中型沼气工程建设工艺技术研究

中型沼气工程建设工艺技术研究

摘要随着规模化、专业化养殖场数量的增多，中型沼气工程也得到很大发展。介绍了养殖场中型沼气工程建设工艺技术，包括养殖规模及选址原则、建设方式、池型选择、主要设施参数确定、工艺技术等内容，以期为中型沼气工程建设与利用提供借鉴和参考。

关键词中型沼气工程；建设；工艺技术

中型沼气工程厌氧反应器单体装置容积为50～300 m3、总池容为100～1 000 m3，日产沼气大于50 m3，并配套有发酵原料的预处理系统、沼渣、沼液综合利用系统及沼气的储存、输配和利用系统[1]。随着农业产业结构调整，我国畜禽规模化、专业化养殖发展迅速，养殖场沼气工程建设也得到很大发展，特别是中型沼气工程发展数量庞大。从目前我国沼气工程建设来看，大、中、小型建设各有特点。笔者结合调研及工程实例，对中型沼气工程建设及消化工艺进行了分析和研究。

1 养殖规模及选址原则

中型沼气工程建设规模应与养殖规模相匹配。建设规模过大，会造成投资成本过高，粪污原料不足；过小，又会造成处理粪污能力不足，导致原料过剩。按照中型沼气工程的总池容100～1 000 m3计，养殖场生猪存栏为800～10 000头，或肉牛存栏150～2 000头，或肉鸡存栏4万～50万羽或与此规模相当的畜禽养殖量比较合适。中型沼气工程选址要符合养殖场生产的整体规划，必须满足工程对原料、能源、水电的供应需求，充分利用地形地貌，节约建设用地。建设地点要有较好的工程地质条件。尽量选择在养殖场和附近居民区主导风向的下风向，以防止病原体的传播。

2 建设方式

大型沼气工程厌氧反应器均建于地上，小型沼气工程绝大部分建于地下。而中型沼气厌氧池有地上式、地下式、半地下式3种。应根据养殖场所处位置、地形地貌、地下水位、环境、投资成本、建设技术等方面综合考虑沼气工程的建设方式。

2.1 地上式

地上式沼气厌氧池需要提升泵进料，自流出料，消化器可以建得比较大。消化器内料液压力大，对地基强度要求高。材料有钢筋混凝土、搪瓷拼装、钢板焊接等。建造专业性强，建设费用较大。增温、保温设施容易安装，维修保养方便。我国北方中型沼气工程应用较多。厌氧消化器种类有CSTR、USR、UASB、AF等。

2.2 地下式

建造地下式厌氧反应器时，从地面往下挖坑，钢筋混凝土建造。利用自然地势之差自流进料、自流出料，减少动力提升、节约能源、占地少、建设费用低、管理方便，冬季可依靠地温进行保温，但不利于中温或高温发酵，维修保养难度大。我国南方常温中型沼气工程应用较多。但在地下水位比较高的地方不宜采用地下式厌氧装置。

2.3 半地上式

半地上式沼气厌氧池介于地上式和地下式之间。一般需要提升泵进料，也可自流出料。建池材料可用钢筋混凝土或玻璃钢。地上式与地下式中型沼气工程比较见表1[2]。

3 池型选择

经过多年的发展，形成了多种中型沼气工程厌氧消化器的池型，不同池型各有特点。

3.1 单池

容积为1 000 m3以下的地上式中型沼气工程厌氧消化器一般采用单池建造。而地下式的厌氧消化器单池的池容多在400 m3以下，超过500 m3工程成本会大大增加，技术要求更高，难以保证工程建设质量。

3.2 双池或多池

一般来说，总池容达到600～1 000 m3的中型沼气工程厌氧消化器以分作2个或3个池来建设比较合适。一是小的消化器建造方便，技术成熟有保障；二是即使一个消化器正在检修，另一个消化器还能照常运行。

3.3 一体化池

厌氧贮气一体化池是一种地上式或半地上式结构。罐体可以采用钢结构或钢筋混凝土结构，采取组合装配方式建造。下部为发酵原料发酵区；上部为双膜式柔性贮气柜，用于收集、贮存沼气。该种工艺技术可节省建设用地、降低造价、减少投资。

3.4 圆柱形池

圆柱形池是中型沼气工程厌氧消化器普遍采用的外形结构，池体直径一般为6～10 m，柱体高与直径比为0.8～2.0。对于地下式池，消化器底部和顶部做成削球形球壳状。对于地上式来说，反应器池底要保持一定坡度，池顶部集气罩部分为圆锥壳，高度采用0.5～1.5 m。池体设置人孔，以便检修。

3.5 长方形池（或矩形池）

外形近似长方形（或矩形），卧式。结构由发酵间、贮气间、水压间、进料口和出料口、搅拌器、导气喇叭等组成。发酵间主要贮藏发酵原料，与位于发酵间上方的贮气间相通。搅拌器的作用则是使物料不致沉于池底，也能防止结壳，加速发酵进行[3]。目前，我国该种池型在中型沼气工程中应用较少，当需要较多的气量时，可将数座发酵池串联在一起，组成联合沼气池。

3.6 红泥塑料池

红泥塑料沼气池是一种地上式池，我国大陆20世纪80年代中期引进，经消化吸收，现已得到有效推广。目前我国福建省一带应用较多。其特点：一是材料抗老化、耐腐蚀、阻燃，使用寿命长；二是吸热性优，可充分利用太阳能，提高发酵温度；三是安装方便，商品化生产，降低投资；四是规格灵活，适用于不同厌氧工艺池顶的覆盖；五是发酵槽采用大揭盖的方式进料和出料，特别适宜批量进料的干发酵作业，固体物质的含量可达20%～25%。

工程特点是厌氧池可采用砖混―矩形结构，施工容易，造价低。工艺特点是可通过沼气池覆膜吸收太阳能，加热污水温度，增强厌氧菌活性；采用低压―恒压―厌氧技术，有利于沼气释放，提高产气率；水流沿程具有良好的优势菌群分布，厌氧效果好。雨水较多的地方