中國固廢網(wǎng)消息，近日發(fā)布的《中國西部小城鎮(zhèn)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)指南卷（II）：城鎮(zhèn)垃圾處理》中介紹了幾種適合小城鎮(zhèn)的垃圾處理技術(shù)，小城鎮(zhèn)垃圾沼氣發(fā)酵處理技術(shù)是其中一個。
小城鎮(zhèn)垃圾沼氣發(fā)酵處理技術(shù)隨著我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)等由分散戶養(yǎng)形式向規(guī)?；?、集約化方向的發(fā)展，畜禽養(yǎng)殖場糞便和農(nóng)副產(chǎn)品加工廢料等農(nóng)業(yè)有機廢棄物對廣大小城鎮(zhèn)地區(qū)周邊環(huán)境的污染日趨嚴重。建設(shè)規(guī)?；託夤こ滩粌H可以解決小城鎮(zhèn)地區(qū)日益嚴重的垃圾污染問題，而且還能帶來居民日常生產(chǎn)、生活所需的部分能源。
小城鎮(zhèn)規(guī)模的沼氣工程具有設(shè)計靈活、占地面積少、易于管理、建設(shè)周期短、工程投資較小等諸多優(yōu)勢，使得厭氧沼氣工程具有極強的生命力和發(fā)展?jié)摿?。由于目前我國關(guān)于農(nóng)村有機廢棄物沼氣發(fā)酵工程的建設(shè)標準及規(guī)范等文獻資料較少，本指南將主要參考《規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場沼氣工程運行、維護及其安全技術(shù)規(guī)程》和《規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場沼氣工程設(shè)計規(guī)范》等相關(guān)內(nèi)容，簡要介紹沼氣發(fā)酵工程涉及的基本概念及運行管理中需要引起注意的問題。
沼氣發(fā)酵技術(shù)原理
有機垃圾沼氣發(fā)酵是指有機物在特定的厭氧條件下，微生物將有機質(zhì)進行分解，其中一部分碳素物質(zhì)轉(zhuǎn)化為沼氣（主要成分是甲烷和二氧化碳）。沼氣發(fā)酵主要分為液化、產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷3個階段進行。
沼氣發(fā)酵工藝流程
一個完整的沼氣發(fā)酵工程，無論規(guī)模大小，都主要包括以下工藝流程：原料的收集、預(yù)處理、消化器（沼氣池）、出料的后處理和沼氣的凈化與儲存等。
?。?）原料的收集
充足而穩(wěn)定的原料供應(yīng)是厭氧發(fā)酵工藝的基礎(chǔ)，不少沼氣工程因原料來源的變化被迫停止運轉(zhuǎn)或報廢。原料的收集方式又直接影響原料的質(zhì)量，因此小城鎮(zhèn)地區(qū)要根據(jù)當?shù)貤l件合理安排廢物的收集方式及集中地點，以便就近進行厭氧發(fā)酵處理。
收集到的原料一般要進入調(diào)節(jié)池進行儲存，因為原料收集的時間比較集中，而消化器的進料常需在一天內(nèi)均勻分配。因而調(diào)節(jié)池的大小一定要能儲存24h的廢物量。在溫暖季節(jié)，調(diào)節(jié)池?？杉嬗兴峄饔?，這對改善原料性能和加速厭氧消化有好處。
?。?）原料預(yù)處理
原料常混有生產(chǎn)作業(yè)中的各種雜物，為了便于輸送和防止發(fā)酵過程中出現(xiàn)故障，或為了減少原料中的懸浮固體含量，有的在進入消化器前要對原料進行預(yù)處理。
?。?）消化器
消化器是沼氣發(fā)酵的核心設(shè)備。微生物的繁殖，有機物的分解轉(zhuǎn)化，沼氣的生成都是在消化器里進行的。因此消化器的結(jié)構(gòu)和運行情況是一個沼氣工程設(shè)計的重點。首先要根據(jù)發(fā)酵原料的以及發(fā)酵條件選擇適宜的工藝類型和消化器結(jié)構(gòu)。
?。?）出料的后處理
出料的后處理為沼氣工程所不可缺少的構(gòu)成部分。過去有些工程未考慮出料的后處理問題，造成出料的二次污染。出料后處理的方式多種多樣，最簡便的是用作肥料施入土壤或池塘?？煽康姆椒ㄊ菍⒊隽线M行沉淀后再將沉渣進行固液分離，固體殘渣用作肥料或配合適量化肥做成適用于各種花果的復(fù)合肥料，適合市場要求，有較好的經(jīng)濟效益。清液部分可處理后排放，或用于灌溉或再回用為生產(chǎn)用水。
（5）沼氣的凈化、存儲和輸配
沼氣發(fā)酵會有水分進入沼氣，同時還會有一定量的硫化氫和二氧化硫氣體進入沼氣，水蒸氣影響沼氣利用，后兩種氣體對人體有害。因而要對沼氣進行凈化處理。一般采用脫水設(shè)備來脫水，脫硫塔等設(shè)備來脫硫。沼氣的儲存通常用浮罩式儲氣柜，以調(diào)節(jié)產(chǎn)氣和用氣的時間差別，儲氣柜大小一般為日產(chǎn)氣量的1/3～1/2，以便穩(wěn)定供應(yīng)用氣。沼氣的輸配是指將沼氣輸送分配至各用氣戶，輸送距離可達數(shù)千米。近年來輸送管道常用高壓聚乙烯塑料管。
沼氣發(fā)酵工藝類型
對沼氣發(fā)酵的工藝分類，從不同角度有不同的分類方法。規(guī)模化沼氣工程，強調(diào)從工程的運行溫度、工程運行的最終目標以及所選用的處理原料進行分類。按投料運行方式又可將沼氣發(fā)酵分為半連續(xù)投料沼氣發(fā)酵、連續(xù)投料沼氣發(fā)酵和批量投料沼氣發(fā)酵等。
由于小城鎮(zhèn)環(huán)衛(wèi)資源有限，垃圾的產(chǎn)量相對較少，一般日垃圾產(chǎn)量不超過50t，因而西部小城鎮(zhèn)規(guī)模沼氣工程主要屬于中小型沼氣工程。
沼氣工程主要設(shè)備
在沼氣發(fā)酵過程的預(yù)處理階段，需要選用適宜的格柵及除雜物的分離設(shè)施。雜物分離設(shè)施可選用斜板振動篩或振動擠壓分離機等。
中間階段的消化器，是大中型沼氣工程的關(guān)鍵設(shè)施。消化器是大中型沼氣工程的核心處理裝置，眾多的設(shè)計者都努力在消化器結(jié)構(gòu)形式上精心設(shè)計，以便提高處理負荷，同時又要追求適中的造價。
后處理階段，單純以環(huán)保為目標的工程，后處理裝置是好氧處理設(shè)施。以能源環(huán)保相結(jié)合為目標的工程，消化液后處理包括固液分離機和沼渣干燥、成分調(diào)配和包裝設(shè)施；沼液濃縮、成分調(diào)配等設(shè)施。
沼氣集中供氣的輸配管路系統(tǒng)，主要由中、低壓沼氣管網(wǎng)、沼氣壓送站、調(diào)壓計量站、沼氣分配控制室及儲氣罐等組成。
沼氣工程選址與總體設(shè)計
?。?）根據(jù)從防止環(huán)境污染角度考慮的安全原則和從經(jīng)濟角度考慮的經(jīng)濟合理原則，沼氣發(fā)酵工程的選址應(yīng)符合下列要求：
?、賾?yīng)符合小城鎮(zhèn)建設(shè)總體規(guī)劃及環(huán)境衛(wèi)生專業(yè)規(guī)劃。
②應(yīng)具備滿足工程建設(shè)的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件。
?、劬C合考慮運距對周圍環(huán)境的影響，交通運輸?shù)鹊暮侠硇?，充分利用已建或擬建的垃圾處理（基礎(chǔ)）設(shè)施，合理布局，有利于減少工程建設(shè)投資并利于實現(xiàn)綜合處理。
?、軕?yīng)與城鎮(zhèn)規(guī)劃居住區(qū)、公共設(shè)施保持一定的衛(wèi)生防護距離，并在城鎮(zhèn)夏季主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向或側(cè)風(fēng)向，以減少沼氣工程對周圍環(huán)境產(chǎn)生的影響或?qū)χ車h(huán)境影響不超過國家相關(guān)規(guī)范、標準的要求。
⑤廠區(qū)防洪不低于城鎮(zhèn)防洪標準。
?。?）沼氣工程總體布置應(yīng)滿足下列要求
總體布置應(yīng)滿足沼氣工程工藝的要求，布置緊湊，便于施工、運行和管理。應(yīng)結(jié)合地形、氣象和地質(zhì)條件等因素，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟分析確定。
在滿足工藝要求的同時，還應(yīng)與周圍的環(huán)境相協(xié)調(diào)，選用設(shè)備裝置及構(gòu)筑物平面布局與管路走向要合理，并符合防火相關(guān)條款規(guī)定。若以糞便為原料來源，在條件允許的前提下，還要適當考慮沼氣工程生產(chǎn)規(guī)模擴展的可能性。
沼氣發(fā)酵工藝條件
?。?）沼氣發(fā)酵原料
在沼氣發(fā)酵過程中，發(fā)酵原料即是產(chǎn)生沼氣的底物，又是沼氣發(fā)酵細菌賴以生存的養(yǎng)料來源。西部小城鎮(zhèn)地區(qū)各種農(nóng)業(yè)剩余物，如豬、馬、牛、羊等家畜及家禽的糞便等，各種農(nóng)作物的秸桿、雜草、樹葉等，以及農(nóng)產(chǎn)品加工的廢物、廢水，如豆制品、淀粉等加工的廢水都是良好的沼氣發(fā)酵原料。
?。?）沼氣發(fā)酵過程的影響因素
沼氣發(fā)酵微生物要求適宜的生活條件，對溫度、酸堿度及其它各種環(huán)境因素都有一定的要求。在工藝上滿足微生物的這些生活條件，才能達到發(fā)酵快、產(chǎn)氣量高的目的。沼氣池（或沼氣發(fā)酵罐）發(fā)酵產(chǎn)氣的好壞與發(fā)酵條件的控制密切相關(guān)。在發(fā)酵條件比較穩(wěn)定的情況下產(chǎn)氣旺盛，否則產(chǎn)氣不好。因此，控制好沼氣發(fā)酵的工藝條件是維持正常發(fā)酵產(chǎn)氣的關(guān)鍵。
①嚴格的厭氧環(huán)境
沼氣發(fā)酵微生物包括產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌兩大類，它們都是厭氧性細菌，尤其是產(chǎn)生甲烷的甲烷菌是嚴格厭氧菌，對氧特別敏感。它們不能在有氧的環(huán)境中生存，哪怕微量的氧存在，生命活動也會受到抑制，甚至死亡。因此，建造一個不漏水、不漏氣的密閉沼氣池（罐），是人工制取沼氣的關(guān)鍵。沼氣發(fā)酵的起動或新鮮原料入池時會帶進一部分氧，但由于在密閉的沼氣池內(nèi)，好氧菌和兼性厭氧菌的作用，迅速消耗了溶解氧，創(chuàng)造了良好的厭氧條件。
?、诎l(fā)酵溫度
沼氣發(fā)酵微生物是在一定的溫度范圍進行代謝活動，可以在8～65℃產(chǎn)生沼氣，溫度高低不同產(chǎn)氣速度不同。在8～65℃范圍內(nèi)，溫度越高，產(chǎn)氣速率越大，但不是線性關(guān)系。40～50℃是沼氣微生物高溫菌和中溫菌活動的過渡區(qū)間，它們在這個溫度范圍內(nèi)都不太適應(yīng)，因而此時產(chǎn)氣速率會下降。當溫度增高到53～55℃時，沼氣微生物中的高溫菌活躍，產(chǎn)沼氣的速率最快。沼氣發(fā)酵溫度突然變化，對沼氣產(chǎn)量有明顯影響，溫度突變超過一定范圍時，則會停止產(chǎn)氣。一般常溫發(fā)酵溫度不會突變；對中溫和高溫發(fā)酵，則要求嚴格控制料液的溫度。
③適宜的酸堿度
pH值是指消化器內(nèi)料液的pH值，而不是發(fā)酵原料pH值。沼氣微生物最適宜的pH值范圍是6.8～7.5。一般來說，當pH值（＜6或＞8）時，沼氣發(fā)酵就要受到抑制，甚至停止產(chǎn)氣。建議采用測定揮發(fā)酸來控制投料量，這樣可以做到精確管理。
在沼氣工程中給消化器投料時，要根據(jù)pH值來控制投料量，若投料量過多，形成沖擊負荷，會造成產(chǎn)酸過多。在間斷投料時，料液的pH值應(yīng)在7上下為宜，當pH低于6.8時，產(chǎn)甲烷菌的生命活動將受到抑制，正常發(fā)酵將遭到破壞。當消化器出現(xiàn)超負荷情況時，一方面停止進料，一方面在必要時可以投加堿性物質(zhì)（如石灰水），提高消化器內(nèi)的pH值，使發(fā)酵過程得到比較快的恢復(fù)。在投料以后pH值不應(yīng)低于6.5。當pH值在低于6.0時，則應(yīng)大量投入接種物或重新進行起動。
?、芴肌⒌⒘椎谋壤?BR> 發(fā)酵料液中的碳、氮、磷元素含量的比例，對沼氣生產(chǎn)有重要的影響。研究工作表明，碳氮以20～30：1為佳；碳、氮、磷比例以10：4：0.8為宜。對于以生產(chǎn)農(nóng)副產(chǎn)品的污水為原料的，一般氮、磷含量均能超過規(guī)定比例下限，不需要另外投加。但對一些工業(yè)污水，如果氮、磷含量不足，應(yīng)補充到適宜值。
?、葸m宜的料液濃度
料液中干物質(zhì)含量的百分比為料液濃度。對沼氣池內(nèi)發(fā)酵料液濃度要求，隨季節(jié)的變化而不同。在夏季，發(fā)酵料液濃度可以低些，要求濃度在6%左右；冬季濃度應(yīng)高一些，為8%左右。發(fā)酵料液的濃度太低或太高，對產(chǎn)生沼氣都不利。因為濃度太低時，即含水量太多有機物相對減少，會降低沼氣池單位容積中的沼氣產(chǎn)量，不利于沼氣池的充分利用；濃度太高時，即含水量太少，不利于沼氣細菌的活動，發(fā)酵料液不易分解，使沼氣發(fā)酵受到阻礙，產(chǎn)氣慢而少。因此，一定要根據(jù)發(fā)酵料液含水量的不同，在進料時加入相應(yīng)數(shù)量的水，使發(fā)酵料液的濃度適宜，以充分合理地利用發(fā)酵料液和獲得比較穩(wěn)定的產(chǎn)氣率。
?、迶嚢?BR> 攪拌的目的是使發(fā)酵原料分布均勻，防止大量原料浮渣結(jié)殼，增加沼氣微生物與原料的接觸面，提高原料利用率，加快發(fā)酵速度，提高產(chǎn)氣量。機械攪拌，通過機械裝置運轉(zhuǎn)達到攪拌的目的。
常用的幾種攪拌方法
?、呓臃N物
在發(fā)酵運行之初，要加入?yún)捬蹙鳛榻臃N物（亦稱為菌種）。在條件具備時，宜采用生態(tài)環(huán)境一致的厭氧污泥作為接種物。當沒有適宜的接種物時，需要進行菌種富集和培養(yǎng)，即選擇活性較強的污泥或是人畜糞便等，添加適量有機廢水或作物秸稈等，裝入可密封的容器內(nèi)，在適宜的條件下，重復(fù)操作，擴大接種數(shù)量。沼氣發(fā)酵是沼氣微生物群分解代謝有機物產(chǎn)生沼氣的過程，沼氣微生物像其它生物一樣，對環(huán)境有個適應(yīng)范圍。
?、嗵砑觿┖鸵种苿?BR> 許多物質(zhì)可以加速發(fā)酵過程，而有些物質(zhì)卻抑制發(fā)酵的進行；還有些物質(zhì)在低濃度時有刺激發(fā)酵作用，而在高濃度時產(chǎn)生抑制作用。沼氣池內(nèi)揮發(fā)酸濃度過高（中溫發(fā)酵0.2%以上；高溫發(fā)酵0.36%以上）時，對發(fā)酵有阻抑作用；氨態(tài)氮（NH3-N）濃度過高時，對沼氣發(fā)酵菌有抑制和殺傷作用；各種農(nóng)藥，特別是劇毒農(nóng)藥，都有極強的殺菌作用，即使微量也可使正常的沼氣發(fā)酵完全破壞。很多鹽類，特別是金屬離子，在適當濃度時能刺激發(fā)酵過程，當超過一定濃度時對發(fā)酵過程會產(chǎn)生強烈的抑制作用。
沼氣工程勞動定員
勞動定員應(yīng)按照定崗定員的原則，根據(jù)項目的工藝特點、技術(shù)水平、自動控制水平和管理的要求，合理確定。沼氣工程工作制度，可根據(jù)工藝技術(shù)要求宜采用單班制。堆肥廠勞動定員可分為生產(chǎn)人員、輔助生產(chǎn)人員和管理人員。輔助生產(chǎn)人員可根據(jù)當?shù)氐纳鐣瘏f(xié)作條件，逐步由社會化服務(wù)系統(tǒng)解決。
沼氣工程運行管理
日常的管理可分為運行、控制、化驗和機修等幾部分。不論是運行的操作者，還是化驗員都必須熟悉工藝流程和設(shè)備的操作規(guī)程；按時巡視檢查并準確填寫運行記錄。一旦在巡視檢查中發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，要及時上報并做好維修處理。每班記錄應(yīng)包括當班進料量、進料溫度、pH值及每周一次的COD值、SS值等；還應(yīng)該包括各個采樣點以及排水處的這些數(shù)據(jù)。通過這些數(shù)據(jù)的監(jiān)測，控制污泥的回流量、進料量和進料溫度等，把上述參數(shù)列成表格，或通過這些數(shù)據(jù)分析pH值和溫度的變化趨勢，指導(dǎo)系統(tǒng)安全運行。
沼氣設(shè)備與安全管理
沼氣發(fā)酵工程設(shè)備管理是對設(shè)備和設(shè)備操作人員進行有效的管理。依據(jù)有關(guān)部門的政策和標準，運用目標管理、崗位責(zé)任制度和科學(xué)管理的方法，對新設(shè)備進行檢驗、登記、調(diào)配，對使用設(shè)備的維護、保養(yǎng)改造、更新做出計劃，并對保修單位進行監(jiān)督、指導(dǎo)、控制，做到合理裝備、擇優(yōu)選購、正確使用、精心維護、科學(xué)檢驗、適時更新，以保證設(shè)備經(jīng)常處于良好的工作狀態(tài)，確保安全和生產(chǎn)任務(wù)的完成，延長其使用壽命。
（1）為確保沼氣工程運行安全可靠，除了沼氣專業(yè)技術(shù)要求以外，在發(fā)酵罐和儲氣罐浮罩頂蓋上，要加裝安全窗，整體工程系統(tǒng)設(shè)計要符合建筑設(shè)計防火規(guī)范和建筑物防雷設(shè)計規(guī)范；
?。?）應(yīng)具有完備的生產(chǎn)安全管理規(guī)章制度和生產(chǎn)安全操作規(guī)程，崗位操作人員應(yīng)嚴格執(zhí)行本崗位安全操作規(guī)程；
?。?）應(yīng)為職工提供勞動安全衛(wèi)生條件和勞動防護用品；操作人員應(yīng)按規(guī)定使用安全防護及勞保用品；
?。?）具有粉塵、異味及有害、有毒氣體的場所，應(yīng)采取通風(fēng)措施，并保證通風(fēng)設(shè)施完好；應(yīng)對生產(chǎn)控制室、污水及滲瀝液收集池、發(fā)酵設(shè)施、地下建筑物內(nèi)及地下管線等沼氣聚集的場所進行定期監(jiān)測，并做好記錄；空氣中沼氣濃度大于1.25%時應(yīng)進行強制通風(fēng)；
?。?）廠內(nèi)及車間內(nèi)運輸管理，應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定；
?。?）為了避免火災(zāi)、爆炸和其他重大傷害事故的發(fā)生，廠區(qū)各明顯位置都應(yīng)配有禁煙、防火和限速的標志；應(yīng)建立發(fā)生火災(zāi)、爆炸、沼氣泄漏等重大事故時的應(yīng)急預(yù)案；
?。?）應(yīng)定期對全廠進行安全檢查，并記錄檢查結(jié)果。
編輯：姚森婧
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