牲畜粪便处理参考资料【借鉴类别】.doc

二、发醇原料 堆肥原料都可以作沼气发酵原料 （一）常见沼气发酵原料的理论产气量 计算沼气发酵原料的理论产气量，可先分别测定每种发酵原料中碳水化合物、蛋白质、脂类化合物的含量，然后依据下式计算甲烷的产量（E）： E＝0.37A十0.49B十1.04C 式中：E——每克发酵原料的理论产甲烷量，L； A、B、C——分别为每克发酵原料中碳水化合物、蛋白质、脂类化合物的重量g 然后，再依下式计算二氧化碳的理论产量（D）： D＝0.37A十0.49B十0.36C式中：D——每克发酵原料的理论二氧化碳产量，L研究人员通过测定和用上式计算得出常用沼气发酵原料的组分和理论产气量列于表9-5二）原料的产气率和甲烷含量沼气发酵原料产生率是指单位重量的原料在发酵过程中产生的沼气量我国通常用原料所含总固体（T S）的量作原料单位表示原料的产气量表9-6列出了常用沼气发酵原料以及原料中主要化学成分（碳水化合物、蛋白质和脂类）的沼气产气率和甲烷含量三）原料的总团体百分含量和总固体量原料的总固体百分含量和总固体量可按下式计算： 式中：——发酵原料总固体百分含量；——发酵原料样品重量；——样品在1052℃条件下烘干衡重量；——发酵原料重量；——发酵原料所含总固体量。

表9-5农村常见沼气发酵原料的组分和理论产气量发酵原料1每克干重物的组分（g）理论产气量（L / g）碳水化合物蛋白质脂类化合物甲烷二氧化碳水葫芦0.60730.11670.03860.32200.2958水花生0.59630.09720.0.02710.29640.2780玉米秸 0.6263 0.06330.04630.31090.2794麦草0.6396 0.02980.02340.27560.2597稻草0.6026 0.03160.03210.27180.2500人粪0.4157 0.17530.08140.32440.2690猪粪 0.4204 0.11480.06030.27450.2335鸡粪0.4703 0.08820.04550.26450.2332马粪0.4536 0.09460.02830.24360.2244牛粪0.2704 0.10460.05280.20620.1703原料总固体包括挥发性固体和灰分在挥发性固体中，含有原料可转化成甲烷的有机物因此，用原料的挥发性固体的重量作原料计量单位所表示的原料产气率更为准确。

挥发性固体的含量可用发酵原料总固体中挥发性固体的百分含量或者发酵原料中的挥发性固体含量表示它们可按下列各式计算： 式中：——样品的总固体在550 20℃灼烧至恒重后的重量（灰分）；——发酵原料总团体中挥发性固体的百分含量；——发酵原料中挥发性固体物质的百分含量；——发酵原料所含挥发性固体的量；、、、与前同表9-6常用发酵原料的产沼气率原料名称每吨干物质产生的沼气量（m3）甲烷含量（%）产气持续时间（d）牲畜厩肥260~28050~60------猪粪5616560牛粪2805990马粪200~3006090人粪2405030青草6307060亚麻梗3595990玉米杆2505390麦秸34259------松树叶3106965杂树叶210~29458------马铃薯梗叶260~2806060谷壳6516290向日葵梗30058------废物污泥64050------酒厂废水300~60058------碳水化合物75049------脂类化合物140072------蛋白质98050------ 原料总固体包括挥发性固体和灰分。

在挥发性固体中，含有原料可转化成甲烷的有机物因此，用原料的挥发性固体的重量作原料计量单位所表示的原料产气率更为准确挥发性固体的含量可用发酵原料总固体中挥发性固体的百分含量或者发酵原料中的挥发性固体含量表示它们可按下列各式计算： 式中：——样品的总固体在550 20℃灼烧至恒重后的重量（灰分）；——发酵原料总团体中挥发性固体的百分含量；——发酵原料中挥发性固体物质的百分含量；——发酵原料所含挥发性固体的量；、、、与前同四）原料的碳氮比如同好氧微生物一样，厌氧微生物对原料的碳氮重量比也有一定要求表9－7列出了一些常用沼气发酵原料的碳氮比由表可以看出，其差异比较大比值大的为贫氮原料，如作物的秸杆、叶、茎等；比值小的为富氮原料，如人畜粪便厌氧发酵原料的适宜碳氮比为20：1~30：1，碳氮比达到35：1时，产气量明显下降表9-7常用厌氧发酵原料的碳氮比原 料碳素占原料重量（%）氮素占原料重量（%）碳氮比（C：N）干麦秸460.5387：1干稻草420.6367：1玉米秆400.7553：1落 叶411.0041：1大豆茎411.3032：1野草140.5426：1花生茎110.5919：1鲜羊粪160.5529：1鲜牛粪7.30.2925：1鲜马粪100.4224：1鲜猪粪7.80.6013：1鲜人粪2.50.853：1鲜人尿0.40.930.43：1为使发酵过程有一个较高的产气量，可将贫氮原料与富氮原料适当配合成具有适宜碳氮比的混合原料。

1.混合原料碳氮比的计算依据表9－7的数据和下式可以粗略计算混合原料的碳氮比，或按要求的碳氮比计算搭配原料的数量式中：——混合原料的碳氮比；、——分别为原料中碳、氮含量，％，——原料的重量，kg2.发酵料浆的配制计算原料配制成料浆，可根据料浆中所要求的总固体百分含量计算加水量式中：——沼气发酵料浆中总固体百分含量；——各种原料（包括水）的重量；——各种原料总固体的百分含量三、发酵工艺和影响发酵的因素（一） 发酵工艺沼气发酵工艺类型较多，我国农村较普遍采用的是下述两种工艺1.自然温度半批量投料发酵工艺这种工艺的发酵温度随自然温度变化而变化所用原料主要为秸杆和粪便，采用半批量，方式投料，基本流程见图9-11这种发酵工艺的发酵期因季节和农业用肥情况而定，一般为5个月左右，运行中要求定期补充新鲜原料，以免造成产气量下降，该工艺主要缺点是出料操作劳动量大原料选择加活性污泥原料预处理配料入池发酵产气大出料送农田定期出料图9-11自然温度半批量投料发酵工艺流程2.自然温度连续投料发酵工艺这种工艺是在自然温度条件下，定时定量投料和出料日前，一些大中型沼气工程均采用这种发酵工艺工艺控制的基本参数包括进料浓度、水力滞留时间、发酵温度。

沼气发酵池的发酵容积、水力滞留时间和进料总固体百分浓度关系式如下：式中：——发酵池有效容积，m＄；——每天进科体积，m3／d；——水力滞留时间，d；——每天投料总固体量，kg／d；——进料总固体百分浓度；——进料比重，kg／m3若每天处理1000kgTS，按上式计算，与、的关系，示于表9-8（设D＝1000kg/m3）该表说明，在连续发酵工艺中，当每天处理的总固体量相同时，料液浓度和水力滞留时间不同，要求发酵装置的有效容积也不相同，且变化幅度较大目前，还没有找到一个可供实际设计采用的较佳参数公式因此，许多沼气工程，多是根据实地试验或经验来进行设计根据一些地区的情况和实践，可供选择的水力滞留时间大都在40~60天，进料总固体浓度为6.0%左右这种工艺在我国农村有较好的发展前景表9-8、与关系(%)(m3/d)(d)(m3)5202040052015300812.520250812.530375（二）影响发酵的因素为保证厌氧发酵正常进行，除根据发酵过程控制投料负荷外，还需对下面一些影响发辞酵的因素进行控制1.温度温度对有机物的分解速度影响较大，温度增高，产气量增大沼气发酵通常采用三种发酵温度，即低温发酵、中温发酵和高温发酵。

低温发酵过程，温度随气候变化，大多处于20℃以下，产气量不高（表9－9），不易达到杀灭病源微生物的目的中温发酵过程，发酵液温度控制在37℃左右，这是甲烷茵的第一个最佳活性温区高温发酵过程，发酵液温度控制在53℃左右，此时是甲烷菌的第二个最佳活性温区以高温发酵产气率最高，但料浆和发酵设备要求加热保温，给管理带来一些复杂问题中温发酵产气率虽然低于高温发酵，但高于低温发酵表9-9我国农村沼气池不同温度的产气量原 料温度（℃）产气量（m3/m3（池容）•d）稻草+猪粪+青草29~310.55稻草+猪粪+青草24~260.21稻草+猪粪+青草16~200.10稻草+猪粪+青草12~150.07稻草+猪粪+青草8以下微量2.pH值甲烷菌要求的pH值范围很窄，pH为7.0左右，故一般都是使发酵过程维持在6.8－7.5之间在正常的发酵过程，依靠原料本身可以维持发酵所需的pH值，但在突然增加进料，或由于改变原料等会冲击负荷，使发酵系统酸化，发酵过程受到抑制为使发酵保持在最佳pH范围，可加石灰调节，也可通过调整原料的碳氮比进行调节3.搅拌高温发酵要求对物料搅拌，以保证发酵装置有较高的池容产气率（表9－10）和不致出现局部酸积累。

搅拌方式有机械搅拌、充气搅拌和充液搅拌三种表9-10立式沼气池、卧式沼气池搅拌与不搅拌的比较试验组别平均日产气（L）卧式搅拌组比其他各组提高（%）池容产气率（m3/m3•d）气体成分（%）CH4CO2卧式搅拌11200.7059.031.5卧式不搅拌104.57.180.6659.832.3立式搅拌100.511.140.6360.827.2立式不搅拌7745.450.4662.828.5四、发酵装置——水压式沼气池我国沼气发酵池类型较多，其中，水压式沼气池是在农村推广的主要池型，已有60年以上历史和运行经验，特别受到发展中国家的欢迎，被誉为“中国式沼气池”－）结构与工作原理水压式沼气池的结构和工作原犁示于图。