規(guī)?；B(yǎng)豬場沼氣工程應(yīng)用技術(shù)

規(guī)?；B(yǎng)豬場沼氣工程應(yīng)用技術(shù)中國農(nóng)業(yè)大學(xué)林聰2006年8月20日內(nèi)容一.沼氣技術(shù)的發(fā)展二.養(yǎng)殖場沼氣工程的應(yīng)用模式三.沼氣工程的內(nèi)容四.沼氣發(fā)酵裝置五.綜合利用一、沼氣技術(shù)的發(fā)展

1866年，勃加姆波（Bechamp）首先指出甲烷的形成是一種微生物學(xué)的過程。1896年在英國埃克塞特市，用馬糞發(fā)酵制取沼氣點(diǎn)燃街燈。1936年，英國首先在泰晤士河畔的廢水工廠中應(yīng)用厭氧消化技術(shù)，并將回收的沼氣作為補(bǔ)充能源。1950年洪格特創(chuàng)造了厭氧技術(shù)。1958年全國不少省市曾推廣過沼氣。20世紀(jì)70年代，又一次重視并大力推進(jìn)沼氣建設(shè)，再次掀起了沼氣建設(shè)高潮。

20世紀(jì)八十年代以后，開展了大量有關(guān)沼氣發(fā)酵的理論和應(yīng)用技術(shù)的研究，并取得了可喜的研究成果，我國的沼氣建設(shè)開始穩(wěn)步發(fā)展。90年代以來，經(jīng)過多年的研究、開發(fā)、試點(diǎn)示范沼氣建設(shè)技術(shù)獲得重大突破。

一.沼氣技術(shù)的發(fā)展

農(nóng)村沼氣發(fā)展生態(tài)模式南方“豬-沼-果”、北方“四位一體”西北“五配套”養(yǎng)殖場沼氣工程建設(shè)模式能源環(huán)保模式能源生態(tài)模式。形成了“種植業(yè)（飼料）—養(yǎng)殖業(yè)（糞便）—沼氣池—種植業(yè)（優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品、飼料）—養(yǎng)殖業(yè)”循環(huán)發(fā)展的農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)基本模式。三沼的應(yīng)用沼氣——已經(jīng)開始注重集中供氣系統(tǒng)的建設(shè)，利用增壓和減壓調(diào)節(jié)裝置，通過輸送管道將沼氣配送到農(nóng)戶，形成了供氣管網(wǎng)，并向農(nóng)民供應(yīng)沼氣，解決生活燃料問題，。發(fā)電——我國自產(chǎn)單燃料沼氣發(fā)電機(jī)技術(shù)越來越成熟，能源短缺的現(xiàn)實(shí)和可再生能源利用技術(shù)的完善，使沼氣發(fā)電已經(jīng)成為沼氣工程中很重要的一部分。沼渣液——沼肥是很好的有機(jī)肥料，已被廣泛用作基肥和無土育苗基質(zhì)，果園和蔬菜大棚有機(jī)肥灌溉施用，并作為固體有機(jī)肥進(jìn)入了市場銷售。沼氣的性質(zhì)沼氣是有機(jī)物質(zhì)在厭氧條件下經(jīng)過多種細(xì)菌的發(fā)酵作用而最終生成的一種混合氣體。它的主要成分是甲烷（CH4），通常占總體積的50％～70％；其次是二氧化碳，約占總體積的30％～40％；其余硫化氫、氮、氫和一氧化碳等氣體約占總體積的5％左右。沼氣是一種良好的氣體燃料，燃燒時火焰呈藍(lán)色，最高溫度可達(dá)1200℃左右。沼氣中因含有二氧化碳等不可燃?xì)怏w，其抗爆性能好，辛烷值較高，又是一種良好的動力燃料。甲烷與沼氣的主要理化性質(zhì)

理化性質(zhì)甲烷（CH4）標(biāo)準(zhǔn)沼氣（CH460%，CO2<40%）體積百分百（%）熱值（千焦／米３）密度（克/生標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）比重（與空氣相比）臨界溫度（０Ｃ）臨界壓力（ｘ105帕）爆炸范圍（與空氣混合的體積百分比）氣味54～80358200.720.55-82.546.45～15無100215201.220.94-25.7～-48.4259.35～53.938.80～24.4微臭沼氣發(fā)酵原料及厭氧微生物各種有機(jī)的生物質(zhì)，如秸稈、雜草、人畜糞便、垃圾、污水、工業(yè)有機(jī)廢物等都可以作為生產(chǎn)沼氣的原料。沼氣微生物（產(chǎn)甲烷菌群）廣泛存在于自然界里，諸如湖泊和沼澤的底層污泥中，有機(jī)物質(zhì)經(jīng)沼氣微生物的發(fā)酵作用而產(chǎn)生出可燃?xì)怏w，自水中冒出來。所以，人們稱它為“沼氣”。有些反芻動物的胃里（如牛胃），有時也能有沼氣發(fā)生。人們有意識地建造的沼氣發(fā)生器，就叫“沼氣池”。沼氣池中為保證細(xì)菌的厭氧消化過程，就要使厭氧細(xì)菌能夠旺盛地生長、發(fā)育、繁殖和代謝，這些細(xì)菌的生命越旺盛，產(chǎn)生的沼氣就越多。因此造成良好的厭氧分解條件，為厭氧細(xì)菌的生命活動創(chuàng)造適宜的環(huán)境是多產(chǎn)沼氣的關(guān)鍵。二、養(yǎng)殖場沼氣工程的應(yīng)用模式

不同規(guī)模、不同特點(diǎn)、不同生產(chǎn)工藝的規(guī)模養(yǎng)殖場糞污水處理工藝是將厭氧生物技術(shù)、好氧生物技術(shù)、水肥耦合灌溉和噴施技術(shù)和有機(jī)肥料生產(chǎn)技術(shù)等單項(xiàng)技術(shù)的最優(yōu)化組合，通過工程手段將等技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，建立了能源生產(chǎn)和利用模式，厭氧發(fā)酵與污水處理結(jié)合的糞污水達(dá)標(biāo)排放模式，實(shí)現(xiàn)了各種資源的最大利用度和最佳轉(zhuǎn)換生態(tài)鏈，實(shí)現(xiàn)了種植——養(yǎng)殖結(jié)合一體化生態(tài)循環(huán)平衡系統(tǒng)，從根本上解決養(yǎng)殖場環(huán)境污染與資源利用的問題。綜合利用農(nóng)村生物質(zhì)資源，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì).沼氣發(fā)酵的基本工藝流程

有機(jī)廢物剩余污泥(可用作肥料)儲存沼氣凈化調(diào)節(jié)池預(yù)處理厭氧消化器后處理用戶排放養(yǎng)殖殖場場沼沼氣氣工工程程的的應(yīng)應(yīng)用用模模式式各種種適適宜宜模模式式根據(jù)據(jù)現(xiàn)現(xiàn)場場條條件件和和對對發(fā)發(fā)酵酵殘殘留留物物處處理理利利用用方方式式和和要要求求的的不不同同，，沼沼氣氣工工程程可可以以有有兩兩大大類類，，即即生生態(tài)態(tài)類類型型和和環(huán)環(huán)保保類類型型。。在在實(shí)實(shí)際際工工程程設(shè)設(shè)計計中中，，根根據(jù)據(jù)現(xiàn)現(xiàn)場場條條件件、、沼沼氣氣利利用用和和排排放放等等方方面面的的要要求求，，可可以以選選擇擇模模式式。能源源－－環(huán)環(huán)保保型型主要要應(yīng)應(yīng)用用于于周周邊邊既既無無一一定定規(guī)規(guī)模模的的農(nóng)農(nóng)田田，，又又無無閑閑暇暇空空地地可可供供建建造造魚魚塘塘和和水水生生植植物物塘塘的的畜畜禽禽場場。。該該模模式式特特點(diǎn)點(diǎn)是是，，畜畜禽禽廢廢水水在在經(jīng)經(jīng)厭厭氧氧消消化化處處理理后后，，必必須須再再經(jīng)經(jīng)過過適適當(dāng)當(dāng)?shù)牡暮煤醚跹跆幪幚砝?，，如如曝曝氣氣、、物物化化處處理理等等，，使使其其達(dá)達(dá)到到國國家家規(guī)規(guī)定定的的相相關(guān)關(guān)環(huán)環(huán)保保排排放放標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)。。能源－環(huán)環(huán)保模式式能源－生生態(tài)型主要適用用于周邊邊有適當(dāng)當(dāng)規(guī)模的的農(nóng)田、、魚塘或或水生植植物塘的的畜禽場場。該模模式特點(diǎn)點(diǎn)是，畜畜禽廢水水在經(jīng)厭厭氧消化化處理后后，排灌灌到農(nóng)田田、魚塘塘或水生生植物塘塘，經(jīng)過過多層次次的資源源化利用用，既為為無公害害農(nóng)產(chǎn)品品生產(chǎn)提提供充足足的肥源源，又實(shí)實(shí)現(xiàn)了糞糞污的““零排放放”。能源－生生態(tài)模式式沼氣工程程規(guī)模分分類指標(biāo)標(biāo)工程規(guī)模單體容積(m3)總體容積(m3)沼氣產(chǎn)量(m3/d)配套系統(tǒng)的配置大型≥300≥1000≥300完整的原料預(yù)處理系統(tǒng)；沼渣、沼液綜合利用系統(tǒng)；沼氣貯存、輸配和利用系統(tǒng)；中型300＞V≥501000＞V≥100≥50原料預(yù)處理系統(tǒng)；沼渣、沼液綜合利用系統(tǒng)；沼氣貯存、輸配和利用系統(tǒng)；小型50＞V≥20100＞V≥50≥20原料計量、進(jìn)出料系統(tǒng)；沼渣、沼液綜合利用系統(tǒng)；沼氣貯存、輸配和利用系統(tǒng)；備注沼氣產(chǎn)量是指在發(fā)酵溫度大于25℃總體裝置的沼氣產(chǎn)量沼氣工程程適用于于高濃度度有機(jī)糞糞污水厭氧發(fā)酵酵能量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化率高高，有機(jī)機(jī)物去除除率高達(dá)達(dá)80－－90％％發(fā)酵過程程無需能能耗，運(yùn)運(yùn)行費(fèi)用用低發(fā)酵過程程產(chǎn)出沼沼氣－清清潔能源源產(chǎn)生污泥泥量少具有降解解某些難難降解物物質(zhì)和有有毒的有有機(jī)物的的能力三、大中中型沼氣氣工程建建設(shè)的內(nèi)內(nèi)容1、糞污污水的收收集、飼飼養(yǎng)種類類、飼養(yǎng)養(yǎng)工藝、、清糞工工藝、養(yǎng)養(yǎng)殖規(guī)模模、糞污污排污量量等；2、所選選厭氧發(fā)發(fā)酵工藝藝、發(fā)酵酵池型；；3、儲氣氣系統(tǒng)；；4、沼氣氣利用系系統(tǒng)，輸輸配氣系系統(tǒng)、發(fā)發(fā)電系統(tǒng)統(tǒng)；5、沼氣氣凈化系系統(tǒng)、監(jiān)監(jiān)測系統(tǒng)統(tǒng)；6、沼渣渣、沼液液綜合利利用系統(tǒng)統(tǒng)，周圍圍土地承承受和消消納能力力，周圍圍種植結(jié)結(jié)構(gòu)、品品種、對對水肥的的需求；；7、固體體肥料生生產(chǎn)。糞污水的的處理原原則根據(jù)飼養(yǎng)養(yǎng)工藝、、排污量量的大小小和排污污濃度的的特點(diǎn)，，按照清清潔化生生產(chǎn)的原原則，在在飼養(yǎng)工工藝方面面進(jìn)行可可操作的的調(diào)整，，結(jié)合廢廢棄物處處理、環(huán)環(huán)境保護(hù)護(hù)、資源源綜合利利用和生生態(tài)農(nóng)業(yè)業(yè)生產(chǎn)的的要求選選擇最適適宜的處處理工藝藝與綜合合利用模模式，糞糞污水的的處理原原則要滿滿足：1、減量量化：2、無害害化:3、資源源化：4、生態(tài)態(tài)化：1、減量量化：要治理好好畜糞污污染，必必須從污污染的源源頭抓起起，必須須有效的的削減污污染總量量。實(shí)行行干清糞糞工藝，，并將沖沖圈水減減少到最最低限度度，從而而減少治治理經(jīng)費(fèi)費(fèi)，達(dá)到到將污染染源控制制在最低低限度的的目的。。2、無害害化:選用先進(jìn)進(jìn)工藝技技術(shù)，結(jié)結(jié)合豬場場周圍的的環(huán)境、、糞污消消納能力力和能流流物流生生態(tài)平衡衡的特征征，因地地制宜，，消除污污染，消消除蚊蠅蠅孳生，，殺滅病病菌，實(shí)實(shí)現(xiàn)污水水達(dá)標(biāo)排排放和能能源生態(tài)態(tài)綜合利利用的““零排放放”。3、資源源化：有害糞污污經(jīng)過治治理，達(dá)達(dá)到變廢廢為寶的的目的。。糞便治治理后可可作為花花卉、蔬蔬菜、大大田作物物的有機(jī)機(jī)肥或深深加工成成有機(jī)復(fù)復(fù)合肥。。厭氧發(fā)發(fā)酵殘余余物沼渣渣沼液除除含有ＮＮ、Ｐ、、Ｋ外,還含有有鈣、銅銅、鋅、、鐵等多多種微量量元素、、氨基酸、、維生素素、生長長素和有有益微生生物，是是一種速速、遲效效兼?zhèn)涞牡挠袡C(jī)肥肥料。利利用沼肥肥對果樹樹、蔬菜菜及作物物進(jìn)行灌灌溉或噴噴施，節(jié)節(jié)省大量量農(nóng)藥和和化肥，，節(jié)約生生產(chǎn)成本本，改善善土壤理理化結(jié)構(gòu)構(gòu)，提高高土壤肥肥力，調(diào)調(diào)節(jié)作物物生長，，抑制病病蟲害，，能夠增增產(chǎn)增質(zhì)質(zhì)增值。。污水處處理后的的灌溉和和回用可可使水資資源得到到進(jìn)一步步的利用用，是糞糞污處理理工程可可持續(xù)發(fā)發(fā)展的基基礎(chǔ)。4、生態(tài)態(tài)化：建成“畜畜→污→→沼→飼飼→菜→→畜”和和“畜→→污→水水→菜→→果→田田→畜””的生態(tài)態(tài)平衡系系統(tǒng)，通通過污染染防治為為有機(jī)農(nóng)農(nóng)業(yè)的發(fā)發(fā)展提供供重要依依托。利利用現(xiàn)代代科學(xué)技技術(shù)，通通過人工工設(shè)計生生態(tài)工程程，以協(xié)協(xié)調(diào)發(fā)展展與環(huán)境境之間、、資源開開發(fā)利用用與生態(tài)態(tài)保護(hù)之之間的關(guān)關(guān)系。糞污資源源化的關(guān)關(guān)鍵干清糞，，固液前前分離，，減少處處理難度度與處理理量消滅蟲卵卵、致病病菌，處處理后的的污水回回用與灌灌溉大力推進(jìn)進(jìn)有機(jī)肥肥產(chǎn)業(yè)化化進(jìn)程加強(qiáng)工程程技術(shù)手手段的研研發(fā)和支支持力度度與其它農(nóng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)技術(shù)結(jié)結(jié)合四、沼氣氣發(fā)酵裝裝置按儲氣方方式，可可分為水水壓式、、浮罩式式和氣袋袋式；按幾何形形狀，可可分為圓圓筒形、、球形、、橢球形形、拱形形、長方方形、壇壇形等；；按發(fā)酵機(jī)機(jī)制，可可分為常常規(guī)型、、污泥滯滯留型和和附著膜膜型三大大類；按埋設(shè)位位置，可可分為地地下式、、半埋式式和地上上式三大大類；按建池材材料，可可分為磚磚結(jié)構(gòu)、、混凝土土結(jié)構(gòu)、、鋼筋混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)、玻玻璃鋼、、塑料和和鋼絲網(wǎng)網(wǎng)水泥、、Lipp罐和和搪瓷鋼鋼板罐等等；按發(fā)酵溫溫度，可可分為常常溫發(fā)酵酵、中溫溫發(fā)酵和和高溫發(fā)發(fā)酵。按階段劃劃分可為為兩階段段發(fā)酵，，一級發(fā)發(fā)酵和兩兩級或多多級發(fā)酵酵等。1．水力力滯留期期(HRT)厭氧消化化器的HRT是是指一個個消化器器內(nèi)的發(fā)發(fā)酵液按按體積計計算被全全部置換換所需要要的時間間．通常常以天(d)或或小時(h)為為單位。。當(dāng)消化器器在一定定容積負(fù)負(fù)荷條件件下運(yùn)行行時，其其HRT與發(fā)酵酵原料有有機(jī)物含含量呈正正比，有有機(jī)物含含量越高高，HRT則越越長，這這有利于于提高有有機(jī)物的的分解率率。HRT（（d）=消化器的的有效體體積÷每每天的進(jìn)進(jìn)料量處理牛糞糞時HRT與甲甲烷產(chǎn)氣氣率的關(guān)關(guān)系牛糞不同同滯留期期的產(chǎn)氣氣率與原原料利用用率(高高溫發(fā)酵酵)甲烷產(chǎn)率/L/（L·d）HRT/d

HRT與甲烷產(chǎn)氣率的關(guān)系曲線滯留期（d）產(chǎn)氣率(m3/m3·d)原料利用率%46.2939.864.9646.1122.8952.82．固體體滯留期期(SRT)SRT是是指懸浮浮固體物物質(zhì)從消消化器里里被置換換的時間間。在一一個混合合均勻的的完全混混合式消消化器里里，SRT與HRT相相等。SRT在非完完全混合消化化器里與HRT無直接關(guān)關(guān)系試驗(yàn)表明，固固體有機(jī)物的的分解率與SRT呈正相相關(guān)。因此，，延長SRT是提高固體體有機(jī)物消化化率的有效措措施。3.微生物滯滯留期(MRT)微生物滯留期期指從微生物物細(xì)胞的生成成到被置換出出消化器的時時間。在一定條件下下，微生物繁繁殖一代的時時間基本穩(wěn)定定，如果MRT小于微生生物增代時同同，微生物將將會從消化器器里被沖洗干干凈，厭氧消消化將被終止止。如果微生生物的增代時時間與MRT相等，微生生物的繁殖與與被沖出處于于平衡狀態(tài)，，則消化器的的消化能力難難以增長，消消化器則難以以啟動。如果果MRT大于于微生物增代代時間，則消消化器內(nèi)微生生物的數(shù)量會會不斷增長。。延長MRT不不僅可以提高高消化器的處處理有機(jī)物的的效率，厭氧消化器分分類類型滯留期特征消化器舉例常規(guī)型MRT=SRT=HRT常規(guī)消化器塞流式完全混合式污泥滯留型（MRT和SRT）>（HRT）厭氧接觸工藝升流式固體反應(yīng)器生流式厭氧污泥床附著膜型MRT>（STR和HRT）折流式厭氧濾器流化床和膨化床常規(guī)型消化器器常規(guī)消化器模模式圖連續(xù)攪拌罐反反應(yīng)器塞流式消化器器污泥滯留型消消化器厭氧接觸工藝藝升流式厭氧污污泥床(UASB)污泥滯留型消消化器內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器器(IC)升流式固體反反應(yīng)器(USR)污泥滯留型消消化器折流式反應(yīng)器器附著膜型消化化器厭氧濾器流化床和膨脹脹床升流式固體反反應(yīng)器沼氣工程沼氣

工程沼氣工程推流式厭氧消消化器儲氣柜沼氣發(fā)酵液不不能直接排放放，否則會導(dǎo)導(dǎo)致二次污染染，必須后處處理加以資源源化利用。沼沼氣發(fā)酵液作作為有機(jī)肥應(yīng)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)赝镣寥罓顩r和種種植施肥情況況應(yīng)用于果樹樹、養(yǎng)魚、種種花和蔬菜、、大田種植業(yè)業(yè)。五、綜合利用用厭氧發(fā)酵殘留留物的利用沼液中含有氮氮、磷、鉀、、鈣、銅、鋅鋅、鐵、B族維生素、赤赤霉素、氨基基酸和酶活性性物質(zhì)。沼氣厭氧發(fā)酵酵后約95%的寄生蟲和有有害細(xì)菌被殺殺滅。發(fā)酵后的沼液液無機(jī)元素絡(luò)絡(luò)合，進(jìn)行沼沼渣、沼液深深加工，生產(chǎn)產(chǎn)多元復(fù)合營營養(yǎng)有機(jī)復(fù)合合有機(jī)肥，有有利于植物的的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)和和某些病蟲害害防治。以沼氣為紐帶帶的物質(zhì)資源源利用模式圖圖生態(tài)系統(tǒng)能流流與物流動態(tài)態(tài)平衡轉(zhuǎn)化系系統(tǒng)厭氧發(fā)酵綜合合利用系統(tǒng)工工藝流程Thankyou2006年8月20日9、靜夜夜四無無鄰，，荒居居舊業(yè)業(yè)貧。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、雨中黃葉葉樹，燈下下白頭人。。。20:47:4120:47:4120:4712/29/20228:47:41PM11、以我我獨(dú)沈沈久，，愧君君相見見頻。。。12月月-2220:47:4120:47Dec-2229-Dec-2212、故人江江海別，，幾度隔隔山川。。。20:47:4120:47:4120:47Thursday,December29,202213、乍見翻疑疑夢，相悲悲各問年。。。12月-2212月-2220:47:4120:47:41December29,202214、他他鄉(xiāng)鄉(xiāng)生生白白發(fā)發(fā)，，舊舊國國見見青青山山。。。。29十十二二月月20228:47:41下下午午20:47:4112月月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。十二月月228:47下下午午12月月-2220:47December29,202216、行動出出成果，，工作出出財富。。。2022/12/2920:47:4120:47:4129December202217、做前，能夠夠環(huán)視四周；；做時，你只只能或者最好好沿著以腳為為起點(diǎn)的射線線向前。。8:47:41下午8:47下下午20:47:4112月-229、沒沒有有失失敗敗，，只只有有暫暫時時停停止止成成功功！！。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、很多事情努努力了未必有有結(jié)果，但是是不努力卻什什么改變也沒沒有。。20:47:4120:47:4120:4712/29/20228:47:41PM11、成功就是是日復(fù)一日日那一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)小小努力力的積累。。。12月-2220:47:4120:47Dec-2229-Dec-2212、世間成成事，不不求其絕絕對圓滿滿，留一一份不足足，可得得無限完完美。。。20:47:4120:47:4120:47Thursday,December29,202213、不知知香積積寺，，數(shù)里里入云云峰。。。12月月-2212月月-2220:47:4120:47:41December29,202214、意意志志堅堅強(qiáng)強(qiáng)的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥塊塊一一樣樣任任意意揉揉捏捏。。29十十二二月月20228:47:41下下午午20:47:4112月月-2215、楚塞塞三湘湘接，，荊門門九派派通。。。。十二月月228:47下下午午12月月-2220:47December29,202216、少年十十五二十十時，步步行奪得得胡馬騎騎。。2022/12/2920:47:4220:47:4229December202217、空山新新雨后，，天氣晚晚來秋。。。8:47:42下午午8:47下午午20:47:4212月-229、楊柳散和風(fēng)風(fēng)，青山澹吾吾慮。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、閱