标准化养猪场利用沼气工程处理粪污技术
资 源 与 环 境
标 准 化 养 猪 场 利 用 沼 气 工 程 处 理 粪 污 技 术
畜牧养殖业在我国呈现出良好的发展态势，但
同时每年畜禽粪便及废弃物也逐年增加，如不能妥
善处理，可能成为严重的污染源，制约畜牧业健
康
、
可持续发展。据国际环境保护总局 2002 年对
全国 23 个省、自治区和直辖市进行的规模化畜禽
养殖污染情况调查结果显示：中国每年畜禽粪便生
产量约为
19 亿 t，是工业固体废弃物的 2.4 倍，河
南、湖南、江西等地区甚至超过 4 倍。畜禽粪便的
COD(化学需氧量)排放量已达 7 118 万 t，远远超过
工业废水与生活废水
COD 排放量的总和，已经成
为中国农村污染的主要来源。大量的粪便不但造成
土壤、水体及大气污染，还对农业生态系统产生影
响。因此，畜禽养殖污染防治工作刻不容缓。笔者
根据多年的基层经验，对利用沼气工程处理粪污技
术加以总结，以供广大生猪养殖户参考
。
1 厌氧消化工艺
农村户用沼气技术是利用沼气发酵装置，将畜
禽粪便、人粪便及部分有机垃圾进行厌氧发酵处
理，生产的沼气用于炊事和照明，沼渣和沼液用于
农业生产。这一技术既提供了清洁能源和无公害有
机肥料，又解决了粪便污染问题
。
农村户用沼气池一般为 6 ~ 10 m
3
，包括沼气发
酵装置
、
沼渣沼液利用装置和沼气输配系统等。其
通用工艺流程如图 1。
2 农村户用沼气池建造技术
2.1
技术路线工艺流程。目前我国建设的农村户
用沼气池，一般都采用底层出料水压式沼气池型。
其工艺流程如图 2。
2.2
主要技术环节及要点。我国农村建造的沼气
池主要有 3 个部分：进料口、发酵池、出料间。发
酵池是核心部件，必须满足能够密闭，有一定的池
容、抗压强度、使用寿命并便于维修等要求。
2.3
主要性能参数
2.3.1
气密性。设计池内气压为 8 kPa 或 4 kPa 时，
24 h
观测(水压法或气压法均可)漏损率小于 3%为
合格。
2.3.2
产气率。目前我国农村沼气池一般为常温发
酵，在满足发酵工艺要求和正常使用管理的条件
下，池容平均日产气量为
0.2 ~ 0.4 m
3
。
2.3.3 正常贮气量。为日产气量的 50%。
2.3.4 强度安全系数。K≥2.65。
2.3.5 正常使用寿命。20 年以上。
2.3.6 活荷载。2 000 kN/m
2
。
2.3.7 地基承载力设计值。≥50 kPa。
2.3.8 工作气压。池内正常工作气压≤8 kPa，最
大气压限值≤12 kPa，采用浮罩贮气的，可选≤4
kPa。
2.3.9 沼气池容积。沼气池容积根据农户的养殖规
模和日最大耗气量确定，是设计中的一个关键。目
前在我国广大农村地区多采用 6 ~ 10 m
3
的沼气
池。
2.3.10 投料量。沼气池的投料量应根
据不同的贮
气方式确定。水压式沼气池，设计最大投料量以不
大于主池容积的
90%
为宜；浮罩贮气和气袋贮气的
沼气池，设计最大投料量可按主池容积的
95%
考
虑
。
3 厌氧发酵生产沼气的条件
3.1
沼气发酵条件。沼气发酵就是培养和积累厌
氧消化细菌，使细菌具有良好的生活条件，以获得
较好的沼气产量或粪污处理效率，微生物活动要求
的主要条件包括发酵原料
、
厌氧活性污泥、消化器
负荷、发酵温度、pH 值、碳氮比、有害物质的控
制及均质等。
3.1.1
发酵原料的种类及其碳、氮配比。发酵原料
既是产生沼气的底物又是沼气发酵细菌赖以生存的
图
2
技术路线工艺流程图
图
1
厌氧消化工艺流程图
·5 6·表
1 承德县主要应用的厌氧消化器类型
类 型 滞留期特征 消化器举例
常 规 型 MRT = SRT = HRT 常规消化器、连续搅拌罐、塞流式
污泥滞留型
MRT
和 SRT＞HRT 厌氧接触、UASB、USR、折流式 IC
附 着 膜 型 MRT＞SRT＞HRT 厌氧滤器、流化床、膨胀床
资 源 与 环 境
养料来源，发酵原料的
C/N
是指有机原料中有机碳
素与氮素含量的比例关系，因为微生物生长对碳和
氮有一定要求，其利用速度是
20 ~ 30
倍的关系，
或者以
BOD
︰C︰N = 200︰5︰1 为宜。
3.1.2
足够的接种物。厌氧活性污泥是厌氧消化菌
与悬浮物质和胶体物质结合在一起形成的，具有很
强分解有机物能力的凝絮体、颗粒体或附着
膜，接种量一般为发酵液的
10% ~ 50%
，当
采用老沼气池发酵液体作为接种物时，接种
量应占总发酵液的
30%以上。
3.1.3 严格的厌氧环境。沼气微生物的核心
菌群
— 产甲烷菌是一种厌氧性细菌，对氧
特别敏感，生长、发育、繁殖、代谢等生命活动过
程都不需要空气，空气中的氧会使其生命活动受到
限制，甚至死亡，因此正常沼气发酵，其发酵液的
氧化还原电位越低越好。
3.1.4 适宜的发酵温度。高温发酵 50 ℃ ~ 65 ℃，
最适温度为
55 ±2 ℃；中温发酵 20 ℃~ 45 ℃，最
适温度为 35 ±2 ℃；偏低温发酵 10 ℃ ~ 20 ℃；常
温发酵随自然温度而变化的发酵
。
3.1.5 pH 值与碱度。厌氧消化最适宜的 pH 值为
6.8 ~ 7.4，当 pH 值 6.4 以下或 7.6 以上时，都会对
厌氧微生物产生不同程度的抑制作用，导致产气减
少或中止
。
碱度：指消化液中含有能与强酸相作用
的所有物质的含量，主要以重碳酸盐
、碳酸盐、氢
氧化物形式存在，这些物质可与挥发酸发生反应，
使 pH 值不会有太大变动。
3.1.6
毒性化合物。消毒和防疫药物或者重金属等
物质，会
抑制厌氧微生物的生长、代谢及繁殖等。
例如，含有机氯物质毒性很强，常引起
产甲烷菌的
中毒而使发酵失败。
3.2
厌氧消化器类型。厌氧消化器(俗称沼气池)，
是沼气生产的核心装备
。
微生物的繁殖
、
有机物的
分解转化、沼气的生成都是在厌氧消化器里进行，
因此消化器的结构与内部设施的配置是沼气工程设
计与建造的重点
。
承德县是国家首批绿色能源示范
县，沼气工程起步较早，县境内厌氧消化器类型如
表 1：
4 推广该项技术注意事项
4.1 要充分发挥其能源、生态、经济多种效益，
为农民提供优质生活能源，改善庭院卫生环境，必
须在保证建设质量的同时，还应注重后期管理维
护，同时引导农户开展沼液、沼渣综合利用，推广
应用
“四位一体”和“猪 — 沼 — 果(蔬)”等多种
模式，发展循环农业。
4.2
主要技术和建设模式。目前我国户用沼气主
要有底层出料水压式沼气池
、强回流沼气池、分离
贮气浮罩沼气池、旋流布料自动循环沼气池、曲流
布料沼气池等池型
。根据地域、气候、环境条件和
各地农业发展的特点，有北方
“四位一体”能源生
态模式与技术，南方“猪一沼一果(蔬)”能源生态
模式与技术，西北
“
五配套”能源生态模式与技术
等。
4.3
在实际推广中，推行了“一池三改”，即在建
设户用沼气池的同时，统一规划，将沼气池、畜禽
舍、厕所同步连通改造或新建。
067400 河北省承德县农牧局 周亚东 李义东
邵大永 张宗地 林晓春
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