北方沼气池建造技术去哪里学习

北方沼气池建造技术去哪里学习

1、沼气发酵原理
　　沼气发酵是一个（微）生物作用的过程。各种有机质，包括农作物秸秆、人畜粪便以及工农业排放废水中所含的有机物等，在厌氧及其他适宜的条件下，通过微生物的作用，最终转化成沼气，完成这个复杂的过程，即为沼气发酵。
　　沼气发酵主要成分为液化、产酸还未产甲烷三个阶段进行。农作物秸秆、人畜粪便、垃圾以及其他各种有机废弃物，通常是以大分子状态存在的碳水化合物，必须通过微生物分泌的胞外酶进行酶解，分解成可溶于水的小分子化合物，即多糖水解成单糖和双糖，蛋白质分解成肽和氨基酸，脂肪分解成甘油和脂肪酸。这些小分子化合物才能进入微生物细胞内，进行以后的一系列的生物化学反应，这个过程称为液化。接着在不产甲烷微生物群的作用下将单糖类、肽、氨基酸、甘油、脂肪酸等物质转化成简单的有机酸、醇以及二氧化碳、氢、氨和硫化氢等，其主要的产物是挥发性有机酸，其中以乙酸为主，约占80%，故此阶段称为产酸阶段。随后，这些有机酸、醇以及二氧化碳和氨等物质又被产甲烷细菌分解成甲烷和二氧化碳，或通过氢还原二氧化碳的作用，形成甲烷，这个过程称为甲烷阶段，这种以甲烷和二氧化碳为主的混合气体变称为沼气。
　　2、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、氧化还原势以及其他各种因素都有一定的要求。在工艺上只有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。实践证明，往往由于某一条件没有控制好而引起整个系统运行失败。因此，控制好沼气发酵的工艺条件是维持正常发酵的工艺条件是维持正常发酵产气的关键。
　　①严格的厌氧环境
　　②发酵温度 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℃产生沼气。通常产气高峰一个在35℃左右，另一个在54℃左右。这是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发酵原料 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、酒精和糖渣等），还有水生植物都可以作为沼气发酵的原料。
　　④PH值 沼气微生物的正常生长、代谢需要适中的PH值（6.5~7.5）
　　⑤接种物 在发酵过程中，要视发酵原料的不同，决定是否要接种。如果原料是粪便及其他已发酵过的原料，由于本身含有大量的发酵微生物，不需要接种。如果原料是工、农业废水，由于这些物质不含有发酵微生物或数量太少，入池后，必须加入足够量的接种物。
　　⑥碳、氮、磷的比例 碳氮比以（20~30）：1为佳；碳、氮、磷比例以10：0.4：0.8为宜。
　　⑦添加剂和抑制剂 能提高产气率的各种物质统称为添加剂。添加剂的种类很多，包括一些酶类、无机盐类、有机物和其他无机物等。可促进沼气的产生。
　　有许多化学物质能抑制发酵微生物的生命活动，这类物质被称为抑制剂。包括酸类、醇类、苯、氰化物及去垢剂等。此外，各类农药。特别是剧毒农药，都具有极强的杀菌作用即使是微量，也可能破坏正常的沼气发酵过程。在沼气池日常管理中，要适当地使用添加剂、抑制剂。
　　⑧搅拌 a.机械搅拌
　　b.液搅拌
　　c.气搅拌
　　3、沼气发酵工艺类型
　　沼气发酵技术主要包括原料额度预处理，接种物的选取和富集，消化器（在厌氧发酵过程中的消化器也称反应器，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。
　　用于沼气发酵的有机物种类多、温度差别大、进料方式不同，沼气发酵工艺类型较多
　　按发酵温度区分：
　　常温发酵（或自然温度发酵） 发酵温度随季节变化，发酵产气速率随四季温度升降而升降，夏季产气高，冬季产气低。但所需条件简单，故农村沼气池大多属于该类型。
　　中温发酵 发酵温度维持在30~35℃左右，中温发酵中微生物比较活跃，有机物降解较快，产气率较高 ，适于温暖的废水废物处理。
　　高温发酵 发酵温度维持在45~55℃ 左右，该温度下沼气微生物特别活跃，有机物分解消化快，产气率高，停留时间短，适于处理高温的废水废物。
　　按进料方式区分：
　　连续发酵工艺 该类发酵工艺特点是连续定量的添加新料液、排除旧料液，以维持稳定的发酵条件及产气率。适用于处理来源稳定的工业废水和城市污水等。
　　半连续发酵工艺 该类沼气发酵的特点是定期添加新料液、排除旧料液，间歇补充原料，以维持比较稳定的产气率。我国农村的三结合沼气池多属于此类。
　　批量发酵工艺 特点是成批投入发酵原料，运转期间不投入新料，待发酵周期结束后出料，再投入新料发酵。该工艺产气率不稳定，适用于城市垃圾坑填式沼气发酵。
　　4、沼气发酵典型设备
　　（1）、沼气池
　　我国农村家用沼气池多采用半连续发酵工艺，主要的沼气池池型有水压式沼气池、曲流布料式沼气池、分离浮罩式沼气池等。
　　a.水压式沼气池 水压式沼气池是我国农村使用最广泛的人工制取沼气的厌氧发酵密封装置，占农村沼气池总量的85%以上。根据水压间放置位置的不同，又分为侧水压式沼气池和顶水压式沼气池。根据出料管位置的不同，又分为中层出料水压式沼气池和底层出料水压式沼气池。北方农村多采用底层出料水压式沼气池。具体结构见图（a）、（b）


　　底层出料水压式沼气池由发酵间、水压间、储气间、进料管、出料口通道、导气管等部分组成。进料管一般设在畜禽舍地面，由设在地下的进料管与沼气池相连通。收集的粪便及冲洗污水经进料管注入沼气池发酵间。进料口的设定位置应与出料口及池拱盖中心的位置在一条直线上，以保持进料通畅，便于搅拌，防止排出未发酵的料液，造成料液短路。
　　水压式沼气池产气前，池内液面与进料间、水压间液面平齐。当池内发酵产生沼气并不断增多时，储气箱内的压力相应增高，气压将发酵间内的料液压出出料间，使出料间液面和池内液面形成压力差。当用户用气时沼气在水压下通过输气管输出，由于池内压力下降，水压间内的发酵料液便依靠重力的作用流回发酵间内，将沼气经导气管压出，为燃具供气。沼气的产生、储存和使用就这样周而复始地进行。这种利用料液来回流动，引起水压反复变化来储存和排放沼气的池型，就称为水压式沼气池。
　　水压式沼气池具有构造简单，施工方便，使用寿命长，力学性能好，材料适应性强，造价较低等优点。缺点是气压易随产气多少上下波动，影响高档炉具的使用。
　　曲流布料式沼气池也属于水压式沼气池，只是结构与常规水压式沼气池有所不同。在进料口咽喉部位，设有滤料盘。原料进入池内，分流板进行半控或全控式布料，形成多路曲流，增加新料散面，能充分发挥池容负载能力，提高池容产气率。扩大池出口，并在内部设隔板，塞流固菌。池拱中央、天窗盖下部中心破壳输气吊笼，输送沼气入气箱，并利用内部气压、气流产生搅拌作用，缓解料液上部结壳。外力连动搅拌装置，简单方便，搅动中心料液和上、下部料液。把池底部最低点改在出料底部，在倾斜池底作用下，形成一定的流动推力。实现主酵池进出料自流，不必打开天窗盖，全部料液由出料间取出。该池原料利用率、产气率和沼气负荷均优于常规水压式沼气池。
　　b、分离浮罩式沼气池由发酵池和储气浮罩组成，发酵池的构造和水压式沼气池基本相同，不同点是水压储气池的储气间由浮罩代替，发酵间所产沼气，通过输气管道送到储气柜储藏与使用。浮罩式沼气池具有气压恒定，池内气压高，对发酵池防渗性要求较低等优点，但建池成本较高占地面积大。施工时间长，难度大。

　　分离浮罩式沼气池
　　（2）厌氧消化器
　　目前由于设计出异形填料，其材料又是特殊的塑料，易挂膜、易脱膜、运转中不易短路和堵塞。因而近10年来，已有几十座AF装置投入运行。
　　厌氧过滤器目前正广泛地被用来处理多种高浓度的有机污水，如用来处理城市下水道污水，所需的滞留时间短，有的需要几天，有的不到一天。
　　在处理有机质浓度低的污水时，应适当控制有机质负荷，避免因水力负荷过高而冲刷填料表面的生物膜和填料间隙中的活性污泥。
　　上述厌氧消化器属于上流式，其特点是料液从过滤器下部进入，由下向上升流经过生物床，料液被沼气微生物消化，微生物牢固地附着在填料表面形成生物膜，克服了一般厌氧消化器沼气微生物易流失的缺点。

　　厌氧接触工艺 厌氧过滤器
　　C.纤维填料生物膜消化器 纤维填料固定床生物膜法消化器是AF结构形式的一种，如图所示。纤维具有较好的耐腐蚀性能，在一般有机溶剂内均不溶解，是一种理想的填料。其特点为空隙率大、理论比表面积大、不易堵塞。纤维填料生物膜的工艺原理是固定床中的纤维丝均匀地分布在液相空间，形成微生物的附着载体，微生物呈立体网状结构附着在纤维上。废水从生物膜处流过，被分解消化，同时实现自身的生长。生物膜的表面积大，有极强的消化能力。


　　纤维填料生物膜消化器
　　d.上流式厌氧污泥床消化器（UASB） UASB消化器能维持很高的生物量，一般污泥龄在30天以上，所以处理废水的能力很高。中温发酵进水容积COD负荷率可达10~15 kg•（m3•••••••d） 1。使用UASB处理酒精废液、屠宰废水、啤酒废水、淀粉废水等都取得成功。UASB消化器结构如图所示。

　　UASB消化器
　　e.UBF型消化器 UBF型消化器是UASB和AF结合型消化器，是在UASB消化器的基础上，在消化器一定部位安装了有过滤器作用的填料，其目的是要最大限度地保留沼气微生物在消化器内的数量，使其充分发挥作用。当UASB消化器内的污泥还未结成粒状污泥时，污泥易流失，特别是起动时更是这样，需要经常回流污泥。为了尽量减少污泥流失，可利用厌氧过滤器中填料阻碍污泥的流失。填料可装在三相分离器的下面或上面。消化器底部为UASB，上端为AF，装有软性填料，消化器的结构示意如图所示。

　　UBF型消化器
　　f.ABR消化器 ABR消化器如图所示，是在消化器内设置垂直放置的折流板，料液在消化器内沿折流板上下折流运动，依次流过每个格腔内的污泥床直至出口，在此过程料液中有机物质与厌氧活性污泥充分接触而被消化去除。ABR消化器有多种形式，这种消化器兼有厌氧接触、厌氧过滤和UASB三种消化器特点。ABR消化器的结构已作了多种改进，最终目的是延长厌氧活性污泥的停留时间，促使进水分布均匀，使泥水混合良好。
　　料液流经ABR消化器需要经过多次上下折流，虽然在每一个转角处必然存在一定程度的死区，但是ABR消化器的死区程度远小于其他结构形式的厌氧消化器。
　　ABR消化器内没有移动部件，不需要搅拌设备，在容积不变的条件下，增长了料液的流程；而且颗粒污泥不是ABR良好运行的必要条件。虽然ABR消化器沿纵向运行将酸于产甲烷过程分离开了，但是在同等的总负荷条件下，与单级厌氧消化器相比，ABR消化器第一格腔要承受较大的负荷量，易造成第一格腔超负荷运行，要加以注意。


　　新华书店有专业书（有详细图解），这个是我“沼气发电毕业论文”中的一部分，希望对您有用