沼气产量计算
一、
1，按养殖规模计算，一般估算为：5头猪、1头牛、150只鸡的粪便可产沼气1立方米。2、按照池容计算。3、按照池中的干物质计算，如每公斤猪粪(干物质)产气量为0.43立方米/千克。
4、按照去除的污染物计算，如没除去1kgCOD可产生约0.35立方米沼气。但每种计算方法计算出的结果差别很大。
二、沼气池需进调配成干物质含量（TS）为8%的粪污水料液，
根据日粪污干物质产量和水力滞留期（20天），需要沼气池有效容积为800m3。
计算公式如下：
沼气池有效容积=（干物质日产量×水力滞留期）/发酵料液浓度
=（X×20d）/8% =800m3，（产气量）
则粪污干物质量为3.2t/d
粪便中干物质在厌氧反应阶段被降解50%，经固液分离后进入沼液约20%，
转化为沼渣的干物质为总量的30%，新鲜沼渣含水率为65%。
日产沼渣量：(3.2t/d×30%)÷（1-65%）=2.74t/d；
沼液日产量：（3.2t/d÷8%）-3.2t/d×50%-2.74t/d=35.66t/d；
部分沼液回流去调节池调节粪水料液浓度，可减少清水用量并提高
粪水料液中产沼气细菌的含量，沼液回流量按20t/d计。因此，
每天需要排放的沼液量为：35.66-20＝15.66 t/d；
三、沼气的产生分两部分进行计算
1、每去除1kgCOD产生0.35立方甲烷，然后由沼气的成分计算一下沼气的量；
2、按每去除1kgTS约产生0.5kg沼气。
两者加起来就跟实际的差不多了，毕竟理论跟实际会有一点差距的。
四、首先计算每日粪便干物质量（一般粪便含水率80%左右），考虑干物质量损耗后，产沼率为0.28～0.32 m3/kg 干物质
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。
实用：沼气产量计算及热值换算方法大全 一沼气产量计算 1、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 其中，产沼气率为0.7 m3/kgCOD（理论值） 2、其他沼气产量计算方式 按养殖规模计算 一般估算：5头猪、1头牛、150只鸡的粪便可产1m3沼气。 按照池容计算 一般估算：6m3、8m3、10m3的沼气池容积可分别产 1.2m3、1.6m3、2m3沼气。 按照池中的干物质计算 如每公斤猪粪(干物质)产气量为0.43m3/kg。 按照去除的污染物计算
如每去除1公斤COD可产生约0.35m3沼气。 二沼肥产量计算 沼气池需进调配成干物质含量（TS）为8%的粪污水料液，根据日粪污干物质产量和水力滞 留期（20天），需要沼气池有效容积为800m3。计算公式如下： 沼气池有效容积 =（干物质日产量×水力滞留期）/发酵料液浓度 =（X×20d）/8% =800m3 则粪污干物质量（X）为3.2t/d，粪便中干物质在厌氧反应阶段被降解50%，经固液分离后进入沼液约20%，转化为沼渣的干物质为总量的30%，新鲜沼渣含水率为65%，则： 日产沼渣量 （3.2t/d×30%)÷（1-65%）=2.74t/d 沼液日产量 （3.2t/d÷8%）-3.2t/d×50%-2.74t/d=35.66t/d 部分沼液回流去调节池调节粪水料液浓度，可减少清水用量并提高粪水料液中产沼气细菌的 含量，沼液回流量按20t/d计。因此，每天需要排放的沼液量为：35.66-20＝15.66t/d。三沼气与燃煤热值换算
沼气与热值为4000K燃煤的换算公式为： 燃煤量＝沼气产量×沼气含甲烷率×甲烷热值÷4000K 根据美国麦卡蒂教授的推算：每去除1千克COD，在理想状态下可产甲烷0.35m 3，折合含甲烷60%的沼气为0.583m3；每去除1千克BOD产生的沼气稍高，约为1m3左右。 1m3沼气可产热值20514KJ 标准煤热值为29306KJ 20514/29306=0.714 （1m3沼气等于0.714kg标准煤） 即日产1000m3沼气能节约714kg标准煤 拓展其他燃料热值参考 天然气：8500-9250kcal/m3 液化石油气：23000-24000kcal/kg 电：860kcal/kwh 煤油：10250kcal/kg 柴油：11000kcal/kg
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
科学研究 秸秆厌萤干发酵产沼与的研皇℃九 陈智远姚建刚 杭州能源环境工程有限公司 摘要：本试验以玉米秸、稻草、烟叶杆、木薯杆为代表的秸秆作为原料，在温度３８＂Ｃ，采用批量发酵工艺进行高浓度厌氧发酵产气研究。试验结果表明，玉米秸、稻草、烟叶杆及木薯杆的Ｔｓ产气 率分别为４１３ｍｌ／ｇ、３３０ｎ１／ｇ、３３３ｍ］／ｇ、２２２ｍ１／ｇ，而ｖｓ产气率分别为４７０ｍ１／ｇ、３８７ｍｌ／ｇ、４２６Ｔｌｌ／ｇ、２４１ｍ１／ｕ。 关键词：秸秆干发酵产气率 农业固体废弃物是指在整个农业生产过程中被丢弃 的有机类物质，主要包括农业生产和加工过程中产生的 植物残余类废弃物、动物残余类废弃物和农村城镇生 活垃圾等…。据孙永明【１１等报道，我国每年产生固体废 弃物高达几十亿吨，而每年产生农作物秸秆总量约７亿 吨，除去用于造纸、饲料及造肥还田外，还有一大部分 未充分利用，大量剩余秸秆的随地堆弃和任意焚烧，造成了大气污染、土壤污染、火灾事故、堵塞交通等大量社会、经济和生态问题【２习ｊ。但实际上秸杆可以通过干发酵工艺得到有效利用，既以固体有机废弃物为原料（总固体含量在２０％以上），利用厌氧菌将其分解为ＣＨ。、ＣＯ。、Ｈ。Ｓ等气体的发酵工艺【４Ｊ。与湿发酵相比，主要优点是可以适应各种来源的固体有机废弃物、运行费用低并提高容积产气率、需水量少或不需水、产生沼液少后续处理费用低等［５】。本文对玉米秸、稻草、烟叶杆及木薯杆的高浓度厌氧发酵产气潜力进行研究。 １．材料与方法 １．１材料与试验装置 玉米秸和稻草取自杭州郊区某农场，烟叶杆与木薯杆分别取自云南昆明郊区某卷烟厂和某农场，经切碎后（２～３ｃｍ）左右待用。污泥则取自杭州市种猪试验场的沼气站。原料的ＴＳ与ＶＳ见表１。厌氧装置采用自制的１．５Ｌ发酵装置。采用排水法计量气体，试验装置见图１。 表１原料的ＴＳ与ＶＳ 项目玉米秸稻草烟叶杆木薯杆污泥ＴＳ（％）８４．４２８６．３３８７．９６２３．９０１１．６４ＶＳ（％）７３．９６７５．０２６８．６８２２．００７．３２ １、止水夹２、胶管３、盖子４、发酵瓶５、胶管 ６、集气瓶７、集水瓶 图１反应装置示意图 １．２试验设计 试验设４个试验组和１个为空白组．每组３个平行，在３８℃的恒温间内发酵。将１００９ｔ－米秸、稻草、烟叶杆分别和８００９污泥混合均匀后加入发酵瓶中，将１００９木薯杆与６００９污泥混合均匀后也加入发酵瓶中，空白则将１０００９污泥加入发酵瓶中。 １．３分析项目及方法 ＴＳ测定是将待测混合物置于已烘干、称重的硬质玻璃杯中，（１０５±２）℃烘干至恒重，称重计算，而ＶＳ测定是将待测混合物置于已烘干、称重的坩埚中．（５５０－Ｉ－１０）℃灼烧至恒重，称重计算【６】。ＰＨ值采用精密试纸法。 每天定时测定发酵产气量，即测定集水瓶中水的体积量为日产气量。利用沼气分析仪（武汉四方沼气分析仪）及根据沼气燃烧的火焰颜色参照ＣＨ。含量标准卡联合检测ＣＨ。浓度｜７Ｊ。 ２．结果与讨论 ２．１发酵前后的相关测定及分析 从图２可以看出，各试验组发酵前后的ＴＳ及ＶＳ均有所下降，这说明原料被消耗并生产沼气。图中数据表明玉米秸、稻草、烟叶杆及木薯杆的ＴＳ降解率分别为 ２４ ｗⅥ唧．ｅｈｏｍｅ．ｇｏｖ．ｅｎ 万方数据
该表显示粪便和干粪其每公斤有机干物及每立方米发酵原料的气体产量。 原料固体 物% 有机固体物 占固体物% 平均产气量 立升/每公斤固体有机物 沼气 立方/每吨原料 苹果发酵下脚料 3 95 500 14 苹果渣25 86 700 151 啤酒渣25 65 700 116 生物垃圾40 50 615 123 干血粉屑90 80 900 648 脂眆分离残余物30 95 1000 285 漂浮淤泥15 90 1000 135 饲料和甜菜叶16 79 500 63 蔬菜下脚料15 76 615 70 绿草42 90 780 295 草药提取后剩物53 55 650 189 鸡粪便15 77 465 54 椰子壳95 91 700 605 土豆茎25 79 840 166 土豆发酵下脚料14 90 420 53 污水淤泥 4 70 525 15 苜蓿植物20 80 800 128 厨房下脚料14 93 550 72 树叶85 82 650 453 猪胃内杂物14 82 420 48 庄稼下脚料37 93 800 275 玉米青贮32 91 700 204 玉米秸杆86 72 900 557 水果渣45 93 615 257 油料作物下脚料92 97 700 624 内脏(压过) 28 90 500 126 内脏(未处理过) 15 84 500 63 马粪(新鲜) 28 75 580 122 油菜籽提炼后的粉89 92 633 518 牛粪便8 81 400 26 牛粪(新鲜) 22 83 420 77 羊粪(新鲜) 27 80 750 162 猪粪便 6 81 450 22 猪粪便85 85 500 361
根据人口数量计算沼气池容积：满足一个农户全家人口生活用能的沼气池池容，可用下列公式计算： V＝V1+V2＝V1+0.15V＝V1/0.85＝n?k?r /0.85 式中：V—沼气池总容积（立方米）； V1—发酵间容积（立方米），V1＝0.85V； V2—贮气间容积（立方米），V2＝0.15V； n—气温影响系数，一般南方地区取0.8～1.0，中部地区取1.0～1.2，北方地区取1.2～1.5； k—人口影响系数，2～3口之家取1.8～1.4，4～7口之家取1.4～1.1； r—每户人口数。 沼气池容积与人口的关系见表3-1。 表3-1 沼气池容积与人口的关系 池容（立方米） 6 8 10 每天可产沼气量（立方米） 1.2 1.6 2.0 可满足全家人口数（个） 3 4～5 5～6 （2）根据养殖规模计算沼气池容积：对于中小型养殖场和较大规模的庭院养殖户，沼气池容积应根据发酵原料的数量、一定温度下发酵原料在池内停留的时间和投料浓度计算，其计算公式如下： V＝（G?Ts?HRT）/（r?m） 式中：G—每天可供发酵的原料湿重（千克）； Ts—原料中干物质含量的百分比（%）； HRT—原料在池中的滞留天数（水力滞留期）； r—发酵原料浓度换算成的容重（千克/立方米），r＝原料浓度×发酵液容重，发酵液容重一般取水的容重，即1000千克/立方米； m—池内装料有效容积（%）。 例题：一养猪场，养猪250头，每天可产鲜猪粪1000千克，其干物质含量为20%，发酵原料容重为6%×1000千克/立方米，在35℃条件下发酵滞留期为15天，要求池内只装料85%，求需建多大的沼气池？ 解：V＝（G?Ts?HRT）/（r?m） ＝（1000×0.2×15）/（60×0.85） ＝58.82 （立方米） 经过计算，修建60方米的沼气池，即可满足要求。
目录 1.锅炉耗煤量的计算 (2) 1.1 厌氧罐所需热量 (2) 1.1.1 热损失Q1的计算 (2) 1.1.2原料升温所需热量Q2的计算 (4) 1.1.3反应罐内水分蒸发带走的热量Q3和厌氧发酵产生的热量Q4 (4) 1.1.4厌氧罐所需热量Q (4) 1.2锅炉烧煤量与烧煤时间 (5) 1.2.1 锅炉烧煤量 (5) 1.2.2 锅炉烧煤时间 (6) 1.3热损失校正因子a1和锅炉总效率校正因子a2的测定 (6) 1.3.1 热损失校正因子a1 (6) 1.3.2 锅炉总效率校正因子a2 (8) 1.3.3 因子a1和a2的计算 (9) 2. 产能和耗能拐点的计算 (10) 2.1产能计算 (10) 2.2耗能计算 (11) 2.2.1 北方地区全年耗能计算 (11) 2.2.2 燃煤锅炉的“耗能/产能”比 (12) 2.2.3 沼气锅炉的“耗能/产能”比 (12) 2.2.4 沼气发电机的余热满足率和经济效率 (13) 2.2.5 燃煤锅炉、燃气锅炉和沼气发电机组经济性对比分析 (15) 2.2.6 “拐点”结论 (16) 3. 解决夏天烧煤问题分析 (17) 3.1沼气发电余热回收 (17) 3.2太阳能加热 (17)
热量计算书 1.锅炉耗煤量的计算 1.1 厌氧罐所需热量 厌氧罐所需热量Q T＝Q1+Q2+Q3-Q4 Q1——反应罐总热损失； Q2——原料升温所需热量； Q3——反应罐内水分蒸发带走的热量； Q4——厌氧反应放出的热量。 1.1.1 热损失Q1的计算 （1）保温设计标准列于表1： （2）以北方地区的保温标准为例，不同规模的沼气工程在0℃时热损失列于表2：
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。
大型养猪场沼气工程设计方案 受居民的饮食结构、畜禽产品的增殖性能、生产投资等因素影响，中国猪肉食用量在肉食消费中一直占有重要地位，养猪业在畜禽养殖中占有很大的比重。1983年到2005年猪肉消费占肉食品比例均大于60%。2004年中国肉猪存栏48189.1万头，出栏61800.7万头，猪肉产量4701.6万吨，居世界第一位，肉类人均占有量达55.73 kg/人，其中猪肉36.17 kg/人，超过世界猪肉人均的15.74 kg/人。2004年我国全年畜禽养殖业粪便废弃物的产生量为25.76亿吨，其中猪年排泄粪便为12.31亿吨，占总粪便量的47.8%，随着养猪业的发展，必然导致更大量的粪便废弃物，因此猪场粪污水的治理成为畜禽污染治理的关键。 2.1沼气产量计算 2.1.1干物质量计算 猪场基础母猪存栏量500头，猪场总存栏量为5354头，设计采用干清粪工艺，按《畜禽养殖业污染物排放标准》计算，夏季污水排放量为1.8m3/（百头.d），冬季污水排放量为1.2m3/（百头.d），则排放污水量为64.2～96.4 m3/d。日产粪便量为5.1t/d，猪粪含水率按82%设计，干物质（TS）量计算见表2-1。本项目中，干物质量按照0.92 t/d进行设计。 2.1.2物料总量和补充水量计算 本设计中采用高浓度反应器设计，养殖场产生的5.1t鲜猪粪全部投放到高浓度反应器，并调配成10％干物质浓度，约需要4.1m3污水，余下猪场排放的污水经过水力筛，将部分存留在污水中的猪粪渣筛除，投入到配料池，与鲜猪粪一同调配（该部分物料包含在 5.1t 鲜猪粪中），过筛后污水进入储肥池，进行厌氧处理储存。 加水量计算： W=Xq(α×m0-W0) 式中Xq=16t m0=18% W0=1- m0=82% 配水比a= 11.5 若发酵物料干物质含量mp=8% 含水量wp=92% 则X=则α==11.5 W=16(11.5×18%-83%)=17.33t≈17t 每天进入发酵罐物料总量约16＋17＝33t （理论和实践测定：TS=8%之物料容重r≈1030㎏/m3） .通过有效保温和增温措施，确保全年恒定中温发酵（t=33℃-38℃）， 则设计容积产气率ξ＝0.8—1.2m3/m3.d 发酵罐的容积大小与发酵原料的特性、发酵液浓度和水力滞留期有关。 发酵罐的容积V1与每日处理原料量、发酵液浓度。发酵液密度和滞留期有关。 计算公式： V1 = G f * HRT / q y V1 为发酵罐内发酵液的容积；G 为发酵罐每天进料量；f 为发酵原料干物质含量；q 为发酵液浓度；y 是发酵液的密度。 发酵罐的总容积V等于发酵罐的发酵液容积V1加上发酵罐的储气容积V2。V2 一般取V2 = （8%~10% V1 V = V1 + V2 2.1.3沼气产量计算考虑2%的干物质损耗率，每天投TS 902kg，产沼率为0.28～0.32 m3/kg TS，取值0.30 m3/kg TS，可产沼气271m3。
产生沼气的基本原理 1?沼气定义? 沼气是指利用人畜粪便、秸秆、污泥、工业有机废水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧(没有氧气)条件下，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，最终产生沼气的过程。沼气是一种高效、清洁燃料，是各种有机物质在适宜的温度、湿度下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃气体。其主要成分是甲烷和二氧化碳，通常情况下甲烷(CH4?)约占所产生的各种气体的50~70%，二氧化碳(CO2)约占30~40%,此外还有少量氢(H2)、氮气(N2)、一氧化碳(CO)、硫化氢(H2S)和氨(NH3)等。? 在构成生物体的物质中，除了矿物质和木质素外，几乎所有的生物质都可以用来产生沼气，包括动物和人的排泄物、污水污泥、农作物秸秆、含碳工业废物等，所以沼气的成本相当低廉。沼气的生产工艺比较简单，一个农村家庭就可以建造自己的沼气池。沼气的用途也很广泛，它不仅能用于燃烧和照明，还可以作为燃料用于发电。沼气这种来源丰富、成本低廉的优质气体燃料，无论在发达国家还是在发展中国家均得到高度重视。发达国家主要从保护环境出发，建立了很多沼气工程，以处理城乡有机废弃物，并获得煤气替代品。在发展中国家，沼气是解决农村能源的一项重要途径，印度和中国是最早大力开发沼气的国家，并且取得了巨大的成就。沼气是一种高热值、高品位的能源，它是最合理利用、多次利用和综合利用生物质能的最有效形式，可以将植物机体的肥料、饲料、热能3种机能充分发挥出来。在广大农村牧区普及沼气，可以把人畜粪便和杂草、秸秆、枯叶等一起投入沼气池发酵，制取沼气作燃料。沼气池中的水和沉渣，保存了植物和粪便中的绝大部分氮、磷、钾元素，是优质的有机肥料，可以使生物质能利用3次至4次，使生物体内的能量和各种成份都能得到充分的利用。在城镇利用工业生产中的废物和生活污水来生产沼气也正在迅速发展，造纸厂、酿酒厂、屠宰厂的废水和生活污水中均有大量的有机物，这些废物都可以作为沼气生产的原料，变废为宝，从而减少城市污染，造福市民。? 我国是一个农业大国，农业废弃物资源分布广泛，其中农业秸秆年产量超过6亿吨，可作为能源用的秸秆约3.5亿吨，约折合1.5亿吨标准煤；工业废水和禽畜养殖场废弃物理论上可以产生沼气近800亿立方米，相当于5700万吨标准煤。沼气已成为我国农村能源的重要组成部分，它不仅可解决农村的部分能源问题，而且可以把养殖业、种植业有机的融为一体，形成绿色农业、环保农业，促进农村经济的快速发展。沼气技术在我国具有巨大的发展潜力。据专家测算，安装一个6-8m3的沼气罐，能解决5口之家每年的做饭、取暖、照明、洗浴等生活能源。每年可节约煤约8000块、节电约230度、薪柴和秸秆2吨左右（相当于3.5亩森林植被），折合人民币可节约2500元以上，同时还可减少2吨二氧化碳的排放，保护森林资源和防治水土流失。一次产生的沼渣相当于300斤氮肥、250斤磷肥、200斤钾肥，含有17种氨基酸和多种微量元素，对40多种农作物病虫害有显着的防治效果。? 2?沼气产生的基本原理? 沼气是有机物质在隔绝空气和保持一定水分、温度、酸碱度等条件下，经过多种微生物(统称沼气细菌)的分解而产生的。沼气细菌分解有机物质产生沼气的过程，叫沼气发酵。这是沼气产生的基本原理，即厌氧机理，其发酵的生物化学过程，大致可分为3个阶段，见 图?
农业废弃物厌氧发酵制取沼气技术的研究进展 摘要：为了研究中国农业废弃物制取沼气的研究及利用现状，笔者结合自身及前人的研究成果，通过描述中国农业废弃物的利用现状及厌氧发酵制取沼气技术的机理，产甲烷菌的基本研究以及3种常见农业废弃物厌氧发酵产沼气的研究结果，概括了利用厌氧发酵处理农业废弃物的必要性及技术上的可行性。但同时发现，很多研究成果没有在中国农业废弃物的利用上得到充分利用，本研究的成果在今后对农业废弃物进行合理有效的利用及处理上有很大的参考作用。 0引言 中国每年产生的农业废弃物，仅农作物秸秆的量就约为7亿t，大中城市郊区的集约化养殖场产生的畜禽粪便因超过农田环境自身消纳的能力，也对城市郊区环境造成了较大的污染。本研究通过倡导利用厌氧发酵生沼气技术处理农业废弃物，能有效保护农村及城市郊区的环境，同时能改善当前中国能源利用领域过分依赖煤炭，污染严重，能源利用率低等不合理现象，对解决中国经济发展的瓶颈有重要意义。 当前农业废弃物的利用技术有很多，主要包括：能源化、肥料化、饲料化和材料化技术，而能源化是当前研究的重点，如将玉米秸秆通过等离子体热裂解液化制取生物油，厌氧微生物利用麦麸产氢以及利用甜高粱茎秆汁液发酵制取生物酒精等。与其他农业废弃物能源化的技术相比，厌氧发酵生产沼气技术目前比较成熟，可以实现产业化。如北方“四位一体”沼气生态模式和南方的“猪、沼、果”生态模式等。 与此同时，大量的利用农业废弃物发酵产沼气的基础研究也在进行，如碱预处理对稻草发酵产沼气的效果，同时刘荣厚等还发现蔬菜废弃物用厌氧发酵工艺处理制取沼气是可行的。沼液及沼渣作为沼气发酵的一种副产物，也有很大的作用，50%浓度的沼液能提高草莓的果实品质，添加煤油和洗衣粉的沼液混合物是一种防治菜青虫的良好杀虫剂。 本研究针对农业废弃物制取沼气技术在处理废弃物的实际应用上的不足，与其比较成熟的研究现状脱节的问题，通过全面地概括论证利用厌氧发酵处理农业废弃物的必要性及技术上的可行性，倡导积极发展厌氧发酵制取沼气技术，并在实际中大量应用该技术处理中国的农业废弃物，相信在厌氧发酵制取沼气技术的广发推广上能起到非常积极的作用。 1厌氧发酵制取沼气技术的机理 目前为止，对厌氧发酵制取沼气技术机理的研究比较成熟。沼气发酵的过程，实际上是微生物的物质代谢和能量转换过程，在分解代谢过程中微生物获得能量和物质，以满足自身生长繁殖，同时大部分物质转化为甲烷和二氧化碳。 其基本过程通常可分为液化、产酸、产甲烷3个阶段，前2个阶段合称为不产甲烷阶段，不过目前比较权威的是把沼气发酵理论分为2阶段厌氧发酵理论和3阶段厌氧发酵理论。 2阶段理论主要针对一些可溶性的复杂有机物，第1阶段是在产酸菌的作用下，有机物被分解为低分子的中间产物如有机酸如乙酸、丁酸等及氢气、二氧化碳等气体；第2阶段是产甲烷菌将第1阶段产生的中间产物继续分解为甲烷和二氧化碳。3阶段理论主要针对不溶性的复杂有机物，相对2阶段理论，主要是多了1个水解和发酵的阶段，在这一阶段，复杂有机物在微生物（发酵菌）作用下进行水解和发酵：多糖先水解为单糖，再通过酵解途径进一步发酵成乙醇和脂肪酸等；蛋白质则先水解为氨基酸，再经脱氨基作用产生脂肪酸和氨；脂类转化为脂肪酸和甘油，再转化为脂肪酸和醇类。 也有研究将产甲烷的3阶段理论中的第1阶段拆分为2步，认为沼气发酵应具体分为4个步骤，分别是：聚合物的水解、水解产生的单体发酵生成挥发性脂肪酸酸和乙醇等、中间产物转换为乙酸和氢气、甲烷的形成。 2产甲烷菌的研究 2.1产甲烷菌的种类与基本性质 产甲烷菌是一类能够将无机或有机化合物厌氧消化转化成甲烷和二氧化碳的古细菌，它们生长在严格厌氧的环境中，不能利用复杂的有机物作为能量来源，只能利用氢气、二氧化碳、甲酸、甲醇、甲基胺、乙酸等简单物质合成甲烷进行能量代谢，是厌氧发酵过程的最后一个成员。
收藏！各大领域沼气发酵原料产气特性及原料产气率汇总 理论上，绝大部分有机物都可以作为沼气发酵原料，沼气发酵原料一般可分为四大类：农业类发酵原料、工业类发酵原料、市政废弃物类发酵原料和水生植物废弃物发酵原料。本期对这四大类沼气发酵原料产气特性及原料产气率进行了整表汇总，方便大家随时对照查看，欢迎收藏！ 一、畜禽粪污 表1、畜禽粪污原料特性及原料产气率 注：FM：鲜重；TS：总固体；VS：挥发性固体 畜禽粪便作为沼气发酵的原料有许多优势： 1 碳氮比一般在15:1~30:1，十分适合厌氧微生物的生长。 2 具有较高的缓冲能力，能应对不严重的酸化现象。 3 一些畜禽粪便(如牛粪、鹿粪)中含有瘤胃微生物，可以为沼气发酵体系补充沼气发酵菌种。 然而，畜禽粪污作为沼气发酵原料也有一些限制因素： 1 畜禽粪污体积大、干物质含量比较低，鲜粪一般小于30%，冲洗污水低于3%，所以单位体积原料的沼气产量比较低，原料或沼液的运输成本较高。 2 饲料中重金属和抗生素的添加量日趋加大，重金属和抗生素会影响沼气发酵过程以及沼渣、沼液的处理和还田利用。 3 畜禽粪污中氮的含量较高，容易造成沼气发酵体系氨抑制。 为解决上述问题，通常将畜禽粪污和易降解种植业废弃物混合发酵，畜禽冲洗污水可以用于稀释其他发酵原料，相对于畜禽粪污原料单一发酵，混合发酵体系更加稳定。 不同种类的畜禽粪便，具有不同的理化特性，会影响沼气工程的效率和稳定性。在沼气工程设计时，需要特别注意： 1 牛粪中草较多，沉淀物较少，浮渣量多于沉渣量。奶牛粪含砂量还比较高，要注意除砂。 2 猪粪中草和沉淀物都比较多，沉渣量多于浮渣量，由于冲洗污水量较大，所以猪场粪污水量大，浓度低，升温困难，冬季产气少。 3 鸡粪中含有羽毛、砂石，发酵过程中沉渣较为结实。另外，不同于奶牛粪中的砂，鸡粪中的砂石包裹于有机物中，所以对砂的去除更为困难。 4 羊粪和兔粪中含草较多，呈颗粒状，需要在预处理阶段设置泡粪池，使其中的有机物尽可能溶于料液中。 二、农作物秸秆 表2、农作物秸秆原料特性及原料产气率
1.2.2 厌氧处理工艺选择 1、各类厌氧工艺性能概述 （1）完全混合厌氧工艺（CSTR） CSTR是在常规消化器内安装了搅拌装置，使发酵原料和微生物处于完全混合状态，该消化器常采用恒温连续投料或半连续投料运行，适用于高浓度及含有大量悬浮固体原料的处理。在该消化器内，新进入的原料由于搅拌作用很快与发酵期内的发酵液混合，使发酵池底浓度始终保持相对较低的状态。而其排除的料液又与发酵液的底物浓度相等，并且在出料时微生物也一起被排出，所以，出料浓度一般较高。该消化器具有完全混合的状态，其水力停留时间、污泥停留时间、微生物停留时间完全相等，即HRT=SRT=MRT。为了使生长缓慢的产甲烷菌的增殖和冲出速度保持平衡，要求HRT较长，一般要10-15d或更长的时间，进料浓度8%-12%。中温发酵时负荷为3-4kgCOD（m3.d），高温发酵为5-6 kgCOD（m3.d）。 CSTR的优点：1.可以进入高悬浮固体含量的原料；2.消化器内物料的均匀分布，避免了分层状态，增加了底物和微生物接触的机会；3. 消化器内温度分布均匀；4.进入消化器的抑制物质，能够迅速分散，保持较低的浓度水平；5.避免了浮渣、结壳、堵塞、气体逸出不畅和短流现象。 缺点：1.由于消化器无法做到使SRT和MRT在大于HRT的情况下运行，所以需要消化器体积较大；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.底物流出该系统时未完全消化，微生物随出料而流失。 （2）厌氧接触工艺反应器 厌氧接触工艺反应器是完全混合式的，是在连续搅拌完全混合式厌氧消化反应器（CSTR）的基础上进行了改进的一种较高效率的厌氧反应器。反应器排出的混合液首先在沉淀池中进行固液分离，污水由沉淀池上部排出，沉淀池下部的污泥被回流至厌氧消化池内。这样的工艺既保证污泥不会流失，又可提高厌氧消化池内的污泥浓度，从而提高了反应器的有机负荷率和处理效率，与普通厌氧消化池相比，可大大缩短水力停留时间。目前，全混合式的厌氧接触反应器已被广泛应用于SS浓度较高的废水处理中。其不足之处在于，厌氧污泥经沉淀池再回流，温度变化较大，影响了厌氧处理效率的提高，同时，厌氧罐内的热能损失也较大。但因受水泵性能的限制，该装置进料的干物质浓度（TS%）为4-6%，故需配兑2.5-3倍于发酵原料重量的配料污水；还需多级“预处理”以去除堵察水泵和管道的秸草等较大固形物。 （3）厌氧滤器（AF） 厌氧滤器是采用填充材料作为微生物载体的一种高速厌氧反应器，厌氧菌在填充材料上附着生长，形成生物膜。生物膜与填充材料一起形成固定的滤床。厌氧滤床可分为上流式厌氧滤床和下流式厌氧滤床二种。污水在流动过程中生长并保持与充满厌氧细菌的填料接触，因为细菌生长在填料上将不随出水流失，在短的水力停留时间下可取得较长的污泥泥龄。厌氧滤器的缺点是填料载体价格较贵，反应器建造费用较高，此外，当污水中SS含量较高时，容易发生短路和堵塞。 （4）上流式厌氧污泥床反应器（UASB） 待处理的废水被引入UASB反应器的底部，向上流过由絮状或颗粒状厌氧污泥的污泥床。随着污水与污泥相接触而发生厌氧反应，产生沼气引起污泥床的扰动。在污泥床产生的沼气有一部分附着在污泥颗粒上，自由气泡和附着在污泥颗粒上的气泡上升至反应器的上部。污泥颗粒上升撞击到三相分离器挡板的下部，这引起附着的气泡释放；脱气的污泥颗粒沉淀回到污泥层的表面。自由状态下的沼气和由污泥颗粒释放的气体被收集在三相分离器锥顶部的集气室内。液体中包含一些剩余的固体物和生物颗粒进入到三相分离器的沉淀区内，剩余固体物和生物颗粒从液体中分离并通过三相分离器的锥板间隙回到污泥层。UASB反应器的特点在于可维持较高的污泥浓度，很长的污泥泥龄（30天以上），较高的进水容积负荷率，
大型沼工程的几种常用沼气生产工艺流程设计 一、总述 在为规模化畜禽养殖场、屠宰场设计大型沼气工艺流程时， 首先要明确工程最终要达到的目标。最终目标基本上有三种类 型：一是以生产沼气和利用沼气为目标；二是达到环境保护要求，排水符合国家规定的标准为目标；三是前两个目标相结合，对沼气、沼液和沼渣进行综合利用，实现生态环境建设。 沼气工程的工艺类型选择主要是依据沼气工程的建设目的 和环境条件。工艺选择原则是在生产沼气同时，必须满足环境要求，不能造成二次污染。通常沼气工程工艺可分为能源生态型和 能源环保型两种类型。 能源——生态型工艺流程：能源生态型就是沼气工程周边有足够面积的农田、鱼塘、植物塘等，来消纳经沼气发酵后的沼渣、沼液，是沼气工程成为生态农业园纽带。能源生态型沼气工程可以合理配置养殖业与种植业，既不需高额的沼液后处理，又可促进生态农业发展。 能源——环保型工艺流程：能源环保型就是沼气工程周边环境无法消纳沼气发酵后的沼渣、沼液，必须将沼渣制成商品肥料，将沼液经过好氧发酵等一系列后处理达到国家排放标准进行排
放。 厌氧消化器是沼气工程的核心，常根据工艺类型和原料的特点进行设备选型和工艺流程的确定。常用于我国大型沼气工程的厌氧消化器主要包括： “能源——生态型”沼气工程所用厌氧消化器主要有升流式 固体反应器（USR）、全混合厌氧消化器（CSTR）和塞流式反应器（PFR）。 “能源——环保型”沼气工程所用厌氧消化器主要有升流式 厌氧污泥床（UASB）、复合厌氧反应器（如UBF）。 二、沼气工程工艺流程设计 （一）使用升流式固体反应器（USR）的能源——生态型沼气工程工艺流程 1、升流式固体厌氧反应器（USR） 升流式固体厌氧反应器（USR）,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
《新能源技术》课程报告 姓名学号： 学院(系): 专业: 题目: 沼气的生产及其应用 组别 任课教师 硕士导师 2015年11月20号
沼气的生产及其应用 摘要：沼气是有机物（比如污水、动物排泄物、工农业废弃物、城市固体废物）分解之后的产物。沼气的成分中一般含有50%-70%的甲烷和30%-40%的二氧化碳，其他的成分还有氢气、一氧化碳和氮气等。与之形成对比，天然气通常含有超过70%的甲烷，其余的大部分是烃类（比如丙烷和丁烷）和二氧化碳，以及其他的污染成分。如果用来给汽车提供燃料，沼气必须就近经过净化和压缩或者注入到燃气管道运输至各地的加气站。中国作为能源消费大国，新能源的开发利用对国民经济的可持续发展具有重要的意义。本文将围绕沼气的组成、制备沼气所需的原料、厌氧发酵、沼气的应用和其优缺点这5个部分的内容介绍。 关键词：沼气；厌氧发酵；沼气的应用；甲烷 Production and Applications of Biogas ABSTRACT：Biogas is a product of decomposing organic matter, such as sewage, animal byproducts, and agricultural, industrial, and municipal solid waste. Biogas is usually 50%-70% methane and 30%-40% carbon dioxide, with traces of gases such as hydrogen, carbon monoxide, and nitrogen. In contrast, natural gas is usually more than 70% methane, with most of the rest being other hydrocarbons (such as propane and butane) and traces of carbon dioxide and other contaminants. To fuel vehicles, biogas must be upgraded to a purity standard and either compressed for onsite dispensing or injected into the gas grid for distribution to dispersed fueling locations. As a big energy consumption country, China's new energy development and utilization of the sustainable development of national economy is very importance.This paper will tell you something about biogas, Anaerobic Digestion, The application of biogas, The application of biogas,methane. KEYWORDS：Biogas, Anaerobic Digestion, The application of biogas,methane 1 引言 沼气，顾名思义就是沼泽里的气体。是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种混合气体。人们经常看到，在沼泽地、污水沟或粪池里，有气泡冒出来，如果我们划着火柴，可把它点燃，这就是自然界天然发生的沼气。由于这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气。人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧（没有氧气）条件下发酵，类繁多的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。沼气是一种混合气体，可以燃烧。沼气是有机物经微生物厌氧消化而产生的可燃性气体。沼气是多种气体的混合物，一般含甲烷50～70%，其余为二氧化碳和少量的氮、氢和硫化氢等。其特性与天然气相似。中国作为能源消费大国，新能源的开发利用对国民经济的可持续发展具有重要的意义。本文将围绕沼气的组成、制备沼气所需的原料、厌氧发酵、沼气的应用和其优缺点这5个部分的内容介绍。2 沼气在我国的发展趋势 中国作为能源消费大国，新能源的开发利用对国民经济的可持续发展具有重要的意义，随着农村社会经济的迅速发展，农村能源消耗也日益增大，在此背景下，沼气资源作为一项极具应用前景的新能源，其开发利用是解决能源紧张形势下农村能源供应问题的有效举措，其发展日益受到国家的重视。2000年以后，中央财政不断加大对农村沼气建设的资金投入，其中，“十一五”以来，中央累计投入农村沼气建设资金212亿元。据农业部规划，“十二五”期间中央投资优先支持向农户集中供气的大中型沼气项目，要在保证“户用沼气”供应的情况下，扩大“沼气用户”，调整沼气发展的布局，通过试点工程的示范带动商业沼气的发展；2015年，农村户用沼气用户达到5000-5500万户。 3 沼气的组成 沼气是一种可燃性混合气体，主要成分是CH4（约为50%～70%）和CO2（约为30%～40%），还含有少量的H2S、O2、H2、CO、N2
产生沼气的基本原理 1 沼气定义 沼气是指利用人畜粪便、秸秆、污泥、工业有机废水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧(没有氧气)条件下，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，最终产生沼气的过程。沼气是一种高效、清洁燃料，是各种有机物质在适宜的温度、湿度下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃气体。其主要成分是甲烷和二氧化碳，通常情况下甲烷(CH4 )约占所产生的各种气体的50~70%，二氧化碳(CO2)约占30~40%,此外还有少量氢(H2)、氮气(N2)、一氧化碳(CO)、硫化氢(H2S)和氨(NH3)等。 在构成生物体的物质中，除了矿物质和木质素外，几乎所有的生物质都可以用来产生沼气，包括动物和人的排泄物、污水污泥、农作物秸秆、含碳工业废物等，所以沼气的成本相当低廉。沼气的生产工艺比较简单，一个农村家庭就可以建造自己的沼气池。沼气的用途也很广泛，它不仅能用于燃烧和照明，还可以作为燃料用于发电。沼气这种来源丰富、成本低廉的优质气体燃料，无论在发达国家还是在发展中国家均得到高度重视。发达国家主要从保护环境出发，建立了很多沼气工程，以处理城乡有机废弃物，并获得煤气替代品。在发展中国家，沼气是解决农村能源的一项重要途径，印度和中国是最早大力开发沼气的国家，并且取得了巨大的成就。沼气是一种高热值、高品位的能源，它是最合理利用、多次利用和综合利用生物质能的最有效形式，可以将植物机体的肥料、饲料、热能3种机能充分发挥出来。在广大农村牧区普及沼气，可以把人畜粪便和杂草、秸秆、枯叶等一起投入沼气池发酵，制取沼气作燃料。沼气池中的水和沉渣，保存了植物和粪便中的绝大部分氮、磷、钾元素，是优质的有机肥料，可以使生物质能利用3次至4次，使生物体内的能量和各种成份都能得到充分的利用。在城镇利用工业生产中的废物和生活污水来生产沼气也正在迅速发展，造纸厂、酿酒厂、屠宰厂的废水和生活污水中均有大量的有机物，这些废物都可以作为沼气生产的原料，变废为宝，从而减少城市污染，造福市民。 我国是一个农业大国，农业废弃物资源分布广泛，其中农业秸秆年产量超过6亿吨，可作为能源用的秸秆约3.5亿吨，约折合1.5亿吨标准煤；工业废水和禽畜养殖场废弃物理论上可以产生沼气近800亿立方米，相当于5700万吨标准煤。沼气已成为我国农村能源的重要组成部分，它不仅可解决农村的部分能源问题，而且可以把养殖业、种植业有机的融为一体，形成绿色农业、环保农业，促进农村经济的快速发展。沼气技术在我国具有巨大的发展潜力。据专家测算，安装一个6-8m3的沼气罐，能解决5口之家每年的做饭、取暖、照明、洗浴等生活能源。每年可节约煤约8000块、节电约230度、薪柴和秸秆2吨左右（相当于3.5亩森林植被），折合人民币可节约2500元以上，同时还可减少2吨二氧化碳的排放，保护森林资源和防治水土流失。一次产生的沼渣相当于300斤氮肥、250斤磷肥、200斤钾肥，含有17种氨基酸和多种微量元素，对40多种农作物病虫害有显著的防治效果。 2 沼气产生的基本原理 沼气是有机物质在隔绝空气和保持一定水分、温度、酸碱度等条件下，经过多种微生物(统称沼气细菌)的分解而产生的。沼气细菌分解有机物质产生沼气的过程，叫沼气发酵。这是沼气产生的基本原理，即厌氧机理，其发酵的生物化学过程，大致可分为3个阶段，见 图