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沼气

Enhanced anaerobic gas production of waste activated

sludge pretreated by pulse power technique

Hanna Choi a ,Seung-Woo Jeong

b,*

,Youn-jin Chung

Suwon Development Institute,Ajou University,Suwon 443-749,Korea

School of Civil and Environmental Engineering,Kunsan National University,Kunsan 573-701,Korea c

Division of Environmental and Urban Engineering,Ajou University,Suwon 443-749,Korea Received 18August 2004;received in revised form 22February 2005;accepted 22February 2005

Available online 9April 2005

Abstract

An electric pulse-power reactor consisting of one coaxial electrode and multiple ring electrodes was developed to solubilize waste activated sludge (WAS)prior to anaerobic digestion.By pretreatment of WAS,the soluble chemical oxygen demand (SCOD)/total chemical oxygen demand (TCOD)ratio and exocelluar polymers (ECP)content of WAS increased 4.5times and 6.5times,respec-tively.SEM images clearly showed that pulse-power pretreatment of WAS was found to result in destruction of sludge cells.Batch-anaerobic digestion of pulse-power treated sludge showed 2.5times higher gas production than that of untreated sludge.Solubilized sludge cells by pulse-power pretreatment would be readily utilized for anaerobic microorganisms to produce anaerobically-digested gas.Slow or lagged gas production in the initial anaerobic digestion stage of pulse-power pretreated sludge implied that the meth-ane-forming stage of anaerobic digestion would be the rate-limiting step for anaerobic digestion of pulse-power pretreated sludge.ó2005Elsevier Ltd.All rights reserved.

Keywords:Waste activated sludge;Anaerobic digestion;Pretreatment;Solubilization;Gas production;Pulse-power;Shockwave

1.Introduction

Waste activated sludge (WAS)is generated by opera-tion of the conventional wastewater treatment system.The disposal of excess sludge poses a signi?cant chal-lenge to wastewater treatment because the London agreement on the prevention of marine pollution by dumping of wastes prohibits sludge disposal into the sea (AGPS,1996).Although anaerobic digestion has been chosen as economical volume reduction and stabil-ization methods for WAS,it presents some challenges for enhancing digestibility of sludge and reducing the ?nal volume.

The three stages of anaerobic digestion process include hydrolysis,acetogenesis and methanogenesis.Among the three stages,hydrolysis is known as the rate limiting stage for the anaerobic digestion process and plays an important role to determine anaerobic digest-ibility (Eastman and Ferguson,1981).Many attempts involving thermal and physical pretreatments have been made to increase substrate solubilization prior to anaer-obic digestion.The primary objective of the attempts was to disrupt sludge ?oc structure.Vlyssides and Karlis (2004)achieved 46%reduction of the initial VSS and 0.281l methane production per kg of the initial VSS by thermal-alkaline pretreatment.Weemaes et al.(2000)used ozone oxidation for pretreatment of WAS to obtain an increased methane production by a factor of 1.8.Kim et al.(2003)evaluated four pretreatment meth-ods (thermal,chemical,ultrasonic,and thermo-chemical methods)on COD solubilization and gas production.

Corresponding author.Tel.:+821190753595;fax:+82634694964.

E-mail address:superjeong@https://www.wendangku.net/doc/c98413144.html, (S.-W.

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They showed that a thermo-chemical method involving alkaline(7g NaOH/l of WAS)addition and thermal condition at121°C for30min gave the highest solubili-zation and gas production.

This study employed an electric pulse-power technol-ogy to disrupt sludge?oc structure and to enhance digestibility of WAS.Although the pulse-power technol-ogy is known to be e?ective in destructing living cells and is widely utilized for the food industry(Mizuno and Hori,1988;Devlieghere et al.,2004),no studies have been done to con?rm that it may disrupt sludge ?oc structure and contribute anaerobic digestion of WAS.The electric pulse-power technology generates a pulsed high voltage discharge in water,which induces arc discharge.Electric power of the arc discharge in water would be spent to generate shockwave,intense ultraviolet radiation,strong electric?eld,and various radicals(Sunka,2001).This study intended to use these generated impacts to destruct the cell wall of sludge.The objectives of this study were to utilize the electric pulse power technology for pretreatment of WAS by develop-ing a pulse-power reactor,and to evaluate anaerobic digestibility of the pretreated WAS.

2.Methods

2.1.Pretreatment

An electric pulse-power reactor was developed for pretreatment of WAS.Pulse power of the reactor was generated by a system consisting of a high voltage DC power supply(20kV),a capacitor(25kV–100nF),a thyratron switch(35kV–15kA),and a pulse trans-former.The system provided a pulsed power of 1.2 kW under a capacitance of30nF.Details of the pulse-power generation system were shown in Lee et al. (2003).This study developed a new ring-type pulse-power reactor.The reactor and electrodes were made of stainless steel and the void volume of the reactor was about20ml.The reactor produced an arc discharge by the electric gap between a coaxial electrode and ring electrodes.The gap between the coaxial electrode and ring electrodes was about3mm.The length of the coaxial electrode exposed to the liquid was 11cm.Fig.1shows a diagram of the pulse-power reactor consisting of a coaxial electrode and multiple ring elec-trodes.An arc discharge under a pulse power?eld was veri?ed by waveform measurement and was also visual-ized by light generation.Fig.2shows experimental waveforms of natural and arc discharges.

This study used two kinds of WAS.Feed sludges were collected from the thickeners of WAS at two waste-water treatment plants(Tanchun and Anyang,Korea) and then chilled to4°C for experiments.Each sludge of two plants was separately prepared.Tanchun sludge was used for evaluation of WAS solubilization by pulse-power treatment.The sludge was introduced into the pulse-power reactor by using a peristaltic pump at a rate of800ml/min.The hydraulic retention time of sludge in the pretreatment reactor was approximately 1.5s.To pretreat WAS,7rings of the outer electrode were used with one coaxial electrode,and pulse-power at the conditions of a voltage of19kV and a frequency of110Hz was applied to the reactor.

Anyang sludge was used for evaluation of digestibil-ity of pretreated sludge.The sludge was treated by pulse-power technology prior to anaerobic digestion. The sludge was introduced into the pulse-power reactor by using a peristaltic pump at a rate of600ml/min.To pretreat WAS,7rings of the outer electrode were used with one coaxial electrode,and pulse-power at the con-dition of a voltage of17kV and a frequency of150Hz was applied to the reactor.The pretreated sludge was stored in a20-l tank and then utilized for anaerobic digestion experiments.

2.2.Anaerobic digestion

A laboratory-scale anaerobic batch digester was used for anaerobic digestion of solubilized sludge.It consists of a1l bottle,a50ml-glass syringe,and a three-way glass valve.The produced gas was collected in the syringe and then vented by three-way valve after the amount of gas was recorded.The reactor was seeded with digester sludge taken from the waster water treat-ment plant of Tanchun,Korea.The seed sludge and the pretreated sludge were poured into the digester with a ratio of1:1to1:2,depending on the organic load rate (OLR)to be evaluated.The total sludge volume of the

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digester was approximately600ml.To prevent a decrease in pH during digestion,the initial pH of the sludge was adjusted to7by1N NaHCO3.

After location of sludge in the digester,air of the digester was?ushed by a gas mixture of methane and carbon dioxide.The digester was placed in a water bath and was maintained at a mesophilic digestion tempera-ture of about35°C.A magnetic stirrer was used to mix the sludge inside the digester.After30min of the complete setting-up,gas produced from the digester was vent by the exit valve and the time was then set as the start.The volume of produced gas was measured for20–30days by displaced volume of the syringe.

2.3.Analysis

SCOD(soluble chemical oxygen demand),VA(vola-tile acid),ECP(exocellular polymers)were measured to understand the extent of solubilization of substrate by pulse-power pretreatment.Protein and carbohydrate, the main components of ECP,were also measured according to the Beadford method and the phenol-sulfu-ric acid method,respectively.The pH,conductivity, alkalinity,TS(total solids),VS(volatile solids),TCOD (total chemical oxygen demand),nitrogen,and phos-phorus were measured according to Standard Methods.

3.Results and discussion

3.1.Pretreatment

In Table1,the properties of raw sludge were com-pared with those of pulse-power treated sludge.The property values shown in Table1were average over ?ve experiments.Pulse-power treatment of

WAS Fig.2.Experimental waveforms of natural discharge(a)and arc discharge(b).

Table1

Changes in the sludge property by pulse-power treatment of waste activated sludge

Properties unit,mg/l WAS of Tanchun wastewater plant Ratio

Raw(range)a Treated(range)a,b

pH(unitless) 6.1(5.9–6.4) 5.9(5.5–6.4)

Conductivity(l s/cm)22702970

VA350(99–870)1083(530–2260) 3.1

TS27,938(26,080–30,510)28,193(25,730–30,655)

VS18,706(15,420–21,080)18,390(14,860–22,410)

TCOD32,328(30,800–34,000)32,464(31,600–34,000)

SCOD1312(440–2740)5746(4680–7040) 4.4 SCOD/TCOD0.040(0.013–0.085)0.180(0.146–0.223) 4.5 Soluble-N200(71–347)664(554–841) 3.3 Soluble-P143332 2.3

ECP65(49–80)420(206–637) 6.5 Protein13(10–18)68(19–190) 5.3 Carbohydrate52(39–62)352(187–602) 6.7 COD:N:P100:0.62:0.44100:2.05:1.02

a All values are average(except for conductivity and soluble-P).

b Pretreatment conditions:7ring electrodes,a voltage of19kV,a frequency of110Hz,a?ow rate of800ml/min.

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dramatically changed the properties of WAS.The prop-erty results of pulse-power treated sludge clearly showed substantial increases compared with the raw sludge data for SCOD,ECP,protein,and carbohydrate.Addition-ally,the pulse-power treatment of WAS resulted in a 1°C temperature increase of WAS.

Fig.3shows SEM images of raw and pulse-power sludge cells.The SEM images show distinct di?erence in cell appearance.The surface of sludge cell (Fig.3(a))is

relatively smooth and round,but the surface of pulse-power-treated sludge cell is rough and deformed.The images indicate that the sludge cell was broken or solu-bilized by pulse-power treatment and cell contents would be then leached into the solution.Solubilization of sludge cell would be attributed to the combined e?ects of shock waves,chemically active radicals,and gen-erated hydrogen peroxide molecules and UV light.Solubilized cells would be readily utilized by anaerobic microorganisms (Vlyssides and Karlis,2004;Weemaes et al.,2000).Therefore,the application of pulse-power pretreatment to WAS was found to result in destruction of sludge cells.3.2.Anaerobic digestion

Increases in the SCOD/TCOD ratio of WAS by pulse-power treatment were also found in Table 2.Table 2shows the properties of WAS used for evaluation of anaerobic digestibility.Note here that the sludges of Table 2included digester seed sludges,which diluted the SCOD concentration of pretreated WAS.The gas production is depicted in Fig.4along with the anaerobic digestion time.

Pulse-power treated sludges gave higher SCOD/TCOD ratios than raw sludges.Gas production rates were also much higher for pulse-power treated sludge than for raw (untreated)sludge.Anyang 2showed two times higher gas production rate for pulse-power treated sludge than for raw sludge.The results indicate that cells of WAS were solubilized by pulse-power pretreatment,increasing the SCOD/TCOD ratio.The solubilized cells were more readily utilized for anaerobic microorganisms to produce anaerobically-digested gas.

Anaerobic digestion experiments of Anyang sludge were conducted by changing the organic loading rate (OLR).Anyang 1,2,and 3corresponded to low,med-ium,and high OLRs,respectively.As OLR

increased,

Fig.3.SEM images of sludge cells:(a)image of raw activated sludge cell;(b)image of pulse-power treated sludge cell.

Table 2

Anaerobic digestibility of raw and pulse-power treated sludges Unit,mg/l

Anyang 1Anyang 2Anyang 3Raw Pretreated a Raw Pretreated a Raw Pretreated a pH 7.07.07.27.27.27.1VA 8317940231221263TS 30,37529,24218,66018,27021,97022,390VS 14,73014,31810,770984011,64011,270TCOD 22,74022,43116,80015,80026,10026,000SCOD

10862154600180018402860SCOD/TCOD 0.0480.0960.0360.1140.0700.110Soluble-N

6387536781347321615OLR (kg VS/m 3)b

2.91 2.58 4.97 4.817.77.4GPR (m 3/kg VS added )c

0.161

0.245

0.052

0.129

0.056

0.089

a Pretreatment conditions:7ring electrodes,a voltage of 19kV,a frequency of 150Hz,a ?ow rate of 600ml/min.

b OLR:organi

c loading rate.c

GPR:gas production rate.

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the gas production rate (GPR)was decreased for either raw sludge or pulse-power treated sludge (see Table 2).The low OLR (Anyang 1)represented the highest and fastest gas production during anaerobic digestion.Fig.4displays changes in anaerobic gas production at three di?erent OLRs.Anaerobic gas production of pulse-power pretreated sludge was always higher for the low OLR than the raw sludge (Anyang 1),while anaerobic gas production of pretreated sludge was smal-ler for the medium OLR than raw sludge (Anyang 2)and was similar for the high OLR to raw sludge (Anyang 3)in an initial period of anaerobic digestion.The results indi-cate an importance of organic acid utilization by the methane-forming bacteria.

The high OLR experiment introduced a high content of solubilized sludge into the anaerobic digester.The solubilized sludge would be readily utilized by anaerobic microorganisms and then would result in fast organic acid formation during the initial stage of anaerobic digestion.If the formed organic acid is su?ciently utilized by the methane-forming bacteria,biogas is proportionally produced as time elapsed.However,accumulation of organic acids a?ects activity of the methane-forming bacteria and may decrease methane formation during anaerobic digestion (Chyi and Dague,1994).The gas production results of Anyang 2and

Anyang 3imply that although solubilized cells at rela-tively high organic loads would be readily used by the acid-forming bacteria,the formed organic acids were too much enough for the methane-forming bacteria to utilize for biogas production.As time elapsed,biogas production increased in either Anyang 2or Anyang 3.The gradual increase indicates that the methane forming bacteria was inactive due to the high content of organic acids in the initial stage of anaerobic digestion,but the microorganism gradually adjusted to the environ-ment and eventually used the organic acids for gas production.

The solubilized sludge may be so e?ective in being converted to organic acids in the acid-forming stage,but a high content of organic acid may a?ect activity of the methane forming bacteria.It may take time for the methane-forming bacteria to convert the organic acids to methane.Although it is known that hydrolysis of sludge cells is the rate-limiting step for anaerobic digestion,the methane-forming process may be the rate-limiting step for anaerobic digestion of pulse-power treated sludge.

4.Conclusions

This study conducted pretreatment of WAS by using a ring-type pulse-power pretreatment reactor,which was ?rst developed for sludge pretreatment.By pretreatment of WAS,the SCOD/TCOD ratio and ECP of WAS increased 4.5times and 6.5times,respectively.SEM images clearly showed that sludge cells were ruptured by shockwave of pulse-power treatment system and by additional impacts.The application of pulse-power tech-nique to WAS was found to result in destruction of sludge cells.

Batch-anaerobic digestion of pulse-power treated sludge showed 2.5times higher gas production than that of untreated sludge.The gas production of pulse-power treated sludge was dependent on organic load applied to the anaerobic digester.The low OLR represented the highest and fastest gas production during anaerobic digestion.However,the relatively high OLR gave a lagged gas production of pulse-power treated sludge.The gradual increase in the gas production of pulse-power treated sludge indicated that solubilized cells of WAS would be readily used for acid-forming bacteria to produce organic acids,but the produced organic acids would be partly utilized by methane-forming bac-teria in the initial stage of anaerobic digestion.It seems that the methane-forming stage of anaerobic digestion would be the rate-limiting step for anaerobic digestion of pulse-power pretreated sludge.Therefore,further studies were warranted to determine the rate-limiting step for anaerobic digestion of pulse-power

pretreated

Fig. 4.Anaerobic gas production rates of pulse-power pretreated sludge and untreated sludge by changing organic loads.

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sludge,and to enhance biogas production during the limiting step.

Acknowledgements

Support for this research from Korean Energy Man-agement Corporation is greatly appreciated. References

AGPS(Australian Government Publishing Service),1996.Protocol to the Convention on the Prevention of Marine Pollution by Dumping of Wastes and Other Matter of29December1972 (London,7November1996).Available from:.

Chyi,Y.T.,Dague,R.R.,1994.E?ects of particulate size in anaerobic acidogenesis using cellulose as a sole carbon source.Water Environ.Res.66,670–678.Devlieghere,F.,Vermeiren,L.,Debevere,J.,2004.New preservation technologies:possibilities and limitations.Int.Dairy J.14,273–285. Eastman,J.A.,Ferguson,J.F.,1981.Solubilization of particulate organic carbon during the acid phase of anaerobic digestion.

J.Water Pollut.Control Fed.53,352–366.

Kim,J.,Park,C.,Kim,T-H.,Lee,M.,Kim,S.,Kim,S-W.,Lee,J., 2003.E?ects of various pretreatments for enhanced anaerobic digestion with waste activated sludge.J.Biosci.Bioeng.95(3),271–275.

Lee,H.Y.,Uhm,H.S.,Choi,H.,Jung,Y.J.,Kang,B.K.,Yoo,H.C., 2003.Underwater discharge and cell destruction by shockwaves.J.

Korean Phys.Soc.42,S880–S884.

Mizuno,A.,Hori,Y.,1988.Destruction of living cells by pulsed high-voltage application.IEEE Trans.Industry Appl.24,387–394. Sunka,P.,2001.Pulse electric discharge in water and their applica-tions.Phys.Plasmas8,2587–2594.

Vlyssides,A.G.,Karlis,P.K.,2004.Thermal-alkaline solubilization of waste activated sludge as a pre-treatment stage for anaerobic digestion.Bioresour.Tech.91,201–206.

Weemaes,M.,Grootaerd,H.,Simoens, F.,Verstraete,W.,2000.

Anaerobic digestion of ozonized biosolids.Water Res.34,2330–2336.

H.Choi et al./Bioresource Technology97(2006)198–203203

沼气池不产气的原因

沼气池不产气的原因沼气池不产气的原因随着新型沼气池技术的推广，沼气建设在广大农村得到了快速发展。但是，一些农户由于缺乏沼气技术知识、管理使用不当，致使新建的沼气池在既不漏水、又不漏气的情况下，产气缓慢或产气点不着火，甚至不产气。下面，将在实际生产中引起沼气池不产气的原因介绍如下： 1、发酵原料没有进行预处理而直接入池。这种现象比较普遍。由于池内发酵较池外堆沤发酵温度低，产甲烷菌繁殖缓慢、数量少，造成沼气池长期不能正常产气。 2、加水过凉或封盖启动温度低。沼气细菌在8℃－60℃范围内都能进行发酵，但料液温度在12℃以下时产气很少。当加水过凉或在寒冷的季节投料封盖时，池内料液温度低，发酵缓慢，即使经过较长时间的运行能够产气，所产生的气体也主要是原料经酸化作用产生的二氧化碳，不能点燃。 3、发酵原料过多或过少。料液在发酵过程中要保持一定的浓度才能正常产气，通常发酵料液的浓度在6%-10%较为适宜。由于在发酵过程中产酸细菌繁殖快，产甲烷细菌繁殖慢，原料的分解消化速度超过产气速度，所以当发酵原料过多、发酵液的浓度过大时，就容易造成有机酸的大量积累，使发酵受阻。相反，如果发酵液的浓度过稀，有机物含量少，产气量就少。 4、发酵原料碳氮比不合适。正常的沼气发酵要求一定的碳氮比。在实际应用中，原料的碳氮比以20-30：1较为适宜。当单独用猪粪、鸡粪、人粪等碳氮比低的原料发酵时，由于这类原料在沼气细菌少的情况下料液容易酸化，使发酵不能正常进行。 5、投入池中的发酵原料营养已耗尽。有的农户在启动沼气池时使用的是堆了很长时间的粪便，由于粪便在长期堆放过程中已自然发酵，耗尽了营养，因此不能产气。 6、发酵原料含有饲料添加剂和抗生药物的成分或喷洒了农药。在现代养殖业中，养殖户为控制畜禽的疾病和促进畜禽的生长，使用了大量的饲料添加剂和各种抗生药物。这些成分残留在猪粪中，使猪粪里含有杀菌和强烈抑制甲烷菌生长繁殖的元素，致使不能产气。而有的沼气用户使用的是喷洒了农药的粪便，造成产沼气细菌中毒，停止繁殖，不能产气。 7、沼气池中投入了有害物质。如各种剧毒农药；重金属化合物；含有毒性物质的工业废水、盐类；喷洒了农药的作物茎叶；能做土农药的各种植物；辛辣物如葱、蒜等的秸秆；电石、洗衣粉、洗衣服水等。池内的沼气细菌接触到这些有害物质时就会中毒，轻者停止繁殖，重者死亡，造成沼气池不能产气。

垃圾填埋沼气的收集_净化与利用综述

收稿日期:2003-10-31 修回日期:2004-01-08 作者简介:石磊(1977-)男,在读博士生,主要从事城市垃圾填埋场的污染控制和资源化研究。垃圾填埋沼气的收集、净化与利用综述石　磊,赵由才,唐圣钧 (同济大学环境工程与科学学院污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海　200092) 摘　要:垃圾填埋沼气的回收利用是一项经济可行且对环境有益的技术。本文从填埋沼气的组成及其影响因素出发,探讨了沼气的收集、输送和贮存途径,介绍了当前的净化工艺,最后总结介绍了几种填埋沼气利用技术的特点及其适用性,并提出建立配备填埋沼气回收装置的卫生填埋场应成为我国城市垃圾处理的发展方向。关键词:垃圾填埋场;填埋沼气;气体收集;净化;利用;联合工艺中图分类号:X 705;S21614 文献标识码:A 文章编号:1000-1166(2004)01-0014-04 R eview on Land fill G as Collection ,Purification and U tilization /SHI Lei ,ZH AO You 2cai ,TANG Shen 2Jun /(State K ey Lab 2oratory of Pollution Control and R esource R euse ,Tongji U niversity ,Sh angh ai 200092,P.R.China) Abstract :The technology of recovery and utilization of land fill gas (LFG )from municipal s olid waste (MSW )land fill sites is cost effec 2tive and environment friendly 1Based on its constituents and in fluencing factors ,this article firstly discusses LFG collection ,delivery and storage ,then introduces its current purification processes ,finally the characteristics of several techniques of LFG utilization and their ap 2plicability for China are summarized ,and it is proposed that the future trend of MSW disposal in China is to develop and build the sani 2tary land fill sites which installed with the facilities of LFG recovery and utilization 1 K ey w ords :land fill site ,land fill gas (LFG ),gas collection ,purification ,utilization ,joint process 1　前言垃圾填埋沼气(LFG )是卫生填埋场的降解产物之一[1],除主要组分CH 4,C O 2外,其它已被检测出的物质有140种以上[2]。这些气体无控制的迁移和聚积,会产生二次污染,引发燃烧爆炸事故;LFG 又是一类温室气体,它对大气臭氧层有破坏作用,资料表明,CH 4产生的温室效应比当量体积的C O 2高20倍以上[3]。资料表明[4,5],每吨垃圾在填埋场寿命期内大约可产生100～200m 3的沼气,其热值一般为7450～22350k J ?m -3,脱水后热值可提高10%,除去C O 2,H 2S 及其它杂质组分后,又可将热值提高到22360～26000k J ?m -3(天然气的热值为37260k J ?m -3),因此它又是一种潜在的清洁能源。填埋沼气的回收利用开始于70年代,国外每年从LFG 中回收的能量约相当于200万吨的原煤资源,LFG 回收用于发电占55%、锅炉占23%、熔炉和烧窑占13%,管道供气占9%,目前,较新的沼气利用技术还包括用作汽车的替代燃料,生产甲醇或者燃料电池等[6,7]。 2002年11月《中国城市垃圾填埋气体收集利用国家行动方案》的出台,表明填埋沼气的回收利用继在鞍山、杭州、南京等地起步后,其更广泛的开发前景方兴未艾。本文主要围绕LFG 的收集、净化和利用三个方面展开论述,供从事此项研究的科研人员参考。 2　填埋沼气的组成 LFG 的成分复杂,除垃圾特性外,其影响因素还包括温度、厌氧程度、养分及毒素、pH 值、湿度、填埋年限与区域、填埋方式与类型等[8]。填埋沼气的典型组成如表1所示[6]。由表1可知,LFG 中含量较高的惰性组分C O 2和N 2会降低其作为燃料的热值、增加集输费用[9];在燃烧过程中,LFG 中的H 2S 、H 2O 和卤化物会形成腐蚀性酸,如H 2S O 4、HCl 等[10];硅氧烷在高温下能转化为氧化硅,这种白色的粉末会堵塞或损害设备[11];其它有害的微量物质,如烃类、硫醇类、和挥发性有机物(VOCs )等,也会对LFG 的燃烧特性造成不利影响[12]。因此,利用之前,应进行浓缩与净化处理,以除去其中的惰性组分和有害气体。

沼气生产工艺流程

沼气生产工艺流程图7-1工艺流程简图二、工艺流程简述

厌氧消化的主要粪源为项目所在地周边的养殖场的猪粪、秸秆、餐厨垃圾和园区及周边的蔬菜残余，猪粪有干清猪粪和水冲猪粪。干清猪粪、秸秆和蔬菜残余这三种原料采用固体进料系统进料，水冲猪粪和餐厨垃圾采用液体进料系统进料。秸秆经过X-Ripper破碎机破碎后，通过铲车输送至预混池中，预混池中装有潜水搅拌机，可将破碎的秸秆和水充分混匀（TS为7.5%），混匀后的物料采用螺杆进料泵泵送至生物预处理发酵罐，生物预处理后的秸秆溢流至出料池后用螺杆泵泵送至快速混合系统。蔬菜残余经X-Ripper破碎机破碎后，用铲车输送至固体进料系统，干清猪粪也被加到固体进料系统中，然后通过无轴螺旋输送机输送至快速混合系统，从厌氧反应器泵出的出料也被输送到快速混合系统。经预处理的秸秆、破碎的蔬菜残余、猪粪、工艺水和反应罐的出料在快速混合系统中混合并最终被输送到厌氧反应罐中。水冲猪粪、破碎后的餐厨垃圾在混料池中混合均匀后经螺杆泵泵入厌氧反应罐中。厌氧反应罐内设中轴搅拌装置，罐内物料呈全混状态，在适宜的碱度、温度条件下确保厌氧反应充分进行。厌氧反应产生的沼气经净化系统净化后部分供居民用气，其余部分经由净化提纯、高压储气柜储存后运送至加气站；消化罐内出来的残渣由螺杆泵输送至换热器经热交换后流入缓冲池，再由污泥泵输送入卧螺式离心分离机进行固液分离，分离后的沼渣沼液作为有机肥厂的原料，根据市场需求生产有机肥。出于安全因素的考虑，需要在变压吸附系统前设置一个沼气火炬。设置换热器回收出料热量，进行余热利用，减少外加热量，进而减少能源消耗。设置燃煤锅炉以补充余热回收热量的不足，在厌氧消化罐内设置加热盘管，维持厌氧反应稳定运行的温度。 1、预处理工艺秸秆单独收集，收集后先进行粉碎，然后采用生物预处理。蔬菜残余单独收集，收集后进行破碎。猪粪经过格栅，去除石块、塑料等大的无机物质。

沼气系统试运行方案学习资料

沼气系统试运行方案

燃气管道的强度试验压力为设计压力的1.5倍，但钢管不得低于0.3MPa。强度试验时，压力应缓慢上升，当压力升至规定值后，稳压1h，查看压降情况，然后将压力降至相应的严密试验规定压力，进行外观检查。并用涂刷肥皂水的方法检查每个焊缝和连接点，如有条件，还可在管内注入“加臭剂“，帮助检查泄露点。 B.气密性试验气密性试验在强度试验后进行，为了使管内空气温度和周围环境温度一致，应升压至规定值后稳压6h，然后开始试验记录，每小时记录一次，试验24小时。在试验时，除记录压力变化情况外，同时检查泄露情况，其检查方法和强度试验相同。气密性试验压力应遵守下列规定：设计压力p≤5KPa时，试验压力为20KPa; 设计压力p＞5KPa时，试验压力应为设计压力的1.15倍，但不小于100KPa。 1.3 各阀门严密并处于关闭状态，调整门，电磁门电源投入，DCS系统操作正常好用，具备投入运行条件。 2、沼气投运前燃烧器的调整和试验 2.1 沼气燃烧器安装完毕后，要检查焊缝和接口是否严密。手动风门动作是否灵活，输入输出信号是否正确，吊挂装置是否处在拉力的工作状态，特别要注意检查沼气枪出口腰圆孔是否堵塞等等。 2.2 为保证沼气的安全运行，不回火、不脱火并有较大的调节比，本燃烧器的沼气压力最低控制在2000Pa(低跳闸)，最高控制在11000Pa（高报警）。

废水厌氧处理沼气产气量计算

废水厌氧处理沼气产气量计算原理一、理论产气量的计算 1.根据废水有机物化学组成计算产气量当废水中有机组分一定时，可以利用第一节中所介绍的化学经验方程式（15-1）计算产气量，对不含氮的有机物也可用以下巴斯维尔（Buswell和Mueller）通式计算: 【公式见下图】 2．根据COD与产气量关系计算在标准状态下，1mol甲烷，相当于2mol（或64g）COD，则还原1gCOD相当于生成22.4/64=0.35L甲烷。一般在厌氧条件下，每降解1kgCOD约产生2%～8%的厌氧污泥（即微生物对营养物质进行同化后残留的物质），而能量的传递效率是能量在沿食物链流动的过程中，逐级递减。若以营养级为单位，能量在相邻的两个营养级之间传递效率为10%~20%。微生物由于其生物形态结构简约，传递效率要稍高于多细胞生物为20%~30%，若以其传递效率25%计，则每1kgCOD产生2%～8%的厌氧污泥，则需要总物质的8%～32%物质用于其自身的同化作用，故1kgCOD中只有0.68～0.92kg的物质转化为甲烷，理论上在标准状态下，1mol甲烷，相当于2mol（或64g）COD，则还原1kgCOD相当于生成22.4/64=0.35m3甲烷。沼气中甲烷的含量一般占总体积的50～70%，则理论上初步计算1kgCOD产生0.34～0.644Nm3的沼气。但在厌氧消化工艺中，实际产气率受物料的性质、工艺条件以及管理技术水平等多种因素的影响，在不同的场合，实际产气率与理论值会有不同程度的差异。 ①物料的性质：就厌氧分解等当量COD的不同有机物而言，脂类（类脂物）的产气量最多，而且其中的甲烷含量也高；蛋白质所产生的沼气数量虽少，但甲烷含量高；碳水化合物所产生的沼气量少，且甲烷含量也较低；从脂肪酸厌氧消化产气情况表明，随着碳键的增加，去除单位重量有机物的产气量增加，而去除单位重量COD的产气量则下降； ②②废水COD浓度：废水的COD浓度越低，单位有机物的甲烷产率越低，主要原因是甲烷溶解于水中的量不同所致。因此，在实际工程中，高浓度有机废水的产气率

沼气发电工艺

沼气发电工艺路线图沼气池一招气一脱水脱硫一气水分离一过滤一压缩一气水分离一冷却一发电机组一配电室一用户一循环冷却随着我国沼气科学技术的发展和农村家用沼气的推广。根据当地使用要求和气温、地质等条件，家用沼气池有固定拱盖的水压式池、大揭盖水压式池、吊管式水压式池，曲流布料水压式池，顶返水水压式池、分离浮罩式池，半塑式池、全塑式池和罐式池。形式虽然多种多样，但是归总起来大体由水压式沼气池，浮罩式沼气池、半塑式沼气池和罐式沼气池四种基本类型变化形成的。我国农村一般以建筑圆柱形水压式沼气池最合算。圆柱形水压式沼气池的工作原理是气压水、水压气。发酵池以液面为界，上部为贮气间，下部为发酵间。这种池型的池体上部气室完全封闭，随着沼气的不断产生。沼气压力相应提高，这个不断增高的气压，迫使沼气池内的一部分料液进到与池体相通的水压间内，使得水压间内的液面升高。这样一来，水压间的液面跟沼气池体内的液面就产生了一个水位差，这个水位差就ⅡH做“水压”也就是U形管沼气压力表显示的数值)。用气时，沼气开关打开，沼气在水压下排出；当沼气减少时，水压间的料液又返回池体内，使得水位差不断下降，导致沼气压力也随之相应降低。这种利用部分料液来回串动，引起水压反复变化来贮存和排放沼气的池型，就称为水压式沼气池。水压式沼气池具有构造简单，施工方便，造价低廉，我国农村使用比较适合。进行沼气发酵的微生物需要适宜的生存条件，而且这种条件要求比较稳定才能使其的沼气发酵正常进行。沼气发酵的条件就是在工艺上满足微生物的生存条件，使它们在合适的

环境中生长、发育、繁殖、代谢。在发酵条件比较稳定的情况下，微生物生命活动越旺盛，产生的沼气就越多，产气时间就越长-相反，环境条件满足不了微生物生命活动的需要，沼气发酵就会停止，如原料干物质浓度过高时，产酸量增大，产气就会受阻，甚至不产气。因此，人们在制取沼气时，必须控制好沼气发酵条件，给沼气微生物创造一个良好的生活环境。也就是说，控制好沼气发酵工艺条件是维持正常发酵产气的关键。根据沼气发动机的工作特点，在组建沼气发动机发电机组系统时，要着重考虑以下几个方面。 (1)沼气脱硫及稳压、防爆装置：沼气中含有少量的H2S，该气体对发动机有强烈的腐蚀作用，因此供发动机使用的沼气要先经过脱硫装置。沼气作为燃气，其流量调节是基于压力差，为了使调节准确，应确保进入发动机时的压力稳定，故需要在沼气进气管路上安装稳压装置。另外，为了防止进气管回火引起沼气管路发生爆炸，应在沼气供应管路上安置防回火与防爆装置。 (2)进气系统：在进气总管上，需加装一套沼气一空气混合器，以调节空燃比和混合气进气量，混合器应调节精确、灵敏。 (3)发动机：沼气的燃烧速度很慢，若发动机内的燃烧过程组织不利，会影响发动机运行寿命，所以对沼气发动机有较高的要求。 (4)调速系统：沼气发动机的运行场合是和发电机一起以用电设备为负荷进行运转，用电设备的装载、卸载会使沼气发动机负荷产生波动，为了确保发电机正常发电，沼气发动机上的调速系统必不可少。鉴于农村秸秆沼气发电广阔的发展前景，国内数家有实力的研究院所和大型企业进行了强强合作，针对市场需求开发出不同规格的沼气发电机组系列产品。

地面型火炬沼气火炬系统

一、简解 1、污水处理产生的沼气直间排放不但影响环境，而且容易引起危险，我公司设计制造的火炬燃烧系统系统可以完全满作要求。 2、我公司为更有效满足用户要求，始终跟踪国内外最新技术，为用户提供全套系统设计，从系统优化设计入手，选用与之相配套的各种配件，充分发挥产品优良性能和先进技术的结合，体现四方产品优良品质。避免由于设计的不同，系统之间缺乏统一考虑，造成后期运行、维护和统一管理出现不必要的麻烦，使得系统运行费增大。我公司在总结以往经验基础上，提出了总体设计的经济合理性原则，以节约投资，提高性能价格比，更好地为客户服务。 3、优秀的专家研究系统和先进的管理经营理念，保证了技术的先进性和可靠性，从产品开发、设计到加工、验收、出厂每一个环节的层层把关，保证了产品质量的安全可靠性。 4、为业主提供的产品将严格遵循国际、国家标准和规范，并按照设计规范的要进行设计、安装、调试、投运。二、基础技术要求和数据火炬工艺参数说明放空量：0～500立方米/小时；放空温度：40℃；放空气体：沼气（CH4：60～70%；CO2：30～40%）三、火炬系统详细说明本火炬分为地面及高空两种火炬形式，主要包括：火炬管道、控制阀、火炬头、带有内衬耐火材料的钢质燃烧室（地面火炬）、长明灯、点火控制系统、点火装置、防风墙。

（一）火炬头火炬头是整个火炬设施中最关键的设备，对火炬最基本的要求：一是满足生产装置放空量的要求，即能处理生产装置事故状态下紧急放空的放空气量：二是满足环保要求，放空气体燃烧完全，消除放空气体燃烧时所产生的黑烟，同时尽可能地降低火炬头运行时所产生的噪音。 1、设计特点本火炬头为为低噪音无烟燃烧型火炬头，能安全燃烧在各种工况下，燃烧产物负荷环保要求，能耗低，具有机构简单，维护方便，燃烧情况良好等特点。该技术采用了扩散燃烧技术，实现了蓝焰燃烧，并且可以保证燃烧的安全性，不脱火，不回火。值得一提是燃烧效果受燃气压力、燃气热值、燃气成分的波动影响不大。火炬头喷嘴材料采用耐高温高强度合金310SS，其余材料为304SS，保证火炬头耐高温性能和抗腐蚀能力，进一步提高火炬头的使用寿命。火炬头采用多级燃烧喷嘴，并设有火焰稳定结构，确保在设计范围内沼气燃烧不发生脱火现象。火炬头上配置一只高能电子点火器，可在各种恶劣的气候条件下对沼气火炬燃烧头实施点火，如下雨、下雪等。 2、火炬头技术参数

沼气系统试运行方案

沼气系统试运行方案一、安装状况现沼气系统管道已经安装完毕，电气仪表部分还未安装接线，等待厂家来指导安装。沼气冷却风风管软连未接，厂家负责安装。沼气管道没有压缩空气管道，应安装临时压缩空气管道进行管道气密性实验。二、概述沼气由污水站来，供气压力约2 ~ 5KPA，流量约230m3/h，送至动力车间进入锅炉燃烧。掺烧系统包括掺烧器、火焰检测装置、阻火器、水封器、流量计、就地控制柜、高低压力开关、沼气专用阀门等；加压系统包括加压风机、变频控制系统等，所有阀门选用了防爆阀门且适用沼气介质；进入炉膛位置在左墙9.5米处燃烧喷嘴，输送沼气与二次风一同进入炉膛进行燃烧。三、投入前检查 1、投入前管道吹扫与试压 1.1 安装或检修完毕后燃气管道必须用压缩空气做严密性试验。如没有压缩空气也可同时启动两台罗茨风机，不断加大压力吹扫，空气流量不低于额定流量的两倍。每段吹扫的长度不宜超过3km，连续吹扫时间一般为3min左右，原则上以从清扫口吹出来的气体达到纯净时为止。 1.2. 沼气管道的试压管道清扫完毕后应进行强度试验和严密性试验。试验工作可全线同时进行，也可分段进行。试压介质一般用压缩空气。 A.强度试验燃气管道的强度试验压力为设计压力的1.5倍，但钢管不得低于0.3MPa。强度试验时，压力应缓慢上升，当压力升至规定值后，稳压1h，查看压降情况，然后将压力降至相应的严密试验规定压力，进行外观检查。并用涂刷肥皂水的方法检查每个焊缝和连接点，如有条件，还可在管内注入“加臭剂“，帮助检查泄露点。 B.气密性试验气密性试验在强度试验后进行，为了使管内空气温度和周围环境温度一致，应升压至规定值后稳压6h，然后开始试验记录，每小时记录一次，试验24小时。在试验时，除记录压力变化情况外，同时检查泄露情况，其检查方法和强度试验相同。气密性试验压力应遵守下列规定：设计压力p≤5KPa时，试验压力为20KPa; 设计压力p＞5KPa时，试验压力应为设计压力的1.15倍，但不小于100KPa。 1.3 各阀门严密并处于关闭状态，调整门，电磁门电源投入，DCS系统操作正常好用，具备投入运行条件。 2、沼气投运前燃烧器的调整和试验 2.1 沼气燃烧器安装完毕后，要检查焊缝和接口是否严密。手动风门动作是否灵活，输入输出信号是否正确，吊挂装置是否处在拉力的工作状态，特别要注意检查沼气枪出口腰圆孔是否堵塞等等。 2.2 为保证沼气的安全运行，不回火、不脱火并有较大的调节比，本燃烧器的沼气压力最低控制在2000Pa(低跳闸)，最高控制在11000Pa（高报警）。沼气燃烧器附近的观察孔是作为燃烧器启停和正常运行时监视用，其开孔位置要合适，并应有相关的平台供监视。 2.3 沼气投运前系统检查和管道系统吹扫

沼气系统运行维护管理要求

1一般要求（1）运行管理 ①运行管理人员（操作人员、维修人员、安全监督员）必须熟悉沼气工程工艺流程和设施、设备的运行要求与技术指标，并经过技术培训。 ②运行管理人员应按工艺和管理要求巡视检查构筑物、设备、电器和仪表的运行情况，按时准确的填写运行记录，各种设施、设备应保持清洁，避免水、泥、气的泄漏，发现运行异常时，应采取相应措施，及时上报并记录后果。 ③运行管理人员应从运行管理中不断总结经验，提高沼气工程的运行效率和稳定性。（2）维护保养 ①沼气站应制定维护保养计划，维修人员必须熟悉沼气站机电设备的维护保养规定以及检查制度。 ②应对构筑物的结构及各种闸阀、护栏、爬梯、管道、支架、盖板和构筑物之间的连接管道、明渠等定期进行检查维护，经常清理，保持畅通。各种工艺管线应按要求定期涂饰相应的油漆或涂料。 ③维修机械设备时，不得随意搭接临时动力线。应按消防部门的规定定期检查和更换消防设施等防护用品。（3）安全操作 ①沼气站必须建立安全教育制度，制定火警、易燃及有害气体泄漏、爆炸、自然灾害等意外事件的紧急应变程序和方法，应在明显

位置配备防护救生设施及用品，严禁非本岗位人员启闭本岗位的机电设备。 ②沼气站严禁烟火，并在醒目位置设置“严禁烟火”标志；严禁违章明火作业，动火操作必须采取安全防护措施，并经过安全部门审批。 ③电源电压波幅大于额定电压10%时，不宜启动电机；各种设备维修时必须断电，并应在开关处悬挂维修标牌后，方可操作；严禁开机擦拭设备运转部位，冲洗水不得溅到电缆头和电机带电部位及润滑部位。 ④上下爬梯，在构筑物上以及敞开池、井边巡视和操作时，应注意安全，防止滑倒或坠落，雨天或冰雪天气应特别注意防滑。 ⑤严禁随便进入具有有毒、有害气体的厌氧消化器、沟渠、管道及地下井（室）。凡在这类构筑物或容器进行放空清理、维修和拆除时，必须采取安全措施，保证易燃气体和有毒、有害气体含量控制在安全规定值以下，同时防止缺氧。 ⑥运行管理人员应穿戴齐全劳保用品，做好安全防范工作，并应熟悉使用灭火装置。具有有毒、有害气体、易燃气体、异味、粉尘和环境潮湿的地点，必须通风良好。 2格栅（1）运行管理：格栅应及时清理（每天至少两次）；采用机械格栅清捞杂物时，应观察机电设备的运转情况；清除的栅渣应妥善处置。

沼气池产气少、慢的原因及解决方法

一、沼气池产气少、产气慢的原因分析： 1.温度低：甲烷菌生命活动弱;沼气池中，起到主要转化作用的菌类是甲烷菌，温度低于15摄氏度，甲烷的生活活动会受到抑制，逐渐变弱，常见的表现就是池中填入新料后，迟迟不产气或者产出的气比较少。通常北方的冬天会让沼气池产气受到一定程度的影响。 2.沼气池环境的酸碱度：PH6.5-7.5是最适宜的环境;旧沼气池容易出现这种现象，一般是因为沼气池使用时间比较长，累积的料与发酵残渣使沼气池环境偏酸性，也可能是沼气池存在漏气，使其中的好氧细菌大量滋生，代谢产物导致环境偏酸性。还有可能就是每次加料的量不适宜，没有能起到调节浓度的作用。 3.投料中含有有毒物质：农药、杀菌剂影响甲烷菌生命活动;有些地区的农民朋友，为了夏季消灭动物粪便中的蝇虫，向粪便喷洒农药或杀菌剂来，这些残留下来的药物随着料投入到沼气池中，严重的影响甲烷菌的生命活动，严重的情况可能导致沼气池彻底停止产气。 4.甲烷菌规模太小：新池中接种菌种规模不够;通常新沼气池产气少产气慢的另一原因就是甲烷菌的接种，不同的地区不同的动物粪便或植物体要接种的菌种量也不同，但是多接种通常是有益无害的。老池中可能由于填入新料不及时，导致甲烷菌死亡，也会导致产气少。 5.其他物体的影响：辛辣物、电石、洗衣粉等的影响;辛辣物，如葱蒜、辣椒及韭菜、萝卜等会影响沼气产出量。电石洗衣粉也会影响产气，有些地区的农民朋友认为投入电石可以增加产气，其实是恰恰相反的。 6.草食动物粪便以及酸性农产品残渣的影响;草食动物，如牛，由于草食动物主要食物是草，所以其粪便中的碳氮比不利于甲烷菌的生长，会导致产气少问题。某些农产品，如红薯，红薯渣会使沼液偏酸性，导致产气少。二、沼气池产气少;、产气慢的解决方法： 1.冬季沼气池要做好保温工作，填入的新料要待到温度适宜再填入; 2.要隔一段时间测定沼气池内的酸碱度，偏酸情况下要使用草木灰或石灰水调节PH至6.5-7.5左右。 3.避免引入有毒物质; 4.新旧沼气池在接入菌种时或使用一段时间产气量下降时，要配合使用发酵剂沼气发酵剂、发酵剂沼气速腐剂。帮助甲烷菌迅速生长繁殖，帮助难以被菌类腐蚀的物料快速腐烂，增大与甲烷菌的接触，来提高产气量，达到快速产气的目的。

沼气的起源及发展历史

沼气的起源及发展历史 https://www.wendangku.net/doc/c98413144.html,work Information Technology Company.2020YEAR

沼气的起源及发展历史一、沼气的起源沼气，顾名思义就是沼泽里的气体。人们经常看到，在沼泽地、污水沟或粪池里，有气泡咕嘟咕嘟往外冒出，气温越高，气泡冒得越多，如果我们把这些小气泡收集起来，用火一点，它就会燃烧。这些气泡内的气体，就是沼气。由于最初人们在沼泽中发现这种气体，所以就给它命名为“沼气”。又因沼气是生物在厌氧条件下产生出来的气体，因此又叫生物气。根据沼气的来源不同，沼气分为天然沼气和人工沼气两大类。天然沼气是在自然环境条件下有机质被微生物厌氧分解产生的，是自发的厌氧发酵产物。人工沼气是在人为创造厌氧微生物所需要的营养条件和环境条件下，在特定的装置里，积累高浓度厌氧微生物，分解发酵配制好的有机质而产生的。在自然界中，沼气分布非常广泛。除人工制取沼气外，沼泽、粪窖、阴沟、城市下水道、海洋深处以及人和动物的消化道中都有沼气存在。譬如：反刍动物的瘤胃就是一个典型的沼气发生器，在牛的瘤胃中有大量的沼气发酵细菌，这些细菌通过消化分解纤维，形成甲烷和二氧化碳，当其打嗝时，这些气体释放出来。自然界稻田中有机质在厌氧情况下，经微生物作用也会释放出甲烷。城市生活污水的地下管网，生活垃圾的填埋场都在自然环境下进行着沼气发酵。总之，沼气发酵是自然界普遍存在的厌氧发酵过程，只要存在厌氧生态系统，就普遍产生沼气，每年从这些地方产生释放到大气中的甲烷可达13亿吨之多，约占大气中甲烷来源总量的90%。天然气也是一种生物气，它是远古年代地底下的动植物残体及其它有机物质在厌氧条件下，经微生物的分解产生的高品位气体燃料，其甲烷含量比沼气中甲烷含量高，一般在95%左右。二、沼气的成份及燃烧特性沼气是各种有机物质在隔绝空气，并有适宜温、湿度条件下，经过微生物的发酵作用而产生的一种可燃性气体。它不是单一的气体，而是由多种气体组成的混合气体，含有甲烷、二氧化碳、硫化氢、一氧化碳、氢、氧、氮等气体。其中主要成分是甲烷和二氧化碳，甲烷占总体积的55～70%，二氧化碳含量为30～45%。其它几种气体含量较少，一般不超过总体积的2%。沼气燃烧主要是甲烷的燃烧。甲烷是一种理想的气体燃料，它无色、无味、无毒，分子式为CH4，分子量为16.04，它和适量的空气混合后即可燃烧，

养殖场沼气池设计参数(方案).doc

一、工艺设计发酵料液经前处理池沉淀、除杂后，从进料口进入装置，经各发酵单元逐级发酵，使养殖粪污得到无害化和减量化处理。通过设置在各发酵单元的回流搅拌器，进行强制回流搅拌，以提高菌料均匀度和产气率。在最后一级发酵单元设置储气浮罩，使最后一级发酵单元与整个装置产生的沼气经脱水、脱硫净化处理后，汇集与储气浮罩，供生产和生活使用。从出料间溢出的沼液和抽出的沼渣储存与贮肥池，用作农作物有机肥料，或淡水养殖营养饵料。二、设计参数 (一)气压沼气发酵工艺及沼气沼气灯炉具都要求沼气气压相对稳定，且宜小不宜大。对于水压是沼气池，，如果气压过大，容易破坏池体，造成泄漏；气压过小势必水压间面积过大，占地多。因此，我国农村家用水压池常用设计气压为8千帕；浮罩池设计气压可采用2千帕。 (二)产气率根据我国养殖专业户沼气池发酵产气水平，其设计产气率采用0.2~0.5米3/（米3·天）（三）贮气量水压式沼气池靠池内带有压力的沼气将发酵料液压到出料间（大部分）、进料管（小部分）而贮存沼气。浮罩池由浮罩的升降来贮存沼气。贮气容积的确定和用户用气的情况有关。养殖专业户沼气池的设计贮气量考虑能贮存12小时所产的沼气，即昼夜产气量的一半。（四）池容沼气池容积指发酵池净空容积。沼气池的容积应根据用户所拥有的发酵原料（数量和种类）、滞留时间、用气要求等因素合理确定。（五）投料率投料率指的是最大限度投入的料液所占发酵间容积的百分率。设计最大投料量一般水压式为沼气池容积的90％，料液上部留适当空间，以免导气管堵塞和便于收集沼气;浮罩式为沼气容积的98％。最小设计投料量以不使沼气从进、出料管跑掉为原则。三、建池规模计算（一）参数确定根据小型畜禽养殖场的特点，经过优化设计和工程实践所选定的发酵工艺为无动力自由进料、多旋流布料、回流搅拌、固菌成膜、浮罩储气、常温发酵工艺。发酵料液温度变化范围为10~28℃，原料在发酵装置内的滞留天数（HRT）为30~90天，南方取低限，北方取高限，一般取60天；适宜于小型畜禽养殖场沼气工程的发酵料液平均浓度（Ts）为6％~10％，一般取8％；发酵装置的有效料液容积（m），浮罩式取98％，水压式取90％；常温条件下的容积产气率（平均）一般为0.20~0.40米3/（米3·天），取平均值 0.30米3/（米3·天）;浮罩储气压力取2~3千帕。（二）池容计算小型畜禽养殖场一般采用干清粪养殖工艺，每天可收集的粪便及含水量见表17-1 表17-1 成年畜禽日排粪量及含水率根据发酵原料的数量、一定温度下发酵原料在装置内停留的时间和投料浓度等工艺条件，沼气发酵装置的容积计算公式为：

沼气的起源及发展历史

沼气产生量

1、沼气量理论计算公式：沼气产量＝废水浓度（kgCOD/m3）×设备去除率（%）×废水日排放量（m3/d） ×产沼气率产沼气率： 0.7 m3/kgCOD（理论值） 2、沼气换算燃煤公式沼气含甲烷率：65%；甲烷热值：6000K/ m3 沼气与热值为4000K燃煤的换算公式：燃煤量＝沼气产量×沼气含甲烷率×甲烷热值÷4000K 3、有关猪粪转化沼气率一般来说，鲜猪粪含SS（固形物）20%，1公斤SS可以0.2-0.4 m3的沼气。去除每千克COD产0.35方沼气，每方沼气相当于一公斤标准煤实际产气计算去除COD千克数*0.35*0.8 除1公斤COD可产0.4方沼气，每方沼气可以发电1.2-1.6度根据美国麦卡蒂教授的推算，每去除1kgCOD在理想状态下可产甲烷350L，折合含甲烷60%的沼气583L。每去除1kgBOD产生的沼气稍高，约为1m3左右。一立方沼气等于0.714公斤标煤；日产1000立方沼气能节约714公斤标准煤.。一立方沼气产热值20514KJ。标准煤热值29306KJ。 20514/29306=0714 追问可是培训时，老师说一立方沼气要等于3公斤标煤，因为沼气的利用热效率比煤高多了，沼气可达90%以上，而煤低多了。这样的算对吗？错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。回答能源的种类很多，所含的热量也各不相同，为了便于相互对比和在总量上进行研究，我国把每公斤含热7000大卡（29306千焦）的定为标准煤,也称标煤。另外，我国还经常将各种能源折合成标准煤的吨数来表示，如1吨秸秆的能量相当于0.5吨标准煤，1立方米沼气的能量相当于0.7公斤标准煤。

甲烷燃烧装置操作使用手册

第一章总述第一节装置概况一、装置规模本装置适用于神华煤液化项目污水处理场生化单元EPC总承包项目的甲烷燃烧系统设备。可处理154污水处理场生化单元所产生的全部沼气，处理量为175.2万Nm3/年，最大负荷：400 Nm3/h，最小负荷50 Nm3/h。所有设备和生成的排放物满足国家有关安全、环保等强制性标准要求。二、装置的平面布置本甲烷燃烧装置所有设备布置在10X10米界区内。大门向北，位于界区的东北角。所有管道来自于东南角的东面。主要设备火炬燃烧塔布置在界区的西北角、水封罐布置在东南角、备用气源储瓶间布置在南侧、电仪控制柜布置在北侧的大门旁边。详细布置见图（平面布置图：PYH-SDCL-01-012）。三、装置组成本甲烷燃烧装置主要由水封罐、地面火炬（由燃烧器组、防辐射隔热罩和防护墙组成）地面火炬自动点火系统等组成。第二节装置的设计基础一、原料及产品性质本甲烷燃烧装置的用途为：将来自于154污水处理场生化处理单元所产生的全部沼气进行焚烧处理，使其满足国家强制性污染物排放环保标准，没有产品产出。二、物料平衡（本条不适应于本装置）三、化工原料消耗（无）四、能料消耗 ●燃烧气正常情况下由需处理的沼气支持运行，不额外消耗燃料。当装置刚开工时可能沼气的甲烷含量低，不足以支持燃烧，此时需要消耗备用的瓶装液化气，消耗量为：1.5Kg/h。 ●蒸汽不消耗 ●水本装置只有水封罐消耗新鲜水，水封罐采用溢流水形式稳定水封面高度，消耗量为：冬季0.6m3/h。五、综合能耗 ●供电：380V/AC 50Hz 5kw ●仪表系统: 0.3kw ●电伴热: 2.5kw (仅冬季用) ●点火：500kw(短时) ●照明：600w(仅晚上用) 六、生产控制分析（不需要）七、装置控制分析

水压式沼气池设计

水压式沼气池设计（八立方米农村家用水压式沼气池设计）院系：生化工程系学生姓名：陈佩佩程南专业：环境监测与治理技术班级：07教院环监（1）班学号：0705210101 0705210102 指导老师：于卫东

目录一、前言二、课程设计的题目三、课程设计的目的四、设计参数五、工艺流程六、发酵料液的计算七、发酵间的设计八、进料口（管）的设计九、水压间（管）的设计十、沼气发酵的投料计算十一、发酵原料的预处理十二、安全注意事项十三、设计小结十四、文献资料

水压式沼气池课程设计说明书一、前言沼气是有机物在厌氧条件下经微生物的发酵作用生成的一种以甲烷为主体的可燃性混合气体，其主要成分是甲烷和二氧化碳。沼气发酵有很多有点。沼气发酵可产生甲烷，它是清洁方便的燃料；发酵过程中N、P、K等肥料成分几乎得到全部保留，一部分有机氮被水解成氨太氮，速效性养分增加;发酵残渣可以作为饲料肥料；沼气发酵处理有机物课大量地节省曝气消化所消耗的能量等等。沼气发酵非常适合在农村地区推广使用。二、课程设计的题目水压式沼气池设计三、课程设计的目的通过课程设计进一步笑话和巩固本课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行沼气池设计的初步能力。通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养确定厌氧系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。四、设计参数 1、气压：7840Pa(即80 cm水柱) 2、池容产气率：池容产气率系指每立方米发酵池1昼夜的产

气量，单位为m3沼气／(m3池容. d)。常温下我国常用的池容产气率为0.2 m3／（m3. d） 3、贮气量：指气箱内的最大沼气贮存量。农村家用水压式沼气池的最大贮存气量以12H产气量为宜，其值与有效水压间的容积相等。 4、池容：指发酵间的容积。本次设计的农村家用水压式沼气池的池容积为8 m3。 5、投料率：指最大投入的料液所占发酵间容积的百分比。五、工艺流程沼气发酵工艺类型较多，我国农村普遍采用的是下面两种工艺。 1.自然温度半批量投料发酵工艺这种工艺的发酵温度随自然温度变化而变化投料，基本流程图如图所示这种工艺的发酵期因季节和农用情况而定，一般为五个月左右，运行

沼气的收集与利用

沼气的收集与利用沼气厌氧发酵及其残余物利用技术目前在我国农村广泛采用的家用小型沼气池容积6～10m3，多与猪圈、厕所连通。进料前植物性原料需进行堆沤处理，粪草比以2：1～3：1以上为宜，保持碳氮比13：1～30：1，pH值6.8～7.4。每天投料4～8kg(干)，5～7d 出料一次。这种沼气池单位容积日均产气0.12～2m3，年产沼渣5～7m3、沼液25t。随着沼气厌氧发酵技术的不断改进，在池型上已由最初的水压式发展到较为先进的浮罩式、集气罩式、干湿分离式、太阳能式等，规模上正由户用小型沼气池逐步向集中供气的大中型沼气池逐步向集中供气的大中型沼气发酵工程发展，发酵温度也有常温(10～26℃)、中温(28～38℃)和高温(48～55℃)，气压上有低压式、恒压式等多种形式。在发酵工艺方面，采用干发酵、两步发酵、干湿结合、太阳能加热等新技术，有的还采用碳酸氢铵代替猪粪与秸秆混合发酵，或通过施加添加剂，培育高效发酵微生物，提高产气率。淄博市西单村建有一座总容积2200m3的沼气发酵罐，全村200头奶牛、2500头猪、1万只鸡每天共产生约7500kg粪便投入沼气罐，日均产气296m3，产沼肥10t。沼气发酵残余物是一种高效优质有机肥和土壤改良剂，沼液一般用作追肥，沼渣适宜作底肥。山东省农业科学院在小麦抽穗扬花期进行沼液追肥，每次300kg/hm2，喷3次增产12.9%。沼气发酵残余物还用来喂猪、养鱼、栽培食用菌、养殖蚯蚓等。喂猪一般选用投料一个月后的上清液，随取随喂，定时定量，以占总料的

30%为宜。安徽阜南县试验表明，添加沼液喂猪可使育肥期缩短一个月，节省饲料80kg。喂鱼以滤食性鱼(如鲢鱼)为主，施用时间、数量视水的透明度和季节、温度而定。江苏省沼气研究所实验证明，沼渣养鱼较投放猪粪增产25.6%，且能改善鱼的品质。南京古泉农村生态工程实验场还用50%浓度的沼液进行春菇追肥和喷洒，增产率为14%，且个大色泽；若作基肥拌入基料中，比一般栽培可提早14d出菇。