【干货连载】大中型沼气工程设计流程

畜禽养殖场的规模化发展是畜禽养殖业发展的必然趋势，随着各地规模化养殖的比例不断提高，大中型沼气工程的建设必将大有可为。小编将分两期介绍大中型沼气工程设计方法，希望对大家有用。

大型沼气工程的工艺流程

工艺构成
养殖场大中型沼气工程一般由以下7个部份组成：

①原料收集；

②粪污的前处理系统；

③厌氧消化系统；

④好氧消化系统；

⑤沼气处理系统；

⑥沼渣生产固体有机肥系统；

⑦沼液无害化处理及商品化液体肥料加工系统。 
 

工艺流程简述

①原料收集

充足稳定的原料供应是在厌氧消化过程中产生沼气的基础；不少沼气工程因原料来源的变化被迫停止运转或报废。原料的收集方式又直接影响原料的质量，如一个猪场采用自动化冲洗其污水TS浓度一般只有1.5％～3.5％，若采用粪板刮出，则原料浓度可达5％～6％，如手工清运浓度可达20％左右。因此，在畜禽场或工厂设计时就应当根据当地条件合理安排废物的收集方式和集中地点，以便就近进行沼气发酵处理。 

收集到的原料一般要进入调节池储存，因为原料收集时间往往比较集中，消化器的进料常需在一天均匀分配。所以调节池的大小一般要能储存24小时废物量。在温暖季节，调节池常可兼有酸化作用，这对提高原料可消化性和加速厌氧消化都有好处。若调节池内原料滞留期过长，会因好氧呼吸作用或沼气发酵的进行而损失沼气产量。 

②粪污的前处理系统

养殖场粪污预处理的主要目的是进行固液分离。畜禽粪污中对环境构成威胁物质的80％以上存于猪粪之中，固液分离可降低液体中的BOD、COD及SS的含量，降低后续粪水处理单元的负荷。

固液分离后，固体废渣用于制肥，液体进入后续处理单元。养殖场粪污前处理系统包括格栅、集水池、固液分离、调节／水解池。固液分离可采用沉淀池、水力筛网或固液分离机。养殖场废水处理系统应前端设置调节池，以避免水量冲击负荷对后续废水处理工艺的影响，其有效容积为设计流量的80～100％。

③厌氧消化系统

厌氧消化器是大中型沼气工程的核心设备。微生物的繁殖、有机物的分解转化、沼气的生成都是在消化器里进行的，因此，消化器的结构和运行情况是一个沼气工程设计的重点。

首先要根据发酵原料或处理污水的性质以及发酵条件选择适宜的工艺类型和消化器结构。目前，应用较多的工艺类型及消化器的结构有常规型消化器，如在农村大量使用的家用水压式沼气池和酒厂使用的隧道式沼气池。第二类为污泥滞留型消化器，使用较多的有连续搅拌反应器CSTR、适用于处理可溶性废水的UASB、适用于处理高悬浮固体的USR。另外，内循环厌氧消化器(IC)是目前效率较高的工艺类型，主要用于处理中低浓度、SS含量低、pH偏中性的污水。第三类为附着膜型消化器，目前使用的主要是填料过滤器，适用于可溶性有机废水处理，有启动快、运行容易的优点。 

④好氧处理系统

厌氧处理系统对COD有良好的处理效果，但对N、P的去除率却很低。在排放标准要求严格的养猪场，就需要采用好氧生物处理工艺以使出水达标排放。

 
好氧处理方法主要有活性污泥法和生物膜法两大类。已在畜禽粪便污水处理中使用的好氧工艺有完全混合活性污泥法、序批活性污泥法(SBR法)、氧化沟工艺、曝气生物滤池、接触氧化工艺等。近年来获得成功应用的好氧工艺主要有SBR法。 

⑤沼气处理系统

沼气发酵时会有水分蒸发进入沼气，由于微生物对蛋白质的分解或硫酸盐的还原作用也会有一定量硫化氢(H₂S)气体生成并进入沼气。水的冷凝会造成管路堵塞，有时气体流量计中也充满了水。H₂S是一种腐蚀性很强的气体，它可引起管道及仪表的快速腐蚀。 

沼气首先被收集起来脱硫净化后经输气系统输送到沼气柜，再从沼气柜经配气系统送到用户，沼气柜一般按平均日产气量的25-40％计算。在输气管道的适当地点设水封罐，以便调整和稳定压力，在消化池、贮气柜、压缩机、锅炉房等构筑物之间起隔绝作用；水封罐也可兼做排除冷凝水之用。沼气中硫化氢的体积含量一般占0.005～0.01％。 

⑥沼渣生产固体有机肥料系统

沼渣含有较全面的养分和丰富的有机物，是优质有机肥料，可以做基肥。也可以做追肥。沼渣养鱼比直接用人畜粪便养鱼具有更好的增产效果。

堆肥工艺的设计规模除了要考虑固体粪便排放总量、沼渣量外，尚需要与养殖场当地农作物的种植情况和养分需求结合起来，以利于实现农牧结合、种养平衡。各养殖场可根据自身的条件选择不同的堆肥方式，在根据堆肥规模确定相应的设备；在养殖场附近建有机肥料厂，可考虑将养殖场粪便及废渣作为肥料厂的原料，以避免重复建设，也减轻养殖场处理固体粪便的投资。

⑦沼液无害化处理及商品化液体肥料加工系统

沼液肥用可使土壤疏松，增强土壤保水保肥能力；沼液浸种具有催芽、刺激生长和抗病作用。另外，沼液还可作为无土栽培的营养液，适合植物的营养要求，同时原料来源广，成本低。

沼液用作添加剂喂猪效果好，因为沼液中含有多种常量和微量元素；沼液喂鱼不但可提高成鱼产量，降低成本，而且发病率也大大减少。 

沼液首先通过肥用、饲用两种途径消纳，在不能完全消纳的情况下，在考虑通过好氧工艺进一步处理后达标排放。 

限于篇幅，本文首先主要介绍了大中型沼气工程工艺流程，下一期小编将从工艺选择、池体设计、反应器材质选择等多方面对沼气发酵反应器的设计进行探讨。

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