【word】 规模养牛场粪污厌氧发酵制沼气工程设计研究
奶牛养殖场粪污处理沼气工程技术与模式
Y a n g z h i j i s h u从现阶段我国的奶牛养殖场发展情况来看，因为经济和技术等相关方面的原因，并没有真正意义上有效处理好奶牛养殖场的粪污问题，而此类问题对于奶牛产业的可持续发展会造成很大程度的负面影响，因此对其进行综合治理，是迫在眉睫的事情。
一、奶牛养殖场粪污处理沼气工程建立背景新形势下，规模化奶牛场粪污治理工程应以生态农业循环经济为目标，以养殖场粪污为资源，全方位、多层次、多功能、快速率地开发粪水资源，有效地处理好养殖产生的大量粪便、污水，减少并消除对周围环境的污染。
经过调研，当前针对规模奶牛场的粪污进行切实有效的清理，具体的方式主要包括人工清粪、刮板清粪、水冲清粪、拖拉机铲车清粪、吸粪车清粪等，处理模式主要有“种养一体处理模式”“沼气工程模式”“循环利用模式”“污水纳管模式”和“有机肥模式”，粪污的最终出口能够通过直接或者间接的形式，真正意义上有效实现粪污的还田，充分利用粪污资源，对其进行二次利用。
随着新建的大型规模奶牛场规模和数量的日益增多，在针对粪污进行处理的过程中，可以有效利用沼气工程技术，切实有效的实现资源的回收再利用。
结合这样的情况，本文有针对性的选择某市的沼气工程的规模奶牛场作为具体的案例，希望能够为切实有效的进行奶牛场粪污处理利用，提供一定的参考和借鉴。
二、该奶牛场的基本情况简介该奶牛场占地面积731亩，总建筑面积约70000㎡。
符合防疫要求，建有4个区域：1个生产区、1个办公生活区、1个饲料储藏区（含后勤供应区）和1个粪污处理区。
生产区包括犊牛舍、育成牛及成母牛舍、饲喂棚、产房、挤奶厅。
采用高强度钢结构标准牛舍，自由卧栏；引进国际先进的并列式挤奶机，TMR 采用集中配送饲喂方式。
奶牛常年存栏量5000头，其中成母牛2900头，后备牛2100头。
相对来讲，该奶牛场的奶牛粪污排放量是比较大的，所以要针对巨大的粪污量进行科学合理的处理，有效实现二次利用，应用沼气工程模式能够使其呈现出十分显著的经济效益和生态效益。
XX村生态养殖场沼气工程设计方案(36页)DOC
XX市XX区XX村XX生态养殖场沼气工程方案XXXX环保工程有限公司XX XX Environment Protection engineering Co.，Ltd.目录目录 (1)摘要 (3)1项目概况 (3)2建设内容 (3)3设计目标 (4)4工艺流程 (4)5资金筹措方式 (4)6预算说明 (4)第1章概述 (6)1.1标准化设备设计理念 (6)1.2工程投资范围 (6)1.3粪污处理后去向 (6)第2章编制依据 (7)2.1相关国家法律、法规和政策 (7)2.2相关规范与标准 (8)第3章编制原则 (9)3.1技术先进性、可靠性和适应性原则 (9)3.2经济效益最大化原则 (9)3.3环境和社会效益最大化原则 (9)第4章工艺技术方案选择 (10)4.1设备 (10)4.2工艺技术选择 (11)第5章结构设计 (14)第6章建筑设计 (15)6.1总体布置 (15)6.2平面布置 (17)6.3单元设计 (18)6.4道路及绿化 (20)6.5形象设计 (20)6.6消防和安全设计 (20)第7章电气设计 (22)7.1设计范围 (22)7.2供电负荷 (22)7.3配电系统 (22)7.4电缆敷设 (23)7.5照明 (23)7.6防雷及接地 (23)第8章控制设计 (24)第9章投资估算 (25)第10章效益分析 (27)10.1运行成本 (27)10.2效益分析 (27)第11章安全生产与劳动保护 (29)11.1工程设计措施 (29)11.2安全操作方案 (29)第12章运行管理和劳动定员 (32)12.1运行管理 (32)12.2维护保养 (32)12.3岗位定员 (33)12.4人员培训 (34)12.5使用及维修 (34)第13章工程实施计划 (35)13.1实施进度 (35)13.2 过程控制 (35)摘要1项目概况XX市XX区XX村XX生态养殖场700立方米沼气工程1.1项目名称XX市XX区XX村XX生态养殖场700立方米沼气工程1.2项目承担单位XX市XX区XX村XX生态养殖场1.3建设地点XX市XX区XX村XX生态养殖场院内1.4建设工期3个月1.5工程占地750平方2建设内容2.1建设规模建设1000m³规模的标准化厌氧反应设备1座及附属设施；建设USR厌氧罐容积为1000m³一座，设独立气柜一个300m³；年生产沼渣、沼液肥约45×365(天)=16425吨；年产沼气700×365(天)=25.5万m³，年发电量25.5×1.5=38.25万KWh，用于发电或户用燃烧。
《牛粪两相厌氧发酵产酸产气条件优化研究》范文
《牛粪两相厌氧发酵产酸产气条件优化研究》篇一一、引言随着社会经济的快速发展和人们生活水平的提高，牛粪作为一种常见的农业废弃物，其处理和资源化利用问题日益凸显。
两相厌氧发酵技术因其能够分别优化产酸相和产气相的过程，从而提高整体发酵效率和产物质量，被广泛应用于牛粪等有机废弃物的处理中。
本研究旨在通过对牛粪两相厌氧发酵的产酸产气条件进行优化，为有机废弃物的资源化利用提供理论依据和技术支持。
二、材料与方法1. 材料实验所用牛粪取自当地养殖场，经过筛选、破碎等预处理后备用。
接种物选用厌氧污泥。
实验中所用试剂均为分析纯。
2. 方法（1）两相厌氧发酵装置：采用自主设计的两相厌氧发酵装置，将发酵过程分为产酸相和产气相两个阶段。
（2）实验设计：通过单因素实验和正交实验，分别探讨温度、pH值、碳氮比、接种物比例等因素对产酸产气效果的影响。
（3）分析方法：采用气相色谱法、滴定法等方法对发酵过程中的产酸产气量、挥发性脂肪酸浓度等指标进行测定。
三、结果与分析1. 温度对产酸产气的影响实验结果表明，在一定的温度范围内，随着温度的升高，产酸量和产气量均呈先增加后降低的趋势。
在适宜的温度条件下，牛粪两相厌氧发酵的产酸产气效果最佳。
2. pH值对产酸产气的影响pH值是影响厌氧发酵过程的重要因素之一。
实验结果显示，在适宜的pH值范围内，牛粪两相厌氧发酵的产酸量和产气量均达到较高水平。
过酸或过碱的环境都不利于产酸产气的进行。
3. 碳氮比对产酸产气的影响碳氮比是影响厌氧发酵过程中微生物代谢和产物质量的重要因素。
实验结果表明，适宜的碳氮比能够提高牛粪两相厌氧发酵的产酸量和产气量。
碳氮比过高或过低都会导致发酵过程中出现氮缺乏或碳缺乏的问题，从而影响产酸产气的效果。
4. 接种物比例对产酸产气的影响接种物比例是影响厌氧发酵过程启动速度和稳定性的重要因素。
实验结果显示，适宜的接种物比例能够加快发酵过程的启动速度，提高产酸量和产气量。
接种物比例过大或过小都会导致发酵过程的稳定性降低，从而影响产酸产气的效果。
养牛场大型沼气工程建设项目可行性研究报告
养牛场大型沼气工程建设项目可行性研究报告目录第1章项目总论 (1)1.1 项目提要 (1)1.1.1项目名称 (1)1.1.2建设单位 (1)1.1.3建设地点 (1)1.1.4建设周期 (1)1.1.5建设规模与内容 (1)1.1.6投资估算 (1)1.1.7效益分析 (1)1.2 主要技术经济指标 (2)1.3 项目综合评价结论 (2)1.4 可行性研究报告编制依据 (3)第2章项目背景及其必要性 (4)2.1 项目的由来 (4)2.2 项目的必要性 (5)2.3项目建设条件 (8)2.3.1项目建设自然条件 (8)2.3.2项目建设社会条件 (10)2.4项目建设目标 (11)2.4.1总体目标 (11)2.4.2生产能力目标 (12)2.4.3质量水平目标 (12)第3章市场预测与分析 (12)3.1 市场现状调查 (12)3.2建设规模与产品方案 (13)3.3 销售收入预测 (13)第4章项目建设单位基本情况 (14)4.1项目拟建区域基本情况 (15)4.2项目承担单位基本情况 (15)第5章项目选址 (15)5.1 项目选址原则 (15)5.2 原材料及主要辅助材料供应 (16)5.3 燃料动力及其他公用设施的供应 (16)5.4 厂址选择 (16)第6章工艺技术方案设计 (16)6.1处理工艺的选择 (16)6.2项目工艺流程 (18)6.3主要技术参数 (18)第7章项目建设内容 (19)7.1建筑安装工程 (19)7.2仪器设备 (21)7.2.1.仪器设备选型原则 (21)7.2.2.仪器设备购置 (21)第8章环境保护与安全生产 (22)8.1环境保护 (22)8.1.1环境保护依据 (22)8.1.2环境影响分析 (22)8.1.3环境保护措施 (23)8.2安全生产 (24)第9章项目组织与管理 (27)9.1运行管理机制 (27)9.2运行管理制度 (27)第10章招标管理 (28)10.1招标原则 (28)10.2项目招标范围 (28)10.3投标、开标、评标和中标程序 (29)10.3.1勘察设计招标 (29)10.3.2施工监理招标 (29)10.3.3施工企业选择招标 (29)10.3.4设备采购招标 (29)10.4评标委员会的人员组成和资格要求 (30)10.5招标基本情况表 (30)第11章建设期限和进度安排 (31)11.1项目建设期限 (31)11.2项目实施进度安排 (31)第12章投资估算与资金筹措 (33)12.1投资估算的范围 (33)12.2投资估算的依据 (34)12.3投资估算 (34)12.3.1固定资产投资 (34)12.3.2运行费用（流动资金） (34)12.4资金筹措 (34)第13章效益分析与风险评价 (35)13.1经济效益分析 (35)13.1.1价格预测 (35)13.1.2收入估算 (35)13.1.3总成本费用估算 (35)13.1.4财务盈利能力分析 (35)13.1.5资金来源于运用分析 (35)13.1.6财务评价结论 (35)13.3生态效益 (37)13.4社会效益 (38)第14章结论与建议 (39)第1章项目总论1.1 项目提要1.1.1项目名称养牛场大型沼气工程建设项目1.1.2建设单位某养牛场1.1.3建设地点某市壬田镇凤岗村1.1.4建设周期本项目实施时间为12个月1.1.5建设规模与内容本项目建设内容为在某养牛场内建设2个300立方米的沼气池。
《2024年牛粪两相厌氧发酵产酸产气条件优化研究》范文
《牛粪两相厌氧发酵产酸产气条件优化研究》篇一一、引言随着农业废弃物处理问题日益突出，牛粪作为一种常见的农业废弃物，其处理和资源化利用已成为研究热点。
两相厌氧发酵技术因其具有较高的有机物去除率和能源回收潜力，在牛粪处理中得到了广泛应用。
然而，如何优化产酸产气条件，提高发酵效率和能源产量，仍需深入研究。
本文旨在研究牛粪两相厌氧发酵的产酸产气条件优化，以期为牛粪资源化利用提供理论依据和技术支持。
二、文献综述两相厌氧发酵技术是指将产酸相和产甲烷相分开进行的一种厌氧发酵技术。
该技术能够提高有机物的去除率，减少有害物质的产生，同时提高能源回收效率。
目前，关于牛粪两相厌氧发酵的研究主要集中在发酵工艺、微生物菌群、发酵条件等方面。
其中，产酸产气条件的优化是提高牛粪两相厌氧发酵效率的关键因素之一。
三、研究内容1. 材料与方法（1）实验材料：选取新鲜牛粪作为实验材料，进行预处理后备用。
（2）实验方法：采用两相厌氧发酵技术，分别设置不同的产酸产气条件，如温度、pH值、有机负荷等，进行实验。
通过监测发酵过程中的产酸量和产气量，分析各条件对产酸产气的影响。
2. 实验设计与流程实验设计包括单因素实验和正交实验。
单因素实验主要研究单个因素对产酸产气的影响，如温度对产酸相的影响、pH值对产甲烷相的影响等。
正交实验则综合考虑多个因素之间的交互作用，通过设计不同的组合条件，寻找最优的产酸产气条件。
3. 结果与讨论（1）温度对产酸相的影响：实验结果表明，适宜的温度范围为35-40℃，在此范围内，产酸量随温度升高而增加。
当温度过高或过低时，产酸量均会降低。
（2）pH值对产甲烷相的影响：适宜的pH值范围为6.8-7.2，此时产气量较高。
当pH值过高或过低时，均会抑制产甲烷菌的生长和代谢，导致产气量降低。
（3）有机负荷对产酸产气的影响：随着有机负荷的增加，产酸量和产气量均有所提高。
然而，当有机负荷过高时，会对微生物活性产生负面影响，导致产酸产气效率降低。
奶牛养殖场粪污处理沼气工程技术与模式
奶牛养殖场粪污处理沼气工程技术与模式.txt人生重要的不是所站的位置，而是所朝的方向。
不要用自己的需求去衡量别人的给予，否则永远是抱怨。
摘要本文综述了国内外奶牛养殖场沼气工程技术应用现状，分析了牛粪沼气发酵潜力和三种主要沼气发酵工艺的技术特点。
关键词奶牛场; 粪污; 处理; 沼气工程技术发达的畜牧业是现代农业的标志，乳及乳制品占畜产品的比重是衡量畜牧业发达与否的重要指标。
规模化养殖业在为发展农村经济，提高城乡居民生活水平做出巨大贡献的同时，随着粪污和冲洗水相对集中排放，也带来系列的环境问题。
据有关资料，2002年全国奶牛饲养量为679万头，年产生的粪尿总量近亿吨。
由于技术和经济的原因，我国有相当数量的奶牛养殖场粪污没有得到有效处理，粪污处理问题已经严重影响了自身的持续发展,粪污综合治理迫在眉睫。
由于沼气技术（厌氧消化）在实现奶牛粪污资源循环利用、改善农村能源、环境、卫生条件和有利于温室气体减排方面的独特作用，日益受到世界各国政府的重视，诸多因素将使沼气技术有更好的发展空间。
（一）奶牛粪组分、对环境的污染特点及其产沼气潜力1奶牛粪组分和环境的污染特点奶牛鲜粪浓度一般在12％~18％TS范围，挥发性固体约占80％。
未经处理的牛场粪污会产生大量硫化氢、醇类、酚类、醛类、氨、酰氨类等污染物,而粪尿中含有的大量病原菌极易传播疾病,细菌和有害气体随风扩散,使污染范围扩大。
粪尿聚集区,易于蚊蝇等昆虫滋生,严重地影响了周围地区的卫生。
未经处理的奶牛场粪污经雨水冲刷或直接流入江河，使水中硝态氮、硬度和细菌总数超标，水质恶臭。
奶牛场粪污中含有较高的氮、磷养分，如果过量还田，进入土壤后会转化为硝酸盐、磷酸盐，破坏土质。
另外，目前在饲养牛时大量使用添加剂。
添加剂中含有重金属，奶牛食用后只有少量被吸收，大多数随粪便排出，如未经处理直接进入土壤被农作物吸收，人食用后在体内产生富集，影响健康。
奶牛场粪污产生的恶臭气味会影响人和动物的生理机能,刺激嗅觉神经与三叉神经对呼吸中枢发生作用,影响人、动物的呼吸机能。
厌氧发酵论文：牛粪厌氧发酵效果思考-有机农业论文-农业论文
厌氧发酵论文：牛粪厌氧发酵效果思考-有机农业论文-农业论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——温度对厌氧消化过程的影响不仅限制产气的速率，而且影响厌氧消化程度［3］。
在其他反应条件相同的条件下(反应条件见表1所示)，比较不同温度对牛粪高浓度厌氧发酵产气效果的影响。
根据厌氧发酵优势微生物菌群不同，此次选择微生物的最适温度区，分别选定高温区(55℃)和中温区(35℃)，发酵时间为28d。
试验结果如图2和图3所示。
从图2和图3可以看出:二者总产气量相差不大，高温累计产气量相对中温发酵略高;高温高浓度厌氧发酵产气速度较快，第2d就到达产气高峰，且高峰日产气量较中温高峰日产气量2倍还多;第7d产气量相对较低，产气速度变慢，而此时累计产气量已经到达总产气量的84．9%;发酵第10d累计产气基本到达了总产气量的90%以上;第15d 累积产气量基本都达到了总产气量的95．3%;建议高温牛粪高浓度厌氧发酵停留时间设计为15d之内，在以下试验中高温发酵时间设计为15d。
中温35℃发酵产气速度虽然相对较慢，但产气速度平稳，第18d 累积产气量已经达到总产气量的90%以上。
通过以上分析可知，高温高浓度厌氧发酵速度较快，这可能是因为高温条件下优势菌种为高温菌种，其分解原料的能力较强，分解率高，产气速率快，但气量不稳定，且能耗高。
工程中，温度的选择应从可利用余热、发酵物料灭菌要求以及能耗方面考虑。
在其他反应条件相同的条件下(反应条件见表3所示)，比较不同干物质含量(TS)对牛粪高浓度厌氧发酵产气效果的影响，试验结果如图4和图5所示。
从图4和图5可以看出:中温35℃发酵条件下，TS为20%和TS为12%均实现正常启动，二者干物质日产气速度基本相当;发酵结束后，TS20%累计干物质产气率为160mL/gTS，TS12%累计干物质产气率为153mL/gTS。
高温发酵干物质含量对牛粪高浓度厌氧发酵产气效果的影响如图6和图7所示。
奶牛养殖示范牧场大型沼气工程可行性研究报告
奶牛养殖示范牧场大型沼气工程可行性研究报告一、背景和需求近年来，奶牛养殖业发展迅速，但同时也带来了环境污染和能源浪费的问题。
随着能源紧缺和环境保护意识的提高，开展奶牛养殖示范牧场大型沼气工程的可行性研究具有重要的意义。
二、可行性分析1.市场需求：奶制品市场需求持续增加，奶牛养殖业前景广阔，但同时也要面临污染和能源问题。
兴建沼气工程可以解决问题并提高市场竞争力。
2.技术可行性：沼气工程采用封闭式沼气池进行有机废弃物发酵，产生的沼气可以用于发电、供暖或煮食。
该技术已经得到广泛应用，成熟而稳定。
3.资金投入：沼气工程的建设需要一定的资金投入，主要包括土地购置、设备采购和建造等费用。
可以通过政府补贴、银行贷款等方式筹集资金。
4.经济效益：沼气工程可以将有机废弃物转化为有价值的能源，减少环境污染和能源浪费。
通过沼气发电和加热可以提高奶牛饲养成本效益，降低能源支出。
5.社会效益：建设大型沼气工程可以减少温室气体排放，改善空气质量，保护环境。
同时，可以提供就业机会，促进农村经济发展。
三、工程建设方案1.地点选择：选取位于远离城市中心，具有足够农田和奶牛养殖场的区域作为养殖示范牧场和沼气工程。
2.工程规模：根据养殖规模确定沼气发酵池容量和发电装机容量。
同时考虑可再生能源发电政策和市场需求。
3.设备采购：根据工程规模和需求确定沼气发酵池、沼气发电装置、煤气轮机等设备的采购及安装。
4.运营管理：建立科学的管理体系，安排专业人员负责沼气工程的运营和维护。
同时，配备必要的监测设备和消防设施，确保工程的安全运营。
四、风险分析和控制1.污染风险：养殖示范牧场产生大量的有机废弃物，如果处理不当，可能导致环境污染。
需要密切监测沼气工程的运营情况，及时处理废弃物，避免污染。
2.经济风险：沼气工程建设和运营需要一定的资金投入，如果市场需求不足或能源价格波动，会对工程带来经济风险。
需要制定合理的资金计划和市场预测，降低风险。
3.技术风险：沼气工程的投资需要先进的技术支持，如果技术不成熟或运营不当，会导致工程运行不稳定或无法达到预期效果。
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规模养牛场粪污厌氧发酵制沼气工程设计研究安徽农业科学,JournalotAnhuing6.Sci.2011,39(18):11072—11073责任编辑刘月娟责任校对况玲玲规模养牛场粪污厌氧发酵制沼气工程设计研究杨明珍(1.辽宁省环境科学研究院,辽宁沈阳l1003l;2.辽宁省流域污染控制重点实验室,辽宁沈阳l10031)till对畜禽养殖粪污治理技术进行简要综述,以规模化养牛场粪污治理为实例,并展厌氧发酵制沼气工程设计研究.最后,指出厌氧发酵制沼气工程设计过程中重点注意的问题.关键词沼气工程;设计;牛粪中图分类号X713文献标识码A文章编号0517—6611(2011)18—11072—02 ResearchonBiogasEngineeringDesignforCattleFarmYANGMing-zhen(LiaoningAcademyofEnvironmentalSciences,Shenyang, Liaoning110031)AbstractThetechnologyofanimalma+nuretreatingwasanalyzed,andthedesignofbiogasengineeringforcattlefarmh adbeenputoutasanexample.Someadvicesforthedesignofbiogasengineeringwereputforwardint heend.KeywordsBiogasengineering;Design;Cattlemanure畜禽养殖所产生的污染物主要来源于畜禽排泄物,主要污染物质有粪便,尿液及冲洗水等.近年来,在畜禽养殖业的迅猛发展过程中人们忽视了畜禽养殖业的管理问题.大量的畜禽排泄物没有得到合理处理与综合利用,对环境造成严重污染.1畜禽养殖粪污常用治理技术概述畜禽粪便中有机物,氨氮,磷等污染物浓度高,单纯从污染治理的角度对其进行处理,投资,运行成本都很高,无法实现长期稳定的运行.从资源化角度考虑,畜禽粪便中有机物,氨氮,磷等是宝贵的资源,在处理畜禽粪污的过程中对这些资源进行回收,从而在实现污染治理的同时可获取一定的收益.采用资源化技术处理畜禽养殖粪污已经成为主流.目前畜禽养殖粪污治理的主导技术主要有:①饲料化技术,包括用新鲜粪便直接作为饲料,与青草(切短的青玉米秸)和麸皮混合青贮后作为饲料,利用优良品种的蝇,蚯蚓和蜗牛等低等动物分解畜禽粪便后作为饲料等;②肥料化技术,常采用的方法有厌氧发酵方法,快速烘干法,微波法,充氧动态发酵法;③能源化技术,主要是以厌氧发酵制沼气为核心的能源化技术.2牛场养殖场粪污厌氧发酵制沼气工程设计2.1养牛场粪污的基本特性一般,奶牛和肉牛每天产生粪便量分别为25和15kg(含水率为87%),COD31g/kg,NH3一N1.7g/kg,TN4.37g/kg,TP1.18g/.尿液,冲洗水量与养殖场清粪工艺有关,且各养牛场差异较大,设计应尽可能以实测为依据.2.2工艺选择采用以厌氧发酵制备沼气为核心的能源化技术.利用养殖场尿液,冲洗水对新鲜牛粪进行稀释,稀释成固形物(SS)浓度在4%左右,然后进入厌氧反应器进行厌氧发酵,发酵产生的沼气经净化后进人沼气储柜.净化后的沼气一部分进入供气管道供周边居民炊用,剩余部分进入沼气锅炉燃烧,回收的余热用于厌氧发酵罐增温,进罐前原料增温以及冬季厂区办公厂房,牛舍采暖.发酵后沼液作为有基金项目作者简介收稿日期国家科技重大专项(2008zxO72O8—o05).杨明珍(1980一),男,内蒙古赤峰人,工程师,硕士,从事污水处理技术研究与工程设计,E—mail:yangmzl00@126.eom. 20l15_03机肥料施于周边农田.2.3单元设计.2.3.1原料预处理.原料中的长草会引起管道堵塞,原料中的砂粒进入发酵罐会在罐体内堆积,减少发酵罐的有效容积.设计采用粉碎格栅去除牛粪中的长草,可以收到较好的效果;同时,配用切割泵进一步切短残留的较长纤维和杂草, 可有效地防止管路堵塞.对粪污中的砂粒,采用沉砂进行沉砂,沉砂井底部安装输送螺旋,将沉砂输送至预处理池外.2.3.2厌氧消化器选择与设计.对于畜禽养殖粪污治理大中型沼气工程,目前最常见的厌氧反应器类型有全混式厌氧反应器,塞流式反应器,升流式厌氧污泥床反应器,升流式固体反应器以及内循环反应器.各种反应器各具特点.在丁程设计中,应针对不同类型的发酵原料合理地选择反应器类型.(1)塞流式反应器(PlugFlowReactor,简称PFR).亦称推流式反应器,径高比很小(1/50),非完全混合,高浓度悬浮固体原料从一端进入,从另一端流出,原料在消化器内的流动呈活塞式推移状态.优点有:①不需搅拌,结构简单,能耗低;②适用ss浓度高的物料处理;③运转方便,故障少,稳定性高.缺点有:①固体物质可能沉于底部,影响消化器的有效体积,使水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)降低;②需要固体和微生物的回流作为接种物;③径高比较小, 难以保持温度恒定;④易产生结壳.(2)升流式固体反应器(UpflowSolidsReactor,简称USR).结构简单,适用于高悬浮固体原料的反应器原料从底部进入消化器内,与消化器里的活性污泥接触,使原料快速消化.未消化的生物质固体颗粒和沼气发酵微生物靠自然沉降滞留于消化器内,上清液从消化器上部溢出,从得到比HRT高得多的SRT,提高了固体有机物的分解率和消化器的效率.USR反应器用于鸡粪废水的中温厌氧消化,负荷达10.5kgCOD/(m?d),产气率高达4.9kg/(m?d).该反应器非常适用于鸡粪,猪粪的消化处理.(3)全混式反应器(ContinuousStirredTankReactor,简称CSTR).在常规厌氧反应器内安装搅拌装置,使发酵原料和微生物处于完全混合状态,活性区遍布整个消化器,效率比常规消化器明显提高.在运行方式上,常采用恒温连续投料39卷18期杨明珍规模养牛场粪污厌氧发酵制沼气工程设计研究11073或半连续投料,适用于高浓度及含有大量悬浮固体原料的处理.HRT,SRT均为10～20d,中温发酵负荷3～4kgCOD/(ITI?d),高温发酵负荷5—6kgCOD/(m?d).优点有:①可进入高悬浮固体原料;②消化器内物料混合均匀,增加了底物和微生物的接触机会;③消化器内温度分布均匀;④进入消化器的物料能够迅速分散,保持较低的浓度水平;⑤避免浮渣,结壳,堵塞,气体逸出不畅和短流现象.缺点有:①消化器体积较大;②要有足够的搅拌,因此能耗较高.(4)上流式厌氧污泥床反应器(UASB).目前国内广泛应用于酒醪滤液,啤酒废水,豆制品加工废水等.特点为:自下而上流动的污水通过膨胀的颗粒状污泥床被消化分解,消化器分为污泥床,污泥层和三相分离器3个区.优点有:①除三相分离器外,消化器结构简单,无搅拌装置及填料;②有机负荷大大提高;③颗粒污泥的形成使厌氧微生物天然固定化,增加了工艺的稳定性;④出水ss含量低.缺点有:①需要安装三相分离器;②需要安装布水装置;③要求进水sS含量低④当水力负荷较高或ss负荷较高时,易流失活性污泥和微生物,运行技术要求较高.(5)内循环厌氧反应器(InternalCirculation,简称Ic反应器).如同把2个UASB反应器叠加在一起,高度可达l6 ～25m,高径比可达4～8.优点有:容积负荷率高,占地面积小,不需外加动力,抗冲击负荷,启动时间短,缓冲pH能力强,出水稳定性好;缺点有:不适用于悬浮物较多的物料处理.该设计发酵原料为牛粪.在厌氧发酵过程中,在反应器内液面上易发生结壳现象,阻碍沼气释放.通过对上述5种反应器的结构,特点进行分析,最终选择厌氧反应器类型CSTR.反应器主体罐体材料为复合钢板,钢板内侧为0.5 mm不锈钢板,外层基材为碳钢.罐内设顶搅拌,搅拌器间歇开启(转10h停6h),搅拌机转数为150r/min.2.3.3沼渣沼液的处置.畜禽粪污厌氧发酵之后的沼渣,沼液需得到妥善处置,否则将会造成二次污染.目前,沼渣, 沼液的处理有3种模式.①农用.沼气工程周边配套有较大面积的农业作物,鱼塘等,能够就地消纳沼气发酵的残留物(沼液).该方式的优势是投资和运行成本均较低,是一种最为经济的工程模式目前世界上养殖场沼气发电最发达的德国基本采用该方式.②自然处理.对沼液采用部分还田或分季节还田,多余的沼液进行低能耗或无动力的自然处理(氧化沟,氧化塘,人工湿地等),达到控制污染物总量减排的目的.该方式成本也较低,但对周围环境可能造成影响,需要结合项目实际情况来考虑是否适用.③处理达标.将沼液进行固液分离,分离出来的沼渣制成商品固体有机肥料,分离后的清液经过好氧或物化等深度处理达到排放标准后直接排放.该方式的工程投资和运行费用都较高”.该设计沼液处置采用农用方式.建设沼液储池1座,建设配套滴灌系统’1套,沼液在沼液池内进行自然沉淀,上清液通过污水泵,管道进入滴灌系统,池底沼渣经脱水后直接作为固态肥料还田.为保障在冬季沼液得到及时利用,建设温室大棚.2.3.4沼气储存及净化.沼气是一种混合气体.它的主要成分是甲烷,还含有二氧化碳,硫化氢,饱和水蒸气,高碳烃等(从乙烷C:H到庚烷C,fi.),有时还含有一氧化碳,氮气,氦气,氢气,硅氧烷,卤代烃及固体颗粒物等杂质.由于沼气含有以上杂质且沼气的流量,压力,温度,浓度等都很不稳定,直接用于沼气锅炉燃气或进入发电机组燃烧势必造成设备腐蚀,研磨等问题,从而严重缩短设备的寿命,并可能造成安全隐患.所以,在利用之前,必须建设沼气净化系统.该设计沼气净化包括脱水和脱硫.脱水采用气水分离器;脱硫采用化学法.沼气存储采用单独的囊式气柜.气柜容积与产气情况,用气情况有关.目前,养殖场沼气工程设计存储气量大多按12h产气量设计,即昼夜产气量的50%.采用沼气集中供气,气柜容积放大50%,沼气用于发电时气柜容积可适当减小.该设计沼气除集中供气外,还有燃气锅炉回收热能,气柜容积按昼夜产气量的50%设计.2.3.5沼气利用.目前沼气利用途径主要有4种:①用作炊用燃气.该方式适用于小沼气以及周边有一定居民的大中型沼气工程.②沼气供热.利用沼气锅炉将沼气燃烧产生的热量用于采暖,工艺用热等.③沼气发电.利用沼气发电机组将沼气转化为电能,电能可以用于工程内部供电,附近居民供电等,同时可以回收发电机组的余热,用于沼气工程保温增温.沼气发电已经成为大型沼气工程沼气利用的主流技术,但发电上网程序复杂,在一定程度上制约其推广.④并人天然气管网.随着沼气深度净化技术的提高,沼气深度脱碳已经成为可能,沼气脱碳后并人天然气管网在国内已经有了少量的应用.该设计沼气利用采用炊用燃气和热能回收2种模式.3应注意的问题3.1原料预处理原料预处理问题是以牛粪为原料的沼气工程稳定运行的最关键因素之一.对原料中长纤维的去除及粉碎效果不佳,易造成工艺管道的堵塞,无法进料;原料中沉砂效果差,会造成原料中砂含量增加,加剧工艺管道的磨损,并造成沉砂在反应罐内的沉积,降低反应罐的有效容积.3.2沼液利用沼液中富含有机质,氮,磷等营养成分.若采用深度处理达标排放的思路对其进行处理,成本非常高,得不偿失.因此,在沼气工程选址过程中必须保障周边有足够的农田消纳项目产生的沼液.3.3沼气工程保温增温厌氧发酵产气效果受温度的影响很大.在北方地区,冬季约30%的沼气被用于工程自身的增温.在工程设计过程中,应特别注意沼气工程的保温与增温,否则极易造成发酵温度低一产气少一增温热能少一发酵温度低的恶性循环.参考文献[1]王倩.畜禽养殖业固体废弃物资源化及农用可行性研究[D].济南:山东师范大学,2007.,[2]成喜雨,庄国强,苏志国,等.沼气发酵过程研究进展[J].过程工程学报,2008,8(3):6町一614.[3]杨明珍,包震字,师晓春,等.鸟粪石沉淀法处理沼液实验研究[J].工业安全与环保,2011,37(3):31—32.[4]黄卉.规模化养殖场粪便废弃物的还田处理与二次污染风险研究[D].南京:南京农业大学,2009.。