沼气正常发酵的工艺条件
R U RAL EN ER GY No.42000(92Issue i n All)?20?
沼气正常发酵的工艺条件
孙进杰赵丽兰(山东省蓬莱市农业局蓬莱265600)
(1)厌养环境在厌氧发酵过程中,大多数不产甲烷微生物为厌氧菌,须要在无氧条件下,将复杂的有机物质分解成简单的有机酸等。产甲烷菌则是专性厌养菌,氧对产甲烷菌不仅不会起促进作用,相反会起到毒害、抑制作用。因此,修建沼气池要确保池壁不渗水、不漏气。
(2)发酵原料在厌氧发酵过程中,原料既是产生沼气的基质,又是沼气发酵微生物赖以生存的养料来源。除了矿物油和木质素外,自然界中的有机物质一般都能被微生物发酵产生沼气,但不同的有机物有不同的产气量和产气速度。较难分解的有机物质,在投料前要进行切碎、堆沤等预处理。若有机物已经过牲畜肠胃消化、阴沟厌养消化及工业发酵,因此,粪便、阴沟污泥、酒厂废液、酵母厂废水、豆制品厂废水及纸浆废水等都是较好的沼气发酵原料。
(3)发酵温度沼气发酵与温度有密切的关系,在一定温度范围内,温度越高,产气量也越高。但是产气量并不与温度的增高呈正比,在30～60℃之间有两个产气高峰:一个介于30～40℃之间,另一个介于50～60℃之间,这是因为有两个不同的微生物群在起作用。另外,沼气发酵温度突然上升或下降,对产气量有明显的影响。若温度突然上升或下降5℃,产气量会显著降低,若变化过大,则产气过程停止。为防止沼气发酵温度的突变,沼气池应采取必要的保温措施。将沼气池建于温室大棚内(夏季遮阴),是防止温度突变的有效措施之一。
(4)p H值沼气微生物的正常生长、代谢需要适中的p H值(6.5～7.5),p H值在6.4以下和7.6以上都会对产气产生抑制作用。p H值在5.5以下时,产甲烷菌的活动完全受到抑制。在沼气发酵过程中,池内p H值会有规律地发生变化。在发酵初期,池内产生大量的酸,p H值下降。随后,氨化作用产生的一部分氨,会中和掉一部分酸,同时,由于产甲烷活动利用了大量的挥发酸,会使p H 值恢复正常。这就是说,在正常情况下,沼气发酵过程中的p H值变化是一个自然平衡过程,一般不须要进行人为的调节。但如果配料不当,或操作管理不合理,可能会导致大量挥发酸积累,从而使p H值下降。在日常管理中,可能会遇到p H值过高或过低影响产气的情况,此时便须要进行人为调节。调节方法有以下几种,一是经常换料(少量),以稀释发酵液中的挥发酸,提高p H值;二是向池中加入适量的草木灰或氨水,调节p H值;三是适当加入牛、马粪便,并加水冲淡,此法可用于p H值过高时。
(5)接种物在发酵过程中,菌种质量的好坏、数量的多少将直接影响到产气率的高低。实际操作中,要视发酵原料的不同,决定是否须要接种。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,不须要接种。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。接种物可以从自然界中方便地获得,阴沟污泥、粪坑底脚污泥等都可作接种物。如果条件允许,在沼气池大换料时,采用发酵液作为接种物,可以取得同样好的结果。加入接种物的数量,要视接种物的来源确定。如果采用沼气池发酵液作接种物,接种量应占总发酵料液的30%以上;若采用沼
2000年第4期(总第92期)农村能源?21?
气池底层沉渣作接种物,接种量应占总发酵料液的10%以上。使用秸秆作发酵原料时,须要加大接种物数量,接种量一般要大于秸秆总重量。
(6)添加剂和抑制剂能促进有机物分解,并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、有机物和其它无机物等。在日常操作中,分别向发酵液中添加少量的硫酸锌、磷矿粉、碳酸钙、炉灰等,均可不同程度地提高产气率及甲烷含量。在以牛粪为发酵原料的沼气池中,添加少量尿素,可加快产气速度、提高产气量和原料分解率,添加适量CaCO3,可促进沼气的产生,并会提高沼气中甲烷的含量。相反,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。抑制剂的种类也很多,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。为了更好地利用沼气,在沼气池日常管理中,一定要适当地使用添加剂、抑制剂。
(7)搅拌沼气池在不搅拌的情况下,发酵料液明显地分成结壳层、清液层、沉渣层,严重影响发酵效果。对沼气池进行搅拌,可使池内温度均匀,使微生物与发酵原料充分接触,加快发酵速度,提高产气量。在日常管理中,可视发酵规模大小,采取不同的搅拌方法。①机械搅拌,机械搅拌器安装在沼气池液面以下,定位于上、中、下层皆可。如果料液浓度高,安装要偏下一些。此种搅拌法较适合于小型沼气池。②液搅拌,用人工或泵使沼气池内的料液循环流动,以达到搅拌的目的。③气搅拌,将沼气池产生的沼气,加压后从池底部冲入,利用产生的气流,达到搅拌的目的。液搅拌和气搅拌较适合于大、中型的沼气工程。
收稿日期:2000-03-06
花生施用沼肥增产技术
花生施用沼肥可以防止植株早衰,减少病虫害,产量可提高20%以上,而且果大粒饱,每百克果数减少4～6个。沼肥种植花生具体方法如下。
(1)施足底肥以沼渣作底肥,按16.5 t/h m2撒匀,然后翻地、整墒待播。
(2)沼液浸种在播种前,将花生种子放入蛇皮袋内,扎紧袋口,用绳子将口袋吊入正常产气的沼气池的出料间中层沼液中,浸泡8h,取出后用清水洗净,沥干水分后播种。
(3)追施沼肥在花生开花期和结果期各追施沼肥一次。施用方法是将沼液兑入水中,顺水施于大田,或按沼液∶水=1∶3的比例将沼液稀释后灌施,每次施7500k g/h m2。
(4)叶面喷施沼肥在开花期连续对花生进行2～4次叶面喷施,每次间隔10d左右,每次喷施450k g/h m2沼肥,喷施沼肥浓度为3∶7(沼液∶水)。
(5)注意事项①用于浸种和叶面喷施的沼液,必须是大换料后2个月以上(新建沼气池须3个月以上)正常产气的沼气池内的沼液,用于液面喷施的沼液最好是经过澄清过滤后的沼液。②浸种前,要将沼气池出料间内的浮渣和杂物清除干净,同时用粪瓢在出料间搅拌数次,然后将种子浸入沼液。③叶面喷施沼肥应选在无风的阴天或晴天的早晨、傍晚进行,喷施叶面时应侧重喷施叶背面。④追施沼肥时,不能直接施用原液,以防止烧苗。⑤花生生长期的管理方法按常规进行。
(河南省濮阳市农村能源环保站李文兵)
沼气池的构造原理
2 沼气池的建造技术 沼气的基本知识 2.1.1 沼气及其产生过程 沼气是有机物质在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发酵作用，产生的一种可燃气体。由于这种气体最初是在沼泽、湖泊、池塘中发现的，所以人们叫它沼气。沼气含有多种气体，主要成分是甲烷(CH4)。沼气细菌分解有机物，产生沼气的过程，叫沼气发酵。根据沼气发酵过程中各类细菌的作用，沼气细菌可以分为两大类。第一类细菌叫做分解菌，它的作用是将复杂的有机物分解成简单的有机物和二氧化碳(CO2)等。它们当中有专门分解纤维素的，叫纤维分解菌；有专门分解蛋白质的，叫蛋白分解菌；有专门分解脂肪的，叫脂肪分解菌；第二类细菌叫含甲烷细菌，通常叫甲烷菌，它的作用是把简单的有机物及二氧化碳氧化或还原成甲烷。因此，有机物变成沼气的过程，就好比工厂里生产一种产品的两道工序：首先是分解细菌将粪便、秸秆、杂草等复杂的有机物加工成半成品——结构简单的化合物；再就是在甲烷细菌的作用下，将简单的化合物加工成产品——即生成甲烷。 ? 2.1.2 沼气的成分 沼气是一种混合气体，它的主要成分是甲烷，其次有二氧化碳、硫化氢(H2S)、氮及其他一些成分。沼气的组成中，可燃成分包括甲烷、硫化氢、一氧化碳和重烃等气体；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等气体。在沼气成分中甲烷含量为55%～70%、二氧化碳含量为28%～44%、硫化氢平均含量为%。 ? 2.1.3 沼气的理化性质 沼气是一种无色、有味、有毒、有臭的气体，它的主要成分甲烷在常温下是一种无色、无味、无臭、无毒的气体。甲烷分子式是CH4，是一个碳原子与四个氢原子所结合的简单碳氢化合物。甲烷对空气的重量比是，比空气约轻一半。甲烷溶解度很少，在20℃、千帕时，100单位体积的水，只能溶解3个单位体积的甲烷。 甲烷是简单的有机化合物，是优质的气体燃料。燃烧时呈蓝色火焰，最高温度可达1400 ℃左右。纯甲烷每立方米发热量为千焦。沼气每立方米的发热量约千焦，相当于千克柴油或千克煤炭充分燃烧后放出的热量。从热效率分析，每立方米沼气所能利用的热量，相当于燃烧千克煤所能利用的热量。 ? 家用沼气池的类型 随着我国沼气科学技术的发展和农村家用沼气的推广，根据当地使用要求和气温、地质等条件，家用沼气池有固定拱盖的水压式池、大揭盖水压式池、吊管式水压式池、曲流布料水压式池、顶返水水压式池、分离浮罩式池、半塑式池、全塑式池和罐式池。形式虽然多种多样，但是归总起来大体由水压式沼气池、浮罩式沼气池、半塑式沼气池和罐式沼气池四种基本类型变化形成的。与四位一体生态型大棚模式配套的沼气池一般为水压式沼气池，它又有几种不同形式。 ? 2.2.1 固定拱盖水压式沼气池 固定拱盖水压式沼气池有圆筒形(见图、球形(见图和椭球形(见图三种池型。这种池型的池体上部气室完全封闭，随着沼气的不断产生，沼气压力相应提高。这个不断增高的气压，迫使沼气池内的一部分料液进到与池体相通的水压间内，使得水压间内的液面升高。这样一来，水压间的液面跟沼气池体内的液面就产生了一个水位差，这个水位差就叫做“水压”(也就是U形管沼气压力表显示的数值)。用气时，沼气开关打开，沼气在水压下排出；当沼气减少时，水压间的料液又返回池体内，使得水位差不断下降，导致沼气压力也随之相应降低。这种利用部分料液来回串动，引起水压反复变化来贮存和排放沼气的池型，就称之为水压式沼气池。
沼气发酵
第一章概论 1.1引言 沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种可燃气体。由于这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气。人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧（没有氧气）条件下发酵，即被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。沼气是一种混合气体，可以燃烧。沼气是有机物经微生物厌氧消化而产生的可燃性气体。 沼气是一种可持续利用的生态资源。利用沼气，可以节省大量的秸秆、干草等物料，有助于发酵出更多动物饲料和制作更多的纸张；沼气还可以用来做饭、照明、发电等，大大的节省了农民家庭的开支，减少了生活负担；沼气剩下的沼渣和沼液可以当作有机肥料，用于农作物和田地的施肥，增强农作物的抵抗力，减少农作物的病虫发生率，促进营养成分的吸收，改善土壤的板结，持续的保肥保水。 沼气工程技术，是一项以开发利用养殖场粪污为对象，以获取能源和治理环境污染为目的，实现农业生态良性循环的农村能源工程技术。它包括厌氧发酵主体及配套工程技术，主要是通过厌氧发酵及相关处理降低粪水有机质含量，达到或接近排放标准并按设计工艺要求获取能源—沼气：沼气利用产品与设备技术，主要是利用沼气或直接用于生活用能，或发电、或烧锅炉、或直接用于生产供暖、或作为化工原料等：沼肥制成液肥和复合肥技术，则主要是通过固液分离，添加必
要元素和成份，使沼肥制成液肥或复合肥，供自身使用或销售。 1.2我国沼气工程发展现状 随着城镇工业和农村集约化养殖业的发展, 生产过程中排出的各种有机废弃物的污染治理及其资源的综合利用, 已成为当今国际社会普遍关注的问题。在过去20 多年里, 我国利用厌氧消化技术处理工农业有机废弃物取得了较好的能源、环保和经济效益, 并逐步形成了沼气一能源环保工程规模。据报道, 全国现有大中型沼气工程60 0 多处, 总池容21 万多立方米, 年产沼气3 6 7 8万立方米, 年处工业废水和禽畜粪便能力达50 0 多万吨。我们自19 9 2年开始收集大中型沼气工程资料, 并对近百座工程进行了书面调查或实地考察。调查结果表明: “我国大中型沼气工程技术日趋成熟, 工程的整体技术水平和资源利用率近些年提高幅度较大, 各类的沼气工程, 都已从过去单纯追求能源效益, 转入注重发挥沼气技术多功能优势, 为配合菜篮子工程和改善农业生态环境, 为发展农村经济服务, 广泛地开展了沼气及发酵残余物在种植业和养殖业等生产方面的综合利用, “八五”期间建设的沼气工程与“六五”、“七五”期间作比较其工程运行稳定率提高了20 % 一3 0 %, 工程投资回收年限缩短了10 %一20 %。 当前, 大中型沼气工程存在的主要问题是: 有的工程处理技术不完善, 设备匹配不尽合理, 工程运转故障较多; 有的工程采用的厌氧消化工艺及装置与所处理的原料不相适应, 工程处理能力低, 经济效益差; 还有的工程由于原料不足, 造成设备利用率低。认真分
沼气发酵原理和必备条件
<< 沼气发酵原理和必备条件 >> 沼气发酵是一个复杂的微生物学过程，参加发酵的微生物数量巨大，种类繁多，只有了解参加沼气发酵的多种微生物活动规律、生存条件及作用，并按照微生物的生存条件、活动规律要求，去设计沼气池，收集发酵原料，进行正常管理，使参加发酵的各种微生物得到最佳的生长条件，才能获得较多的产气量和沼肥，满足生产、生活需要。我们现在推出的这两种池体就依据沼气发酵的基本原理设计的，所以它的产气量均高于其它类型的沼气池。 1、 什么叫沼气 沼气发酵又叫厌氧消化，是指利用人畜粪便、秸杆、污水等各种有机物在密封的沼气池内，在厌氧条件下（没有氧气），被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，最终产生沼气的过程，在这个过种中微生物是最活跃的因素，它们把各种固体或是溶解状态的复杂有机物，按照各自营养需要，进行分解转化，最终生成沼气。沼气是种混合体，可以燃烧。因为这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气。它的主要成份是甲烷占55%—70%左右，二氧化碳占25%—40%左右。此外，还有少量氢气、硫化氢、一氧化碳、氮和氨等。 2、 沼气发酵微生物 在沼气发酵过程中，有发酵性细菌、产氢产乙酸菌、耗氧产乙酸菌、食氢产甲烷菌等五大类微生物参加沼气发酵。它们在发酵过程中的作用及对生存条件的要求，有以下三个阶段：第一个阶段落：液化 在沼气发酵中首先是发酵性细菌群利用它所分泌的胞外酶，如纤维酶、淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等，对有机物进行体外酶解，也就是把禽畜粪便、作物秸杆、豆制品加工后的废水等大
分子有机物分解成能溶于水的单糖、氨基酸、甘油和脂肪等小分子化合物这个阶段叫液化阶段。 第二个阶段：产酸 这个阶段是三个细菌群体的联合作用，先由发酵性细菌将液化阶段产生的小分子化合物吸收进细胞内，并将其分解为乙酸、丁酸、氢和二氧化碳等，再由产氢乙酸菌把发酵性细菌产生的丙酸、丁酸转化为甲烷菌可利用的乙酸、氢和二氧化碳。 另外，还有耗氧产乙酸菌群，这种细菌群体利用氧和二氧化碳生产乙酸，还能代谢糖类产生乙酸，它们能转变多种有机物为乙酸。 液化阶段和产酸阶段是一个连续过程，统称不产甲烷阶段。在这个过程中，不产甲烷的细菌种类繁多，数量巨大，它们主要的作用是为产甲烷菌提供营养和为产甲烷菌创造适宜的厌氧条件，消除部分毒物。 第三个阶段：产甲烷 在此阶段中，产甲烷细菌群可以分为食氢产甲烷菌和依乙酸产甲烷菌两面三刀大类群。已研究过的就有70多种产甲烷菌，它们利用以上不产甲烷的三中菌群所分解转化的甲酸、乙酸、氢和二氧化碳小分子化合物等生成甲烷。 ① 生长非常缓慢，如甲烷八叠球菌在乙酸上生长时其培增时间为1—2天，甲烷菌丝倍增时间为4—9天；②严格厌氧，对氧气和氧化剂非常敏感，在有空气的条件下就不能生存或死亡； ③只能利用少数简单的化合物作为营养；④它们要求在中性偏碱和适宜温度环境条件；⑤代谢活动主要终产物是甲烷和二氧化碳为主要成分的沼气。
几种沼气厌氧发酵工艺比较剖析
塞流式工艺 塞流式工艺细分有两种，一种是普通的塞流式反应器（PFR），另一种是改进的高浓度塞流式工艺（HCF）。 1.塞流式反应器（PFR） 图1 （1）原理 PFR也称推流式反应器，是一种长方形的非完全混合式反应器。高浓度悬浮固体发酵原料从一端进入，呈活塞式推移状态从另一端排出。消化器内沼气的产生可以为料液提供垂直的搅拌作用，料液在沼气池内无纵向混合，发酵后的料液借助于新鲜料液的推动作用而排走。进料端呈现较强的水解酸化作用，甲烷的产生随着向出料方向的流动而增强。由于该体系进料端缺乏接种物，所以要进行固体的回流。为减少微生物的冲出，在消化器内应设置挡板以有利于运行的稳定。PFR反应原理及结构见图1。这种工艺能较好地保证原料在沼气池内的滞留时间。许多大中型
畜禽粪污沼气工程采用这种发酵工艺。 （2）特点 优点：适用于高SS废水的处理，尤其适用于牛粪的厌氧消化，固体含量可以提高到12%；用于农场有较好的经济效益；不需要搅拌；池形结构简单，运行方便，故障少，稳定性高。 缺点：固体物容易沉淀池底，影响反应器的有效体积，使HRT和SRT降低，效率较低；需要固体和微生物的回流作为接种物；因该反应器占地面积或体积比较大，反应器内难以保持一致的温度；易产生厚的结壳。 2. 高浓度塞流式工艺（HCF） （1）原理 HCF是一种塞流、混合及高浓度相结合的发酵装置。厌氧罐内设机械搅拌，以塞流方式向池后端不断推动，HCF厌氧反应器的一端顶部有一个带格栅并与消化池气室相隔离的进料口，在厌氧反应器的另一端，料液以溢液和沉渣形式排出。 （2）特点 进料浓度高，干物质含量可达8％；能耗低，不仅加热能耗少，而且装机容量小，耗电量低；与PFR相比，原料利用率高；解决了浮渣问题；工艺流程简单；设施少，工程投资省；操作管理简便，运行费用低；原料适应性强（畜禽粪便、碎秸秆和有机垃圾均可）；没有预处理，原料可以直接入池；卧式单池容积偏小，便于组合。
沼气正常发酵的工艺条件
R U RAL EN ER GY No.42000(92Issue i n All)?20? 沼气正常发酵的工艺条件 孙进杰赵丽兰(山东省蓬莱市农业局蓬莱265600) (1)厌养环境在厌氧发酵过程中,大多数不产甲烷微生物为厌氧菌,须要在无氧条件下,将复杂的有机物质分解成简单的有机酸等。产甲烷菌则是专性厌养菌,氧对产甲烷菌不仅不会起促进作用,相反会起到毒害、抑制作用。因此,修建沼气池要确保池壁不渗水、不漏气。 (2)发酵原料在厌氧发酵过程中,原料既是产生沼气的基质,又是沼气发酵微生物赖以生存的养料来源。除了矿物油和木质素外,自然界中的有机物质一般都能被微生物发酵产生沼气,但不同的有机物有不同的产气量和产气速度。较难分解的有机物质,在投料前要进行切碎、堆沤等预处理。若有机物已经过牲畜肠胃消化、阴沟厌养消化及工业发酵,因此,粪便、阴沟污泥、酒厂废液、酵母厂废水、豆制品厂废水及纸浆废水等都是较好的沼气发酵原料。 (3)发酵温度沼气发酵与温度有密切的关系,在一定温度范围内,温度越高,产气量也越高。但是产气量并不与温度的增高呈正比,在30～60℃之间有两个产气高峰:一个介于30～40℃之间,另一个介于50～60℃之间,这是因为有两个不同的微生物群在起作用。另外,沼气发酵温度突然上升或下降,对产气量有明显的影响。若温度突然上升或下降5℃,产气量会显著降低,若变化过大,则产气过程停止。为防止沼气发酵温度的突变,沼气池应采取必要的保温措施。将沼气池建于温室大棚内(夏季遮阴),是防止温度突变的有效措施之一。 (4)p H值沼气微生物的正常生长、代谢需要适中的p H值(6.5～7.5),p H值在6.4以下和7.6以上都会对产气产生抑制作用。p H值在5.5以下时,产甲烷菌的活动完全受到抑制。在沼气发酵过程中,池内p H值会有规律地发生变化。在发酵初期,池内产生大量的酸,p H值下降。随后,氨化作用产生的一部分氨,会中和掉一部分酸,同时,由于产甲烷活动利用了大量的挥发酸,会使p H 值恢复正常。这就是说,在正常情况下,沼气发酵过程中的p H值变化是一个自然平衡过程,一般不须要进行人为的调节。但如果配料不当,或操作管理不合理,可能会导致大量挥发酸积累,从而使p H值下降。在日常管理中,可能会遇到p H值过高或过低影响产气的情况,此时便须要进行人为调节。调节方法有以下几种,一是经常换料(少量),以稀释发酵液中的挥发酸,提高p H值;二是向池中加入适量的草木灰或氨水,调节p H值;三是适当加入牛、马粪便,并加水冲淡,此法可用于p H值过高时。 (5)接种物在发酵过程中,菌种质量的好坏、数量的多少将直接影响到产气率的高低。实际操作中,要视发酵原料的不同,决定是否须要接种。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,不须要接种。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。接种物可以从自然界中方便地获得,阴沟污泥、粪坑底脚污泥等都可作接种物。如果条件允许,在沼气池大换料时,采用发酵液作为接种物,可以取得同样好的结果。加入接种物的数量,要视接种物的来源确定。如果采用沼气池发酵液作接种物,接种量应占总发酵料液的30%以上;若采用沼
[沼气,废弃物,固体]有机固体废弃物厌氧发酵产生沼气的脱硫技术分析
有机固体废弃物厌氧发酵产生沼气的脱硫技术分析 0引言 随着工农业废弃物厌氧生物处理技术的广泛应用，沼气作为一种可再生能源，越来越受到人们的关注和重视。沼气是一种特殊的生物质能源，因为它的低位发热值较高，所以其经常被用作汽车燃料，还有一些被用作动力能源(如水泵和发电机)，也有被用作化工原料(如合成有机玻璃脂和制造甲醛和甲醇等);还有一些国家的沼气净化技术较高，如瑞典将净化后的沼气直接并入国家气网使用。因此，沼气完全可以作为一种绿色能源被开发利用，这种新兴的产业也被人们越来越重视。由于沼气来源于厌氧发酵工艺，因此这种工艺也得到越来越多的产业化应用，不仅能缓解当前存在的能源危机问题，而且能很好地达到保护环境的目的。 各种厌氧发酵微生物在厌氧的条件下，将有机物分解消化的过程中会产生沼气，此时也伴随有H2S的产生。因此，沼气是一种混合气体，其中CHQ和CO2的含量较高，H2, H2S, NH 的含量比较少。发酵原料的种类、各种原料的相对含量、厌氧发酵的条件(温度、时间、pH等)以及厌氧发酵的各个阶段都是影响沼气成分的因素。 硫化氢(H2S)是一种能危害人体健康的有毒性气体，其物理性质上最大的特点是无毒和有强烈的臭鸡蛋气味。另外，大气中H2S的存在是造成酸雨的主要原因之一。由于H2S在化学性质上能与许多金属离子反应，产物是硫化物沉淀，而这些产物又不溶于水或者酸，所以其对铁等金属类物质有很强的腐蚀性。除此之外，当沼气燃烧时，H2S会被氧化成亚硫酸，从而对环境造成严重的污染，也会严重腐蚀设备、管道和仪器仪表等。因此，在利用沼气之前必须将其中的H2S去除，而国家对沼气中H2S含量的标准有严格的规定，不能超过0. 02g/亩。目前，最常用的脱除H2S的方法有干式脱硫、湿式脱硫和生物脱硫。 1.干法脱硫 干法脱硫的具体反应过程是首先通过物理吸附将H2S吸附在吸附剂的表面，然后是吸附剂与H2S发生化学反应生成单质硫的过程。因为干法脱硫所使用的脱硫剂大多数是粉末状或者颗粒状，其整个过程是在完全干燥的环境下进行的，所以脱硫过程不会对设备和管道等产生腐蚀和结垢的影响。干法脱硫的适用范围是含有较低浓度H2S的气体，其优点在于脱硫工艺设备比较简单及工艺技术方面比较成熟。因此，干法脱硫工艺在工业上应用较广。目前，最常用的干法脱硫方法有氧化铁法、氧化锌法、活性炭吸附法和膜分离法等。 1.1氧化铁法脱硫 氧化铁沼气脱硫法是使用较早的一种方法，早在19世纪40年代就开始逐步发展起来了，而此时煤气工业也孕育而生。氧化铁法脱硫的反应原理:常温下沼气到达脱硫机床的表面，此时沼气中的H2S与Fe203发生氧化还原反应，生成的产物为Fe2S3和Fe2;之后，含硫的脱硫剂再被空气中的氧氧化为Fe2 03和SO这也说明了这种脱硫剂是可再生的，可以循环使用很多次;但是如果脱硫剂表面的空隙被大部分覆盖以后，氧化铁脱硫剂就失去了活性。由此可见，影响脱硫效果的因素有沼气的流速和沼气与脱硫剂接触的时间。 氧化铁法脱硫过程中发生的化学反应是不可逆的。反应方程式的反应速率很大，要将沼
如何建沼气池和原理
沼气池发酵原理及修建与管理 山东绿环动力设备有限公司杨思卫转载提供 第一讲沼气发酵基础知识 一、什么是沼气 λ在日常生活中，特别是在气温较高的夏、秋季节，人们经常可以看到，从死水塘、污水沟、储粪池中，咕嘟咕嘟地向表面冒出许多小气池，如果把这些小气泡收集起来，用火去点，便可产生蓝色的火苗，这种可以燃烧的气体就是沼气。 λ沼气实质上是人畜粪尿、生活污水和植物茎叶等有机物质在一定的水分、温度和厌氧条件下，经凼气微生物的发酵转换而成的一种方便、清洁、优质、高品位气体燃料，可以直接炊事和照明，也可以供热、烘干、贮粮。 二、沼气的来源 λ可分为天然沼气和人工沼气两大类。 人工沼气和天然沼气的差异
三、沼气的成分 都是以甲烷为主要成分混合气体，沼气中的主要成分是甲烷（λCH4）、二氧化碳（CO2）和少量的硫化氢（H2S）、氢（H2）、一氧化碳（CO）、氮（N2）等气体。其中甲烷约占50—70%、二氧化碳约占30—40%，其他成分含量较少。沼气中的甲烷、氢气、一氧化碳等是可以燃烧的气体，人类主要利用这一部分气体的燃烧来获得能量。 四、沼气的性质 沼气是一种无公气体，有轻微有臭鸡蛋味，燃烧后，臭鸡蛋味消除。λλ 1、热值:甲烷是一种发热相当高的的优质气体燃料。 2、比重:与空气要比，甲烷的比重为0.55，沼气较轻，分布在上层；二氧化碳较重，分布于下层。λ 3、溶解度:甲烷在水中的溶解度很小。λ λ 4、临界温度和压力:平均临界温度为-37℃，平均临界压力为 56.64×105帕，也是沼气只能以管道输气。 λ5、燃烧特性:一个体积的沼气需要6—7个体积的空气才能充分燃烧。 第二讲沼气发酵基本原理 一、沼气发酵微生物 1、不产甲烷菌：不产甲烷菌能将复杂的大分子有机物变成简单的小分子量的物质。它们的种类繁多，根据作用基质来分，有纤维分解菌、半纤维分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌和一些特殊的细菌，如产氢菌、产乙酸菌等。
沼气发酵
沼气发酵 食品院轻化071 肖小根 目录 ?课程感言 ?沼气发酵简介 ?沼气发酵机理 ?沼气发酵工艺 ?沼气发酵工艺条件 ?沼气池的类型 ?沼气的利用与前景 ?中国发展沼气产业的现实意义 课程感言 “发酵工程原理与技术”这门课程内容分为五篇，前三篇从原料到产物阐述了发酵的整个过程后两篇是对发酵工程的延伸。第五篇讲述的“发酵工厂废物处理和清洁生产技术”是目前我们国家及至全世界都在致力于发展的技术，以应对日趋严重的能源、资源和环境危机。 整本书的主要内容侧重于对发酵工程原理的介绍，大部分内容与“工业微生物学”和“生物化工”相类似，可以说是以往学习的相关知识的综合，在学习过程中也是一种巩固。我认为学习这门课程的目的最重要还是要知道如何去运用它。在本教中关于发酵工程的应用内容不多主要集中在第五篇：关于发酵工厂废物处理和清洁生产技术的介绍。这部分内容我也大略地看过，由于全球环境污染日趋严重，节能减排、防污治污技术必然成为全球的聚集点。对于这方面的内容我也比较感兴趣，我希望能找到一种技术，通过查找一些资料来系统地它认识和了解，同时也希望以此作为一根主线用具体的例子来串连起教材的所有内容，最终我选择了沼气发酵。选择它的理由有三点：1、更贴近于实际生活；2、它能够在节能减排、资源循环利用的条件下有效地改善农村居民的生活；3、该技术已经成熟，相关资料比较多，但亟待大力推广，学习它在将来更有可能用得上。 在介绍沼气发酵这一技术中，我主要引用了：《微生物学教程》（第二版高教出版社周德庆主编）和《发酵工程》（科学出版社韦革宏杨祥主编）和百度关于沼气发酵的内容。 我希望能够通过对“沼气发酵”的全面了解，以后自己可以来建造沼气池。
沼气池发酵
沼气池发酵原理及修建与管理 第一讲 沼气发酵基础知识 一、什么是沼气 在日常生活中，特别是在气温较高的夏、秋季节，人们经常可以看到，从死水塘、污水沟、储粪池中，咕嘟咕嘟地向表面冒出许多小气池，如果把这些小气泡收集起来，用火去点，便可产生蓝色的火苗，这种可以燃烧的气体就是沼气。 沼气实质上是人畜粪尿、生活污水和植物茎叶等有机物质在一定的水分、温度和厌氧条件下，经凼气微生物的发酵转换而成的一种方便、清洁、优质、高品位气体燃料，可以直接炊事和照明，也可以供热、烘干、贮粮。 二、沼气的来源 可分为天然沼气和人工沼气两大类。 三、沼气的成分 都是以甲烷为主要成分混合气体，沼气中的主要成分是甲烷（ CH4）、二氧化碳（CO2）和少量的硫化氢（H2S）、氢（H2）、一氧化碳（CO）、氮（N2）等气体。其中甲烷约占50—70%、二氧化碳约占30—40%，其他成分含量较少。沼气中的甲烷、氢气、一氧化碳等是可以燃烧的气体，人类主要利用这一部分气体的燃烧来获得能量。 四、沼气的性质 沼气是一种无公气体，有轻微有臭鸡蛋味，燃烧后，臭鸡蛋味消除。 1、热值:甲烷是一种发热相当高的的优质气体燃料。 2、比重:与空气要比，甲烷的比重为0.55，沼气较轻，分布在上层；二氧化碳较重，分布于下层。 3、溶解度:甲烷在水中的溶解度很小。 4、临界温度和压力:平均临界温度为-37℃，平均临界压力为
56.64×105帕，也是沼气只能以管道输气。 5、燃烧特性:一个体积的沼气需要6—7个体积的空气才能充分燃烧。 第二讲 沼气发酵基本原理 一、 沼气发酵微生物 1、不产甲烷菌： 不产甲烷菌能将复杂的大分子有机物变成简单的小分子量的物质。它们的种类繁多，根据作用基质来分，有纤维分解菌、半纤维分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌和一些特殊的细菌，如产氢菌、产乙酸菌等。 2、产甲烷菌:有3目、7科、19属和70种，繁殖倍增时间一般都比较长，长者达4—6天，短者3小时左右，大约为产酸菌繁殖倍产时间的15倍。产甲烷菌在自然界中广泛分布，如土壤、湖泊、沼泽中、反刍动物（牛羊等）的肠胃道，淡水或碱水池塘污泥中，下水道污泥，腐烂秸秆，牛马粪以及城乡垃圾堆中都有大量的产甲烷菌存在。甲烷菌的特征：（1）生长缓慢（2）严格厌氧，对O2非常敏感，在有空气的条件下能生存或死亡。（3）只能利用少数简单的化合物作为营养。（4）要求中性偏碱和适宜的温度条件（5）代谢活动的主要产物是甲烷和CO2. 二、沼气发酵过程 ㈠水解发酵阶段 各种固体有机物通常不能进入微生物体内被微生物利用，必须在好氧和厌氧微生物分泌的胞外酶、表面酶（纤维素酶、蛋白酶、脂肪酶）的作用下，将固体有机质水解成分子量较小的可溶性单糖、氨基酸、甘油、脂肪酸。这些分子量较小的可溶性物质就可以进入微生物细胞之内被进一步分解利用。 ㈡产酸阶段 各种可溶性物质（单糖、氨基酸、脂肪酸），在纤维素细菌、蛋白质细菌、脂肪细菌、果胶细菌胞内酶作用下继续分解转化成低分子物质，如丁酸、丙酸、乙酸以及醇、酮、醛等简单有机物质；同时也有部分氢(H2)、二氧化碳(CO2)和氨(NH4)等无机物的释放。但在这个阶段中，主要的产物是乙酸，约占70%以上，所以称为产酸阶段。参加这一阶段的细菌称之为产酸菌。 ㈢产甲烷阶段 由产甲烷菌将第二阶段分解出来的乙酸等简单有机物分解成甲烷和二氧化碳，其中二氧化碳在氢气的作用下还原成甲烷。这一阶段叫产气阶段，或叫产甲烷阶段。 第三讲 沼气发酵基本条件
沼气池的构造原理(附设计图纸)
2 沼气池的建造技术 2.1 沼气的基本知识 2.1.1 沼气及其产生过程 沼气是有机物质在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发 酵作用，产生的一种可燃气体。由于这种气体最初是在沼泽、湖泊、池塘中发现的，所以 人们叫它沼气。沼气含有多种气体，主要成分是甲烷(CH4)。沼气细菌分解有机物，产生沼 气的过程，叫沼气发酵。根据沼气发酵过程中各类细菌的作用，沼气细菌可以分为两大类。第一类细菌叫做分解菌，它的作用是将复杂的有机物分解成简单的有机物和二氧化碳(CO2)等。它们当中有专门分解纤维素的，叫纤维分解菌；有专门分解蛋白质的，叫蛋白分解菌；有专门分解脂肪的，叫脂肪分解菌；第二类细菌叫含甲烷细菌，通常叫甲烷菌，它的作用 是把简单的有机物及二氧化碳氧化或还原成甲烷。因此，有机物变成沼气的过程，就好比 工厂里生产一种产品的两道工序：首先是分解细菌将粪便、秸秆、杂草等复杂的有机物加 工成半成品——结构简单的化合物；再就是在甲烷细菌的作用下，将简单的化合物加工成 产品——即生成甲烷。 2.1.2 沼气的成分 沼气是一种混合气体，它的主要成分是甲烷，其次有二氧化碳、硫化氢(H2S)、氮及其他一些成分。沼气的组成中，可燃成分包括甲烷、硫化氢、一氧化碳和重烃等气体；不可 燃成分包括二氧化碳、氮和氨等气体。在沼气成分中甲烷含量为55%～70%、二氧化碳含量为28%～44%、硫化氢平均含量为0.034%。 2.1.3 沼气的理化性质 沼气是一种无色、有味、有毒、有臭的气体，它的主要成分甲烷在常温下是一种无色、 无味、无臭、无毒的气体。甲烷分子式是CH4，是一个碳原子与四个氢原子所结合的简单 碳氢化合物。甲烷对空气的重量比是0.54，比空气约轻一半。甲烷溶解度很少，在20℃、0.1千帕时，100单位体积的水，只能溶解3个单位体积的甲烷。 甲烷是简单的有机化合物，是优质的气体燃料。燃烧时呈蓝色火焰，最高温度可达 1?400? ℃左右。纯甲烷每立方米发热量为36.8千焦。沼气每立方米的发热量约23.4千焦，相当于0.55千克柴油或0.8千克煤炭充分燃烧后放出的热量。从热效率分析，每立方米沼 气所能利用的热量，相当于燃烧 3.03千克煤所能利用的热量。 2.2 家用沼气池的类型 随着我国沼气科学技术的发展和农村家用沼气的推广，根据当地使用要求和气温、地质等条件，家用沼气池有固定拱盖的水压式池、大揭盖水压式池、吊管式水压式池、曲流布 料水压式池、顶返水水压式池、分离浮罩式池、半塑式池、全塑式池和罐式池。形式虽然 多种多样，但是归总起来大体由水压式沼气池、浮罩式沼气池、半塑式沼气池和罐式沼气 池四种基本类型变化形成的。与四位一体生态型大棚模式配套的沼气池一般为水压式沼气 池，它又有几种不同形式。 2.2.1 固定拱盖水压式沼气池 固定拱盖水压式沼气池有圆筒形(见图2.1)、球形(见图2.2)和椭球形(见图2.3) 三种池型。这种池型的池体上部气室完全封闭，随着沼气的不断产生，沼气压力相应提高。这个 不断增高的气压，迫使沼气池内的一部分料液进到与池体相通的水压间内，使得水压间内 的液面升高。这样一来，水压间的液面跟沼气池体内的液面就产生了一个水位差，这个水 也就是U形管沼气压力表显示的数值)。用气时，沼气开关打开，沼气 位差就叫做“水压”（ 在水压下排出；当沼气减少时，水压间的料液又返回池体内，使得水位差不断下降，导致 沼气压力也随之相应降低。这种利用部分料液来回串动，引起水压反复变化来贮存和排放 沼气的池型，就称之为水压式沼气池。
厌氧发酵原理及其工艺
1.4 实验研究目的，技术路线 我国目前的农作物发酵制沼气技术与发达国家相比,起步较晚,大型项目的运行经验相对较少。由于我国幅员辽阔,不同地域的农作物资源种类不同,其物理和化学性质也有较大的差别,加之我国不同地区年平均气温差别较大,使我国农作物厌氧发酵制备沼气的大型项目难有统一的设计参数标准。对于不同的大型沼气项目,必须结合项目实际的农作物种类和物性、气候条件、供热条件、沼液和沼渔的消纳和后续处理工艺、农作物的价格和最大运输半径、原料的储存和供料方式、发电机组的选型等因素进行综合考虑,才能使项目实施后获得最佳的经济和社会效益。 根据我国农作物制备沼气技术的应用现状,结合本文研究的农作物制备沼气项目实际案例,本文的研究目的为:;研究发酵原料的物理化学性质和产气率,提出合理估算农作物（主要是黄瓜藤）和粒径的方法,为项目实例提供工艺选择、系统设计和经济性计算提供可靠依据。 为了实现上述目的,本文研究内容主要集中如下几个方面: （1）研究农作物破碎预处理的特点,为合理计算破碎预处理能耗提供计算方法。 （2）研究了黄瓜藤的鲜活度对发酵产气量和产气速率等因素的影响。 （3）不同投配率对发酵产气量和产气速率等因素的影响；为了厌氧发酵反应的持续反应，同时还研究不同投配率对于pH值的影响。 1.5 论文章节安排 本论文共包括六章内容。 第一章介绍课题的研究背景，国内能源消费和可再生能源利用现状，以及课题的主要研究内容和意义。 第二章厌氧发酵反应制备沼气的基本原理和影响参数。
第三章阐述农作物的破碎原理，从中说明粒度与能耗间的关系，并且从能耗的角度分析不同粒度的颗粒的耗能情况。 第四章针对需要采用实验方法对各个因素进行研究，确定实验的数据测量的方法以及实验进行过程中需要的注意事项，防止实验失败。 第五章实验采用定制CSTR厌氧反应器对黄瓜藤在中温条件下进行厌氧消化反应实验，研究系统的稳定性能和产气性能。 第六章作出对课题的总结和展望，总结本课题的研究成果，并提出不足之处和以后还需进一步研究的方向。
沼气池的建造
沼气池的建造 球形水压式沼气池构造简图 图2.2 图2.3 椭球形水压式沼气构造简图(单位：毫米) 水压式沼气池，是我国推广最早、数量最多的池型，是在总结“三结合”、“圆、小、浅”、“活动盖”、“直管进料”、“中层出料”等群众建池的基础上，加以综合提高而形成的。“三结合”就是厕所、猪圈和沼气池连成一体，人畜粪便可以直接打扫到沼气池里进行发酵。“圆、小、浅”就是池体圆、体积小、埋深浅。“活动盖”就是沼气池顶加活动盖板。 水压式沼气池型有以下几个优点： (1)池体结构受力性能良好，而且充分利用土壤的承载能力，所以省工省料，成本比较低。 (2)适于装填多种发酵原料，特别是大量的作物秸秆，对农村积肥十分有利。 (3)为便于经常进料，厕所、猪圈可以建在沼气池上面，粪便随时都能打扫进池。 (4)沼气池周围都与土壤接触，对池体保温有一定的作用。 水压式沼气池型也存在一些缺点，主要是： (1)由于气压反复变化，而且一般在4～16千帕(即40～160厘米水柱)压力之间变化。这对池体强度和灯具、灶具燃烧效率的稳定与提高都有不利的影响。 (2)由于没有搅拌装置，池内浮渣容易结壳，又难于破碎，所以发酵原料的利用率不高，池容产气率(即每立方米池容积一昼夜的产气量)偏低，一般产气率每天仅为0.15米3/米3左右。 (3)由于活动盖直径不能加大，对发酵原料以秸秆为主的沼气池来说，大出料工作比较困难。因此，出料的时候最好采用出料机械。 2.2.2 变型的水压式沼气池
图2.4 中心吊管式沼气池 (1)中心吊管式沼气池(见图2.4) 将活动盖改为钢丝网水泥进、出料吊管，使其有一管三用的功能(代替进料管、出料管和活动盖)，简化了结构，降低了建池成本，又因料液使沼气池拱盖经常处于潮湿状态，有利于其气密性能的提高。而且，出料方便，便于人工搅拌。但是，新鲜的原料常和发酵后的旧料液混在一起，原料的利用率有所下降。 图2.5 曲流布料水压式沼气池剖面图(单位：毫米) (2)曲流布料水压式沼气池(见图2.5) 该池型是由昆明市农村能源环保办公室于1984年设计成功的一种新池型。它的发酵原料不用秸秆，全部采用人、畜、禽粪便。原料的含水量在95%左右(不能过高)。该池型有如下特点： (1)在进料口咽喉部位设滤料盘。 (2)原料进入池内由布料器进行半控或全控式布料，形成多路曲流，增加新料扩散面，充分发挥池容负载能力，提高了池容产气率。 (3)池底由进料口向出料口倾斜。 (4)扩大池墙出口，并在内部设隔板，塞流固菌。 (5)池拱中央、天窗盖下部吊笼，输送沼气入气箱。同时，利用内部气压、气流产生搅拌作用，缓解上部料液结壳。 (6)把池底最低点放在水压间底部。在倾斜池底作用下，发酵液可形成一定的流动推力，实现进出料自流，可以不打开天窗盖把全部料液由水压间取出。 2.2.3 其他各种变型的水压式沼气池 除了上述两种变型的水压式沼气池外，各地还根据各自的具体使用情况，设计了多种其他变型的水压式沼气池型。如：为了减少占地面积、节省建池造价、防止进出料液相混合、增加池拱顶气密封性能的
沼气发酵工艺介绍
1.2.2 厌氧处理工艺选择 1、各类厌氧工艺性能概述 （1）完全混合厌氧工艺（CSTR） CSTR是在常规消化器内安装了搅拌装置，使发酵原料和微生物处于完全混合状态，该消化器常采用恒温连续投料或半连续投料运行，适用于高浓度及含有大量悬浮固体原料的处理。在该消化器内，新进入的原料由于搅拌作用很快与发酵期内的发酵液混合，使发酵池底浓度始终保持相对较低的状态。而其排除的料液又与发酵液的底物浓度相等，并且在出料时微生物也一起被排出，所以，出料浓度一般较高。该消化器具有完全混合的状态，其水力停留时间、污泥停留时间、微生物停留时间完全相等，即HRT=SRT=MRT。为了使生长缓慢的产甲烷菌的增殖和冲出速度保持平衡，要求HRT较长，一般要10-15d或更长的时间，进料浓度8%-12%。中温发酵时负荷为3-4kgCOD（m3.d），高温发酵为5-6 kgCOD（m3.d）。 CSTR的优点：1.可以进入高悬浮固体含量的原料；2.消化器内物料的均匀分布，避免了分层状态，增加了底物和微生物接触的机会；3. 消化器内温度分布均匀；4.进入消化器的抑制物质，能够迅速分散，保持较低的浓度水平；5.避免了浮渣、结壳、堵塞、气体逸出不畅和短流现象。 缺点：1.由于消化器无法做到使SRT和MRT在大于HRT的情况下运行，所以需要消化器体积较大；2.要有足够的搅拌，所以能量消耗较高；3.生产用大型消化器难以做到完全混合；4.底物流出该系统时未完全消化，微生物随出料而流失。 （2）厌氧接触工艺反应器 厌氧接触工艺反应器是完全混合式的，是在连续搅拌完全混合式厌氧消化反应器（CSTR）的基础上进行了改进的一种较高效率的厌氧反应器。反应器排出的混合液首先在沉淀池中进行固液分离，污水由沉淀池上部排出，沉淀池下部的污泥被回流至厌氧消化池内。这样的工艺既保证污泥不会流失，又可提高厌氧消化池内的污泥浓度，从而提高了反应器的有机负荷率和处理效率，与普通厌氧消化池相比，可大大缩短水力停留时间。目前，全混合式的厌氧接触反应器已被广泛应用于SS浓度较高的废水处理中。其不足之处在于，厌氧污泥经沉淀池再回流，温度变化较大，影响了厌氧处理效率的提高，同时，厌氧罐内的热能损失也较大。但因受水泵性能的限制，该装置进料的干物质浓度（TS%）为4-6%，故需配兑2.5-3倍于发酵原料重量的配料污水；还需多级“预处理”以去除堵察水泵和管道的秸草等较大固形物。 （3）厌氧滤器（AF） 厌氧滤器是采用填充材料作为微生物载体的一种高速厌氧反应器，厌氧菌在填充材料上附着生长，形成生物膜。生物膜与填充材料一起形成固定的滤床。厌氧滤床可分为上流式厌氧滤床和下流式厌氧滤床二种。污水在流动过程中生长并保持与充满厌氧细菌的填料接触，因为细菌生长在填料上将不随出水流失，在短的水力停留时间下可取得较长的污泥泥龄。厌氧滤器的缺点是填料载体价格较贵，反应器建造费用较高，此外，当污水中SS含量较高时，容易发生短路和堵塞。 （4）上流式厌氧污泥床反应器（UASB） 待处理的废水被引入UASB反应器的底部，向上流过由絮状或颗粒状厌氧污泥的污泥床。随着污水与污泥相接触而发生厌氧反应，产生沼气引起污泥床的扰动。在污泥床产生的沼气有一部分附着在污泥颗粒上，自由气泡和附着在污泥颗粒上的气泡上升至反应器的上部。污泥颗粒上升撞击到三相分离器挡板的下部，这引起附着的气泡释放；脱气的污泥颗粒沉淀回到污泥层的表面。自由状态下的沼气和由污泥颗粒释放的气体被收集在三相分离器锥顶部的集气室内。液体中包含一些剩余的固体物和生物颗粒进入到三相分离器的沉淀区内，剩余固体物和生物颗粒从液体中分离并通过三相分离器的锥板间隙回到污泥层。UASB反应器的特点在于可维持较高的污泥浓度，很长的污泥泥龄（30天以上），较高的进水容积负荷率，
沼气发酵的基本条件
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/1b6017947.html, 沼气发酵的基本条件 作者：张士茹刘胜海 来源：《农民致富之友》2012年第22期 沼气是多种厌氧性细菌发酵分解有机物质产生的，丰富的有机物质在隔绝空气和保持一定水分、温度的条件下，便能生成沼气。于是人们对沼气的产生过程进行了深入研究，逐步弄清了人工制取沼气的工艺条件。人工制取沼气，必须创造厌氧发酵的基本条件，若不具备相用的条件将得不到沼气或得到很少。这些基本条件是： 一、严格的厌氧环境一密封的厌氧发酵池 分解有机物质产生沼气的细菌是产甲烷菌，都是厌氧性细菌，对氧特别敏感，它们在生长、发育、繁殖、代谢等生命活动中都不需要空气，空气中的氧气会使其生命活动受到抑制，甚至死亡。产甲烷菌只能在严格厌氧的环境中才能生长。所以，修建沼气池，要严格密闭，不漏水，不漏气，这是制取沼气的关键。这不仅是收集沼气和贮存沼气发酵原料的需要，也是保证沼气微生物在厌氧的生态条件下生活得好，使沼气池能正常产气的需要。 二、适宜的发酵原料和质优量足的菌种 沼气发酵原料是产生沼气的物质基础，又是沼气细菌赖以生存的营养来源，各种有机物质如人畜粪便、作物秸秆、树叶杂草、生活污水、含有机物质的工业废渣等，都可以作为沼气池发酵的原料。沼气技术，沼气设备但细菌对营养物质中的碳素、氮素需要量必须维持适当的比例：碳氮比例配成25：1-30：1。人畜粪便和作物秸秆是主要的发酵原料。人畜和家禽粪便富含氮元素，称“富氮原料”。这类原料经过人和动物肠胃系统的充分消化，一般颗粒细小，含水量较高，容易厌氧分解，产气快，发酵期短。秸杆。稻草、菜蔓、枇壳等农作物的残余物，这些原料富含纤维素、半纤维素、果胶以及难降解的木质素和植物蜡质，称“富碳原料”。干物质含量比富氮原料高，发酵前一般需经物理、化学、生物三步预处理。富碳原料其厌氧分解比富氮原料慢，产期周期长，产气量高。氮素是构成微生物细胞质的重要原料，碳素不仅构成微生物细胞质，而且提供生命活动的能量。发酵原料的碳氮比不同，因发酵细菌消耗碳的速度比消耗氮的速度要快25～30倍。可以使沼气发酵在合适的速度下进行。如果比例失调，就会使产气和微生物的生命活动受到影响。因此，制取沼气不仅要有充足的原料，还应注意各种发酵原料碳氮比的合理搭配。 沼气发酵微生物是人工制取沼气和内因条件，一切外因条件都是通过个基本的内因条件才能起作用。因此，沼气发酵的前提条件就是要接入含有大量这种微生物的接种物。新鲜原料入池发酵，若加入的菌种很少，厌氧发酵停滞期很长，则迟迟不产气或产气少。采用预先沤制过的原料，并加入少量沼气污泥进行发酵，甲烷含量很快上升。说明厌氧发酵必须有大量菌种。 三、沼气发酵的重要外因条件一温度、水分
秸秆厌氧干发酵产沼气的研究
科学研究 秸秆厌萤干发酵产沼与的研皇℃九 陈智远姚建刚 杭州能源环境工程有限公司 摘要：本试验以玉米秸、稻草、烟叶杆、木薯杆为代表的秸秆作为原料，在温度３８＂Ｃ，采用批量发酵工艺进行高浓度厌氧发酵产气研究。试验结果表明，玉米秸、稻草、烟叶杆及木薯杆的Ｔｓ产气 率分别为４１３ｍｌ／ｇ、３３０ｎ１／ｇ、３３３ｍ］／ｇ、２２２ｍ１／ｇ，而ｖｓ产气率分别为４７０ｍ１／ｇ、３８７ｍｌ／ｇ、４２６Ｔｌｌ／ｇ、２４１ｍ１／ｕ。 关键词：秸秆干发酵产气率 农业固体废弃物是指在整个农业生产过程中被丢弃 的有机类物质，主要包括农业生产和加工过程中产生的 植物残余类废弃物、动物残余类废弃物和农村城镇生 活垃圾等…。据孙永明【１１等报道，我国每年产生固体废 弃物高达几十亿吨，而每年产生农作物秸秆总量约７亿 吨，除去用于造纸、饲料及造肥还田外，还有一大部分 未充分利用，大量剩余秸秆的随地堆弃和任意焚烧，造成了大气污染、土壤污染、火灾事故、堵塞交通等大量社会、经济和生态问题【２习ｊ。但实际上秸杆可以通过干发酵工艺得到有效利用，既以固体有机废弃物为原料（总固体含量在２０％以上），利用厌氧菌将其分解为ＣＨ。、ＣＯ。、Ｈ。Ｓ等气体的发酵工艺【４Ｊ。与湿发酵相比，主要优点是可以适应各种来源的固体有机废弃物、运行费用低并提高容积产气率、需水量少或不需水、产生沼液少后续处理费用低等［５】。本文对玉米秸、稻草、烟叶杆及木薯杆的高浓度厌氧发酵产气潜力进行研究。 １．材料与方法 １．１材料与试验装置 玉米秸和稻草取自杭州郊区某农场，烟叶杆与木薯杆分别取自云南昆明郊区某卷烟厂和某农场，经切碎后（２～３ｃｍ）左右待用。污泥则取自杭州市种猪试验场的沼气站。原料的ＴＳ与ＶＳ见表１。厌氧装置采用自制的１．５Ｌ发酵装置。采用排水法计量气体，试验装置见图１。 表１原料的ＴＳ与ＶＳ 项目玉米秸稻草烟叶杆木薯杆污泥ＴＳ（％）８４．４２８６．３３８７．９６２３．９０１１．６４ＶＳ（％）７３．９６７５．０２６８．６８２２．００７．３２ １、止水夹２、胶管３、盖子４、发酵瓶５、胶管 ６、集气瓶７、集水瓶 图１反应装置示意图 １．２试验设计 试验设４个试验组和１个为空白组．每组３个平行，在３８℃的恒温间内发酵。将１００９ｔ－米秸、稻草、烟叶杆分别和８００９污泥混合均匀后加入发酵瓶中，将１００９木薯杆与６００９污泥混合均匀后也加入发酵瓶中，空白则将１０００９污泥加入发酵瓶中。 １．３分析项目及方法 ＴＳ测定是将待测混合物置于已烘干、称重的硬质玻璃杯中，（１０５±２）℃烘干至恒重，称重计算，而ＶＳ测定是将待测混合物置于已烘干、称重的坩埚中．（５５０－Ｉ－１０）℃灼烧至恒重，称重计算【６】。ＰＨ值采用精密试纸法。 每天定时测定发酵产气量，即测定集水瓶中水的体积量为日产气量。利用沼气分析仪（武汉四方沼气分析仪）及根据沼气燃烧的火焰颜色参照ＣＨ。含量标准卡联合检测ＣＨ。浓度｜７Ｊ。 ２．结果与讨论 ２．１发酵前后的相关测定及分析 从图２可以看出，各试验组发酵前后的ＴＳ及ＶＳ均有所下降，这说明原料被消耗并生产沼气。图中数据表明玉米秸、稻草、烟叶杆及木薯杆的ＴＳ降解率分别为 ２４ ｗⅥ唧．ｅｈｏｍｅ．ｇｏｖ．ｅｎ 万方数据