沼气工程的技术设计

·157·可再生能源RenewableEnergyResources第29卷第3期2011年6月Vol.29No.3Jun.20111沼气工程设计原则和内容沼气工程设计要以技术先进、经济合理和安全实用为原则，应根据工程建设目标和规模，选择投资省、占地少、工期短、运行稳定和操作简单的工艺路线。沼气工程设计应尽量采用新技术、新工艺、新材料和新设备；要充分利用附近的农田资源，应用和消纳工程排放的废水；要与邻近区域的给水和排水及供电系统相协调；要考虑在因突发事故而造成工程停运的情况下，能够采取应对措施；在经济合理的原则下，尽可能采用机械化、自动化控制，以方便运行管理和降低劳动强度。处理畜禽粪污的沼气工程，应以减量化、无害化和资源化为目标。在条件允许的情况下，可首选“能源生态”模式，实现粪污零排放。沼气工程包括原料收集、预处理和沼气的生产、净化、储存、输配和沼液、沼渣的综合利用或深度处理等。沼气工程设计的具体内容：①工艺技术流程的选择、确定和设计；②各个处理单元工艺技术参数的选择与确定；③整个系统的物料和能量平衡计算；④各工艺阶段所需构筑物、建筑物、设施和设备的图纸绘制。2沼气工程的工艺流程沼气工程的工艺类型随考虑问题的角度不同而异。大中型沼气工程的分类着重于运行温度、运行最终目标和发酵原料，从这3个方面考虑，沼气发酵工艺类型如图1。（1）沼气工程的基本工艺流程一个完整的沼气工程，无论其规模大小，都应包括原料(废水)前（预）处理、厌氧消化、排出液的后处理和沼气净化、储存、输配以及利用等环节（图2）。（2）工业沼气工程的基本工艺流程工业沼气工程是能源环保型工程，所处理的是工厂有机废水，其最终目的是达标排放（图3）。实际工程中，因所处理有机废水的水质不同，其处理方法各异，因此必须结合实际情况进行工程设计，应将工程构成的几大部分进一步细化，按规范设计施工图纸。（3）农业沼气工程的基本工艺流程农业沼气工程以处理农业有机废弃物和畜禽粪污为主来生产沼气,利用沼液还田或者好氧处理达标后排放。根据对沼液处理的方式，可将农业沼气工程分为综合利用型、能源生态型和能源环保型（图4）。沼气工程技术讲座（三）沼气工程的技术设计田晓东1，张典2，俞松林2，崔彦如3（1.吉林省能源研究所，吉林长春130012；2.吉林省节能监察中心，吉林长春130012；3.吉林省农业科学院农村能源研究所，吉林长春130000）中图分类号：TK6；S216.4文献标志码：B文章编号：1671-5292（2011）03-0157-03收稿日期：2010-12-21。作者简介：田晓东（1940-），男，高级工程师，长期从事生物质能工程技术的研究与开发工作。E-mail:ysl1771@163.com通讯作者：崔彦如（1978-），女，博士，副研究员，从事沼气工艺与设备的研究工作。E-mail：cuiyanru2000@yahoo.com.cn图1沼气发酵工艺类型图2沼气工程基本工艺流程·158·可再生能源2011，29（3）综合利用模式的沼气工程，可以最大限度地获得沼气，最大限度地实现粪污资源化利用，实现粪便污染物零排放，并把沼液用作液体有机肥或养鱼饵料。该沼气工程投资较少，工程运行费用较低，管理较为方便。该工程附近须有大量的田地消纳沼液，还须考虑在非用肥季节的沼液出路问题等。该模式适合万头以下养殖规模的猪场。3沼气工程技术设计组成沼气工程的各个单元设备、设施、构（建）筑物的工艺参数，都必须根据处理有机废水的水质和日处理量等条件来确定；农业沼气工程的工艺参数由养殖规模和清粪方式所决定。沼气工程的工艺参数计算应依据《规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范》（NY/T1222-2006）和《沼气工程技术规范第一部分：工艺设计》（NYT1220.1-2006）的相关规定进行，结合建设方所处的地理位置和提供的已知条件，计算和确定厌氧消化器有效容积、工程正常运行的产出量、物料平衡和热量平衡等相关参数。下面以能源生态型沼气工程为例，介绍原料前处理、消化液后处理、沼气净化与贮存输配系统和其他各专业的设计。厌氧消化器的技术设计在下一讲进行专题介绍。（1）原料前处理前处理也称预处理，是将畜禽粪污调质均化，除掉大块杂物，并根据鸡粪含砂多和牛粪含草的特点，设置沉砂或粪草分离装置，便于液泵输送，为厌氧消化提供温度和浓度适宜的发酵原料。在北方，沼气工程的前处理设施应设在双膜温室内或建筑物内，应采取保温和采光措施。①污水井在来水管道上要设置具有一定沉砂作用的污水井，以减轻后续除砂负担。②格栅格栅设置在集水池之前。第一道格栅的栅条间隙为20～40mm；第二道格栅的栅条间隙为8～15mm。两道格栅能先后清除污水中的大块和小块杂物。格栅顺水流方向倾斜60°安装，污水过栅的流速应为0.5～0.8m/s；格栅旁的操作台以高出最高