沼气工艺(1)
沼气工艺(1)
CSTR好USR工艺技术特点比较
类别
原料范围 TS浓度 应用区域
HRT（天） 单位能耗 单体池容（m³ ） 操作难度 容积产气率(m³/m³·D)
CSTR
所有原料 8－12％ 各地
15-30 高 300－3000 高 0.8－5.0
USR
所有原料 3－6％ 中、南部
8-15 中 200－2000 中等 0.4－1.2
进口流体切割机
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废弃物粉碎装置
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牛粪除沙装置
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沼气工程的部分原料输送装置
带切割功能的潜污泵
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螺旋太阳能
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温棚
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（2）沼气工程厌氧消化单元
CSTR反应器
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USR反应器
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CSTR
v 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。
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v 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；
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3rew
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2020/11/26
沼气工艺(1)
USR和CSTR工艺的比较
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USR
v 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。
（3）沼气工程储气单元
干式气柜
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一体式气柜（气柜+反应器）
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（4）沼气工程沼气净化单元
生物脱硫装置
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小型干式脱硫塔
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（5）沼气工程沼气发电单元
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（6）沼气工程固液分离单元
卧螺式固液分离机
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v 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。
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国内外沼气工程主要工艺应用调查表
沼气规模 原料种类 原料浓度 设计温度
小型：≤50m3/d 中型：50～300m3/d 大型：≥300m3/d 猪粪 牛粪 鸡粪 3-6% 8-12% 常温 （25～30℃） 中温 （ 35℃左右） 高温 （55℃左右）
USR USR、CSTR CSTR 、USR CSTR、USR CSTR USR USR CSTR USR USR、CSTR CSTR
目前常规的工艺系统一般由以下部分组成，即：
v 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。
v 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。
v 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。
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沼气工艺(1)
v 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。
v 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。
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v 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。
v 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。
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沼气工程的核心设备
（1）沼气工程预处理单元
牛粪除草装置
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2020/11/26
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沼气发酵的原理
v 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。
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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
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沼气工程流程图
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