大中型沼气工程培训课件
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大型沼气工程安全使用和管理培训(最终课件)
• 沼气池发酵初期由于产酸菌 机酸，导致pH下降，随着发酵持 中和一部份有机酸，同时甲烷菌 化为甲烷（CH4）和二氧化碳（ 值。所以，在正常的发酵过程中 自然进行调节，先由高到低，然 自然平衡（即适宜的Ph），一般 在配料和管理不当，使正常发酵 可能出现有机酸大量积累，发酵
• 五、适宜的发酵浓度
• 一、预处理池
• 1）观察搅拌器运行是否正常。 方法处理。
• 2）观察进水泵运行是否正常， 械故障处理方法处理。
• 二、一体化厌氧消化罐
• 1）观察消化罐内循环泵运行是 故障处理方法处理。
• 2）记录消化罐压力表读数。如 常，应立即寻找原因。
• 3）记录消化罐内温度。温度应 偏低，应延长加蒸气时间，偏高
• 1）观察脱硫罐的运行是否正常 处理方法处理。
• 2）水封器内的水位是否正常。 水，再寻找下降的原因。按水封
• 3）脱水罐运行是否正常，出水 按机械故障处理方法处理。
• 2、发电机房
• 1）观察发电机发电时的运行是 机故障处理方法处理，如现场无
• 2）发电机的余热利用管道是否 现漏水应立即找出泄露处，并进 法处理。
• 三、沼气灶具的使用操作
• 采用沼气做燃料，虽然具有 燃易爆气体，燃烧生成的烟气中 有不慎，容易发生火灾、爆炸及 ，用户必须正确使用沼气灶具， 分发挥沼气燃料的优点。
• 用户在准备使用沼气时应注意： 具，必须经专业人员对灶具进行 的液化气淋浴器不能使用沼气，
• 沼气中的主要成分是甲烷、二氧 二氧化碳为无色无味气体，硫化
• 4）、待沼气散尽后，叫专业人 气原因。
• 5）、查出原因后，有针对地进 • 6）、一切恢复正常后，开启总
。 • 2、贮气柜漏气 • 1）、应紧急疏散附近的人员， • 2）、请专业维修工进行检查，
《农村沼气技术培训》课件
定期检查和维护
定期对沼气设备进行检查和维护 ，确保设备正常运行，及时排除
安全隐患。
沼液、沼渣的综合利用
沼液施肥
沼液富含有机质和营养元素，可作为有机肥料施用于农田，提高 土壤肥力。
沼渣养殖
沼渣含有丰富的蛋白质、矿物质等营养成分，可用于养殖业，如养 鱼、养猪等。
沼液、沼渣制作有机肥
将沼液、沼渣进行加工处理，制作成有机肥料，可广泛应用于园艺 、花卉等领域。
就业机会
沼气技术的推广应用可以 创造就业机会，如沼气工 程建设、沼气设备维修等 职业岗位。
03 沼气池的建造与维护
沼气池的选址与设计
选址原则
选择地势平坦、土质坚实、地下 水位低、靠近原料来源的地方， 同时考虑到交通便利和安全问题 。
设计要点
根据沼气池的用途和规模，确定 合适的容积和布局，确保发酵容 积和储气容积足够，同时考虑进 出料方便和后续维护。
知识。
实践操作
组织学员实地考察，动 手操作，掌握沼气设施
的施工和维护技能。
案例分析
分析成功的沼气项目案 例，提高学员解决实际
问题的能力。
互动讨论
鼓励学员提问、交流心 得，促进学员之间的互
动与合作。
02 沼气基础知识
沼气的产生原理
沼气的产生
发酵过程
沼气是由有机物在厌氧环境中经过微 生物的发酵作用而生成的一种可燃气 体，主要成分是甲烷和二氧化碳。
发酵过程是指微生物在厌氧环境中将 有机物分解为沼气、二氧化碳和水的 生物化学过程。
厌氧环境
厌氧环境是指缺乏氧气或氧气不足的 环境，在这种环境下，微生物通过发 酵作用将有机物分解为简单的化合物 。
沼气的应用领域
01
沼气工程—大中型沼气工程
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•铺设地热管道
沼气工程—大中型沼气工程
•布的热管道线顺到墙外
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沼气工程—大中型沼气工程
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•使用松木，可以不被硫腐蚀；木条有轻微的 间隔，气可以缓慢的透过。
沼气工程—大中型沼气工程
•使用防护材料防止混凝土被沼气腐蚀。 在墙上制作空洞为管线，传感器，透 视窗等用。宽21米，高6米，共28排 加热管线，在集气层没有热管线。
• 缺点是产沼气量相对较少，起动漫，管理复杂，运行费用
稍高，一般适宜于以废水达标排放，减少环境污染为目的的
地方。
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沼气工程—大中型沼气工程
• 升流式厌氧污泥床 （UASB）
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• 有反应区、沉淀区和集气室三 部分组成。 • 废水从污泥床底部进入，与污 泥床中的污泥进行混合接触，微 生物分解废水中的有机物产生较 强烈的搅动，在污泥床上部形成 悬浮污泥层。气、水、泥的混合 液上升至三相分离器内，沼气气 泡碰到分离器下部的反射板时， 折向气室而被有效地分离排出； 污泥和水则经孔道进入三相分离 器的沉淀区，在重力作用下，水 和泥分离，上清液从沉淀区上部 排出，沉淀区下部的污泥沿着斜 壁返回到反应区内。在一定的水 力负荷下，绝大部分污泥颗粒能 保留在反应区内，是反应区具有 足够的污泥量。
积30%；
• 节省工程造价15%； • 建设工期短，缩短工期50%； • 寒冷第七冬季也能正常运
行；
• 产气率高：1.01.5m3/m3.d；
• 安全可靠，检修维护方便。
沼气发酵、贮气一体化 反应器
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沼气工程—大中型沼气工程
（2）结构特点：
• 装置下部为发酵部分，上部贮气。 • 罐体常用径高比为2：1——3：1。 • 中温发酵，常年稳定运行 • 罐内安装侧搅拌器或斜搅拌器 • 生物脱硫 • 罐底和罐壁上安装增温管。
大中型沼气工程技课件
• 颗粒污泥形状：范围0.2~5mm,成熟直径2~3mm;
产氢产乙酸菌 甲烷八叠球菌 甲烷螺菌
乙酸裂解菌
产酸菌
颗粒污泥图片
颗粒污泥
细菌分裂照片
电镜扫描图片
3.膨胀颗粒污泥床（EGSB）
1-配水系统；2-反应区； 3-定相分离器；4-沉淀区； 5-出水系统；6-出水循环系统
改进的UASB; 高度达20~30m的反应器， 具有高速回水流，可低温 条件下运行；COD去除率 高； 运行条件和控制技术要求 高，不适合用于处理固体 物含量高的废水。
4.内循环厌氧反应器
• 内循环（internal circulation)厌氧反应器
• 1986年由荷兰某公司研究成功并用于生 产内循环厌氧反应器，是目前世界上效 能最高的厌氧反应器。该反 应器是集 UASB反应器和流化床反应器 的优点于 一身，利用反应器内所产沼气的提升力 实现发酵料液内循环的一种新型反应器。
• 2004年开始，哥德堡等城市把沼气与天然气管网连 接， 输送到用户 。瑞典沼气协会估算，若以10%农地和林业废 弃物生 产沼气，沼气生产能力将达到853万吨油当量/年， 而目 前的瑞典全国能耗仅为768万吨油当量，到2020年瑞 典 成为世界上第一个不依赖石油的国家。
英国
• 2002年英国开始实行绿 色证书系统—《可再生能源义 务 证书系统》，该系统要求电力供应商每年增加可再生能源 发电的份额，2005~2006年度为5. 7%，2015年将达到 15.4%。
优点：无需搅拌，结构简单， 能耗低；适用高SS废物的处 理；运转方便，故障少，稳定 性高。 缺点：固体物易沉底，影响消 化器有效体积；需要固体和微 生物回流接种；容器内温度难 保持一致，效率低；易产生 结壳。
产氢产乙酸菌 甲烷八叠球菌 甲烷螺菌
乙酸裂解菌
产酸菌
颗粒污泥图片
颗粒污泥
细菌分裂照片
电镜扫描图片
3.膨胀颗粒污泥床（EGSB）
1-配水系统；2-反应区； 3-定相分离器；4-沉淀区； 5-出水系统；6-出水循环系统
改进的UASB; 高度达20~30m的反应器， 具有高速回水流，可低温 条件下运行；COD去除率 高； 运行条件和控制技术要求 高，不适合用于处理固体 物含量高的废水。
4.内循环厌氧反应器
• 内循环（internal circulation)厌氧反应器
• 1986年由荷兰某公司研究成功并用于生 产内循环厌氧反应器，是目前世界上效 能最高的厌氧反应器。该反 应器是集 UASB反应器和流化床反应器 的优点于 一身，利用反应器内所产沼气的提升力 实现发酵料液内循环的一种新型反应器。
• 2004年开始，哥德堡等城市把沼气与天然气管网连 接， 输送到用户 。瑞典沼气协会估算，若以10%农地和林业废 弃物生 产沼气，沼气生产能力将达到853万吨油当量/年， 而目 前的瑞典全国能耗仅为768万吨油当量，到2020年瑞 典 成为世界上第一个不依赖石油的国家。
英国
• 2002年英国开始实行绿 色证书系统—《可再生能源义 务 证书系统》，该系统要求电力供应商每年增加可再生能源 发电的份额，2005~2006年度为5. 7%，2015年将达到 15.4%。
优点：无需搅拌，结构简单， 能耗低；适用高SS废物的处 理；运转方便，故障少，稳定 性高。 缺点：固体物易沉底，影响消 化器有效体积；需要固体和微 生物回流接种；容器内温度难 保持一致，效率低；易产生 结壳。
大中型沼气工程简介上传稿.ppt
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
采用地下式能利用地温保证常年均衡发酵，能达 到良好的处理效果。利用有利地势自流进出科，使运 行管理极其费用降到最低。沼气池容积产气率可达到 0.3m3/m3.d，相当于容积负荷1kg TS/m3.d。江西、福 建等地养殖场大多采用地下式厌氧处理系统。 自然处理系统大多采用氧化塘，如杭州市蛋鸡饲 养场沼气生态工程以及江西进贤牧业公司养殖场废水 处理工程、江西省良种猪场废水处理工程、江西定南 五丰牧业有限公司养殖场废水处理工程以及江西每项 星垦殖场废水处理工程等。
3）坚持资源化、减量化、廉价化的原则。 鉴于我国畜禽养殖污染物排放量大的特点，在环境管理上， 一是强调资源化原则。既在环境容量允许条件下，使畜禽废弃物 最大限度的在农业生产中得到利用，利用形式可以多元化并依靠 法规、政策强制监督实施。二是减量化原则。通过多种途径，实 施“雨污分离、干湿分离、粪尿分离”等手段削减污染物的排放 总量，减少处理和利用难度，降低处理成本。为提高资源化水平 创造条件。三是廉价化原则。与工业污染防治不同，畜禽养殖业 从总体上看整体利润率不高，而污染又相当严重，如果污染治理 成本过高将使养殖业难以得到发展，只有通过科技进步，在资源 化和减量化的前提下，研制高效、实用特别是低廉的治理技术， 才能真正实现畜禽养殖业的经济发展与环境保护的“双赢”。
4）采用工艺技术： 有厌氧处理、好氧处理、厌氧＋好氧 处理以及氧化塘、人工湿地等自然处理.
1.4我国几种畜禽废水处理模式简 介
1.4.1还田模式 畜禽粪污还田作肥料是一种传统的、最经济有效 的处置方法，可以使畜禽粪尿不排向外界环境，达到 零排放。畜禽家庭分散户养方式的粪污处理均是采用 这种处置方法。畜禽粪尿的还田使用，既可以有效地 处置污染物，又能将其中有用的营养成分循环于土壤 植物生态系统中。粪尿、冲洗水施于土壤中，通过土 壤微生物和植物的作用，将粪尿中有机物质分解转化 成稳定的腐殖质以及植物生长因子，有机氮磷转化成 无机氮磷，供植物生长利用，从而可以减少化肥的作 用。
大型沼气工程安全使用和管理培训最终课件
Explore the current state and future prospects of the biogas industry.
Safety Risks in Biogas Production and Utilization
Leakage Hazards
Identify the potential risks associated with biogas leaks and learn effective prevention and treatment measures.
Learn about the permitting process and the importance of maintaining regulatory compliance.
3
Reporting and Documentation
Discover the necessary reporting and documentation requirements for biogas plant operators.
Management of Large-Scale Biogas Projects
1
Project Planning
Discover the key aspects of project planning, including site selection, permitting, and stakeholder engagement.
2
Operations and Monitoring
Explore effective strategies for managing day-to-day operations and monitoring biogas production and utilization.
Safety Risks in Biogas Production and Utilization
Leakage Hazards
Identify the potential risks associated with biogas leaks and learn effective prevention and treatment measures.
Learn about the permitting process and the importance of maintaining regulatory compliance.
3
Reporting and Documentation
Discover the necessary reporting and documentation requirements for biogas plant operators.
Management of Large-Scale Biogas Projects
1
Project Planning
Discover the key aspects of project planning, including site selection, permitting, and stakeholder engagement.
2
Operations and Monitoring
Explore effective strategies for managing day-to-day operations and monitoring biogas production and utilization.
大型工程沼气工程技术与应用资料PPT课件
2
蛋白质
脂类
氨基酸
脂肪酸 ，甘油
甲醇
乙酸
乙醇
酪酸
乳酸
戊酸
产乙酸产氢菌
甲酸
丙酸
乙酸
H2/CO2
乙酸 CO2
H
产甲烷菌
乙酸
H 2 / CO
2
CO2+CH4
厌氧消化微生物
主要功能
1）主要发酵细菌
羧菌属（Clostridium）降解淀粉、蛋白质等有机物， 产生丙酮、丁醇、丁酸、乙酸和氢气。 似杆菌属（Bacteroides） 降解纤维素或半纤维素。
2.沼气发酵微生物学原理
2.1 沼气发酵阶段理论
利用厌氧微生物进行有机废弃物厌氧分解的工艺称之为 厌氧处理；
以产出沼气为重要指标的厌氧处理就是沼气发酵工艺。
有机物要经过水解，产酸等多种不同的微生物降解过程，最终由产甲烷细 菌作用而生成甲烷和二氧化碳。
好氧处理： 厌氧处理：
能量代谢最终电子受体
氧 简单有机物
简单溶解性有机物 1 酸化阶段 1 脂肪酸、醇类 2 产氢产乙酸菌 2 H2 ，CO2 气化阶段 产甲烷菌4
甲烷产量的30%
产酸产氢 阶段
3 同型产乙酸菌
CH3COOH 产甲烷 菌 70% 甲烷产量的 5 产甲烷 阶段
CH4+ CO2
2.2 沼气发酵微生物
厌氧消化阶段微生物
碳水化合物 水解菌 单糖 产酸菌 甲酸 H 2 / CO
Acetogenesis
Carbon dioxide Hydrogen
Methane Carbon dioxide
厌 氧 消 化 阶 段 理 论
Methanogenesis
厌氧消化三阶段系统图
蛋白质
脂类
氨基酸
脂肪酸 ，甘油
甲醇
乙酸
乙醇
酪酸
乳酸
戊酸
产乙酸产氢菌
甲酸
丙酸
乙酸
H2/CO2
乙酸 CO2
H
产甲烷菌
乙酸
H 2 / CO
2
CO2+CH4
厌氧消化微生物
主要功能
1）主要发酵细菌
羧菌属（Clostridium）降解淀粉、蛋白质等有机物， 产生丙酮、丁醇、丁酸、乙酸和氢气。 似杆菌属（Bacteroides） 降解纤维素或半纤维素。
2.沼气发酵微生物学原理
2.1 沼气发酵阶段理论
利用厌氧微生物进行有机废弃物厌氧分解的工艺称之为 厌氧处理；
以产出沼气为重要指标的厌氧处理就是沼气发酵工艺。
有机物要经过水解，产酸等多种不同的微生物降解过程，最终由产甲烷细 菌作用而生成甲烷和二氧化碳。
好氧处理： 厌氧处理：
能量代谢最终电子受体
氧 简单有机物
简单溶解性有机物 1 酸化阶段 1 脂肪酸、醇类 2 产氢产乙酸菌 2 H2 ，CO2 气化阶段 产甲烷菌4
甲烷产量的30%
产酸产氢 阶段
3 同型产乙酸菌
CH3COOH 产甲烷 菌 70% 甲烷产量的 5 产甲烷 阶段
CH4+ CO2
2.2 沼气发酵微生物
厌氧消化阶段微生物
碳水化合物 水解菌 单糖 产酸菌 甲酸 H 2 / CO
Acetogenesis
Carbon dioxide Hydrogen
Methane Carbon dioxide
厌 氧 消 化 阶 段 理 论
Methanogenesis
厌氧消化三阶段系统图
沼气工程技术讲座第一讲
沼气工程技术讲座（一）沼气工程技术发展现状与展望田晓东1张典2俞松林2崔彦如3（1吉林省能源研究所；2吉林省节能监察中心；吉林.长春130012；3吉林省农业科学院农村能源研究所）随着畜禽养殖业不断向着规模化、集约化方向发展，各大养殖场每天排出的粪便，给农村环境带来的污染越来越严重。
伴随人民生活水平提高和环境意识的逐渐增强，对畜禽粪便进行无害化处理和资源化利用已经提到日程上来。
采用厌氧生物法处理畜禽粪污的沼气工程，即可获得较好的经济效益，又有一定的环境效益和社会效益。
在这同时，国家为贯彻“扩大内需，促进经济增长”的战略部署，决定进一步加大农村沼气建设力度。
对农村的沼气工程建设，市场有需求，国家有扶持政策，沼气工程技术的普及和提高，显得尤其必要。
结合贯彻国家沼气工程设计的相关标准和规范，在总结以往工作实践的基础上，参考了相关沼气专家的资料文献和意见，迎约编写“沼气工程技术”讲座。
沼气工程技术讲座共设六讲，其中包括沼气工程技术发展现状与展望、沼气工程平稳运行技术条件、沼气工程设计、厌氧消化器设计、沼气工程施工建设与竣工验收，以及沼气工程启动调试和运行管理等。
作者简介：田晓东（1940～），男，高级工程师，主要从事生物质能工程技术开发利用1、沼气发酵沼气是由沼泽或池塘底部逸出来的小气泡，收集起来可以点燃而得名。
沼气可分为天然沼气和人工沼气两大类。
人们有意识地模仿产生沼气的自然环境建造沼气池，将各种有机物质作为发酵原料，用人工的方法制取沼气，这是“人工沼气”。
1.1 沼气性质沼气是一种混合气体，它的主要成分是甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2），此外还含有少量的硫化氢（H2S）、氢（H2）、一氧化碳（CO）、氮（N2）等气体。
当沼气池处于正常稳定发酵阶段时，沼气的体积组成大致为甲烷约占50%～70%，二氧化碳约占25%～45%，其他气体含量较少。
沼气中的甲烷、氢气、一氧化碳是可以燃烧的气体，主要利用这一部分气体的燃烧来获得能量。
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大中型沼气工程培训课件
一、基本概念 1、常用反映原料有机物含量的指标
（1）总固体(total solid，TS)： 又称干物质，是指原料中除去水分以后剩下的物质。 （2）挥发性固体（volatile solid，VS）： 原料中总固体中除去灰分以后剩下的物质。 （3）化学需氧量（chemical oxygen demand，COD）: 指用强氧化剂重铬酸钾，在强酸溶液中将有机物氧化为CO2、H2O所 消化的氧量，用CODCr 以一般写成COD，其单位为mg/L。 （4）生物需氧量（biochemical oxygen demand，BOD）： 指在有充足氧气存在的条件下，由于微生物的活动，降解有机物所需 的氧量，其单位为mg/L。
高压储存
压缩脱二氧化碳
两相高效厌氧发酵
针式粉碎机
• 物料首先要脱水—— 自然干燥，约14-17%
• 针式粉碎机效率24t/h，每吨耗电2-4度。
• 粉碎颗粒可调整。
斗式升料机
• 斗式生料 • 上部连接汽爆仓，下 部连接粉碎机。
反应器
• 工程设备——（1）钢结构的厌氧消化器
• 工程设备——（2）钢筋混凝土结构厌氧消化装置
（3）工作原理： • 通过支撑鼓风机的充气，调整并维持内外 膜之间夹层的空气压力，以保护维持贮气柜 的结构，并将内膜的沼气送入输气管道。
平整地面
为建造发酵罐 进行挖掘
水养护 第一次灌浆
铺பைடு நூலகம்地热管道
布的热管道线顺到墙外
使用松木，可以不被硫腐蚀；木条有轻微的间 隔，气可以缓慢的透过。
使用防护材料防止混凝土被沼气腐蚀。 在墙上制作空洞为管线，传感器，透 视窗等用。宽21米，高6米，共28排 加热管线，在集气层没有热管线。
增温保温装置： 钢筋混凝土罐体的增温
管一般安装在罐壁内侧的 下部。
钢结构罐体的增温管一
般安装在罐壁外侧。
气暖热电肥联产的沼气工程
四、两个典型案例 ——北京德青源健康养殖生态园2MW沼气发电工程（2007）
1.鸡粪资源量：212t/d，TS 30%； 2.工程规模：3,000m3厌氧罐×4
座； 3.设计沼气产量：20,000m3/d 4.设计发电量：40,000kW.h/d 5.沼肥18万吨/年，供4万亩果园、
4.关键设备
工艺设计——1.分体式沼气工程
某鸡场沼气发电工程流程图
余热利用
生物脱硫塔
发电并网
双膜干式贮气柜 沼气火炬 沼气增压风机 沼气发电机组
余热锅炉
热水贮藏
鸡粪收集
冲洗污水 集水池
固态有机肥 液态有机肥
水解沉沙池 沼气
一级厌氧反应罐
二级厌氧反应罐
后发酵罐 固液分离 沼液池
热水
冷水
（1）预处理水解除砂工艺
完全混合式消化器示意图
b.进料浓度
大中型沼气工程进料TS浓度较高，在8%-12%之间： （1）可以提高装置利用率和产气率； （2）减少反应器容积，节省工程投资； （3）减少冬季增温能耗； （4）减少沼液、沼渣的运输量，降低运输成本。
c.停留时间
中温发酵为20-25d，高温发酵10-15d。 d.发酵温度 （1）高温发酵：最佳温度范围50-55℃； （2）中温发酵：温度范围为32-42℃。发酵温度每升高10℃， 厌氧反应速度约增加1倍。
• 升流式厌氧污泥床 （UASB）
有反应区、沉淀区和集气室三 部分组成。
废水从污泥床底部进入，与污 泥床中的污泥进行混合接触，微 生物分解废水中的有机物产生较 强烈的搅动，在污泥床上部形成 悬浮污泥层。气、水、泥的混合 液上升至三相分离器内，沼气气 泡碰到分离器下部的反射板时， 折向气室而被有效地分离排出； 污泥和水则经孔道进入三相分离 器的沉淀区，在重力作用下，水 和泥分离，上清液从沉淀区上部 排出，沉淀区下部的污泥沿着斜 壁返回到反应区内。在一定的水 力负荷下，绝大部分污泥颗粒能 保留在反应区内，是反应区具有 足够的污泥量。
• 蛋鸡粪中砂含量 8%，分离难度大。 通过中温水解工艺除 砂后可去除80-90%的 砂，避免贝壳粉和砂 在厌氧罐和管道内的 沉积、堵塞，保证后 续工艺正常运行。
（2）发酵工艺
• a.厌氧发酵罐
• 完全混合厌氧反应器（CSTR） • 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
• 厌氧处理的方法很多，但目前国内在养殖场应用最多的还 是完全混合式消化器和UASB工艺两种： • 完全混合工艺可使畜禽粪水全部进行厌氧处理， • 优点是处理量大，浓度高，产沼气量多，便于管理，易起 动，运行费用低； • 缺点是需消化器容积大，投资多，后处理麻烦。一般适宜 于以产沼气为主，有使用水肥习惯的地区。 • UASB工艺是先将粪水进行分离，只处理有机废水， • 优点是需消化器容积小，投资少，处理效果好； • 缺点是产沼气量相对较少，起动漫，管理复杂，运行费用 稍高，一般适宜于以废水达标排放，减少环境污染为目的的 地方。
背景 Background
• 养殖场地处城郊，环境敏感
• 年出栏200,000头猪，存栏120,000头猪
• 日排放185t猪粪和3,000t污水 污水性质： CODcr=10,000mg/L， SS=4,000mg/L， NH3-N=900mg/L
。
设计原则 Design principle
• 减量化 清洁生产，将猪粪污染物的排放量减少到最小， 实现固体物的充分利用
罐顶和中心柱注浆稳固
美观，提供线路，内 部安全观察保护。
斜 搅 拌 机
贮气外膜：具有良好的抗紫外线、耐老化的性能，起到保护内 膜、保持结构的作用。内膜具有良好抗甲烷渗透性能，防火性
能良好，耐磨，乃褶并且耐硫化氢腐蚀。
工艺设计——（3）秸秆厌氧发酵制取车用沼气工程技术
机械收获
秸秆青储
蒸汽爆破
加气机
2.发酵工艺： 高浓度、全混合、中温发酵、有搅拌 • TS 8%-12%：节省投资、节约增温能源、降低运输 能耗、产气率高，池容产气率可达到1-1.5m3/m3.d。 有搅拌装置，解决含固率高，物料不均，易结壳的 问题。 3.装置结构： 大型沼气工程，宜采用分体式厌氧罐和双模干式 贮气装置； 中小型沼气工程，宜采用发酵、贮气一体化沼气 装置。
• UASB设计主要考虑的几个参数：
（1）废水水质 厌氧污泥的颗粒化：COD含量；总固体浓度TSS 高蛋白，高脂肪含量的废水：消泡设施和装置 （2）反应器容积负荷 废水浓度、不溶性COD比率、出水TSS浓度确定能否采用UASB。 （3）水流上升速度 主要取决于反应器的进水流量和反应器的水平截面积。 允许出现短时间6m/h和2m/h的高峰值。
定性； （4）出水SS含量低。
缺点：
（1）需要安装三相分离器； （2）需要有效的布水器，使进料能均匀布于消化器底部； （3）进水要求低SS含量； （4）在高水力负荷或高SS负荷时易流失固体和微生物，运行
技术要求较高。
内循环厌氧反应器（IC）
• 1986年由荷兰派克公司研 究成功并用于生产内循环厌 氧反应器，是目前世界上效 能最高的厌氧反应器。该反 应器是集UASB反应器和流化 床反应器的优点于一身，利 用反应器内所产沼气的提升 力实现发酵料液内循环的一 种新型反应器。
工程设备——（3）各种专用配套设备
工程设备——（3）各种贮气装置
球冠型贮气柜 湿式钢结构贮气柜
工程设备——（4）沼气发电机组及余热回收装置
现阶段，中国生产的沼气发电机组规格： 24KW,80KW,100KW,120KW,180KW,200KW,300KW，500KW,
潜水搅拌泵
进料泵
切碎机
粪草进料装置
（3）沼气生物脱硫 技术
采用生物脱硫工艺，可 使沼气中的H2S含量降至 200ppm以下，脱硫效率95%。 脱硫成本0.03元/m3，比传 统化学脱硫降低70%。
生物脱硫原理 H2S+1/2O2S+H2O H2S+3/2O2H2SO3
沼气生物脱硫装置
（4）双膜干式贮气柜
• 双层膜干式贮气柜由外 膜、内膜和底膜组成，外 膜构成贮气柜外部球体形 状，内膜与底膜围成内腔 贮存沼气。 • 贮气柜可抵抗强风、积 雪、冰冻等恶劣天气的影 响，在寒冷地区冬季也能 安全运行。
二、集约化禽畜场沼气工程
• 利用畜禽粪便制取沼气的全套工程设施 ，包括原料的预 处理、厌氧消化、沼气净化及输配、发酵残留物后处理以 及工艺流程的控制、监测五个部分组成。
技术特点
• 1.技术模式： • 热、电、肥联产，零排放模式 • 冬季发电机余热增温，中温发酵，无需外加热源。 • TS 8%: 冬季余热80%用于增温； • TS 10%: 冬季余热60%用于增温； • TS 12%: 冬季余热40%用于增温。 • 多余热量还可用于蔬菜大棚的供暖。 • 夏季利用余热烘干沼渣； • 沼液、沼渣全部用于有机肥料，实现零排放。
饲料地。 6.年减排温室气体80,000tCO2当
量。 7.现该项目已并网发电。
（2）内蒙古蒙牛澳亚牧场1MW沼气发电工程
1.牛粪资源量：280t/d，TS为20% 2.工程规模：2,500m3厌氧罐×4
座 3.设计沼气产量：10,000m3/d 4.设计发电量：20,000kw.h/d 5.年产有机肥：沼渣8,000吨，沼
水解调节池 厌氧消化池 配水池
SBR池
SBR生物反应池
去复合肥料厂
运泥机
脱水机 污泥池
污泥浓缩池
沉淀池
达标排放
生物堆肥生产复合有机肥
预处理——固液分离
pre-treatment—separator
• 格栅机 • 水力筛 • 分离出的粪渣用于制作有机肥
行；
• 产气率高：1.01.5m3/m3.d；
一、基本概念 1、常用反映原料有机物含量的指标
（1）总固体(total solid，TS)： 又称干物质，是指原料中除去水分以后剩下的物质。 （2）挥发性固体（volatile solid，VS）： 原料中总固体中除去灰分以后剩下的物质。 （3）化学需氧量（chemical oxygen demand，COD）: 指用强氧化剂重铬酸钾，在强酸溶液中将有机物氧化为CO2、H2O所 消化的氧量，用CODCr 以一般写成COD，其单位为mg/L。 （4）生物需氧量（biochemical oxygen demand，BOD）： 指在有充足氧气存在的条件下，由于微生物的活动，降解有机物所需 的氧量，其单位为mg/L。
高压储存
压缩脱二氧化碳
两相高效厌氧发酵
针式粉碎机
• 物料首先要脱水—— 自然干燥，约14-17%
• 针式粉碎机效率24t/h，每吨耗电2-4度。
• 粉碎颗粒可调整。
斗式升料机
• 斗式生料 • 上部连接汽爆仓，下 部连接粉碎机。
反应器
• 工程设备——（1）钢结构的厌氧消化器
• 工程设备——（2）钢筋混凝土结构厌氧消化装置
（3）工作原理： • 通过支撑鼓风机的充气，调整并维持内外 膜之间夹层的空气压力，以保护维持贮气柜 的结构，并将内膜的沼气送入输气管道。
平整地面
为建造发酵罐 进行挖掘
水养护 第一次灌浆
铺பைடு நூலகம்地热管道
布的热管道线顺到墙外
使用松木，可以不被硫腐蚀；木条有轻微的间 隔，气可以缓慢的透过。
使用防护材料防止混凝土被沼气腐蚀。 在墙上制作空洞为管线，传感器，透 视窗等用。宽21米，高6米，共28排 加热管线，在集气层没有热管线。
增温保温装置： 钢筋混凝土罐体的增温
管一般安装在罐壁内侧的 下部。
钢结构罐体的增温管一
般安装在罐壁外侧。
气暖热电肥联产的沼气工程
四、两个典型案例 ——北京德青源健康养殖生态园2MW沼气发电工程（2007）
1.鸡粪资源量：212t/d，TS 30%； 2.工程规模：3,000m3厌氧罐×4
座； 3.设计沼气产量：20,000m3/d 4.设计发电量：40,000kW.h/d 5.沼肥18万吨/年，供4万亩果园、
4.关键设备
工艺设计——1.分体式沼气工程
某鸡场沼气发电工程流程图
余热利用
生物脱硫塔
发电并网
双膜干式贮气柜 沼气火炬 沼气增压风机 沼气发电机组
余热锅炉
热水贮藏
鸡粪收集
冲洗污水 集水池
固态有机肥 液态有机肥
水解沉沙池 沼气
一级厌氧反应罐
二级厌氧反应罐
后发酵罐 固液分离 沼液池
热水
冷水
（1）预处理水解除砂工艺
完全混合式消化器示意图
b.进料浓度
大中型沼气工程进料TS浓度较高，在8%-12%之间： （1）可以提高装置利用率和产气率； （2）减少反应器容积，节省工程投资； （3）减少冬季增温能耗； （4）减少沼液、沼渣的运输量，降低运输成本。
c.停留时间
中温发酵为20-25d，高温发酵10-15d。 d.发酵温度 （1）高温发酵：最佳温度范围50-55℃； （2）中温发酵：温度范围为32-42℃。发酵温度每升高10℃， 厌氧反应速度约增加1倍。
• 升流式厌氧污泥床 （UASB）
有反应区、沉淀区和集气室三 部分组成。
废水从污泥床底部进入，与污 泥床中的污泥进行混合接触，微 生物分解废水中的有机物产生较 强烈的搅动，在污泥床上部形成 悬浮污泥层。气、水、泥的混合 液上升至三相分离器内，沼气气 泡碰到分离器下部的反射板时， 折向气室而被有效地分离排出； 污泥和水则经孔道进入三相分离 器的沉淀区，在重力作用下，水 和泥分离，上清液从沉淀区上部 排出，沉淀区下部的污泥沿着斜 壁返回到反应区内。在一定的水 力负荷下，绝大部分污泥颗粒能 保留在反应区内，是反应区具有 足够的污泥量。
• 蛋鸡粪中砂含量 8%，分离难度大。 通过中温水解工艺除 砂后可去除80-90%的 砂，避免贝壳粉和砂 在厌氧罐和管道内的 沉积、堵塞，保证后 续工艺正常运行。
（2）发酵工艺
• a.厌氧发酵罐
• 完全混合厌氧反应器（CSTR） • 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
• 厌氧处理的方法很多，但目前国内在养殖场应用最多的还 是完全混合式消化器和UASB工艺两种： • 完全混合工艺可使畜禽粪水全部进行厌氧处理， • 优点是处理量大，浓度高，产沼气量多，便于管理，易起 动，运行费用低； • 缺点是需消化器容积大，投资多，后处理麻烦。一般适宜 于以产沼气为主，有使用水肥习惯的地区。 • UASB工艺是先将粪水进行分离，只处理有机废水， • 优点是需消化器容积小，投资少，处理效果好； • 缺点是产沼气量相对较少，起动漫，管理复杂，运行费用 稍高，一般适宜于以废水达标排放，减少环境污染为目的的 地方。
背景 Background
• 养殖场地处城郊，环境敏感
• 年出栏200,000头猪，存栏120,000头猪
• 日排放185t猪粪和3,000t污水 污水性质： CODcr=10,000mg/L， SS=4,000mg/L， NH3-N=900mg/L
。
设计原则 Design principle
• 减量化 清洁生产，将猪粪污染物的排放量减少到最小， 实现固体物的充分利用
罐顶和中心柱注浆稳固
美观，提供线路，内 部安全观察保护。
斜 搅 拌 机
贮气外膜：具有良好的抗紫外线、耐老化的性能，起到保护内 膜、保持结构的作用。内膜具有良好抗甲烷渗透性能，防火性
能良好，耐磨，乃褶并且耐硫化氢腐蚀。
工艺设计——（3）秸秆厌氧发酵制取车用沼气工程技术
机械收获
秸秆青储
蒸汽爆破
加气机
2.发酵工艺： 高浓度、全混合、中温发酵、有搅拌 • TS 8%-12%：节省投资、节约增温能源、降低运输 能耗、产气率高，池容产气率可达到1-1.5m3/m3.d。 有搅拌装置，解决含固率高，物料不均，易结壳的 问题。 3.装置结构： 大型沼气工程，宜采用分体式厌氧罐和双模干式 贮气装置； 中小型沼气工程，宜采用发酵、贮气一体化沼气 装置。
• UASB设计主要考虑的几个参数：
（1）废水水质 厌氧污泥的颗粒化：COD含量；总固体浓度TSS 高蛋白，高脂肪含量的废水：消泡设施和装置 （2）反应器容积负荷 废水浓度、不溶性COD比率、出水TSS浓度确定能否采用UASB。 （3）水流上升速度 主要取决于反应器的进水流量和反应器的水平截面积。 允许出现短时间6m/h和2m/h的高峰值。
定性； （4）出水SS含量低。
缺点：
（1）需要安装三相分离器； （2）需要有效的布水器，使进料能均匀布于消化器底部； （3）进水要求低SS含量； （4）在高水力负荷或高SS负荷时易流失固体和微生物，运行
技术要求较高。
内循环厌氧反应器（IC）
• 1986年由荷兰派克公司研 究成功并用于生产内循环厌 氧反应器，是目前世界上效 能最高的厌氧反应器。该反 应器是集UASB反应器和流化 床反应器的优点于一身，利 用反应器内所产沼气的提升 力实现发酵料液内循环的一 种新型反应器。
工程设备——（3）各种专用配套设备
工程设备——（3）各种贮气装置
球冠型贮气柜 湿式钢结构贮气柜
工程设备——（4）沼气发电机组及余热回收装置
现阶段，中国生产的沼气发电机组规格： 24KW,80KW,100KW,120KW,180KW,200KW,300KW，500KW,
潜水搅拌泵
进料泵
切碎机
粪草进料装置
（3）沼气生物脱硫 技术
采用生物脱硫工艺，可 使沼气中的H2S含量降至 200ppm以下，脱硫效率95%。 脱硫成本0.03元/m3，比传 统化学脱硫降低70%。
生物脱硫原理 H2S+1/2O2S+H2O H2S+3/2O2H2SO3
沼气生物脱硫装置
（4）双膜干式贮气柜
• 双层膜干式贮气柜由外 膜、内膜和底膜组成，外 膜构成贮气柜外部球体形 状，内膜与底膜围成内腔 贮存沼气。 • 贮气柜可抵抗强风、积 雪、冰冻等恶劣天气的影 响，在寒冷地区冬季也能 安全运行。
二、集约化禽畜场沼气工程
• 利用畜禽粪便制取沼气的全套工程设施 ，包括原料的预 处理、厌氧消化、沼气净化及输配、发酵残留物后处理以 及工艺流程的控制、监测五个部分组成。
技术特点
• 1.技术模式： • 热、电、肥联产，零排放模式 • 冬季发电机余热增温，中温发酵，无需外加热源。 • TS 8%: 冬季余热80%用于增温； • TS 10%: 冬季余热60%用于增温； • TS 12%: 冬季余热40%用于增温。 • 多余热量还可用于蔬菜大棚的供暖。 • 夏季利用余热烘干沼渣； • 沼液、沼渣全部用于有机肥料，实现零排放。
饲料地。 6.年减排温室气体80,000tCO2当
量。 7.现该项目已并网发电。
（2）内蒙古蒙牛澳亚牧场1MW沼气发电工程
1.牛粪资源量：280t/d，TS为20% 2.工程规模：2,500m3厌氧罐×4
座 3.设计沼气产量：10,000m3/d 4.设计发电量：20,000kw.h/d 5.年产有机肥：沼渣8,000吨，沼
水解调节池 厌氧消化池 配水池
SBR池
SBR生物反应池
去复合肥料厂
运泥机
脱水机 污泥池
污泥浓缩池
沉淀池
达标排放
生物堆肥生产复合有机肥
预处理——固液分离
pre-treatment—separator
• 格栅机 • 水力筛 • 分离出的粪渣用于制作有机肥
行；
• 产气率高：1.01.5m3/m3.d；