沼气工艺

沼气工程技术知识沼气发酵的原理沼气工艺流程及系统的组成USR和CSTR沼气工艺的比较沼气发酵的原理沼气发酵又称厌氧消化，是在厌氧的环境中，微生物分解有机质最终生成沼气的过程。其产品是沼气和发酵残留物。典型的沼气工程工艺流程如下：沼气工程的工艺流程及组成单元沼气工程流程图目前常规的工艺系统一般由以下部分组成，即：①预处理单元。包括预处理池、调配池、增温装置和固液分离设备等装置。这些设备设施对于保证沼气工程系统的稳定运行具有重要作用。②厌氧消化单元。是工艺的核心组成部分，如CSTR、USR等消化装置已被广泛应用，决定了系统的产气性能和运行方式。③沼气收集、贮存及输配单元。它包括气水分离、净化脱硫、贮气输气和沼气燃烧等设备。④沼气利用单元。结合实地需要，沼气可用于发电、户用、大棚增温以及深加工作为车用燃气等。⑤沼渣沼液处理单元。包括沼渣沼液储存、固液分离和深加工作有机肥等的设备设施，有利于改善整个工程的经济性和实现资源的综合利用。沼气工程的核心设备牛粪除草装置（1）沼气工程预处理单元进口流体切割机废弃物粉碎装置牛粪除沙装置沼气工程的部分原料输送装置螺旋进料泵增温保温设施太阳能温棚（2）沼气工程厌氧消化单元CSTR反应器USR反应器（3）沼气工程储气单元干式气柜一体式气柜（气柜+反应器）（4）沼气工程沼气净化单元生物脱硫装置小型干式脱硫塔（5）沼气工程沼气发电单元（6）沼气工程固液分离单元卧螺式固液分离机USR和CSTR工艺的比较USR即升流式固体厌氧反应器,是一种结构简单、适用于高悬浮固体有机物原料的反应器。原料从底部进入消化器内，与消化器里的活性污泥接触，使原料得到快速消化。未消化的有机物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，这样可以得到比水力滞留期高得多的固体滞留期（SRT）和微生物滞留期（MRT），从而提高了固体有机物的分解率和消化器的效率。在当前畜禽养殖行业粪污资源化利用方面，有较多的应用。许多大中型沼气工程，均采用该工艺。优点：在重力作用下，比重较大固体物与微生物靠自然沉降作用积累在反应器底部，使反应器内始终保持较高的固体量和生物量，即有较长的SRT和MRT。缺点：进料SS高于5－6％时易出现布水器堵塞；对含纤维素较高料液（如牛粪）应在发酵罐液面增加破浮渣设施。CSTR即完全混合式消化器，它是当前用于污水处理的典型常规消化器，在该反应器里原料的进入和流出处于动态平衡状态，并且发酵液中的液体、固体和微生物处于混合状态，出水有机物浓度与反庆器内料液浓度相等。优点：①该反应器可以进入高悬浮固体（SS）含量的原料；②消化器内底物均匀分布，增加了底物与微生物的接触机会；③消化器内温度分布均匀；④进入消化器内的任何一点的抑制物质，会迅速分散保持在最低水平；⑤避免了堵塞、沟流和气体逸出不畅现象；缺点：①由于该消化器无法做到使SRT（固体滞留期）和MRT（微生物滞留期）在大于HRT（水力滞留期）的情况下运行，所需消化器体积较大；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出水底物浓度与反应器内底物浓度相等，底物流出该系统时未完全消化，微生物随出料而流失。CSTR好USR工艺技术特点比较类别CSTRUSR原料范围所有原料所有原料TS浓度8－12％3－6％应用区域各地中、南部HRT（天）15-308-15单位能耗高中单体池容（m³）300－3000200－2000操作难度高中等容积产气率(m³/m³·D)0.8－5.00.4－1.2国内外沼气工程主要工艺应用调查表沼气规模小型：≤50m3/dUSR中型：50～300m3/dUSR、CSTR大型：≥300m3/dCSTR、USR原料种类猪粪CSTR、USR牛粪CSTR鸡粪USR原料浓度3-6%USR8-12%CSTR设计温度常温（25～30℃）USR中温（35℃左右）USR、CSTR高温（55℃左右）CSTR利用畜禽养殖规模选择沼气工程工艺的参考方法