一、沼气池(厌氧池)技术分析与评价

在我国已建成的沼气工程中，厌氧消化工艺主要有四种类型，即推流式消化池、上流式固体反应器、上流式厌氧污泥床和污泥床过滤器。

活塞流反应器

平推流反应器，又称活塞流反应器，是一种矩形的不完全混合反应器。高浓度悬浮固体发酵原料从一端进入，从另一端排出。

优点:1。无需搅拌，池体结构简单，能耗低；2.适用于高SS废水的处理，特别适用于牛粪的厌氧消化，用于养殖场具有良好的经济效益；3操作简单，故障少，稳定性高。

缺点:1。固体容易沉淀在池底，影响反应器的有效容积，降低HRT和SRT，导致效率低；2需要固体和微生物回流作为接种物；由于反应器的大面积/体积，很难在反应器中保持一致的温度；4容易产生厚皮。

该反应器在北京大兴区刘敏英鸡粪高温沼气工程中得到了应用。实践表明，该反应器耐粗放管理，采用高温(55℃)发酵，产气率高，能杀灭有害生物。但反应器的效率受到大量鸡粪沉淀物的影响，容易产生沉淀物。

(2)上流式固体反应器

升流式固体反应器是一种结构简单、适用于高悬浮固体原料的反应器。原料从底部进入消化池，与消化池内的活性污泥接触，使原料快速消化。未消化的生物质固体颗粒和沼气发酵微生物通过自然沉降滞留在消化池内，上清液从消化池上部溢出，从而获得远高于水力停留时间的固体停留时间(SRT)和微生物停留时间(MRT)，从而提高固体有机物的分解速率和消化池的效率。

首都师范大学用USR进行了鸡粪沼气发酵的研究。进料浓度TS = 5% ~ 6%，COD = 42 ~ 55g/L，悬浮物为45 ~ 55g/L，在35℃条件下，USR负荷可达10k g COD/m3·d，产气率为488 m3/m3·d，CH4含量约为60%。计算得出水力停留时间为5天时，SRT为25天。

房山区民营鸡粪废水沼气发酵工程、房山区刘力河猪粪废水沼气发酵工程、房山区平谷县南都乐河猪粪废水沼气工程的厌氧消化池均采用USR工艺，运行稳定，效果良好。

(3)升流式厌氧污泥床(UASB)

UASB是Lettinga于1974年至1978年研究成功的一项新技术，是世界上发展最快的消化池。由于其结构简单、运行费用低、处理效率高，这种消化器引起了人们的普遍兴趣。这种消化器适用于处理可溶性废水，并要求低悬浮固体含量。1983年，北京市环境科学研究院首次开展了UASB处理丙酮丁醇生产废水的工艺研究。到目前为止，我国已经处理了COD为300～500mg/L的生活废水、1000～2000mg/L的啤酒废水、3000～5000mg/L的屠宰废水、8000～10000mg/L的大豆废水和30000～4000mg/L的大豆废水。在这个过程中，污泥的沉降和回流放在一个装置中，降低了成本。

该工艺的优点如下:1 .除三相分离器外，消化器结构简单，没有搅拌装置和微生物附着的填料；2长SRT和捷运使其达到高负荷率；颗粒污泥的形成自然固定了微生物，改善了微生物的环境条件，增加了工艺的稳定性；4.流出物中悬浮固体的含量低。

缺点:1。需要安装三相分离器；2进水只能含有低浓度的悬浮物；3.需要一个有效的布水器使进料均匀分布在消化器底部；4当冲击负荷或饲料中悬浮物含量增加，遇到有毒物质超标时，会造成污泥流失，需要更高的管理水平。

UASB是近年来沼气发酵工程中应用最广泛的技术，主要用于工业废水和生活污水的厌氧消化。UASB也可用于固液分离后的畜禽粪便污水的厌氧消化。UASB工艺已广泛应用于工厂废水处理。北京啤酒厂UASB法厌氧消化工程被国家环保局列为重点推广项目。

㈣污泥床过滤器(UBF)

这是一个结合了UASB和厌氧过滤器的厌氧消化池。下部为污泥床，上部设有纤维填料。由于附着在纤维填料上的生物膜补充了污泥床上部微生物的不足，效益高。但每立方米填料价值300 ~ 500元，增加了工程成本。

顺义肉联厂屠宰废水处理采用UBF工艺。对低浓度、低悬浮固体污水具有良好的厌氧消化效果。用于处理高浓度、高悬浮物固体废水时容易堵塞。

二、沼气发酵工程流程分析

厌氧消化池(即沼气池)是沼气工程的主体。为了实现畜禽粪便处理的资源化、减量化、无害化和生态化目标，使沼气工程稳定运行，必须有一系列配套工程与沼气池相配套。因为这个系统工程已经远远超出了生产沼气的唯一目的，所以被称为能源与环境工程，简称“能源与环境工程”。

一个完整的能源环境工程应包括以下主要内容:一是粪便污水的预处理，二是厌氧消化池，三是沼气的净化、储存和利用，四是利用沼渣和沼液生产固体或液体有机肥和生物活性肥料，五是剩余污水的达标排放处理。

由于农场所处的地区不同，对能源与环境项目具体内容的要求也不同。基本上可以分为两种模式，一种是“能源生态模式”，一种是“能源环保模式”。

所谓能源生态模式，适用于周边有适当农田、鱼塘或水生植物塘的一些畜禽养殖场。它是从生态农业的角度进行统一规划和系统安排，使周围的农田、鱼塘或水生植物塘能够完全吸收厌氧消化后的废水。在生态园中，沼气池在生态系统中扮演着“分解者”的角色。畜禽粪便废水经厌氧消化、沉淀或固液分离后，利用沼渣生产有机肥，沼液排入农田、鱼塘或水生植物塘，使粪便可作为能源、肥料等多层次资源利用。，生态农业才能不断发展，最终实现园区粪便的“零排放”。该模式遵循生态农业原则，具有良好的经济效益和环境效益。这种模式在私人和南部都乐河果园的沼气项目中采用，必要的前提条件是水产养殖和种植的合理配置。

所谓能源环保模式，主要是针对一些周边既没有一定规模的农田，又没有休闲空场所来建造鱼塘和水生植物塘的畜禽养殖场。因此，畜禽养殖场在建设“能源与环境工程”时，养殖场末端的出水必须达到规定的相应环保标准的要求。畜禽废水经过厌氧消化沉淀后，需要进行适当的好氧处理和物化处理。这种模式多用于大中城市郊区，最终出水水质较好，但工程费用和运行费用均较高。顺义肉联厂采用这种模式。

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