪场一般出栏
底物流出该系统时未完全消化，微生物
随出料而流失。

在德国，大约90%的沼气工程发酵装置
是立式罐，立式发酵罐采用完全混合式
工艺，装置容积800~1500m3。集中沼
气工程发酵装置容积2000~5000m3。
容积达到1000m3的立式发酵罐顶部常
常装有双膜贮气柜，发酵--贮气一体化。

沼气工程不同工艺特点的综述

沼气工程不同工艺特点的综述随着环境污染和能源短缺问题日益严重,发展沼气工程,对实现环境、能源和经济的可持续发展具有越来越重要的意义。

而选用合理的工艺是这项工程高效开展的保证。

本文将对目前沼气工程发展中根据不同发酵机制研发出的厌氧消化器工艺特点做概括论述,便于在沼气工程设计工作中查找最佳工艺。

1厌氧消化器的分类及特点根据水力滞留期(HRT)、固体滞留期(SRT)、微生物滞留期(MRT)的不同,沼气工程中的厌氧消化器可分常规型、污泥滞留型和附着膜型三大类。

1.1 常规型消化器又分为常规消化器、全混合式消化器(CSTR)、卧式推流厌氧消化器(HCPF)、单元混合塞流式厌氧消化器(UPR)。

1.1.1 常规消化器结构简单、应用广泛,但无搅拌装置,原料自然分层沉淀,厌氧消化活动旺盛场所只限于活性层内,因而效率较低。

我国农村最常用的水压式沼气池就属于常规消化器。

1.1.2 CSTR适宜高TS废物的处理。

能避免分层,使物料、温度等分布均匀;抑制物质分散迅速,保持较低水平;能避免浮渣、结壳、堵塞、气体逸出不畅和短流现象;投资较小,运行管理简单,易于数学建模。

但容积负荷率低;需搅拌,能效比低;出水水质较差。

这种消化器适宜高TS原料,是以前使用最多、适用范围最广的一种消化器。

能避免分层,使物料、温度等分布均匀,进入消化器的抑制物质能够迅速分散,保持较低的浓度水平;能避免浮渣、结壳、堵塞、气体逸出不畅和短流现象;投资小,运行管理简单,易于数学建模。

但是由于无法做到使SRT和MRT大于HRT,需要的消化器体积较大,容积负荷率低;需搅拌、能耗大,能效比低;微生物随出料流失较多,出水水质较差,应用范围逐渐缩小。

1.1.3 HCPF适用高浓度、高TS有机废水的处理。

结构简单,投资较小,不需搅拌,能耗低;运转方便,故障少,稳定性高。

但固体物可能沉淀于底部,形成大量死区,影响消化器的有效体积,使HRT 和SRT降低;需要固体和微生物的回流作为接种物;消化器面积/体积比值较大,且难恒温,效率较低,出水水质相对较差;易结壳。

常见沼气发酵工艺类型汇总

常见沼气发酵工艺类型汇总对于沼气发酵工艺，从不同角度有不同的分类方法。

一般从投料方式、发酵温度、发酵阶段、发酵级差、料液流动方式等角度，可作如下分类：（一）以投料方式划分根据沼气发酵过程中的投料方式不同，可将发酵工艺分为连续发酵、半连续发酵和批量发酵三种工艺。

1、连续发酵工艺沼气池发酵启动后，根据设计时预定的处理量，连续不断地或每天定量地加人新的发酵原料，同时排走相同数量的发酵料液，使发酵过程连续进行下去。

发酵装置不发生意外情况或不检修时，均不进行大出料。

采用这种发酵工艺，沼气池内料液的数量和质量基本保持稳定状态，因此产气量也很均衡。

这种工艺流程是先进的，但发酵装置结构和发酵系统比较复杂，造价也较昂贵，因而适用于大型的沼气发酵系统，如大型畜牧场粪污、城市污水和工厂废水净化处理，多采用连续发酵工艺。

该工艺要求有充分的物料保证，否则就不能充分有效地发挥发酵装置的负荷能力，也不可能使发酵微生物逐渐完善和长期保存下来。

因为连续发酵不会因大换料等原因而造成沼气池利用率上的浪费，从而使原料消化能力和产气能力大大提高。

2、半连续发酵工艺沼气发酵装置发酵启动初始，一次性投入较多的原料（一般占整个发酵周期投料总固体量的1/4〜1/2)，经过一段时间，开始正常发酵产气，随后产气逐渐下降，此时就需要每天或定期加入新物料，以维持正常发酵产气，这种工艺就称为半连续沼气发酵。

我国农村的沼气池大多属于半连续发酵。

其中的“三结合”沼气池，就是将猪圈、厕所里的粪便随时流入沼气池，在粪便不足的情况下，可定期加人铡碎并堆怄后的秸秆等纤维素原料，起到补充碳源的作用。

这种工艺的优点是比较容易做到均衡产气和计划用气，能与农业生产用肥紧密结合，适宜处理粪便和秸秆等混合原料。

3、批量发酵工艺发酵原料成批量地一次投入沼气池，待其发酵完后，将残留物全部取出，又成批地换上新料，开始第二个发酵周期，如此循环往复。

农村小型沼气干发酵装置和处理城市垃圾“卫生填埋法”均采用这种发酵工艺，这种工艺的优点是投料启动成功后，不再需要进行管理，简单省事，其缺点是产气分布不均衡，高峰期产气量高，其后产气量低，因此所产沼气适用性较差。

沼气系统工艺描述

沼气系统工艺描述污泥中的有机物厌氧消化后主要产物是沼气。

在顺利地进行消化时，对于含水率97%左右的投入污泥，每于克有机物产气量350〜550L,产生7〜10倍投入污泥量的沼气。

沼气的成分因污泥的消化状态不同而异，一般沼气主要成分见表10-23o同时，空气中沼气含量达到一定浓度会具有毒性，沼气与空气以1 : (8. 6〜20.8)(体积比)混合时，如遇明火会引起爆炸。

污泥厌氧沼气系统一般分为4个子系统：沼气收集净化储存系统，沼气搅拌系统，沼气利用系统和废气燃烧系统。

为了安全可靠地使用沼气，污水处理厂除了保证污泥消化系统的正常运转，还要顺利完成沼气的收集、运输、储存和脱硫等工作。

(1)沼气收集消化池中产生的气体从污泥表而挥发出来聚集于消化池顶部集气罩中。

消化池中沼气的收集必须注意;保持消化池池顶的气密性，不得从消化池的缝隙中漏出气体，因此混凝土的接缝必须进行特殊处理;沼气为湿态气体，而且还有腐蚀性强的硫化氢，为了防止这一腐蚀作用，在污泥泥位以上的消化池内壁应结合紧密, 以免脱落失去作用；池顶的入孔、管件等钢制部件要完全密封，并必须在浇灌混凝十之前预埋，以防气密性能不好;气体的捕集应考虑污泥的投加及消化污泥的排除，以及由干脱离液排出引起的产气量与气压的变化。

（2）沼气输送从消化池出来的气体压力很低，木来可以考虑使用薄壁钢管，但是由于气体的腐蚀作用，应使用管壁较厚的钢管。

尤其比较麻烦的是焊缝，必须涂上耐腐蚀沥青防腐。

从安全方而考虑，气罐出口侧的气管管径以气体流速3〜5m/s来确定。

（3）沼气储存由于污泥消化过程中产气量和沼气用户的用气量不相等，必须设置储气装置--------- 储气罐。

储气罐的容量，根据处理厂的规模（日产气量）和沼气的日用气量来决定。

对于用气量变化，通常只做白天调整，储气量一般为日产气量的25%〜40%。

大型处理厂可设置储存25%H产气量的储气罐，小型污水厂可设置储存40%日产气量的储气罐。

沼气技术经验总结

沼气技术经验总结一、建池技术搞好沼气建设，主要有七大工序：一是选址划线。

建设沼气的场地要选择背风向阳，座北朝南无高大建筑物，大树等障碍物遮蔽，土质坚实的场地做为修建沼气池的场地；二是定桩放线。

要严格按照国家标准图纸尺寸要求划好开挖线，放线后要求农户取土挖池修复土胎模，备料：要求农户准备3方水洗沙（泥沙含量＜3%＝，方石子（直径2-3cm）；三是支模箍池。

我县今年以来全部采用砖模箍池混凝土浇筑。

当农户挖好池、备好料后，技工要及时支模箍池，箍池时要求农户投劳5-6人，协助技工和浆灌浆浇捣。

一般8m3沼气池，先打池底（锅底形）后平1砖立9砖浇筑成圆柱体1米高，箍圆拱形池顶11-12旋砖，混凝土抹拱最薄处6厘米厚，再铺一层塑料膜后回填土。

然后支上口钢模浇筑池口。

在准备充分的条件下，箍池这一工序半天时间就完成了；四是卸模粉刷。

沼气池的粉刷工艺是所建沼池能不能启动运行的关键性工序。

为保证质量，粉刷必须严格实行“三灰四浆一剂”八道工序，尤其要注意池底与池墙，池墙顶与拱部等相交接处的粉刷密封；五是试水试压。

粉刷密封后的沼气池必须试水试压，通过灌满水，24小时内观察不渗漏，试气不漏气者视为合格，尚可进行使用；六是装料封口。

原料入池前，必须对原料进行预处理，由于沼气生产是在密闭条件下经过厌氧发酵过程获得，所以对原料必须预处理，将准备好的原料（一般第一次装料8m3沼气池需3托车）洒水堆沤；堆沤时加水量以料堆下不渗出水为宜，后覆盖塑膜，当气温在15℃左右堆沤5-7天，气温在20℃左右堆沤3-5天，看到堆沤的原料发出白毛，冒出青气后倒入池内，在加30℃-40℃温水，然后搅拌均匀，及时加盖封口（用红胶泥封口），通过以上处理，2-3天就可以产沼气了；例如嘴头村会计雍文廷家装料后3天启动，xxx 乡xx村头天装料封口，第2天就启动了。

七是启动运行。

沼气生产，最根本的是产生沼气的原料有无丰富的沼气微生物，所以原料配比、接种物的多少是沼气能否启动运行的关键技术环节，一般地说，沼气发酵时的碳氮比为25-30:1,以猪粪、牛粪为主要原料启动时加入20%的接种物，如老沼池中的悬浮污泥，河流湖泊底层的沼渣，坑塘污泥和积水粪炕的粪肥都可以作为接种物。

沼气发酵工艺介绍

1.2.2 厌氧处理工艺选择1、各类厌氧工艺性能概述（1）完全混合厌氧工艺（CSTR）CSTR是在常规消化器内安装了搅拌装置，使发酵原料和微生物处于完全混合状态，该消化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。

在该消化器内，新进入的原料由于搅拌作用很快与发酵期内的发酵液混合，使发酵池底浓度始终保持相对较低的状态。

而其排除的料液又与发酵液的底物浓度相等，并且在出料时微生物也一起被排出，所以，出料浓度一般较高。

该消化器具有完全混合的状态，其水力停留时间、污泥停留时间、微生物停留时间完全相等，即HRT=SRT=MRT。

为了使生长缓慢的产甲烷菌的增殖和冲出速度保持平衡，要求HRT较长，一般要10-15d或更长的时间，进料浓度8%-12%。

中温发酵时负荷为3-4kgCOD（m3.d），高温发酵为5-6 kgCOD（m3.d）。

CSTR的优点：1.可以进入高悬浮固体含量的原料；2.消化器内物料的均匀分布，避免了分层状态，增加了底物和微生物接触的机会；3. 消化器内温度分布均匀；4.进入消化器的抑制物质，能够迅速分散，保持较低的浓度水平；5.避免了浮渣、结壳、堵塞、气体逸出不畅和短流现象。

缺点：1.由于消化器无法做到使SRT和MRT在大于HRT的情况下运行，所以需要消化器体积较大；2.要有足够的搅拌，所以能量消耗较高；3.生产用大型消化器难以做到完全混合；4.底物流出该系统时未完全消化，微生物随出料而流失。

（2）厌氧接触工艺反应器厌氧接触工艺反应器是完全混合式的，是在连续搅拌完全混合式厌氧消化反应器（CSTR）的基础上进行了改进的一种较高效率的厌氧反应器。

反应器排出的混合液首先在沉淀池中进行固液分离，污水由沉淀池上部排出，沉淀池下部的污泥被回流至厌氧消化池内。

这样的工艺既保证污泥不会流失，又可提高厌氧消化池内的污泥浓度，从而提高了反应器的有机负荷率和处理效率，与普通厌氧消化池相比，可大大缩短水力停留时间。