秸秆沼气发酵工艺流程汇总

沼气发酵工艺流程

从全社会能源消费与供给的发展趋势，随着工业化发展进程使得矿物质能源日趋枯竭，尽管这是未来将会发生的事，当然也是历史发展的必然结果，将会引起全社会的关注。世界各国都在寻求可再生的替代能源，虽然探矿开采不会立即结束，但是可再生能源的试生产也要立即开始，甚至早已经开始了。沼气工程作为即可处理废弃的有机物又可从中回收能源，这是采用现代化技术开发生物质能源利用的重要组成部分，也是沼气工程产业将会乘胜发展的必然。

我国的沼气产业已从单纯的能源利用发展成为废弃物处理和生物质多层次综合利用，并与养殖、种植业广泛结合，在农村生产和生活中发挥了重要作用

沼气发酵技术确切的应该称为厌氧发酵技术，是指从发酵原料到产出沼气的整个过程，所采用的技术和方法。沼气发酵技术主要包括原料的预处理，接种物的选取和富集，发酵器（在厌氧发酵过程中的发酵器也称反应器，是沼气发酵罐、沼气池、厌氧发酵装置的统称）结构的设计，工程起动和日常运行管理等一系列技术措施。其流程图如下所示：

进料池

青贮

秸秆

粉碎预处理

沼液沼渣（再利用）

1.秸秆预处理：

1.1.预处理：

农作物秸秆通常是由木质素、纤维素、半纤维素、果胶和蜡质等化合物组成，其产气特点是分解速度较慢，产气周期较长。使用这种原料在入池前需进行预处理，以提高产气效果。

常用的预处理方法有物理、化学与生物方法等。物理方法主要有切碎、粉碎、汽爆等。生物法的研究主要集中在菌种的筛选和发酵条件优化方面。目前研究最多的微生物是白腐真菌。生物方法具有环境友好、处理效率高等优点，但需要无菌操作条件和专门的培养设施，目前有关研究较多，实际应用很少。化学法主要利用酸和碱等化学物质对秸秆进行预处理，通过化学作用破坏秸秆的内部结构，从而提高秸秆的厌氧消化性能。化学法具有处理方法简单、时间短、效果好等优点，但化学处理剂有可能产生二次污染。

1.2.青贮：青贮池设计以为矩形，若有多个青贮池可并联或串联使用。

粉碎的秸秆贮入青贮池后应轧实，减少内部氧气存有量，避免原料浪费。

秸秆含水量控制在65%左右，密度以大于500㎏/m³为宜。

2进料：

2.1.将碳铵溶于水，与接种物和青贮好的秸秆一起在进料池中混合均匀，入罐的发酵原料不

要压实，以松散为好，池内进料口下口，直径一米的地方不要存在发酵原料，以便以后畅通进料。

2.2进料池容积一般按一次进料量设计：计算公式为：V=qt/24

V—进料池的有效容积，单位为立方米

Q—进料量，单位为立方米每天

T—原料滞留时间，单位为小时

3.厌氧发酵

3.1厌氧发酵设备

厌氧发酵器须设置增温保温措施，应采用中温发酵。

厌氧发酵器应密闭，耐腐蚀，设正负保护器。

厌氧发酵器宜采用焊接，拼装和利物浦等成型罐体或钢砼结构。

厌氧发酵器应设置底部排泥装置。

厌氧发酵器应设有一定数量的取样口和测温点。

厌氧发酵器的容器体积计算公式：V=W.Ｔｓ.Ｋ.Ｐ/ｙ

ｖ－厌氧发酵装置有效容积，单位为ｍ³

ｗ－物料消耗量，单位为公斤／每天

Ｔｓ－进料物质浓度，单位为％

Ｋ－总固体消化率，单位为％

Ｐ－产气潜力，单位为立方米／千克／每天

ｙ－容器产气率，单位为立方米／立方米

3.2沼气发酵工艺类型

对沼气发酵的工艺分类，从不同角度，有不同的分类方法。大中型沼气工程，强调从工程的运行温度、工程运行的最终目标以及所选用的处理原料进行分类，如下图所示：

3.3.沼气发酵工艺条件

沼气发酵微生物要求适宜的生活条件，对温度、酸碱度、氧化还原势及其它各种环境因素都有一定的要求。在工艺上满足微生物的这些生活条件，才能达到发酵快、产气量高的目的。

3.3.1.厌氧环境

沼气发酵微生物包括产酸菌和产甲烷菌两大类，它们都是厌氧性细菌，尤其是产生甲烷的甲烷菌是严格厌氧菌，对氧特别敏感。它们不能在有氧的环境中生存，哪怕微量的氧存在，生命活动也会受到抑制，甚至死亡。因此，建造一个不漏水、不漏气的密闭沼气池（罐），是人工制取沼气的关键。

沼气发酵的起动或新鲜原料入池时会带进一部分氧，但由于在密闭的沼气池内，好氧菌和兼性厌氧菌的作用，迅速消耗了溶解氧，创造了良好的厌氧条件。

3.3.2.温度

沼气发酵微生物是在一定的温度范围进行代谢活动，可以在8-65℃，温度高低不同产气速度不同。在 8-65℃，温度越高，产气速率越大，但不是线性关系。40-50℃是沼气微生物高温菌和中温菌活动的过度区间，它们在这个温度范围内都不太适应，因而此时产气速率会下降。当温度增高到53-55℃生物中的高温菌活跃，产沼气的速率最快。沼气发酵温度突然变化，对沼气产量有明显影响，温度突变超过一定范围时，则会停止产

气。一般常温发酵温度不会突变；对中温和高温发酵，则要求严格控制料液的温度。

概括地讲，产气的一个高峰在35℃左右，一个更高的高峰在54℃左右，因为在这两个最适宜的发酵温度中，由两个不同的微生物群参与作用的结果。前者叫中温发酵，后者叫高温发酵。

3.3.3.发酵原料

原料（有机物）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生产沼气的物质基础。

农业剩余物秸秆、杂草、树叶等，猪、牛、马、羊、鸡等家畜家禽的粪便，工农业生产的有机废水废物（如豆制品的废水、酒糟和糖渣等），还有水生植物都可以作为沼气发酵的原料。

常用发酵原料的含水量

3.3.3.1适宜的料液浓度

料液中干物质含量的百分比为料液浓度。对沼气池内发酵料液浓度要求，随季节变化而不同。在夏季，发酵料液浓度可以低些，要求浓度在 6% 左右；冬季浓度应高一

些，为 8%左右。发酵料液的浓度太低或太高，对产生沼气都不利。因为浓度太低时，即含水量太多有机物相对减少，会降低沼气池单位容积中的沼气产量，不利于沼气池的充分利用；浓度太高时，即含水量太少，不利于沼气细菌的活动，发酵料液不易分解，使沼气发酵受到阻碍，产气慢而少。因此，一定要根据发酵料液含水量的不同，在进料时加入相应数量的水，使发酵料液的浓度适宜，以充分合理地利用发酵料液和获得比较稳定的产气率。配制发酵料液的浓度，要根据发酵原料的含水量和不同季节所要求的浓度，再加入一定量的水。

当沼气池容积一定时，如果发酵原料加水量过多，发酵料液过稀，滞留期短，原料未经充分发酵就被排出，这不但影响产气，还浪费了发酵原料；如果加水量太少，发酵料液过浓，使有机酸聚积过多，发酵受阻，产气率降低。

3.3.3.2..产气量、产气速度与产气率

一般认为，自然界的有机物质除矿物油和木质素外，都能被微生物发酵产生沼气，但不同有机物质的产气量是不同的，如下表所示。因为各种有机物质分解的难易程度不同，所以产气速度相差很大，如下表所示。