大中型沼气工程设计
来源：中国生物能源网作者：蒲公英发布时间：2008-09-24 人气：0
（一）沼气工程工艺设计原则
首先，沼气工程的工艺设计应根据沼气工程规划年限、工程规模和建设目标，选择投资省、占地少、工期短、运行温度、操作简便的工艺路线。做到技术先进、经济合理、安全实用。沼气工程工艺设计中的工艺流程、构（建）筑物、主要设备、设施等应能最大限度地满足生产和使用需要，以保证沼气工程功能的实现。
其次，工艺设计应在不断总结生产实践经验和吸收科研成果的基础上，积极采用经过实践证明行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备。
再次，在经济合理的原则下，对经常操作且稳定性要求较高的设备、管道及监控系统，应尽可能采用机械化、自动化控制，以方便运行管理，降低劳动强度。
最后，工艺设计要充分考虑邻近区域内的污泥处置及污水综合利用系统，充分利用附近的农田，同时要与邻近区域的给水、排水和雨水的收集、排放系统及供电、供气系统相协调。工艺设计还要考虑因某些突发事故而造成沼气工程停运时所需采用的措施。
（二）沼气工程工艺设计的主要内容
沼气工程工艺主要包括发酵原料的收集、前（预）处理、沼气生产、沼气净化、储存、输配与利用及沼渣与沼液的综合利用（或进一步深度处理达标）等。
主要设计内容有：整体工艺技术流程的选择、确定及设计；各个处理单元的工艺技术参数的选择与确定；全系统的物料及能量的变化和平衡计算；各构筑物、建筑物、设施及设备单元的工艺设计。同时设计文件还应包括工艺设计总说明、工艺平面布置图，工艺纵向流程图、各处理构（建）筑物及设备的工艺条件图等。
1.明确工程最终目标
为规模化畜禽场、屠宰场和食品加工厂业的酒精厂、淀粉厂、柠檬酸厂等设计沼气工程，首先要明确工程最终达到的目标。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；二是以达到环境保护要求，排水负荷国家规定的标准为目标；三是前两个目标的结合，对沼气、沼渣和沼液进行综合利用实现生态环境建设。工程达到的最终目标，要由厂方提出，或者由设计方根据原料来源的具体情况，给厂方提出参考意见，确定工程最终目标。
2.工程设计注意事项
工程设计涉及国家或集体的投资，一项工程的寿命至少定为15～20年，所以原料供应要相对稳定，尤其是以畜禽场粪污为原料的大中型沼气工程。出售肉猪容易受到市场价格的起落而转向经营，更要注意粪便原料的相对稳定。
必须重视沼气、沼渣和沼液的综合利用。以环保达标排放为目标的大中型沼气工程，因为是以环保效益和社会效益为主，因此，只有对沼气、沼渣和沼液进行综合利用，才能增大工程的经济效益。
在工程设计中，单一追求高指标，忽略了工程总体技术的可靠性、操作简单、运行费用低这三个方面，可能会使工程半路夭折，终止运行，因此工程设计必须把追求高指标与实用性二者相结合。
3.工程设计内容
（1）工程设计依据和内容工程建设的批复文件、国家对资源综合利用方面的优惠政策、国家对工程建设项目的相关规定、工程设计的技术依托单位等，都是工程设计的具体依据，需要明确。
工程设计项目必须符合国家或部门规定的相关条款要求，还要根据场地和原料来源等具体情况，进行全面综合设计。
不论情况如何变化，共性的设计内容应该包括：工程选址和总体布置设计、工艺流程设计、前处理工艺段设备选型与构筑物的设计、厌氧消化器结构形式的设计、后处理工艺段设备选型与构筑物设计、储气罐设计、沼气输气管网设计及安全防火篇章等。
（2）总体布局设计。总体布置需要在满足工艺参数要求的同时，与周围的环境相协调，选用设备装置及构筑物平面布局与管路走向合理，并要符合防火相关条款规定。若以粪便为原料来源，在条件允许的前提下，还要考虑养殖场生产规模扩展的可能性。
（3）沼气工程预处理系统设计的主要内容
一般预处理系统包括粗格栅或水力筛、沉砂池、调节（酸化）池、营养盐和pH调控系统。
格栅和沉砂池的目的是去除粗大固体物和无机的可沉降固体。为了使各种类型厌氧消化器的布水管免于堵塞，格栅和沉砂池是必需的。当污水中含有沙砾等不可生物降解的固体时，必须考虑并设计性能良好的沉砂池，因为不可生物降解的固体在厌氧消化器内的积累会占据大量的池容，反应器池容的不断减少将使厌氧消化系统的效率不断降低，直至完全失效。
由于厌氧反应对水质、水量的冲击负荷较为敏感，所以对工业有机废水处理的设计，应考虑适当尺寸的调节池以调节水质、水量，为厌氧反应稳定运行提供保障。
调节池的主要作用是均质和均量，还可考虑兼有沉淀、混合、加药、中和和预酸化等功能。如果在调节池中考虑沉淀作用时，其容积设计应扣除沉淀区的体积；根据颗粒化和pH调节的要求，当废水碱度和营养盐不够而需要补充碱度和营养盐（N、P）等时，可采用计量泵自动投加酸、碱和药剂，并通过调节池中的水力或机械搅拌以达中和作用。
酸化池或两相系统主要作用是去除和改变对厌氧过程有抑制作用的物质并改善生物反应条件和可生化性，这也是厌氧预处理的主要手段之一。
在发酵原料仅为溶解性废水时，一般不需考虑酸化作用。对于复杂废水，可在调节池中取得一定程度的酸化，但是完全的酸化是没有必要的，甚至是有害出的，这是因为达到完全酸化后，污水pH值会下降，需采用投药调整pH值，另外有证据表明完全酸化对UASB反应器的颗粒化过程有不良的影响。
（4）工艺流程设计
设计工艺流程是工程项目设计的核心，不仅要结合建设单位的资金投入情况、管理人员的技术水平、所处理物料的水质水量情况，还要采用切实可行的先进技术，最终实现工程的处理目标。
工艺流程要经过反复比较，确定最佳的适用的工艺流程。
大中型沼气工程的工艺流程，概括来讲，包括原料的预处理、沼气发酵、后处理等几部分。
目 录
（一）沼气工程工艺设计原则
（二）沼气工程工艺设计的主要内容
1.明确工程最终目标
2.工程设计注意事项
3.工程设计内容
（三）沼气净化系统
1.沼气净化工艺流程
2.沼气脱水原理与方法
3.沼气脱硫
（四）贮气罐设计
1.设计原则
2.贮气罐设计
（五）输气系统的设计
1.压力降组成
2.沼气输气管网设计的基本内容
3.沼气集中供气输配管网系统
（六）发酵消化器的设计
1．消化器的设计要求
2.消化器设计主要参考内容
3.厌氧消化器设计关键参数
4.厌氧消化器设计时需注意的问题
5.厌氧消化器排泥管道设计要点
6.消化器的保温设计