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大中型沼气工程设计初探
作者：雷震宇 李布青 周婷婷
来源：《农业工程技术·新能源产业》2010年第11期
摘要：介绍了大中型沼气工程发展概况，工艺流程。阐述了根据养殖场具体情况，因地制宜选择合适的沼气工程建设方案，处理模式、反应器池型和池容大小的设计。 关键词：养殖场；沼气工程；工艺；流程
1 国内沼气工程发展概况
20世纪80年代以来，我国规模化的养殖场逐年增加，畜禽粪便污染日趋严重；与此同时，我国农村用能短缺，大中型沼气工程迎来了一个快速发展期。中央投资不断增加，2003～2008年，中央累计投资国债资金105亿元，2008年底和2009年初，国家又紧急下拨拉动内需资金30亿元和50亿元，大大加快了沼气工程的建设步伐。中央不但在资金给予大力支持，在政策也给予了大力倾斜，极大地促进了我国大中型沼气工程的发展。
与欧美国家相比，我国的农村沼气建设起步较晚，但由于政策和资金的倾斜使其发展速度较快。据农业部统计数据显示：截至2008年底，我国畜禽养殖场沼气工程达39510处，总池容451.476万立方米，年产沼气约5.2亿立方米。其中：大型沼气工程2761处，年产沼气约2.7亿立方米；中型沼气工程12864处，年产沼气约1.8亿立方米；小型沼气工程23885处，年产沼气7096万立方米。
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作为我国农村沼气管理部门，农业部在我国沼气工程的发展中起了关键作用。近年来，配套党中央和国务院的各项政策，农业部制定和出台了大量的政策法规，并发布了《畜禽养殖场沼气工程设计规范》等多项标准和规范。这些政策法规为沼气工程搭建了政策框架，为我国沼气工程的全面发展起到了保驾护航的作用。
截至2008年底，全国户用沼气池达到了2800多万口，大中型沼气设施达到了8000多处，沼气年利用量达到了约120亿立方米。
近年来，农业部以科学发展观为指导，以普及农村沼气、促进秸秆综合利用为目标，以技术创新和机制创新为动力，积极推进秸秆沼气试点工作。2009年又在全国12个省对不同原
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料、不同工艺、不同规模的秸秆沼气技术进行试点。通过验证工艺和设备的可靠性、可行性及适用性，从中筛选出了几种可供推广的主推工艺，因户制宜、因村制宜、因场制宜，为大规模推广秸秆沼气提供技术支持和管理经验。
2 大型沼气工程的工艺流程
2.1 工艺构成
养殖场大中型沼气工程一般由以下7个部份组成。①原料收集；②粪污的前处理系统；⑧厌氧消化系统；④好氧消化系统；⑤沼气处理系统；⑥沼渣生产固体有机肥系统；⑦沼液无害化处理及商品化液体肥料加工系统，见图1。
2.2 工艺流程简简述
2.2.1 原料收集。充足稳定的原料供应是在厌氧消化过程中产生沼气的基础；不少沼气工程因原料来源的变化被迫停止运转或报废。原料的收集方式又直接影响原料的质量，如一个猪场采用自动化冲洗其污水TS浓度一般只有1.5％～3.5％，若采用粪板刮出，则原料浓度可达5％～6％，如手工清运浓度可达20％左右。因此，在畜禽场或工厂设计时就应当根据当地条件合理安排废物的收集方式和集中地点，以便就近进行沼气发酵处理。
收集到的原料一般要进入调节池储存，因为原料收集时间往往比较集中，消化器的进料常需在一天均匀分配。所以调节池的大小一般要能储存24小时废物量。在温暖季节，调节池常可兼有酸化作用，这对提高原料可消化性和加速厌氧消化都有好处。若调节池内原料滞留期过长，会因好氧呼吸作用或沼气发酵的进行而损失沼气产量_。
2.2.2 粪污的前处理系统。养殖场粪污预处理的主要目的是进行固液分离。畜禽粪污中对环境构成威胁物质的80％以上存于猪粪之中，固液分离可降低液体中的BOD、COD及SS的含量，降低后续粪水处理单元的负荷。固液分离后，固体废渣用于制肥，液体进入后续处理单元。养殖场粪污前处理系统包括格栅、集水池、固液分离、调节／水解池。固液分离可采用沉淀池、水力筛网或固液分离机。养殖场废水处理系统应前端设置调节池，以避免水量冲击负荷对后续废水处理工艺的影响，其有效容积为设计流量的80～100％。 2.2.3 厌氧消化系统