四方仪器|浅谈沼气工程的几种建设模式

　　沼气工程是以开发利用畜禽粪污、生活垃圾、污水等废弃物为对象，以获取能源和治理环境污染为目的，实现农业生态良性循环的农村能源工程技术。

　　沼气工程包括厌氧发酵主体及配套工程技术，主要是通过厌氧发酵及相关处理降低粪水有机质含量，达到或接近排放标准并按设计工艺要求产沼气；沼气利用产品与设备技术，主要是利用沼气或直接用于生活用能，或发电、或烧锅炉、或直接用于生产供暖、或作为化工原料等；沼肥制成液肥和复合肥技术，则主要是通过固液分离，添加必要元素和成份，使沼肥制成液肥或复合肥，供自身使用或销售。

图1、沼气工程建设原理图

　　一、建设基本原则

　　1、 最大程度的废物资源化原则

　　资源化利用是农业废弃物污染防治的核心内容。农业废弃物是一种有价值的资源，经过处理后可作为燃料、肥料、饲料、工业原料等，具有很大的经济价值。利用好农业废弃物资源，不仅可减轻对环境的污染，还可改良土壤理化性状，提高土壤肥力，提高农产品产量和品质，增加产品竞争力。

　　2、 清洁化原则

　　畜禽养殖场污染排放量大，在污染防治上着重于污染减量化原则，即通过生产结构调整及开展清洁生产减少污染物产生量，对环境起到一个清洁作用，从而降低处理难度及处理成本，同时也可使农业废弃物的肥效得以最大限度的保存和处理利用。

　　3、 无害化原则

　　农业废弃物，尤其是畜禽粪便中大量的病原体，会给人畜带来很多潜在的危害。故在利用之前要进行粪便和污水的无害化处理，使其在利用时不会对牲畜和作物的生长产生不良影响；排放的污水和粪便不会对土地、地下水和地表水产生污染等；污水必须根据国家规定的标准，选择适宜的处理工艺和技术达标排放。而应用于还田的固体废弃物需要进行干燥和堆肥处理，达到无害化标准，以防治生物性污染。

　　4、 生态化原则

　　根据物质循环、能量流动和生态良性循环基本原理，将种植业与畜牧业、新能源、渔业紧密结合，以农养牧、养渔，以牧、渔促农，实现生态系统的良性循环，是解决农业废弃物污染的主要途径之一。

　　1、 地埋式沼气池

　　比较常见的沼气池是传统地埋式的，地埋式又通过用材不同，有之前比较老的是用砖砌成的，这种优点是造价便宜，缺点是容易漏气，使用寿命不会很长。

　　现在地埋式主要是用钢筋混凝土，这种寿命长，也不容易漏气，非常有保障，目前在南方比较普遍，北方不适用。

　　2、 连续搅拌反应器系统（CSTR）

　　性质：连续搅拌反应器是指带有搅拌桨的槽式反应器。搅拌的目的在于使物料体系达到均匀状态，有利于反应的均匀和传热。反应过程包括体系中物料的物理和化学的变化，其体系特征的参数包括温度、压力、液位及体系组分等。

　　原理：在一个密闭罐体内完成料液的发酵、沼气产生的过程。消化器内安装有搅拌装置，使发酵原料和微生物出于完全混合状态。投料方式采用恒温连续投料或半连续投料运行。新进入的原料由于搅拌作用很快与发酵器内的全部发酵液菌种混合，使发酵底物浓度始终保持相对较低状态。

　　设备组成部分：刚性顶的拼装罐体、搅拌机、正负压保护器、增温控温系统、溢流槽、带刮板视镜、透光孔、取样口。

　　搅拌方式：顶入搅拌、侧搅拌、沼气搅拌。

　　使用领域：应用于屠宰废水，牛、猪、鸡等养殖场中畜禽粪便的处理和沼气生产、发电工程；城市生活污泥等SS较多的高浓度有机废水处理工程。

　　设备优点：

　　1） 适应于北方寒冷地区；

　　2） 高径比较大，利于厌氧反应，保证产气量；

　　3） 顶入式搅拌强度大，特别适用于固体含量较高的物料发酵；

　　4） 该工艺占地少、成本低，是目前世界上最先进的厌氧反应器之一。

　　三、沼气的6种循环利用模式

　　1、“粮→猪→沼→粮”模式。即用粮食作物秸秆配合饲料喂猪，猪粪尿下池产沼气，沼气煮饭点灯，沼肥用于肥田，沼液喂猪。

　　2、“猪→沼→鱼”模式。适合畜牧、水产养殖专业户。利用沼液和部分畜粪养鱼，塘泥返田作肥料，沼气点灯诱蛾灭虫喂鱼。

　　3、“鸡→猪→沼→菜”模式。即猪圈上建鸡舍养鸡，鸡粪落下来喂猪，猪圈下建沼气池，沼气煮食，沼肥返地种菜。此模式适合城镇附近的农户，以向城提供镇商品肉食、蛋品和蔬菜为主。最大的特点是能够充分利用时间、空间和劳力，实现“以沼促菜、以菜促猪，以猪促沼”的良性循环。

　　4、“猪→沼→果”模式。适合田少山地多，以栽种经济作物和果木为主的农户，即以沼气为纽带，连动畜牧业、果业、种植业等相关产业共同发展。猪粪下池产气，沼气用于炊具照明，沼液喂猪，沼肥施果树。

　　5、“猪→沼→菇”模式。即猪粪下池产气，沼渣培育食用菌，菌糠肥料下田，沼液喂猪。这种模式适合经济不发达地区，沼渣经过沼气池厌氧灭菌处理，没有粪虫，用沼渣作培养料，杂菌污染的可能性小。

　　6、“鸡→猪→沼→孵鸡”模式。即鸡粪喂猪，猪粪下池，沼气用于孵鸡，沼渣饲养蚯蚓，沼液种青饲料，蚯蚓和青饲料再用来喂鸡和猪。该模式利用沼气孵鸡，可降低成本，不受煤、油、电不足的制约。

　　四、结语

　　沼气工程是实现农业废弃物资源化利用和减少环境污染的重要途径，并且能在一定程度上缓解我国的能源压力。沼气工程的建设应遵循文中提到的基本原则，工艺及循环利用模式可根据实际情况进行选择，尽量做到工程标准化、建设模块化、运行维护专业化、管理规范化。

　　（来源：沼气圈）