大中型沼气工程培训课件
一、基本概念 1、常用反映原料有机物含量的指标
（1）总固体(total solid，TS)： 又称干物质，是指原料中除去水分以后剩下的物质。 （2）挥发性固体（volatile solid，VS）： 原料中总固体中除去灰分以后剩下的物质。 （3）化学需氧量（chemical oxygen demand，COD）: 指用强氧化剂重铬酸钾，在强酸溶液中将有机物氧化为CO2、H2O所 消化的氧量，用CODCr 以一般写成COD，其单位为mg/L。 （4）生物需氧量（biochemical oxygen demand，BOD）： 指在有充足氧气存在的条件下，由于微生物的活动，降解有机物所需 的氧量，其单位为mg/L。
高压储存
压缩脱二氧化碳
两相高效厌氧发酵
针式粉碎机
• 物料首先要脱水—— 自然干燥，约14-17%
• 针式粉碎机效率24t/h，每吨耗电2-4度。
• 粉碎颗粒可调整。
斗式升料机
• 斗式生料 • 上部连接汽爆仓，下 部连接粉碎机。
反应器
• 工程设备——（1）钢结构的厌氧消化器
• 工程设备——（2）钢筋混凝土结构厌氧消化装置
（3）工作原理： • 通过支撑鼓风机的充气，调整并维持内外 膜之间夹层的空气压力，以保护维持贮气柜 的结构，并将内膜的沼气送入输气管道。
平整地面
为建造发酵罐 进行挖掘
水养护 第一次灌浆
铺பைடு நூலகம்地热管道
布的热管道线顺到墙外
使用松木，可以不被硫腐蚀；木条有轻微的间 隔，气可以缓慢的透过。
使用防护材料防止混凝土被沼气腐蚀。 在墙上制作空洞为管线，传感器，透 视窗等用。宽21米，高6米，共28排 加热管线，在集气层没有热管线。
增温保温装置： 钢筋混凝土罐体的增温
管一般安装在罐壁内侧的 下部。
钢结构罐体的增温管一
般安装在罐壁外侧。
气暖热电肥联产的沼气工程
四、两个典型案例 ——北京德青源健康养殖生态园2MW沼气发电工程（2007）
1.鸡粪资源量：212t/d，TS 30%； 2.工程规模：3,000m3厌氧罐×4
座； 3.设计沼气产量：20,000m3/d 4.设计发电量：40,000kW.h/d 5.沼肥18万吨/年，供4万亩果园、
4.关键设备
工艺设计——1.分体式沼气工程
某鸡场沼气发电工程流程图
余热利用
生物脱硫塔
发电并网
双膜干式贮气柜 沼气火炬 沼气增压风机 沼气发电机组
余热锅炉
热水贮藏
鸡粪收集
冲洗污水 集水池
固态有机肥 液态有机肥
水解沉沙池 沼气
一级厌氧反应罐
二级厌氧反应罐
后发酵罐 固液分离 沼液池
热水
冷水
（1）预处理水解除砂工艺
完全混合式消化器示意图
b.进料浓度
大中型沼气工程进料TS浓度较高，在8%-12%之间： （1）可以提高装置利用率和产气率； （2）减少反应器容积，节省工程投资； （3）减少冬季增温能耗； （4）减少沼液、沼渣的运输量，降低运输成本。
c.停留时间
中温发酵为20-25d，高温发酵10-15d。 d.发酵温度 （1）高温发酵：最佳温度范围50-55℃； （2）中温发酵：温度范围为32-42℃。发酵温度每升高10℃， 厌氧反应速度约增加1倍。
• 升流式厌氧污泥床 （UASB）
有反应区、沉淀区和集气室三 部分组成。
废水从污泥床底部进入，与污 泥床中的污泥进行混合接触，微 生物分解废水中的有机物产生较 强烈的搅动，在污泥床上部形成 悬浮污泥层。气、水、泥的混合 液上升至三相分离器内，沼气气 泡碰到分离器下部的反射板时， 折向气室而被有效地分离排出； 污泥和水则经孔道进入三相分离 器的沉淀区，在重力作用下，水 和泥分离，上清液从沉淀区上部 排出，沉淀区下部的污泥沿着斜 壁返回到反应区内。在一定的水 力负荷下，绝大部分污泥颗粒能 保留在反应区内，是反应区具有 足够的污泥量。
• 蛋鸡粪中砂含量 8%，分离难度大。 通过中温水解工艺除 砂后可去除80-90%的 砂，避免贝壳粉和砂 在厌氧罐和管道内的 沉积、堵塞，保证后 续工艺正常运行。
（2）发酵工艺
• a.厌氧发酵罐
• 完全混合厌氧反应器（CSTR） • 高浓度发酵原料：TS 8-12% • 有搅拌装置 • 发酵原料和微生物完全混合 • 处理量大，停留时间长，产 沼气多
• 厌氧处理的方法很多，但目前国内在养殖场应用最多的还 是完全混合式消化器和UASB工艺两种： • 完全混合工艺可使畜禽粪水全部进行厌氧处理， • 优点是处理量大，浓度高，产沼气量多，便于管理，易起 动，运行费用低； • 缺点是需消化器容积大，投资多，后处理麻烦。一般适宜 于以产沼气为主，有使用水肥习惯的地区。 • UASB工艺是先将粪水进行分离，只处理有机废水， • 优点是需消化器容积小，投资少，处理效果好； • 缺点是产沼气量相对较少，起动漫，管理复杂，运行费用 稍高，一般适宜于以废水达标排放，减少环境污染为目的的 地方。
背景 Background
• 养殖场地处城郊，环境敏感
• 年出栏200,000头猪，存栏120,000头猪
• 日排放185t猪粪和3,000t污水 污水性质： CODcr=10,000mg/L， SS=4,000mg/L， NH3-N=900mg/L
。
设计原则 Design principle
• 减量化 清洁生产，将猪粪污染物的排放量减少到最小， 实现固体物的充分利用
罐顶和中心柱注浆稳固
美观，提供线路，内 部安全观察保护。
斜 搅 拌 机
贮气外膜：具有良好的抗紫外线、耐老化的性能，起到保护内 膜、保持结构的作用。内膜具有良好抗甲烷渗透性能，防火性
能良好，耐磨，乃褶并且耐硫化氢腐蚀。
工艺设计——（3）秸秆厌氧发酵制取车用沼气工程技术
机械收获
秸秆青储
蒸汽爆破
加气机
2.发酵工艺： 高浓度、全混合、中温发酵、有搅拌 • TS 8%-12%：节省投资、节约增温能源、降低运输 能耗、产气率高，池容产气率可达到1-1.5m3/m3.d。 有搅拌装置，解决含固率高，物料不均，易结壳的 问题。 3.装置结构： 大型沼气工程，宜采用分体式厌氧罐和双模干式 贮气装置； 中小型沼气工程，宜采用发酵、贮气一体化沼气 装置。
• UASB设计主要考虑的几个参数：
（1）废水水质 厌氧污泥的颗粒化：COD含量；总固体浓度TSS 高蛋白，高脂肪含量的废水：消泡设施和装置 （2）反应器容积负荷 废水浓度、不溶性COD比率、出水TSS浓度确定能否采用UASB。 （3）水流上升速度 主要取决于反应器的进水流量和反应器的水平截面积。 允许出现短时间6m/h和2m/h的高峰值。
定性； （4）出水SS含量低。
缺点：
（1）需要安装三相分离器； （2）需要有效的布水器，使进料能均匀布于消化器底部； （3）进水要求低SS含量； （4）在高水力负荷或高SS负荷时易流失固体和微生物，运行
技术要求较高。
内循环厌氧反应器（IC）
• 1986年由荷兰派克公司研 究成功并用于生产内循环厌 氧反应器，是目前世界上效 能最高的厌氧反应器。该反 应器是集UASB反应器和流化 床反应器的优点于一身，利 用反应器内所产沼气的提升 力实现发酵料液内循环的一 种新型反应器。
工程设备——（3）各种专用配套设备
工程设备——（3）各种贮气装置
球冠型贮气柜 湿式钢结构贮气柜
工程设备——（4）沼气发电机组及余热回收装置
现阶段，中国生产的沼气发电机组规格： 24KW,80KW,100KW,120KW,180KW,200KW,300KW，500KW,
潜水搅拌泵
进料泵
切碎机
粪草进料装置
（3）沼气生物脱硫 技术
采用生物脱硫工艺，可 使沼气中的H2S含量降至 200ppm以下，脱硫效率95%。 脱硫成本0.03元/m3，比传 统化学脱硫降低70%。
生物脱硫原理 H2S+1/2O2S+H2O H2S+3/2O2H2SO3
沼气生物脱硫装置
（4）双膜干式贮气柜
• 双层膜干式贮气柜由外 膜、内膜和底膜组成，外 膜构成贮气柜外部球体形 状，内膜与底膜围成内腔 贮存沼气。 • 贮气柜可抵抗强风、积 雪、冰冻等恶劣天气的影 响，在寒冷地区冬季也能 安全运行。
二、集约化禽畜场沼气工程
• 利用畜禽粪便制取沼气的全套工程设施 ，包括原料的预 处理、厌氧消化、沼气净化及输配、发酵残留物后处理以 及工艺流程的控制、监测五个部分组成。
技术特点
• 1.技术模式： • 热、电、肥联产，零排放模式 • 冬季发电机余热增温，中温发酵，无需外加热源。 • TS 8%: 冬季余热80%用于增温； • TS 10%: 冬季余热60%用于增温； • TS 12%: 冬季余热40%用于增温。 • 多余热量还可用于蔬菜大棚的供暖。 • 夏季利用余热烘干沼渣； • 沼液、沼渣全部用于有机肥料，实现零排放。
饲料地。 6.年减排温室气体80,000tCO2当
量。 7.现该项目已并网发电。
（2）内蒙古蒙牛澳亚牧场1MW沼气发电工程
1.牛粪资源量：280t/d，TS为20% 2.工程规模：2,500m3厌氧罐×4
座 3.设计沼气产量：10,000m3/d 4.设计发电量：20,000kw.h/d 5.年产有机肥：沼渣8,000吨，沼
水解调节池 厌氧消化池 配水池
SBR池
SBR生物反应池
去复合肥料厂
运泥机
脱水机 污泥池
污泥浓缩池
沉淀池
达标排放
生物堆肥生产复合有机肥
预处理——固液分离
pre-treatment—separator
• 格栅机 • 水力筛 • 分离出的粪渣用于制作有机肥
行；
• 产气率高：1.01.5m3/m3.d；