第八章 沼氣發(fā)酵.ppt

1、生物質(zhì)能工程BIOMASS ENERGY ENGINEERING,建筑工程學(xué)院 史宇亮,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第八章 沼 氣 發(fā) 酵,第一節(jié) 概 述 一、沼氣的發(fā)展歷史 什么是沼氣？ 沼氣是有機物質(zhì)在厭氧環(huán)境中，在一定的溫度、濕度、酸堿度等條件下，通過微生物發(fā)酵作用，產(chǎn)生的一種可燃?xì)怏w。由于這種氣體最初是在沼澤、湖泊、池塘中發(fā)現(xiàn)的，所以稱作沼氣（biogas，marsh gas，sludge gas）。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第一節(jié) 概 述,沼氣含有多種氣體，主要成分是甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）。 沼氣微生物分解有機物，產(chǎn)生沼氣的過程，叫沼氣發(fā)酵。 1776年意大利物理學(xué)家A.沃爾

2、塔測出湖泊底部植物體腐爛而產(chǎn)生的氣體中含有甲烷。 1875年俄國學(xué)者波波夫首先利用河泥加入纖維素物質(zhì)中，產(chǎn)生出甲烷，并發(fā)現(xiàn)了甲烷發(fā)酵是一個微生物學(xué)的過程。這一發(fā)現(xiàn)引起了微生物學(xué)家的廣泛興趣，為沼氣發(fā)酵的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。,沼 氣 歷 史,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,1896年在英國一個小城市建起了一座沼氣池，用來處理生活污水所產(chǎn)生的污泥，所產(chǎn)的沼氣用來照明一條街道。 1900年在印度建造了用人糞做原料的沼氣池。 1914年美國大約有75個城市和許多機構(gòu)都建造了沼氣池。 1927年德國開始用沼氣發(fā)電，并用冷卻發(fā)電機組的熱水來加熱沼氣池。,第一節(jié) 概 述,沼 氣 歷 史,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第一節(jié)

3、概 述,隨著對沼氣發(fā)酵原理認(rèn)識的深入，沼氣池由開始時的簡單化糞池發(fā)展到高速消化器（1950年）。 1955年出現(xiàn)了使微生物回流的厭氧接觸工藝，使厭氧消化的效率大大提高。 1969年出現(xiàn)了厭氧濾器。 1979年研制成功厭氧污泥床。 這些新工藝使可溶性原料在沼氣池內(nèi)發(fā)酵時間大大縮短，從原來幾十天縮短到一天，甚至幾個小時，這樣就使沼氣發(fā)酵用于處理污水等工程成為可能，也為沼氣生產(chǎn)創(chuàng)造了更好的辦法。,沼 氣 歷 史,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第一節(jié) 概 述,1920年羅國瑞在廣東省汕頭市建造生產(chǎn)沼氣的沼氣池，1929年開設(shè)了沼氣商號，名為“中國天然氣瓦斯燈行”。1930年取得了沼氣專利權(quán)，在全國13個省修

4、建了沼氣池。 20世紀(jì)50年代末，我國農(nóng)村辦沼氣出現(xiàn)了高潮，全國很多省市都修建了沼氣池，目的是解決農(nóng)村炊事用能，收到了一定的成效。,沼 氣 歷 史,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第一節(jié) 概 述,70年代初，由于農(nóng)村生活燃料嚴(yán)重短缺，在四川、江蘇和河南等省農(nóng)村又一次掀起了發(fā)展沼氣的熱潮，一度發(fā)展到700多萬個沼氣池。 到70年代后期，有大量池子報廢，這種狀況就難免使得一些人對沼氣技術(shù)發(fā)生懷疑。 1979年5月召開的全國沼氣工作會議，認(rèn)真總結(jié)了前一階段發(fā)展沼氣工作中的經(jīng)驗教訓(xùn)，提出了重視質(zhì)量、穩(wěn)步發(fā)展的方針。,沼 氣 歷 史,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第一節(jié) 概 述,依靠科學(xué)技術(shù)，堅持建池質(zhì)量，重視經(jīng)濟效

5、益，建管并重，穩(wěn)步發(fā)展，并逐步形成以能源、環(huán)境保護和生態(tài)農(nóng)業(yè)為目標(biāo)的中國沼氣建設(shè)模式，從而使中國沼氣建設(shè)出現(xiàn)了新的轉(zhuǎn)機，走上了穩(wěn)步、健康發(fā)展的道路。 目前，中國沼氣技術(shù)應(yīng)用在全球處于領(lǐng)先地位。,沼 氣 歷 史,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第一節(jié) 概 述,目前戶用沼氣池累計達(dá)1 800萬戶； 到2002年北方能源生態(tài)模式應(yīng)用達(dá)36.89萬戶；南方能源生態(tài)模式應(yīng)用達(dá)313.29萬戶。 到2002年我國各地興建了不同型式、處理各種不同原料的大中型沼氣工程達(dá)1560處，總池容達(dá)到76. 51萬m3，年產(chǎn)沼氣1.837億m3。 處理的原料由污泥、人畜糞便、酒精廢液、屠宰廢水等，擴大到食品、制藥、輕工、化工等

6、幾十個行業(yè)的200多種廢水。,沼 氣 歷 史,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第一節(jié) 概 述,推廣和利用沼氣，既具有一定的經(jīng)濟效益，同時還可以取得以下綜合效益： (1)擴大燃料資源，將原來不作燃料使用的人畜糞便及其他生活廢料變成熱能加以利用。 (2)改變農(nóng)村傳統(tǒng)燃料的燃燒方式，提高了熱量的有效利用。 (3)節(jié)約秸稈用以還田，增加肥源，或用作粗飼料及輕工業(yè)、手工業(yè)原料等。 (4)經(jīng)過沼氣池的發(fā)酵，提高了有機肥料的質(zhì)量和肥效。 (5)有利于環(huán)境衛(wèi)生，減少疾?。挥欣谒帘３?，改進生態(tài)平衡等。,沼 氣 歷 史,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第一節(jié) 概 述,二、沼氣的成分 沼氣是一種混合氣體，其組成不僅取決于發(fā)酵原

7、料的種類及其相對含量，而且隨發(fā)酵條件及發(fā)酵階段的不同而變化。 當(dāng)沼氣池處于正常穩(wěn)定發(fā)酵階段時，沼氣的體積組成大致為：CH4 5070，C02 3040，少量的CO、氫H2、H2S、O2、N2等氣體。 沼氣的組成中，可燃成分包括CH4 、 H2S 、 CO和重?zé)N等氣體；不可燃成分包括C02 、 N2和NH3等氣體。在沼氣成分中H2S平均含量為0.034。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第一節(jié) 概 述,三、沼氣的理化性質(zhì),化 學(xué) 性 質(zhì),第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第一節(jié) 概 述,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第二節(jié) 沼氣發(fā)酵的基本過程,一、沼氣發(fā)酵（Biogas

8、Fermentation）的定義 沼氣發(fā)酵（又稱厭氧消化anaerobic digest），是一個復(fù)雜的微生物學(xué)過程，是指各種有機物在厭氧條件下，被各類沼氣發(fā)酵微生物分解轉(zhuǎn)化，最終生成沼氣的過程。 沼氣發(fā)酵在自然界中廣泛存在，如在人和動物的腸道，腐爛樹木的木質(zhì)部，河流、湖泊和海洋的沉積物中，淹水的土壤、沼澤、污水、糞坑中都有沼氣發(fā)酵微生物的存在。 修建沼氣發(fā)酵裝置就是模仿自然環(huán)境為沼氣發(fā)酵微生物創(chuàng)造合適的生活條件，使沼氣池內(nèi)能夠生長繁殖出更多的沼氣發(fā)酵微生物，成為用人工的辦法生產(chǎn)沼氣。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第二節(jié) 沼氣發(fā)酵的基本過程,二、沼氣發(fā)酵的基本過程,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,（1）第

9、一階段是液化階段，也稱之為水解發(fā)酵階段。各種固形有機物在微生物分泌出的各種胞外酶的作用下，固形有機物被分解成分子量較小的可溶性物質(zhì)。（經(jīng)水解作用之后，多糖分解為可溶性單糖，蛋白質(zhì)分解為肽或氨基酸，脂肪酸分解為甘油和脂肪酸。）這些可溶性物質(zhì)能夠進入細(xì)胞之內(nèi)被微生物所利用。 （2）第二階段是產(chǎn)酸階段。進入細(xì)胞的各種可溶性物質(zhì)，在各種胞內(nèi)酶的作用下，進一步分解代謝，生成各種揮發(fā)性脂肪酸，其中主要是乙酸，同時還有氫、二氧化碳和少了其他產(chǎn)物 （3）第三階段是甲烷菌所完成的產(chǎn)甲烷階段。甲烷菌分解乙酸形成甲烷和二氧化碳，或利用氫還原二氧化碳形成甲烷，或轉(zhuǎn)化甲酸形成甲烷。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第二節(jié) 沼氣

10、發(fā)酵的基本過程,有機酸的分解： CH3COOH CH4 CO2 醇的分解： 4CH30H 3CH4 CO2 2H2O 二氧化碳的還原： CO2 4H2 CH4 2H2O 醇的氧化使二氧化碳還原： 2CH3 CH2 OH CO2 2CH3 COOH CH4 有機物生成甲烷的總反應(yīng)： 甲烷菌 (C6H10C5)n nH2O 3nCO2 3nCH4,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第二節(jié) 沼氣發(fā)酵的基本過程,沼氣發(fā)酵的三個階段中，液化階段是沼氣發(fā)酵速度的限速步驟。 液化階段是由水解反應(yīng)來完成的，這些水解反應(yīng)大多需要能量，而不能為微生物提供能量，所以成為沼氣發(fā)酵的限速步驟。 固體物質(zhì)液化的快慢直接影響沼氣生成

11、的速度，而且液化的程度也直接影響沼氣的產(chǎn)量。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第二節(jié) 沼氣發(fā)酵的基本過程,大多數(shù)發(fā)酵原料，尤其是各種農(nóng)作物剩余物，其固形物含量高，可溶性成分少，因此必須采用某些預(yù)處理方法來加快液化階段的進行和提高液化的程度，如將作物秸稈切碎或粉碎和進行堆漚處理等。 一些工業(yè)廢水如酒糟廢液、合成脂肪酸廢水等，其可溶性有機物較多，在入池發(fā)酵之前已完成了液化階段。因此它們的發(fā)酵速度快，在池內(nèi)滯留期可縮短到幾十小時或幾小時，因而可獲得很高的體積產(chǎn)氣率m3(m3料液d)。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第二節(jié) 沼氣發(fā)酵的基本過程,在實際的沼氣發(fā)酵過程中，三個階段是相互銜接和相互制約的，它們之間保持著動

12、態(tài)平衡，從而使基質(zhì)不斷分解，沼氣不斷形成。 目前絕大多數(shù)沼氣發(fā)酵都是使液化、產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷在一個發(fā)酵池中完成，因而在同一時間里實際上由各種不同的微生物進行著各種不同的發(fā)酵過程。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第二節(jié) 沼氣發(fā)酵的基本過程,三、沼氣發(fā)酵的微生物 按照沼氣發(fā)酵過程，可以將參與沼氣發(fā)酵的微生物分為兩大類群，即不產(chǎn)甲烷的微生物類群和產(chǎn)甲烷的微生物類群。 1.不產(chǎn)甲烷微生物類群 包括細(xì)菌、真菌和原生動物三大類，其中主要是細(xì)菌類。 不產(chǎn)甲烷細(xì)菌有許多種，按呼吸類型來分有專性厭氧菌、好氧性菌和兼性厭氧菌，其中以專性厭氧菌為主，數(shù)量最多。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第二節(jié) 沼氣發(fā)酵的基本過程,厭氧菌是不產(chǎn)

13、甲烷階段主要起作用的菌類，包括各種生理群，如厭氧性纖維分解菌、果膠分解細(xì)菌、丁酸細(xì)菌，以及在厭氧條件下分解蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物的各種細(xì)菌和硫酸還原細(xì)菌等等。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第二節(jié) 沼氣發(fā)酵的基本過程,2.產(chǎn)甲烷微生物類群 是一群非常特殊的微生物，它們嚴(yán)格厭氧，對氧和氧化劑非常敏感，即使存在微量的氧都會對產(chǎn)甲烷菌造成不利影響。 產(chǎn)甲烷菌只能利用比較簡單的有機化合物和無機化合物，而不能利用大多數(shù)生物賴以生存的碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪。它們在代謝H2、CO2、甲酸、乙酸、甲醇、甲胺時，從中獲得碳源和能源來維持細(xì)胞的生長繁殖。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第二節(jié) 沼氣發(fā)酵的基本過程,沼氣發(fā)酵

14、時，產(chǎn)甲烷菌靠其他細(xì)菌代謝作用的終產(chǎn)物而生存，這就使沼氣發(fā)酵對各種復(fù)雜有機物具有廣泛的適應(yīng)性。 產(chǎn)甲烷菌有中溫類型，也有高溫類型，適宜的pH為6.57. 6，它們都以氨態(tài)氮為氮源。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第二節(jié) 沼氣發(fā)酵的基本過程,在正常沼氣發(fā)酵中，各類微生物是靠相互協(xié)同和相互制約來維持發(fā)酵過程的平衡。 相互協(xié)同 微生物的抑制作用包括自身抑制和種間的抑制,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第二節(jié) 沼氣發(fā)酵的基本過程,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第二節(jié) 沼氣發(fā)酵的基本過程,四、沼氣發(fā)酵的特點 綜合沼氣發(fā)酵的生物過程和生物化學(xué)過程來看，與有機物在好氧條件下進行分解代謝相比較，沼氣發(fā)酵有以下特點： （1）沼氣微

15、生物自身耗能少。 （2）沼氣發(fā)酵能處理高濃度的有機廢物。 （3）沼氣微生物對營養(yǎng)要求較低，能處理的廢物種類多。 （4）沼氣發(fā)酵受溫度的影響較大。 （5）發(fā)酵的主要終產(chǎn)物(CH4和CO2）很容易從發(fā)酵液中分離出來。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第三節(jié) 沼氣發(fā)酵原料和原料產(chǎn)氣特性,發(fā)酵原料是供給沼氣發(fā)酵微生物，進行正常生命活動所需的營養(yǎng)和能量，是不斷生產(chǎn)沼氣的物質(zhì)基礎(chǔ)。 農(nóng)業(yè)剩余物、秸稈、雜草、樹葉等 豬、牛、馬、羊、雞等家畜家禽的糞便 農(nóng)業(yè)、工業(yè)產(chǎn)品的廢水廢物（如豆制品的廢水、酒糟和糖渣等 水生植物,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第三節(jié) 沼氣發(fā)酵原料和原料產(chǎn)氣特性,表示原料的有機質(zhì)含量的方法： （一）總固

16、體（TS）、揮發(fā)性固體(VS),第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第三節(jié) 沼氣發(fā)酵原料和原料產(chǎn)氣特性,總固體(TS, total solid)又稱干物質(zhì)，是指發(fā)酵原料除去水分以后剩下的物質(zhì)。 測定方法：把樣品放在105的烘箱中烘干至恒重，此時物質(zhì)的重量就是該樣品的總固體重量。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第三節(jié) 沼氣發(fā)酵原料和原料產(chǎn)氣特性,揮發(fā)性固體(VS，volatile solid)，是指原料總固體中除去灰分以后剩下的物質(zhì)。 測定方法：將原料總固體樣品在500550溫度下灼燒1 h，其減輕的重量就是該樣品的揮發(fā)性固體含量，余下的物質(zhì)是樣品的灰分，其重量是該樣品灰分的重量。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第三節(jié)

17、 沼氣發(fā)酵原料和原料產(chǎn)氣特性,在沼氣發(fā)酵中，沼氣微生物只能利用原料的揮發(fā)性固體，而灰分是不能利用的，因此用揮發(fā)性固體重量來表示原料重量更確切。 測定揮發(fā)性固體含量要比測定總固體含量測試條件要求更高，在農(nóng)村不具備這個條件。 農(nóng)村沼氣發(fā)酵原料（糞便和秸稈）在風(fēng)干狀態(tài)下的總固體百分含量比較穩(wěn)定，測定一次基本可以作為常數(shù)通用，一般就使用總固體重量表示農(nóng)村原料重量，計算比較方便。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第三節(jié) 沼氣發(fā)酵原料和原料產(chǎn)氣特性,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第三節(jié) 沼氣發(fā)酵原料和原料產(chǎn)氣特性,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第三節(jié) 沼氣發(fā)酵原料和原料產(chǎn)氣特性,表示原料的有機質(zhì)含量的方法： （二）生化需氧量

18、和化學(xué)需氧量 生化需氧量(BOD)是指微生物將溶液中的有機質(zhì)分解所消耗氧的量，稱為生化需氧量(biochemical oxygen demand)。 測定生化需氧量要保持一定的溫度和一定的時間，通常在20下，經(jīng)5d（或20d）培養(yǎng)后所消耗的溶解氧量，用BOD5（或BOD20）表示，單位為kg/m3。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第三節(jié) 沼氣發(fā)酵原料和原料產(chǎn)氣特性,化學(xué)需氧(COD)是指在一定條件下，溶液中有機質(zhì)與強氧化劑重鉻酸鉀作用所消耗氧的量，稱為化學(xué)需氧量（chemical oxygen demand)，單位為kg/m3或mg/L。 COD和BOD被普遍用來表示原料中含有機質(zhì)的量，BOD基本上

19、反映了能被微生物分解的有機質(zhì)的量。 不易被微生物分解的物質(zhì)，其COD比BOD大得多。生活污水的BOD5與COD之比常在0.4-0.6之間。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第三節(jié) 沼氣發(fā)酵原料和原料產(chǎn)氣特性,表示原料的有機質(zhì)含量的方法： （三）原料的碳氮比（C/N） 原料的碳氮比（ratioof carbon and nitrogen）是指原料中碳素總量和氮素總量的比例。 實踐證明：投入的混合原料碳氮比應(yīng)控制在（2030）：1，甚至可以略高一些。這樣不僅有利于持久穩(wěn)定的產(chǎn)氣，同時起到對酸堿度的調(diào)節(jié)作用，還可以防止“跑氮”，有利于沼渣水肥的保存。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第三節(jié) 沼氣發(fā)酵原料和原料產(chǎn)氣特

20、性,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第三節(jié) 沼氣發(fā)酵原料和原料產(chǎn)氣特性,表示原料的有機質(zhì)含量的方法： （四）濃度 沼氣發(fā)酵料液濃度是指沼氣發(fā)酵料液中發(fā)酵物質(zhì)的百分含量。 采用發(fā)酵物質(zhì)總固體(TS)表示者稱總固體濃度TS，采用揮發(fā)性固體(VS）表示者稱揮發(fā)性VS濃度。 在農(nóng)村沼氣發(fā)酵中，一般用總固體濃度表示發(fā)酵料液濃度，是指原料中的總固體重量與發(fā)酵料液重量的百分比。 據(jù)原料的來源和數(shù)量，農(nóng)村沼氣發(fā)酵通常以67的發(fā)酵料液濃度為宜。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第三節(jié) 沼氣發(fā)酵原料和原料產(chǎn)氣特性,（五）原料產(chǎn)氣率、料液產(chǎn)氣率、池容產(chǎn)氣率 1.原料產(chǎn)氣率:指單位重量原料在整個發(fā)酵過程中的產(chǎn)氣量。 原料產(chǎn)氣率說明了

21、在一定的發(fā)酵條件（即配料、溫度、時間、濃度等）下，原料被利用水平的高低。 原料產(chǎn)氣率的表示方法：,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第三節(jié) 沼氣發(fā)酵原料和原料產(chǎn)氣特性,2.料液產(chǎn)氣率：指單位體積的發(fā)酵料液每天產(chǎn)沼氣的數(shù)量，其單位為m3 / (mLd)。 料液中所含原料的種類和質(zhì)量（料液濃度）不同，其產(chǎn)氣率差異也較大。 料液產(chǎn)氣率不能說明原料利用水平的高低，也不能說明沼氣池容積被利用的水平，不宜采用。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第三節(jié) 沼氣發(fā)酵原料和原料產(chǎn)氣特性,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第三節(jié) 沼氣發(fā)酵原料和原料產(chǎn)氣特性,3.池容產(chǎn)氣率：指沼氣池單位容積每天生產(chǎn)沼氣的多少，其單位為m3/(m3 d)生產(chǎn)中使

22、用）或L/(Ld)（小型試驗使用）。 池容產(chǎn)氣率說明裝置被利用水平的高低。 原料產(chǎn)氣率和池容產(chǎn)氣率說明了原料和裝置被利用水平的高低，這兩個指標(biāo)是衡量沼氣生產(chǎn)水平的重要參數(shù)。評價沼氣池時，要考慮二者的發(fā)酵條件和生產(chǎn)狀況。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第三節(jié) 沼氣發(fā)酵原料和原料產(chǎn)氣特性,例1：甲池容產(chǎn)氣率為0.1 m3/(m3d)；乙池池容產(chǎn)氣率為0.12 m3/(m3d)。是否就能肯定乙池的比甲池好呢？ 這要分析一下乙池的原料質(zhì)量、濃度和是否正處在產(chǎn)氣高峰時期，然后再作結(jié)論。 例2：甲池的原料產(chǎn)氣率為0.25 m3/(kgTS)，乙池為0. 28 m3/(kgTS)，能否說乙池的原料就比甲池的質(zhì)量高

23、? 這要分析甲、乙兩池的發(fā)酵條件和發(fā)酵滯留期的長短和發(fā)酵溫度等，再來做出評價。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第三節(jié) 沼氣發(fā)酵原料和原料產(chǎn)氣特性,（六）產(chǎn)氣速度 產(chǎn)氣速度指發(fā)酵原料投入沼氣池后產(chǎn)生沼氣快慢的程度。 知道了產(chǎn)氣速度，便于掌握沼氣池產(chǎn)氣和用氣的規(guī)律，確定沼氣池添料、排料的時間。 秸稈原料木質(zhì)纖維含量高，碳氮比高，分解速度慢；糞便類原料碳氮比低，分解較快。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第三節(jié) 沼氣發(fā)酵原料和原料產(chǎn)氣特性,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第四節(jié) 沼氣發(fā)酵的工藝條件,（一）嚴(yán)格的厭氧環(huán)境 嚴(yán)格的厭氧環(huán)境是沼氣發(fā)酵的先決條件 產(chǎn)酸階段的不產(chǎn)甲烷微生物，有好氧菌、厭氧菌和兼性厭氧菌，但大多數(shù)是

24、厭氧菌，需要在無氧條件下，把復(fù)雜的有機物質(zhì)分解成簡單的有機酸等。 產(chǎn)氣階段的產(chǎn)甲烷菌則更是專性厭氧菌，不僅不需要氧，氧對產(chǎn)甲烷菌反而有毒害作用。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第四節(jié) 沼氣發(fā)酵的工藝條件,厭氧程度一般需用氧化還原電位（或稱氧化還原勢）來表示。一種物質(zhì)的氧化程度愈高則電勢趨于正，而物質(zhì)還原程度愈高則電勢趨于負(fù)。 沼氣發(fā)酵啟動或新鮮原料入池時帶進一部分氧，造成沼氣池內(nèi)較高的氧化還原勢。但只要沼氣池密封不漏氣，由于好氧菌和兼性厭氧菌的活動，迅速將氧消耗掉，使沼氣池氧化還原勢逐漸降低，從而為產(chǎn)甲烷菌創(chuàng)造出良好的厭氧環(huán)境。 修建的沼氣池必須嚴(yán)格密封，這樣一方面是保證不漏水、不漏氣，同時也是為了

25、保證嚴(yán)格的厭氧環(huán)境。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第四節(jié) 沼氣發(fā)酵的工藝條件,（二）溫度條件 一般來講，池內(nèi)發(fā)酵溫度在10以上，只要其他條件配合得好（如酸堿度適宜、沼氣發(fā)酵菌多）就可以開始發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣。 在一定范圍以內(nèi)(1540）隨溫度的增高，產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣速率都相應(yīng)的增高。 溫度介于3060之間，沼氣發(fā)酵的每日產(chǎn)氣效率和每日負(fù)荷量產(chǎn)氣不是與溫度的增高呈正相關(guān)，而是在這個范圍之內(nèi)出現(xiàn)了兩個產(chǎn)氣的高峰。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第四節(jié) 沼氣發(fā)酵的工藝條件,一個高峰在3040之間 (中溫發(fā)酵)，另一個更高峰介于5060之間 (高溫發(fā)酵)。 在這兩個最適的發(fā)酵溫度中，是由兩個不同的微生物群參與作用的，中

26、溫發(fā)酵和高溫發(fā)酵相比較，后者比前者在一定容積的發(fā)酵容器中可能處理的有機物量和氣體產(chǎn)量高22. 5倍。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第四節(jié) 沼氣發(fā)酵的工藝條件,（三）適宜的酸堿度 酸堿度是指溶液中氫離子（H）的濃度。溶液中氫離子多，呈酸性；氫離子少，則呈堿性。 沼氣微生物最適宜的酸堿度以pH6.57. 5為宜（這里pH是指沼氣池內(nèi)發(fā)酵料液的pH，而不是發(fā)酵原料的pH）。 當(dāng)pH7. 5時，沼氣發(fā)酵就要受到抑制，甚至停止產(chǎn)氣。 料液的pH是監(jiān)測發(fā)酵過程中進行其控制的一個重要技術(shù)參數(shù)。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第四節(jié) 沼氣發(fā)酵的工藝條件,在沼氣發(fā)酵過程中，產(chǎn)甲烷最旺盛時，二氧化碳的含量很低，pH在77.

27、 5之間；當(dāng)pH處于最低值時，酸性氣體（主要是CO2）含量正是最大值。 在沼氣發(fā)酵過程中，pH也在有規(guī)律地變化。 發(fā)酵初期，大量產(chǎn)酸，pH下降。隨后，由于氨化作用的進行，產(chǎn)生的氨中和了一部分有機酸。同時，由于產(chǎn)甲烷活動利用了大量的揮發(fā)酸，這樣就可使pH回到正常值。 在正常情況下沼氣發(fā)酵的pH有一個自然平衡過程，一般不需要進行人為地調(diào)節(jié)。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第四節(jié) 沼氣發(fā)酵的工藝條件,如果配料不適當(dāng)，或缺乏正常操作管理，也可能使揮發(fā)酸大量積累，pH下降。此時便需要采取措施，進行調(diào)節(jié)，使pH恢復(fù)正常。 調(diào)節(jié)的辦法： 經(jīng)常少量出料并投入同量的新料，以稀釋發(fā)酵液中的揮發(fā)酸，提高pH。 農(nóng)村中采用

28、加草木灰和適量氨水調(diào)節(jié)pH。 用石灰水調(diào)節(jié)pH，但要保證石灰與發(fā)酵液完全混合，否則在強堿區(qū)域內(nèi)微生物活性受到破壞。加石灰的量也要嚴(yán)格控制。 若pH高于8（過堿），可適當(dāng)加入牛、馬糞便（牛馬糞便呈酸性，pH56)，并加水沖淡。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第四節(jié) 沼氣發(fā)酵的工藝條件,（四）沼氣池的有機負(fù)荷 1.容積有機負(fù)荷 即每單位體積消化器每天所承受的有機物的量，通常以噸COD/m3 d為單位，有時也用TS或VS來表示有機物的量。 容積負(fù)荷是消化器設(shè)計和運行的重要參數(shù)。 容積有機負(fù)荷的大小主要是由厭氧活性污泥的數(shù)量和活性決定的。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第四節(jié) 沼氣發(fā)酵的工藝條件,2.污泥負(fù)荷 即

29、每千克厭氧活性污泥每天所承受的有機物的量，單位是kg COD /kgVS d。 在消化器運行過程中確定容積負(fù)荷的根據(jù)是污泥負(fù)荷。 3.水力負(fù)荷 即每單位體積消化器每天所承受污水的體積，單位是m3/m3d 。 在同樣容積有機負(fù)荷的條件下，發(fā)酵原料濃度不同，投料體積則不一樣，這就構(gòu)成不同的水力負(fù)荷。有機物濃度高則水力負(fù)荷低，有機物濃度低則水力負(fù)荷高。當(dāng)有機物濃度基本穩(wěn)定時，水力負(fù)荷則成為工藝控制的主要條件。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第四節(jié) 沼氣發(fā)酵的工藝條件,各種類型的沼氣發(fā)酵有一定的有機物負(fù)荷能力。 負(fù)荷太低，由于營養(yǎng)物質(zhì)不足，會使細(xì)菌處于饑餓狀態(tài)而使發(fā)酵效率下降； 負(fù)荷太高，使其中的微生物處于

30、超負(fù)荷狀態(tài)，這時往往出現(xiàn)酸化速度大于甲烷化速度，造成有機酸的積累，使產(chǎn)氣機制受到抑制，發(fā)酵不能繼續(xù)進行。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第四節(jié) 沼氣發(fā)酵的工藝條件,沼氣發(fā)酵的處理能力： 中溫發(fā)酵為23 kgCOD /m3d 高溫發(fā)酵為5 kgCOD/m3d 自然發(fā)酵則大大低于上兩種發(fā)酵的處理能力，其處理能力還隨自然溫度的變化而異。 在處理中如能提高污泥的濃度，在發(fā)酵罐內(nèi)滯留大量微生物，則可以顯著地提高處理能力。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第四節(jié) 沼氣發(fā)酵的工藝條件,與有機負(fù)荷量密切相關(guān)的因素是投料率和滯留期。 投料率：指每天向發(fā)酵罐單位容積投入的原料量kgTS / m3d，同時排出等量的舊料。 滯留期

31、：指原料在發(fā)酵罐內(nèi)的相對停留時間，以d計或以h計。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第四節(jié) 沼氣發(fā)酵的工藝條件,（五）接種物 沼氣發(fā)酵中菌種數(shù)量的多少和質(zhì)量的好壞直接影響沼氣的產(chǎn)生。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第四節(jié) 沼氣發(fā)酵的工藝條件,沼氣發(fā)酵菌種在自然界中廣泛存在，特別是各種陰溝污泥中，由于有豐富的有機物質(zhì)和良好的厭氧條件，沼氣發(fā)酵微生物大量繁殖，形成了豐富的微生物群落。 農(nóng)村沼氣池大換料時，采用沼氣發(fā)酵液作為接種物，也可以達(dá)到同樣的效果。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第四節(jié) 沼氣發(fā)酵的工藝條件,接種物添加的數(shù)量，要按不同的工藝要求來考慮。 常溫發(fā)酵 接種物一般采用下水道污泥，添加量相當(dāng)發(fā)酵液重的101

32、5，若采用沼渣時，則應(yīng)加10以上；如若使用較多的秸稈作發(fā)酵原料時，應(yīng)該加大接種用量，其重量應(yīng)大于秸稈的重量。 中溫發(fā)酵 中溫發(fā)酵菌種要由常溫接種物中篩選，富集馴化來得到。 高溫發(fā)酵 高溫發(fā)酵菌種一般從中溫發(fā)酵菌種富集馴化培養(yǎng)而得。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第四節(jié) 沼氣發(fā)酵的工藝條件,（六）壓力 沼氣發(fā)酵與池內(nèi)氣體壓力有密切的關(guān)系，沼氣池內(nèi)壓力過高或處于變壓狀態(tài)對產(chǎn)氣有一定的影響，使產(chǎn)氣速度減慢。 大型沼氣發(fā)酵罐的底部常由于攪拌不到，水壓使沼氣和硫化物處于過飽和狀態(tài)，從而使揮發(fā)酸積蓄，抑制了反應(yīng)的進行。 在小型沼氣池中也有同樣的現(xiàn)象。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第四節(jié) 沼氣發(fā)酵的工藝條件,我國小型

33、沼氣池多為水壓式沼氣池，其貯氣部分和發(fā)酵部分連在一起，沒有固定的分界，發(fā)酵料液多，則貯氣部分減小，反之，則貯氣部分增大。沼氣池常處于變動壓力下工作，對產(chǎn)氣有一定的影響。如果加以攪拌，則壓力的影響就會減小。 對于大型沼氣池，應(yīng)設(shè)置貯氣裝置，小型沼氣池亦可采用上置式或分置式浮罩貯氣，以保持比較穩(wěn)定的氣壓。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第四節(jié) 沼氣發(fā)酵的工藝條件,（七）攪拌 沼氣池內(nèi)料液一般分為三層。上層為結(jié)殼層，中層為清液層，下層為沉渣層。為了打破結(jié)殼層，使料液混合均勻，更好地與微生物接觸，應(yīng)該進行必要的攪拌。 攪拌方法 ： (1)機械攪拌 機械攪拌器安裝在沼氣池中，上、中、下均可，適用于單一原料（純

34、糞或粉碎后的作物秸稈原料）。 (2)液攪拌 用人工或泵從沼氣池抽取一定量料液，再將其傾入沼氣池內(nèi)，以產(chǎn)生較強的液體回流，達(dá)到攪拌目的。 (3)氣攪拌 將沼氣池內(nèi)產(chǎn)生的沼氣，利用壓力從池底部沖進去，產(chǎn)生較強的氣體回流，以達(dá)到攪拌的目的。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第四節(jié) 沼氣發(fā)酵的工藝條件,（八）添加劑和抑制劑 1.添加劑 能促進有機物分解并提高沼氣產(chǎn)量的物質(zhì)。添加劑的種類很多，包括一些酶類、無機鹽類、有機物和其他無機物等。 如：纖維素酶 、尿素 、CaC03 、鉀、鈉、鈣、鎂 、活性炭粉 2.抑制劑 對沼氣發(fā)酵微生物的生命活動起抑制作用的物質(zhì)。 已知的抑制劑有各種農(nóng)藥、金屬離子、氨態(tài)氮等。,第三

35、章 沼 氣 發(fā) 酵,第五節(jié) 沼氣發(fā)酵工藝類型,沼氣發(fā)酵從配料入池到產(chǎn)出沼氣的一系列操作步驟、過程和所控制的條件稱為沼氣發(fā)酵工藝。 （一）按投料方式不同，沼氣發(fā)酵分為三種類型 1.批量發(fā)酵（可以觀測發(fā)酵產(chǎn)氣的全過程，但不能均衡產(chǎn)氣這種類型適合于研究）,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第五節(jié) 沼氣發(fā)酵工藝類型,2.連續(xù)發(fā)酵（可以維持穩(wěn)定的原料消化利用速率和穩(wěn)定的產(chǎn)氣率，大中型沼氣發(fā)酵多采用此種方式 ）,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第五節(jié) 沼氣發(fā)酵工藝類型,3.半連續(xù)發(fā)酵 （我國農(nóng)村的家用水壓式沼氣池基本上屬于這一類 ）,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第五節(jié) 沼氣發(fā)酵工藝類型,（二）按發(fā)酵溫度不同，沼氣發(fā)酵分為三種類

36、型 高溫發(fā)酵 發(fā)酵過程中控制溫度，一般來講，介于5060之間。 中溫發(fā)酵 發(fā)酵過程中控制溫度一般介于3040之間。 常溫發(fā)酵（也叫自然溫度發(fā)酵） 在發(fā)酵過程中不進行溫度控制，發(fā)酵液的溫度隨自然溫度有規(guī)律地進行變化。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第五節(jié) 沼氣發(fā)酵工藝類型,三種發(fā)酵類型的優(yōu)缺點： 高溫和中溫發(fā)酵處理效率高，處理時間短，產(chǎn)氣量高；缺點：設(shè)備比較復(fù)雜，需要消耗大量的能量用于加溫和保溫。 常溫發(fā)酵設(shè)備簡單，不需加溫，便于推廣；缺點：產(chǎn)氣率低，尤其在冬季由于溫度過低，影響產(chǎn)氣。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第五節(jié) 沼氣發(fā)酵工藝類型,（三）按發(fā)酵的級差，沼氣發(fā)酵分為三種類型 單級式 發(fā)酵物的發(fā)酵產(chǎn)氣

37、全過程只在一個沼氣池內(nèi)完成。 兩級式 有兩個沼氣池，將第一個沼氣池發(fā)酵后的發(fā)酵料液再送入第二個沼氣池中繼續(xù)發(fā)酵，以回收余氣，并對有機廢物進行較徹底的處理。以第一級產(chǎn)氣為主。 多級式 可以有三級、四級甚至更多級的發(fā)酵處理。多級發(fā)酵只在污水處理上有這樣的例子。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第五節(jié) 沼氣發(fā)酵工藝類型,（四）按作用方式，沼氣發(fā)酵分為兩種類型 一步發(fā)酵 沼氣發(fā)酵的產(chǎn)酸與產(chǎn)甲烷階段在同一裝置內(nèi)進行。通常的發(fā)酵工藝都屬于一步發(fā)酵工藝，即原料的水解（液化）階段、產(chǎn)酸階段、產(chǎn)甲烷階段都在同一個環(huán)境條件下進行。 兩步發(fā)酵 沼氣發(fā)酵的產(chǎn)酸階段與產(chǎn)甲烷階段分別在兩個裝置中進行，有利于高分子有機廢水及有機物

38、的處理，有機質(zhì)轉(zhuǎn)化效率高，但單位有機質(zhì)的沼氣產(chǎn)量稍低。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第六節(jié) 家用沼氣池的類型,一、固定拱蓋水壓式沼氣池,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第六節(jié) 家用沼氣池的類型,一、固定拱蓋水壓式沼氣池,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第六節(jié) 家用沼氣池的類型,水壓式沼氣池優(yōu)點： (1)池體結(jié)構(gòu)受力性能良好，而且充分利用土壤的承載能力，所以省工省料，成本比較低。 （2)適于裝填多種發(fā)酵原料，特別是大量的作物秸稈，對農(nóng)村積肥十分有利。 (3)為便于經(jīng)常進料，廁所、豬圈可以建在沼氣池上面，糞便隨時都能打掃進池。 (4)沼氣池周圍都與土壤接觸，對池體保溫有一定的作用。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第六節(jié) 家

39、用沼氣池的類型,水壓式沼氣池缺點： (1)由于氣壓反復(fù)變化，而且一般在416 kPa（即40160 cm水柱）壓力之間變化。這對池體強度和燈具、灶具燃燒效率的穩(wěn)定與提高都有不利的影響。 (2)由于沒有攪拌裝置，池內(nèi)浮渣容易結(jié)殼，又難于破碎，所以發(fā)酵原料的利用率不高，池容產(chǎn)氣率（即每立方米池容積一晝夜的產(chǎn)氣量）偏低，一般產(chǎn)氣率每天僅為0.12 m3/耐左右。 (3)由于活動蓋直徑不能加大，對發(fā)酵原料以秸稈為主的沼氣池來說，大出料工作比較困難。因此，出料的時候最好采用出料機械。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第六節(jié) 家用沼氣池的類型,二、變型的水壓式沼氣池 1.中心吊管式沼氣池,將活動蓋改為鋼絲網(wǎng)水泥進

40、、出料吊管，使其有一管三用的功能（進料管、出料管和活動蓋），簡化了結(jié)構(gòu)，降低了建池成本。料液使沼氣池拱蓋經(jīng)常處于潮濕狀態(tài)，有利于其氣密性能的提高。出料方便，便于人工攪拌。新鮮的原料常和發(fā)酵后的舊料液混在一起，原料的利用率有所下降。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第六節(jié) 家用沼氣池的類型,二、變型的水壓式沼氣池 2.曲流布料水壓式沼氣池,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第六節(jié) 家用沼氣池的類型,(1)在進料口咽喉部位設(shè)濾料盤。 (2)原料進入池內(nèi)由布料器進行半控或全控式布料，形成多路曲流，增加新料擴散面，充分發(fā)揮池容負(fù)載能力，提高了池容產(chǎn)氣率。 (3)池底由進料口向出料口傾斜。 (4)擴大池墻出口，并在內(nèi)部設(shè)

41、隔板，塞流固菌。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第六節(jié) 家用沼氣池的類型,(5)池拱中央、天窗蓋下部吊籠，輸送沼氣入氣箱。同時，利用內(nèi)部氣壓、氣流產(chǎn)生攪拌作用，緩解上部料液結(jié)殼。 （6)把池底最低點放在水壓間底部。在傾斜池底作用下，發(fā)酵液可形成一定的流動推力，實現(xiàn)進出料自流，可以不打開天窗蓋把全部料液由水壓間取出。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第六節(jié) 家用沼氣池的類型,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第六節(jié) 家用沼氣池的類型,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第六節(jié) 家用沼氣池的類型,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第六節(jié) 家用沼氣池的類型,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第六節(jié) 家用沼氣池的類型,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第六節(jié) 家用沼

42、氣池的類型,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第七節(jié) 水壓式沼氣池的設(shè)計與施工,一、沼氣池的工作原理和設(shè)計依據(jù) （一）沼氣池的工作原理 產(chǎn)氣時，氣壓水；用氣時，水壓氣。,水壓式沼氣池初始工作狀態(tài),第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第七節(jié) 水壓式沼氣池的設(shè)計與施工,H1,H2,H,極限沼氣壓強,H 沼氣池最大液面差； H1發(fā)酵間液面最大下降值； H2水壓間液面最大上升值。,水壓式沼氣池極限工作狀態(tài),第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第七節(jié) 水壓式沼氣池的設(shè)計與施工,（二）沼氣池的設(shè)計依據(jù),1.沼氣池裝料（包括料液）的最高位置只能在沼氣池處于初始工作狀態(tài)時的液面高度，此時的液面為O-O液位。在O-O液位時，發(fā)酵間上部仍有部分氣

43、箱可以貯存沼氣，但是這部分沼氣由于無法被壓出，因此無法被利用，所以稱為“死氣”。“死氣”所占據(jù)的空間稱作“無效氣箱”或“死氣箱”。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第七節(jié) 水壓式沼氣池的設(shè)計與施工,（二）沼氣池的設(shè)計依據(jù),2.水壓間內(nèi)的料液液面在O-O位置，即初始工作狀態(tài)時，其液面處于最低位置，不可能再繼續(xù)下降。因此，在水壓間中如果存在低于O-O位置的料液的話，這部分料液沒有勢能，不具有壓出氣箱內(nèi)沼氣的作用，是“死液”?！八酪骸彼紦?jù)的那部分水壓間被稱為“無效水壓間”。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第七節(jié) 水壓式沼氣池的設(shè)計與施工,無效氣箱和無效水壓間對沼氣池運行不起任何作用，因此應(yīng)當(dāng)盡量控制其容積。在滿

44、足功能要求的情況下，無效氣箱和無效水壓間容積越小，沼氣池的利用效率就越高，造價也越低。,（二）沼氣池的設(shè)計依據(jù),第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第七節(jié) 水壓式沼氣池的設(shè)計與施工,（二）沼氣池的設(shè)計依據(jù),3. 水壓式沼氣池的極限工作狀態(tài)時的發(fā)酵間液面是最低液面A，而水壓間液面 是最高液面B，此時沼氣池內(nèi)的壓強達(dá)到最高值。在設(shè)計中，稱此時的壓強為最高設(shè)計壓強。沼氣池在運行時其池內(nèi)壓強不應(yīng)超過此值，否則將因超負(fù)荷而破壞沼氣池。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第七節(jié) 水壓式沼氣池的設(shè)計與施工,（二）沼氣池的設(shè)計依據(jù),為防止沼氣池超負(fù)荷運行，一般設(shè)計中采取的措施是：將進、出料管（或其中一管）上沿安裝在A-A液位面與池

45、身的交線上，這樣，當(dāng)貯氣量超過最大貯氣量，即液面低于A-A位置時，多余的沼氣自行從進、出料管逸出，保持池內(nèi)壓強不大于最高設(shè)計壓強；同時，將水壓間的溢料口下沿設(shè)計在B-B位置上，這樣即使水壓間液面有超過B-B位置的可能時，超出的部分料液也會從溢料口中溢出，使兩液面差始終保持在最大液差之內(nèi)。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第七節(jié) 水壓式沼氣池的設(shè)計與施工,（三）設(shè)計參數(shù) 設(shè)計水壓式沼氣池，除了掌握上述依據(jù)外，還需要掌握沼氣發(fā)酵工藝中的有關(guān)參數(shù)。主要參數(shù)有： 1.氣壓 由于沼氣燃燒器（包括沼氣燈和沼氣爐、灶等）需要在額定的壓力范圍內(nèi)才能進行正常工作，因此在設(shè)計時應(yīng)考慮氣壓值的大小。根據(jù)我國農(nóng)村的具體情況，

46、水壓式沼氣池的設(shè)計氣壓為7840Pa（即80cm水柱）為宜。氣壓過高容易損壞池體，造成滲漏：氣壓過低則不便沼氣的輸送和使用，同時會造成水壓間占地面積過大。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第七節(jié) 水壓式沼氣池的設(shè)計與施工,（三）設(shè)計參數(shù) 2.池容產(chǎn)氣率 即每立方米發(fā)酵間每晝夜的產(chǎn)氣量（m3/m3d），它反應(yīng)沼氣池在一定條件下生產(chǎn)沼氣的能力。在常溫半連續(xù)發(fā)酵的條件下，池容產(chǎn)氣率是在不斷變動的。作為設(shè)計參數(shù)的池容產(chǎn)氣率僅僅是為了設(shè)計的需要而估計確定的一個參數(shù)。根據(jù)我國實際，水壓式沼氣池通常采用的池容產(chǎn)氣率有0.15、0.2、0.25、0.3幾種。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第七節(jié) 水壓式沼氣池的設(shè)計與施工,

47、（三）設(shè)計參數(shù) 3.貯氣量 水壓式沼氣池的貯氣量是指氣箱內(nèi)的最大貯存沼氣量，它是根據(jù)沼氣池的產(chǎn)氣情況和用戶用氣情況而確定的，經(jīng)過分析和驗證認(rèn)為，農(nóng)村以炊事為目的的沼氣池，最大貯氣量以12小時產(chǎn)氣量為宜。由于貯氣量等于排出的料液量，因此它也等于有效水壓間的容積。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第七節(jié) 水壓式沼氣池的設(shè)計與施工,（三）設(shè)計參數(shù) 4.池容 指的是發(fā)酵間的容積。它是根據(jù)家庭人口數(shù)、用氣水平和池容產(chǎn)氣率來確定的。根據(jù)目前我國農(nóng)村的生活水平，每人每天用氣量約在0.20.3m3之間，家庭人口約為35人，因此一般取池容為4、6、8、10m3等幾種。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第七節(jié) 水壓式沼氣池的設(shè)計

48、與施工,（三）設(shè)計參數(shù) 5.投料率 指的是最大限度投入的料液所占發(fā)酵間容積的百分比。投料率的大小確定了無效氣箱的多少。投料率越大，無效氣箱越小，則所建沼氣池越經(jīng)濟。但要注意，投料率不能為100%，這是因為安裝導(dǎo)氣管時，為避免蛆蟲爬進造成堵塞，導(dǎo)氣管應(yīng)露出活動蓋下口35cm；同時，為避免料液或者浮渣堵塞導(dǎo)氣管，液面應(yīng)低于導(dǎo)氣管1520cm。因此，投料率一般在8595%之間為好。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第七節(jié) 水壓式沼氣池的設(shè)計與施工,（四）水壓式沼氣池的構(gòu)造設(shè)計 1.發(fā)酵間設(shè)計 水壓式沼氣池發(fā)酵間設(shè)計可按下列步驟進行： 確定池容 池容的大小主要取決于家庭人口數(shù)、用氣水平和預(yù)計池容產(chǎn)氣率，其相互

49、關(guān)系為：,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第七節(jié) 水壓式沼氣池的設(shè)計與施工,確定貯氣量,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第七節(jié) 水壓式沼氣池的設(shè)計與施工,計算發(fā)酵間容積,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第七節(jié) 水壓式沼氣池的設(shè)計與施工,綜合圓筒型沼氣池的內(nèi)力結(jié)構(gòu)計算、材料用量計算和施工管理、使用技術(shù)等諸種因素，一般認(rèn)為：,當(dāng)池蓋矢跨比,池底矢跨比,池身高,（對于4、6、8、10m3容積的小型沼氣池可取H=1m）時，沼氣池的尺寸比例比較合理。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第七節(jié) 水壓式沼氣池的設(shè)計與施工,這樣，一旦發(fā)酵間某一尺寸被確定以后，我們即可以計算出其它部分的尺寸和發(fā)酵間各部分的容積。 我們還可以用合理尺寸比例來確定已知容積的發(fā)酵件各部分尺寸。 利用合理尺寸比例和容積計算公式可以得出：,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第七節(jié) 水壓式沼氣池的設(shè)計與施工,確定進出料管安裝位置 進出料管位置的安裝是否恰當(dāng)，對沼氣池的發(fā)酵和產(chǎn)氣都會有很大的影響。 水平位置安裝不恰當(dāng)，會引起發(fā)酵原料利用不充分； 豎直位置安裝錯誤，會引起跑氣或者壓力過高等現(xiàn)象。,第三章 沼 氣 發(fā) 酵,第七節(jié) 水壓式沼氣池的設(shè)計與施工,水平位置的確定 目前水壓式沼氣池進、出料管的水平位置一般均確定在發(fā)酵間