沼气工程技术原理
《沼气工程技术》课件
沼气工程技术经过多年的发展和改进，已经形成了一整套成熟的设计、建设和运维体系。
二、沼气原理
沼气生成的基本流程
沼气生成主要经历有机物的厌氧发酵、产气和气体收集 等阶段。
沼气成分及其特点
沼气主要成分为甲烷和二氧化碳，具有高热值、可燃性 和可回收性的特点。
三、沼气发电技术
沼气发电的基本原理
2
沼气利用设备的选择及其应用范围
根据不同的用途需求，选择适合的沼气利用设备，并广泛应用于农村和城市。
3
沼气利用系统的建设、运行和维护
沼气利用系统的建设需要考虑设备选型、工程安装和运维管理等方面，确保系统 高效稳定运行。
五、沼气工程设备
沼气发酵池及其类型
沼气输送系统
沼气发酵池是沼气工程的核心设备， 根据形式和材料的不同有不同的类 型。
展望沼气工程在未来的发展方向，探讨如何进一步提高沼气工程技术和应用的水平。
总结
1 沼气工程技术的重要性 2 沼气工程带来的环境
沼气工程技术作为一种可再
效益和经济收益
3 发展沼气工程技术的
前景
生能源利用技术，对于推动
沼气工程的推广应用将带来
随着能源需求的增长和能源
能源转型和实现可持续发展
环境污染减少、农村经济提
《沼气工程技术》PPT课 件
欢迎来到《沼气工程技术》PPT课件！本课程将介绍沼气的基本概念、应用领 域以及沼气工程技术的发展历程。让我们一起探索这一重要能源领域的知识。
一、概述
什么是沼气？
沼气是由有机物在缺氧条件下发酵产生的混合气体，主要成分为甲烷和二氧化碳。
沼气在能源领域的重要性
沼气作为一种可再生能源，具有环保、经济和可持续发展的特点，在解决能源和环境问题上 发挥重要作用。
沼气和沼气工程的六大认识
沼气和沼气工程的六大认识一、广东沼气工程：什么是沼气?沼气，是人们经常看到，在沼泽地、污水沟或粪池里，有气泡冒出来，是各种有机物质，在隔绝空气（还原条件），并在适宜的温度、湿度下，经过微生物的发酵作用产生的一种自然界天然发生的沼气。
沼气是由意大利物理学家A.沃尔塔于1776年在沼泽地发现的。
1916年俄国人Β.П.奥梅良斯基分离出了第一株甲烷菌（但不是纯种）。
中国于1980年首次分离甲烷八叠球菌成功。
目前世界上已分离出的甲烷菌种近20株。
世界上第一个沼气发生器（又称自动净化器）是由法国L.穆拉于1860年将简易沉淀池改进而成的。
沼气的主要成分甲烷，甲烷是一种理想的气体燃料，沼气由50％～80％甲烷(CH4)、20％～40％二氧化碳(CO2)、0％～5％氮气(N2)、小于1％的氢气(H2)、小于0．4％的氧气(O2)与0．1％～3％硫化氢(H2S)等气体组成。
由于沼气含有少量硫化氢，所以略带臭味。
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。
甲烷它无色无味，与适量空气混合后即对燃烧。
每立方米纯甲烷的发热最为34000千焦，每立方米沼气的发热量约为20800－23600千焦。
即1立方米沼气完全燃烧后，能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。
与其它燃气相比，其抗爆性能较好，是一种很好的清洁燃料。
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、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。
沼气池建设算是污水处理中的一个厌氧环节，这个环节可以进行厌氧消耗大部份COD，并且此环节大多数无须外部能源补充的情况下进行，当然有一些高温发酵的情况下是需要烧余热锅炉来加温。
二、什么是沼气工程？沼气的主要成分甲烷，甲烷是一种理想的气体燃料，呢么能不能把这种可燃性气体转化为我们平常用的像天然气一样的造福人类的技术呢？然后，沼气工程出现了。
沼气工程原理
沼气工程原理同学们！今天咱就来好好唠唠沼气工程原理是咋回事儿。
沼气工程呢，简单来说就是把一些废弃物变成有用的沼气的神奇过程。
那它到底是咋工作的呢？别急，听我慢慢道来。
像咱农村常见的猪粪、牛粪、鸡粪这些畜禽粪便，还有农作物秸秆啥的，都是很好的沼气原料。
为啥呢？因为这些东西里面含有很多有机物。
有了原料之后，就把它们放进沼气池里。
沼气池就像是一个大罐子，专门用来发生神奇变化的地方。
这些原料在沼气池里会发生一系列的化学反应。
一开始，原料里的各种微生物就开始忙活起来啦。
有一类微生物叫发酵性细菌，它们可厉害啦！能把那些复杂的有机物分解成简单的有机酸、醇类、二氧化碳这些东西。
这就像是把一个大蛋糕切成了小块，方便后面的小伙伴们继续加工。
接着呢，产氢产乙酸菌上场了。
它们把发酵性细菌分解出来的那些产物进一步转化，变成乙酸、氢气和二氧化碳。
乙酸可是个重要的东西哦，后面的沼气生产就靠它啦。
然后呢，产甲烷菌就闪亮登场啦！产甲烷菌超级牛，它们能把乙酸、氢气和二氧化碳这些东西转化成沼气。
沼气主要成分是甲烷和二氧化碳，这就是我们最终想要得到的宝贝啦。
在沼气池里，温度也很重要哦。
如果温度太低，那些微生物就不活跃了，反应就会变慢。
一般来说，沼气池的温度在20 度以上比较好。
所以在冬天的时候，我们可能需要给沼气池做一些保温措施，让里面的微生物能舒舒服服地工作。
还有哦，沼气池里不能有太多的氧气。
因为产甲烷菌是一种厌氧菌，就是不喜欢氧气的家伙。
如果沼气池里进了太多氧气，产甲烷菌就没法好好干活啦。
那沼气生产出来之后干啥用呢？用处可多啦！可以用来做饭、烧水，就像家里用的煤气一样。
还可以用来发电呢！在一些农村地区，有了沼气发电，就不用担心停电啦。
而且，沼气工程还有很多好处呢。
一方面，它可以把那些废弃物处理掉，减少环境污染。
比如说，畜禽粪便如果不处理好，就会污染空气和水源。
但是通过沼气工程，就可以把这些废弃物变成有用的沼气和肥料。
另一方面，沼气工程还可以为我们提供能源，节省煤气、电这些能源的使用。
大中型沼气工程概念及模式
2023-11-06•沼气工程概述•大中型沼气工程核心技术•大中型沼气工程建设要素•大中型沼气工程管理模式•大中型沼气工程应用领域及案例分析目•大中型沼气工程发展前景与挑战录01沼气工程概述沼气概念沼气是一种由生物质在厌氧条件下发酵产生的可燃性气体，其主要成分是甲烷，通常被称为生物燃气。
沼气特点沼气具有清洁、高效、可再生的特点，它可以替代煤炭、天然气等传统能源，减少温室气体排放，同时也具有较高的热值。
沼气概念及特点沼气工程是指利用有机废弃物（如畜禽粪便、农作物秸秆等）在厌氧条件下进行发酵，产生沼气，同时产生有机肥料和浓缩的残渣等副产品的工程。
沼气工程定义根据规模和用途，沼气工程可分为大中型和分散型两类。
大中型沼气工程通常用于大规模的农业废弃物处理和城市垃圾处理，而分散型沼气工程则适用于小规模的农业废弃物处理和家庭使用。
沼气工程分类沼气工程定义及分类沼气工程发展现状及意义发展现状近年来，随着环保意识的增强和可再生能源政策的推动，我国沼气工程建设得到了快速发展。
目前，我国已成为全球最大的沼气生产国之一，拥有大量的沼气工程。
发展意义发展沼气工程具有多方面的意义。
首先，它可以减少温室气体排放，缓解气候变化问题；其次，它可以替代传统能源，提高能源利用效率；再次，它可以促进农业废弃物的循环利用，减少环境污染；最后，它可以提供清洁的能源供应，提高能源安全性。
02大中型沼气工程核心技术厌氧发酵类型根据进料方式、发酵温度、发酵时间等因素，厌氧发酵可分为多种类型，如高温厌氧发酵、中温厌氧发酵、低温厌氧发酵等。
厌氧发酵原理厌氧发酵是一种微生物在无氧条件下分解有机物并产生沼气的过程。
该过程主要包括水解、酸化、产氢产乙酸和甲烷化四个阶段。
厌氧发酵装置厌氧发酵装置主要包括进料装置、消化器、沼气柜和净化装置等。
其中，消化器是核心部分，用于分解有机物并产生沼气。
厌氧发酵技术生物质能转化技术生物质能转化原理01生物质能转化是指利用微生物将有机废弃物转化为沼气、肥料等的过程。
沼气工程技术原理
第四节 几种常见反应器的原理及优缺点
五、升流式反应器（ USR ） 是一种结构简单、适用于高悬浮固 体原料厌氧处理的反应器。 发酵原料从底部进入反应器，与反 应器内活性污泥接触，实现污染物的 快速降解。未被消化降解的固体颗粒 和活性污泥依靠自然沉降滞留在反映 其内，上清液从反应器上部溢出。 该反应器结构简单，无需搅拌，可 进入高悬浮固体发酵原料（TS＞12% 以上），而且不需出水回流和三相分 离器装置，特别适用于高浓度、高悬
和产氢螺旋体等。
（2）产氢产乙酸菌 将上述分解物（主要为有机酸）进一步分解为乙酸、H2和CO2
（3）耗氢产乙酸菌
将H2和CO2合成为乙酸，以及代谢糖类产生乙酸。 （4）产甲烷菌
甲烷形成是由一群生理上高度专化的细菌——产甲烷菌所引起的。产甲
烷菌是厌氧消化过程中所形成的食物链中的最后一组成员。 将乙酸和H2/CO2转化为沼气。
一段流出，发酵原料在消化器内的流动呈活塞式推
移状态，随着料液的流动，原料依次经水解酸化阶 段、产氢产乙酸阶段、产甲烷阶段被逐步降解。实 际应用中，为减少反应器占地及工程施工方便，常 采用消化器内设置挡板的方式。
第四节 几种常见反应器的原理及优缺点
优点： （1）不需搅拌，结构简单，能耗低； （2）除适用于高悬浮物的废物处理外，尤其适用于牛粪的消化； （3）运转方便，故障少，稳定性高； 缺点： （1）固体物质可能沉于底部，影响消化器的有效体积； （2）需要固体和微生物的回流作为接种物； （3）由于反应器体积/面积的比值较小，难以保持温度恒定； （4）易产生结壳；
第四节 几种常见反应器的原理及优缺点
优点： （1）除三相分离器外，消化器结构简单，无搅拌装置及填料； （2）有机负荷大大提高； （3）颗粒污泥的形成使厌氧微生物天然固定化，增加了工艺的稳定性； （4）出水悬浮物含量低；
沼气池的构造原理(附设计图纸)
2沼气池的建造技术2.1沼气的基本知识2.1.1沼气是有机物质在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发酵作用，产生的一种可燃气体。
由于这种气体最初是在沼泽、湖泊、池塘中发现的，所以人们叫它沼气。
沼气含有多种气体，主要成分是甲烷(CH4)。
沼气细菌分解有机物，产生沼气的过程，叫沼气发酵。
根据沼气发酵过程中各类细菌的作用，沼气细菌可以分为两大类。
第一类细菌叫做分解菌，它的作用是将复杂的有机物分解成简单的有机物和二氧化碳(CO2)等。
它们当中有专门分解纤维素的，叫纤维分解菌；有专门分解蛋白质的，叫蛋白分解菌；有专门分解脂肪的，叫脂肪分解菌；第二类细菌叫含甲烷细菌，通常叫甲烷菌，它的作用是把简单的有机物及二氧化碳氧化或还原成甲烷。
因此，有机物变成沼气的过程，就好比工厂里生产一种产品的两道工序：首先是分解细菌将粪便、秸秆、杂草等复杂的有机物加工成半成品——结构简单的化合物；再就是在甲烷细菌的作用下，将简单的化合物加工成产品——2.1.2(H 2S)、氮及其沼气是一种混合气体，它的主要成分是甲烷，其次有二氧化碳、硫化氢他一些成分。
沼气的组成中，可燃成分包括甲烷、硫化氢、一氧化碳和重烃等气体；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等气体。
在沼气成分中甲烷含量为55%～ 70%、二氧化碳含量为 28%～ 44%、硫化氢平均含量为 0.034% 。
2.1.3沼气是一种无色、有味、有毒、有臭的气体，它的主要成分甲烷在常温下是一种无色、无味、无臭、无毒的气体。
甲烷分子式是CH4，是一个碳原子与四个氢原子所结合的简单碳氢化合物。
甲烷对空气的重量比是0.54，比空气约轻一半。
甲烷溶解度很少，在20℃、0.1 千帕时， 100单位体积的水，只能溶解3甲烷是简单的有机化合物，是优质的气体燃料。
燃烧时呈蓝色火焰，最高温度可达1?400? ℃左右。
纯甲烷每立方米发热量为36.8 千焦。
沼气每立方米的发热量约23.4 千焦，相当于 0.55千克柴油或 0.8 千克煤炭充分燃烧后放出的热量。
沼气工程文档
沼气工程1. 引言沼气工程是一种以废弃物为原料，通过厌氧消化产生沼气的环保能源工程。
它在农村和城市环境中被广泛应用，为当地提供清洁能源，减少废弃物排放，并促进农村可持续发展。
本文将介绍沼气工程的基本原理、建设流程和应用案例。
2. 沼气工程的基本原理沼气工程利用厌氧消化的原理将有机废弃物转化为沼气和有机肥料。
原料主要包括农业废弃物、生活垃圾、污水和畜禽粪便等。
在无氧的环境中，微生物通过发酵过程将有机物分解为沼气和沉积物。
沼气主要由甲烷和二氧化碳组成，具有高热值和可再生特性。
3. 沼气工程的建设流程沼气工程的建设流程通常包括以下几个步骤：3.1 原料收集和预处理在建设沼气工程之前，需要对原料进行收集和预处理。
这包括废弃物的分类、清洗和粉碎等工作。
预处理可以提高废弃物的可利用性，并减少对设备的磨损。
3.2 厌氧消化器的设计和建造厌氧消化器是沼气工程的核心设备，用于进行废弃物的发酵和产气过程。
其设计和建造应考虑废弃物产量、沼气需求以及环境条件等因素。
常见的厌氧消化器包括气囊式沼气池和混合型沼气池。
3.3 沼气处理和利用产生的沼气需要通过处理后才能使用。
处理包括沼气的净化和压缩，以提高其质量和利用效率。
沼气可以用于烹饪、供暖、发电等用途。
同时，沼气池中产生的沉积物也可作为有机肥料用于农业生产。
3.4 监测和维护沼气工程的运行需要进行监测和维护。
监测包括沼气产量、气体成分以及消化器温度等指标的测量和记录。
维护包括消化器的清洗、泵站的检修以及设备的更新等任务。
4. 沼气工程的应用案例沼气工程在农村和城市环境中都有广泛应用。
以下是几个沼气工程的成功案例：4.1 农村沼气工程农村地区常常有大量的畜禽粪便等废弃物，通过建设沼气工程可以将这些废弃物转化为清洁能源。
农户可以利用沼气进行烹饪和供暖，减少砍伐木材的需求，并提高生活质量。
4.2 城市生活垃圾处理城市生活垃圾的处理是一项重要的环保任务。
通过将生活垃圾投入沼气工程，可以减少垃圾填埋量，同时产生的沼气可用于城市能源供给，实现资源的循环利用。
沼气池的构造原理(附设计图纸)
沼气池的构造原理(附设计图纸)2沼气池的建造技术2.1沼气的基本知识2.1.1沼气及其产生过程沼气是有机物质在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发酵作用，产生的一种可燃气体。
由于这种气体最初是在沼泽、湖泊、池塘中发现的，所以人们叫它沼气。
沼气含有多种气体，主要成分是甲烷(CH4)。
沼气细菌分解有机物，产生沼气的过程，叫沼气发酵。
根据沼气发酵过程中各类细菌的作用，沼气细菌可以分为两大类。
第一类细菌叫做分解菌，它的作用是将复杂的有机物分解成简单的有机物和二氧化碳(CO2)等。
它们当中有专门分解纤维素的，叫纤维分解菌；有专门分解蛋白质的，叫蛋白分解菌；有专门分解脂肪的，叫脂肪分解菌；第二类细菌叫含甲烷细菌，通常叫甲烷菌，它的作用是把简单的有机物及二氧化碳氧化或还原成甲烷。
因此，有机物变成沼气的过程，就好比工厂里生产一种产品的两道工序：首先是分解细菌将粪便、秸秆、杂草等复杂的有机物加工成半成品——结构简单的化合物；再就是在甲烷细菌的作用下，将简单的化合物加工成产品——即生成甲烷。
2.1.2沼气的成分沼气是一种混合气体，它的主要成分是甲烷，其次有二氧化碳、硫化氢(H2 S)、氮及其他一些成分。
沼气的组成中，可燃成分包括甲烷、硫化氢、一氧化碳和重烃等气体；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等气体。
在沼气成分中甲烷含量为55%～70%、二氧化碳含量为28%～44%、硫化氢平均含量为0.034%。
2.1.3沼气的理化性质沼气是一种无色、有味、有毒、有臭的气体，它的主要成分甲烷在常温下是一种无色、无味、无臭、无毒的气体。
甲烷分子式是CH4，是一个碳原子与四个氢原子所结合的简单碳氢化合物。
甲烷对空气的重量比是0.54，比空气约轻一半。
甲烷溶解度很少，在20℃、0.1千帕时，100单位体积的水，只能溶解3个单位体积的甲烷。
甲烷是简单的有机化合物，是优质的气体燃料。
燃烧时呈蓝色火焰，最高温度可达1?400?℃左右。
沼气产生的基本原理
1 沼气定义沼气是指利用人畜粪便、秸秆、污泥、工业有机废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，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，最终产生沼气的过程。
沼气是一种高效、清洁燃料，是各种有机物质在适宜的温度、湿度下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃气体。
其主要成分是甲烷和二氧化碳，通常情况下甲烷(CH4 )约占所产生的各种气体的50~70%，二氧化碳(CO2)约占30~40%,此外还有少量氢(H2)、氮气(N2)、一氧化碳(CO)、硫化氢(H2S)和氨(NH3)等。
在构成生物体的物质中，除了矿物质和木质素外，几乎所有的生物质都可以用来产生沼气，包括动物和人的排泄物、污水污泥、农作物秸秆、含碳工业废物等，所以沼气的成本相当低廉。
沼气的生产工艺比较简单，一个农村家庭就可以建造自己的沼气池。
沼气的用途也很广泛，它不仅能用于燃烧和照明，还可以作为燃料用于发电。
沼气这种来源丰富、成本低廉的优质气体燃料，无论在发达国家还是在发展中国家均得到高度重视。
发达国家主要从保护环境出发，建立了很多沼气工程，以处理城乡有机废弃物，并获得煤气替代品。
在发展中国家，沼气是解决农村能源的一项重要途径，印度和中国是最早大力开发沼气的国家，并且取得了巨大的成就。
沼气是一种高热值、高品位的能源，它是最合理利用、多次利用和综合利用生物质能的最有效形式，可以将植物机体的肥料、饲料、热能3种机能充分发挥出来。
在广大农村牧区普及沼气，可以把人畜粪便和杂草、秸秆、枯叶等一起投入沼气池发酵，制取沼气作燃料。
沼气池中的水和沉渣，保存了植物和粪便中的绝大部分氮、磷、钾元素，是优质的有机肥料，可以使生物质能利用3次至4次，使生物体内的能量和各种成份都能得到充分的利用。
在城镇利用工业生产中的废物和生活污水来生产沼气也正在迅速发展，造纸厂、酿酒厂、屠宰厂的废水和生活污水中均有大量的有机物，这些废物都可以作为沼气生产的原料，变废为宝，从而减少城市污染，造福市民。
沼气工程原理
沼气工程原理沼气工程是一种利用有机废弃物进行生物发酵产生沼气的技术。
沼气工程原理主要包括有机废弃物的分解、沼气的生成和收集利用三个方面。
首先，有机废弃物的分解是沼气工程的第一步。
有机废弃物主要包括农业废弃物、农作物秸秆、畜禽粪便等。
这些有机废弃物中含有丰富的有机物质，经过分解可以产生沼气。
在分解过程中，有机废弃物被微生物分解，产生的有机物质被转化为沼气的主要成分甲烷和二氧化碳。
有机废弃物的分解是沼气工程能否顺利进行的关键步骤，它直接影响着沼气的产量和质量。
其次，沼气的生成是沼气工程的核心环节。
沼气是一种混合气体，主要由甲烷和二氧化碳组成，同时还含有少量的氢气、硫化氢等成分。
沼气的生成是在有机废弃物分解的过程中，由于微生物的作用产生的。
有机物质被分解后，产生的甲烷和二氧化碳混合气体即为沼气。
沼气的生成与有机废弃物的种类、温度、湿度、pH值等因素密切相关，只有在适宜的条件下，沼气的生成才能达到最佳状态。
最后，沼气的收集利用是沼气工程的最终目的。
沼气可以作为一种清洁、可再生的能源，广泛用于家庭生活用煤、工业生产燃料、发电、取暖等领域。
沼气的收集利用需要通过沼气池等设备进行收集和储存，然后经过净化处理，可以直接供应给用户使用。
沼气的收集利用不仅能够减少有机废弃物的污染，还可以替代传统能源，减少对环境的影响，具有重要的经济和环保意义。
综上所述，沼气工程原理包括有机废弃物的分解、沼气的生成和收集利用三个方面。
只有在这三个方面都得到合理的控制和利用，沼气工程才能够取得良好的效果。
沼气工程作为一种清洁、可再生的能源技术，对于解决能源和环境问题具有重要的意义。
希望通过不断的研究和实践，沼气工程能够得到更广泛的应用和推广。
沼气池的构造原理(附设计图纸)
沼气池的构造原理(附设计图纸)2沼气池的建造技术2.1沼气的基本知识2.1.1沼气及其产生过程沼气是有机物质在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发酵作用，产生的一种可燃气体。
由于这种气体最初是在沼泽、湖泊、池塘中发现的，所以人们叫它沼气。
沼气含有多种气体，主要成分是甲烷(CH4)。
沼气细菌分解有机物，产生沼气的过程，叫沼气发酵。
根据沼气发酵过程中各类细菌的作用，沼气细菌可以分为两大类。
第一类细菌叫做分解菌，它的作用是将复杂的有机物分解成简单的有机物和二氧化碳(CO2)等。
它们当中有专门分解纤维素的，叫纤维分解菌；有专门分解蛋白质的，叫蛋白分解菌；有专门分解脂肪的，叫脂肪分解菌；第二类细菌叫含甲烷细菌，通常叫甲烷菌，它的作用是把简单的有机物及二氧化碳氧化或还原成甲烷。
因此，有机物变成沼气的过程，就好比工厂里生产一种产品的两道工序：首先是分解细菌将粪便、秸秆、杂草等复杂的有机物加工成半成品——结构简单的化合物；再就是在甲烷细菌的作用下，将简单的化合物加工成产品——即生成甲烷。
2.1.2沼气的成分沼气是一种混合气体，它的主要成分是甲烷，其次有二氧化碳、硫化氢(H2 S)、氮及其他一些成分。
沼气的组成中，可燃成分包括甲烷、硫化氢、一氧化碳和重烃等气体；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等气体。
在沼气成分中甲烷含量为55%～70%、二氧化碳含量为28%～44%、硫化氢平均含量为0.034%。
2.1.3沼气的理化性质沼气是一种无色、有味、有毒、有臭的气体，它的主要成分甲烷在常温下是一种无色、无味、无臭、无毒的气体。
甲烷分子式是CH4，是一个碳原子与四个氢原子所结合的简单碳氢化合物。
甲烷对空气的重量比是0.54，比空气约轻一半。
甲烷溶解度很少，在20℃、0.1千帕时，100单位体积的水，只能溶解3个单位体积的甲烷。
甲烷是简单的有机化合物，是优质的气体燃料。
燃烧时呈蓝色火焰，最高温度可达1?400?℃左右。
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。
沼气工程原理及应用
沼气工程原理及应用沼气工程是一种利用有机废弃物进行发酵产生沼气的技术，沼气是一种主要成分为甲烷(CH4)的气体，它广泛应用于家庭、农村和工业领域。
沼气工程的原理主要包括有机废弃物的分解、发酵过程，以及沼气的收集与利用。
沼气工程的原理从有机废弃物的分解开始。
有机废弃物主要包括农业废弃物、畜禽粪便、厨余垃圾等，其中含有大量的有机物质。
在缺氧条件下，有机物质被分解成有机酸和挥发性有机物。
有机酸继续分解，产生氢气和二氧化碳等。
在适宜的条件下，沼气菌将氢气和二氧化碳发酵成甲烷和二氧化碳。
沼气工程的应用十分广泛。
首先，在农村地区，农业废弃物和畜禽粪便是主要的有机废弃物来源。
通过沼气工程，这些有机废弃物可以被有效处理，同时产生的沼气也可以用于家庭和农业用途。
沼气可以用作烹饪和采暖燃料，替代传统的柴火和煤炭，减少烟尘和二氧化碳的排放，提高生活质量和环境健康。
其次，沼气也可以作为一种清洁能源，在农村地区的发电和照明方面有着广泛的应用。
通过利用沼气发电机组，可以将沼气转化为电能，满足农村地区的用电需求。
此外，沼气发电还可以在农村地区提供照明服务，改善农村地区的能源供应结构。
除了农村地区的应用，沼气工程在工业领域也有着广阔的应用前景。
一些工业生产过程中产生的有机废弃物，如食品加工厂、制药厂和污水处理厂等，都可以通过沼气工程进行处理和利用。
沼气不仅可以做为工业生产的能源供应，还可以作为工业废气的替代能源，减少有害气体的排放。
另外，沼气工程还具有环保和经济效益。
通过沼气工程处理有机废弃物，可以减少有机废弃物对环境的污染，减少甲烷等温室气体的排放，对于减缓气候变化有重要意义。
同时，沼气工程还可以提供沼渣作为有机肥料，用于土壤改良和农作物的生长，提高农业的可持续发展。
总而言之，沼气工程利用有机废弃物生产沼气的原理简单可行，应用广泛。
它可以改善农村地区的能源结构，提供清洁能源供应，减少对传统能源的依赖。
同时，沼气工程还可以减少有机废弃物的污染，提高废弃物的利用价值，具有环保和经济双重效益。
沼气工程技术与工艺 ppt课件
以生产沼气为主可选择最佳滞留期，以环境保护为主，则应
适当延长滞留期。
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6.沼气储存
大中型沼气工程一般采用低
压湿式储气柜、干式储气柜、橡
胶储气袋储存沼气。贮气容积的
确定与用气情况有关。目前沼气
池设计贮气量大多考虑能贮存12
小时所产的气，沼气用于民用时
，储气柜容积按产气量的50％～
60%计算；民用、发电或烧锅炉各
一半时，按产气量的40％计算；
也可根据实际用气量适当配置贮
气容积。
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7.沼气的脱水
通常采用重力方法完成沼气的脱水，或者在输
送沼气管路的最低点将管路中水蒸气排除。
1.井盖；2.集水井；3.凝水器；4.自动排水管；5.排水管；
a.自动排水 b.人工手动排水
畜禽粪 便
常规地下池 地面池
常温 35
产气率 /m3/m3•日 0.1－0.6
0.6－1.8
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5.选择厌氧消化器的滞留期（HRT）
滞留期与原料特性、发酵温度、装置类型及预期目的有 关。一般地选择为：
常规地下池采用畜禽粪便为原料时滞留期为 20装置采用酒精废液及高浓度有机废水为原料时滞留
内容
一、沼气规模工程分类标准 二、沼气发酵基本原理 三、沼气发酵基本条件 四、发酵装置 五、沼气工程设计工艺参数的选择 六、沼气工程建设模式 七、沼气工程建设不容忽视的问题 八、沼气工程相关规范与标准
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五、沼气工程设计工艺参数的选择
1. 原料的收集
n 充足而稳定的原料供应是沼气发酵工艺的基础， 不少沼气工程因原料来源的变化被迫停止运转或 报废。原料的收集方式直接影响原料的质量，影
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第四节 几种常见反应器的原理及优缺点
四、升流式厌氧污泥床反应器 （UASB） UASB是目前发展最快 的消化器，其特征是自下而 上流动的污水通过膨胀的颗 粒状污泥床被消化分解，整 个反应器分为三个区，即污 泥床、污泥层和三相分离器 。沼气工程发酵原料在污泥 床和污泥层去被消化分解， 产生的沼气随升流的固体、 液体在三相分离器区实现分 离并被收集。
复杂有机物
（碳水化合物、蛋白质、脂类）
与Bryant等人提出三阶段理论同时，Zeikus等人提出了沼气发酵四阶段 理论，该理论在三阶段理论的基础上增加了耗氢产乙酸过程，即由耗氢产 、醇类 乙酸产乙酸菌把H ＋CO 脂肪酸（丙酸、丁酸、乳酸等） 转化为乙酸（CH3COOH），形成了水解阶高或悬浮物较多时易流失活性污泥和微生物，运行技 术要求较高。
第四节 几种常见反应器的原理及优缺点
五、升流式反应器（ USR ） 是一种结构简单、适用于高悬浮固 体原料厌氧处理的反应器。 发酵原料从底部进入反应器，与反 应器内活性污泥接触，实现污染物的 快速降解。未被消化降解的固体颗粒 和活性污泥依靠自然沉降滞留在反映 其内，上清液从反应器上部溢出。 该反应器结构简单，无需搅拌，可 进入高悬浮固体发酵原料（TS＞12% 以上），而且不需出水回流和三相分 离器装置，特别适用于高浓度、高悬
容积负荷是消化器设计和运行的重要参数。
（2）厌氧反应器污泥负荷 指每千克厌氧活性污泥每天所承受的有机物的量，单位： kgCOD/（VSS· d）。是衡量厌氧活性污泥活性（对有机物分解能力）的 重要指标。 （3）水力滞留时间（HRT） 指进入消化器的水在反应器内的平均停留时间，单位d或h。
HRT（d）=消化器有效容积（m3）/每天进料量（m3）
第四节 几种常见反应器的原理及优缺点
二、全混式反应器（CSTR） 又名高速消化器，是在常规厌氧反应 器内安装了搅拌装置。 优点： （1）可进入高SS原料（TS20%）； （2）消化器内物料混合均匀，活性区 遍布整个消化器，增加了底物和微生物 的接触机会，效率高； （3）消化器内温度分布均匀； （4）进入消化器的物料能够迅速分散 ，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；
kgVSS· d）。
该参数表示了厌氧活性污泥所具有的潜在产甲烷能力。
第二节 沼气发酵原理
沼气发酵是一个由多种类群细菌参与完成的，通过分解有机物并产生以 CH4和CO2为主要产物的，复杂的微生物学过程。 1、沼气发酵的特点 沼气发酵是一个复杂的生物化学过程，具有以下特点： （1）参与发酵微生物种类繁多，混菌发酵。 （2）发酵原料复杂，来源广泛，可处理高浓度有机废水（COD大于 50000mg/L）； （3）厌氧发酵自身能耗低，相同条件下仅为好氧分解的1/30~1/20； （4）沼气发酵装置（厌氧反应器）种类繁多，条件适合，均可产气；
第二节 沼气发酵原理
第二节 沼气发酵原理
（5）不产甲烷菌 在沼气发酵系统中，不直接产生甲烷的微生物，主要包括一些好
氧菌、兼性厌氧菌和专性厌氧菌。
主要作用为将复杂的大分子有机物降解成简单小分子有机物。 二者的关系： ①不产甲烷菌为产甲烷菌提供食物； ②不产甲烷菌为产甲烷菌创造适宜的厌氧环境；
③不产甲烷菌为产甲烷菌清除有毒物质；
（5）产甲烷菌要求氧化还原电位-330mv以下，即严格厌氧环境。
2、参与沼气发酵的细菌（沼气发酵的微生物类群） （1）发酵性细菌 水解纤维素、蛋白质、脂类为可溶性糖类、肽、氨基酸和脂肪酸等。
第二节 沼气发酵原理
水解菌（大多为厌氧菌，也有兼性菌）：梭状芽孢杆菌、拟杆菌、丁酸 菌、嗜热双歧杆菌、产气梭状芽孢杆菌、产琥珀酸梭状菌、北京丙酸杆菌
Ⅱ 产氢产乙酸细菌 发酵（或酸化）阶段、产乙酸阶段、产甲烷阶段；
乙 酸
Ⅳ 耗氢产乙酸细菌 Ⅲ 产甲烷细菌
H2＋CO2
CH4＋CO2
第二节 沼气发酵原理
产甲烷阶段的生化过程： 乙酸 H2＋CO2 甲酸 甲醇 CH3COOH＝CH4 ＋CO2 H2 ＋CO2 ＝CH4 ＋H2O 4HCOOH ＝CH4 ＋ 3CO2＋ 2H2O 3CH3OH ＝3CH4 ＋ CO2＋ 2H2O
第四节 几种常见反应器的原理及优缺点
优点： （1）除三相分离器外，消化器结构简单，无搅拌装置及填料； （2）有机负荷大大提高； （3）颗粒污泥的形成使厌氧微生物天然固定化，增加了工艺的稳定性； （4）出水悬浮物含量低；
缺点：
（1）需要安装三相分离器； （2）需要安装布水装置；
（3）要求进水固体悬浮物含量低；
第三节 沼气发酵的基本条件
4、适宜的料液浓度（以TS浓度计算） 沼气发酵可在2～30%的范围内运行。浓度在20%以下称湿发酵，以上 称为干发酵； 夏季及南方地区气温较高，料液浓度可以低一些，6%~8%即可； 冬季及北方地区气温较低，料液浓度要求高一些，一般可达10%~12%。 5、中性略偏碱的pH值 沼气微生物最适宜的pH值范围是6.8~7.5。 6、适宜的C/N比例 沼气发酵微生物对碳素需要量最多，其次是氮素。 一般认为最佳的碳氮比为25：1，但并不十分严格，20：1到40：1的范 围内都可正常发酵。 粪便属于富含氮（N）的原料，秸秆属于富含碳（C）的原料，因此， 可将秸秆、粪便按适当比例混合做发酵原料。
第四节 几种常见反应器的原理及优缺点
缺点： （1）消化器体积较大； （2）要有足够的搅拌，因此能耗较高； （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； 三、塞流式反应器（PFR） 亦称推流式反应器，是一种长方形的非完全混 合消化器。高浓度悬浮固体原料从一端进入，从另
指单位质量或单位体积的原料，在适宜条件下经厌氧微生物完全消化所 产生的沼气量。
单位：L/（kg· TS）或L/（kg· VS） （9）产气速率 指单位时间的产气量。单位： L/h
第一节 基本概念与参数
（10）池容产气率 指单位时间、单位发酵罐容积的产气量。单位：m3/m3· d 2、厌氧反应器的运行参数 （1）容积负荷 消化器单位体积每天所承受（能消化分解）的有机物的量，通常以 kgCOD/m3· d表示。沼气工程上常用kgTS/m3· d或kgVS/m3· d表示。
第三节 沼气发酵的基本条件
7、足量、优质的接种物（活性污泥） 引入产甲烷菌群，实现快速启动及正常产气的基础。 一般要求接种物达到发酵料液总量的10～30%，才能保证正常启动和旺
盛产气。
常用的接种物来源包括：①正常使用的沼气工程内的活性污泥及沼液； ②使用多年的厕所底泥；③阴沟底泥；④沤制半年以上的各种粪便的底泥 ；⑤人工厌氧堆沤方法制备的接种物。 厌氧消化过程生成的H2S使污泥呈黑色，因此发育良好的污泥一般为油 亮的黑色。一般采用每克VSS的每天最大甲烷产量750mL的污泥作为标准 厌氧活性污泥。（实物展示） 8、搅拌 搅拌的目的是使发酵原料分布均匀，增加沼气发酵微生物与原料的接触 ，加快发酵速度，提高产气量。同时也可防止大量原料浮渣结壳，致使原 料利用率降低，阻碍产生沼气的释放。
一段流出，发酵原料在消化器内的流动呈活塞式推
移状态，随着料液的流动，原料依次经水解酸化阶 段、产氢产乙酸阶段、产甲烷阶段被逐步降解。实 际应用中，为减少反应器占地及工程施工方便，常 采用消化器内设置挡板的方式。
第四节 几种常见反应器的原理及优缺点
优点： （1）不需搅拌，结构简单，能耗低； （2）除适用于高悬浮物的废物处理外，尤其适用于牛粪的消化； （3）运转方便，故障少，稳定性高； 缺点： （1）固体物质可能沉于底部，影响消化器的有效体积； （2）需要固体和微生物的回流作为接种物； （3）由于反应器体积/面积的比值较小，难以保持温度恒定； （4）易产生结壳；
和产氢螺旋体等。
（2）产氢产乙酸菌 将上述分解物（主要为有机酸）进一步分解为乙酸、H2和CO2
（3）耗氢产乙酸菌
将H2和CO2合成为乙酸，以及代谢糖类产生乙酸。 （4）产甲烷菌
甲烷形成是由一群生理上高度专化的细菌——产甲烷菌所引起的。产甲
烷菌是厌氧消化过程中所形成的食物链中的最后一组成员。 将乙酸和H2/CO2转化为沼气。
可溶性有机物
产 酸 阶 段
不溶性有机物
细菌细胞
有机酸、醇、 CO2、H2
其他产物
细菌细胞
CH4、CO2
产 甲 烷 阶 段
第二节 沼气发酵原理
（二）三阶段理论 1979年，Bryant等人提出，将沼气发酵过程分成由三大代谢类群微生物 引起的三阶段理论，即水解阶段、产酸阶段和产甲烷阶段； （三）四阶段理论
（视频：沼气工程技术原理）
第四节 几种常见反应器的原理及优缺点
概念：大中型沼气工程所采用的工程主体即厌氧反应器。 经过近几十年国内外研究及工程实践，常规厌氧反应器、全混式反应器 、塞流式反应器、升流式厌氧污泥床反应器、升流式反应器等5种类型比 较适合于大中型沼气工程实际。 一、常规厌氧反应器 密闭池体，仅为沼气发酵提供厌氧环境，无 搅拌装置，结构简单。 原料自然沉降，从上到下依次分层为：浮渣 层、上清液层、活性层、沉渣层。 沼气发酵活动旺盛场所只限于活性层。 发酵效率低，造价低廉，应用广泛；多于常 温下运行，采用批量或半批量发酵工艺。
第一节 基本概念与参数
（4）污泥停留时间（SRT） 单位生物量在处理系统中的平均停留时间。 （5）污泥体积指数（SVI） 曝气池出口处的混合液在静置30min后，每克悬浮固体所占的体积（mL ）。或单位体积水样在静置30min后，污泥的体积数（mL）。 是衡量污泥沉降性能的重要指标。 （6）污泥的比产甲烷活性 指单位质量的厌氧活性污泥产甲烷的最大速率。单位：m3· 4/（ CH
在一般的厌氧反应器中，约70%的甲烷由乙酸分解而来，其余30%的
甲烷大多来自H2对CO2的还原；
第三节 沼气发酵的基本条件
1、严格的厌氧环境 沼气发酵微生物当中产酸菌和产甲烷菌都是严格的厌氧性细菌，尤其是 产甲烷菌，对氧气特别敏感。它们不能在有氧的环境下生存，即使微量氧 存在，其生命活动也会受到抑制，甚至死亡。产甲烷菌要求在氧化还原电 位-330mv以下的环境生活，即：严格的厌氧环境。 2、适宜的发酵温度（8 ℃ ~65℃） 常温：10~30 ℃ 中温：35-45 ℃左右 高温：45-60 ℃左右 3、充足的发酵原料 原料是供给沼气发酵微生物进行正常生命活动所需的营养和能量，是 不断产生沼气的物质基础。