农村家用沼气发酵工艺规程-GB9958—88

GB9958—881主题内容与适用范围本标准规定了我国农村家用沼气池的沼气发酵工艺操作规程。本标准适用于我国农村池容为6m3、8m3、10m3的家用水压式沼气池，其他类型的常规沼气发酵装置可参照使用。所用沼气池必须符合GB4750《农村家用水压式沼气池图集》的质量要求。按照本规程对沼气池进行科学管理，当池温在20℃以上时，产气率可达0.4m3/m3·d；当池温不低于15℃时，产气率不低于0.15m3/m3·d。2沼气发酵原料2.1发酵原料的种类和性质2.1.1人畜禽粪、作物秸秆、杂草菜叶、有机污水等都可以作为沼气发酵原料。2.1.2各种发酵原料的产气量有所不同（见表1）。在35℃条件下常用原料每千克干物质的产气量为0.3～0.5m3，在20℃条件下每千克干物质的产气量为表1的60％。表1原料种类麦秸稻草玉米秸青草牛粪马粪猪粪人粪鸡粪产气量m3/kg0.450.400.500.440.300.340.420.430.49试验条件：发酵温度为35℃。发酵时间粪便为60d。秸秆为90d。2.1.3年产300m3沼气需要干物质1200kg。2.2发酵原料的预处理2.2.1粪便原料不必进行预处理。作物秸秆必须铡短到6cm以下或粉碎。2.2.2在接种物用量小于20％，鲜粪用量与风干秸秆的重量比小于1∶1时。启动时所用的秸秆原料应进行堆沤处理。方法有：a.池外堆沤：将原料加水拌匀。加水量以料堆下部不出水为宜，料堆上加盖塑料膜。气温在15℃左右时堆沤4～5d，气温在20℃以上时堆沤2～3d。b.池内堆沤：将原料及接种物拌匀后。投入沼气池内进行堆沤，堆沤时间参照池外堆沤。2.3原料配比2.3.1沼气发酵启动时的C∶N比值为10～30∶1。当以秸秆原料为主进行沼气发酵启动时。根据接种物用量的多少要加粪便来调节碳氮比。接种物用量在30％或30％以上时，可以不加粪便；接种物用量在20％时，鲜粪与风干秸秆的比例应为1∶1；接种物用量在10％时，鲜粪与秸秆的比例应为2∶1。以猪、牛粪为原料启动时加20％的接种物；以鸡、人粪作发酵原料启动时加30％的接种物。2.3.2粪便不足时可在沼气池内加入料液总量0.10％～0.30％的碳酸氢铵或0.03％～0.10％的尿素。2.3.3入池原料的碳氮比及干物质含量可根据公式（1）及公式（2）进行计算：a.入池混合原料的碳氮比按公式（1）计算：K=（C1X1+C2X2+C3X3…………）/（N1X1+N2X2+N3X3…………）……………（1）式中：K──混合原料的碳氮比；C──各种原料的碳素含量，％；N──各种原料的氮素含量，％；X──各种原料的重量，kg。b.入池混合原料的干物质含量按公式（2）计算：D=〔（T1X1+T2X2+T3X3…………）/（X1+X2+X3……）〕×100………（2）式中：D──混合原料的干物质含量，％；T──各种原料的干物质含量，％；X──各种原料的重量，kg。上述两个公式也可以用来计算在配制一定的碳氮比或干物质含量时，某一原料的需要量。3接种物3.1沼气发酵启动时所使用的含有大量沼气发酵微生物的各种厌氧活性污泥称接种物。在沼气发酵启动时，料液中要添加10％～30％的接种物。3.2老沼气池中的悬浮污泥、各种有机废水沉淀污泥、河流湖泊底层的沉渣、坑塘污泥和积水粪坑的粪肥等，都可用来作接种物。所用接种物的挥发性固体含量不低于3％。3.3不同来源的接种物，对沼气发酵的影响各不一致。为了比较接种物质量的好坏，可通过实验加以选择。方法是将等量的不同接种物接入发酵原料和环境条件完全相同的发酵瓶内，其用量为5％～10％，在35℃条件下发酵15～20d，比较其产气多少，择优选择。3.4接种物需要量较大时，可采用扩大培养的方法加以增殖。其方法是将选取的接种物按10％～30％的比例加入发酵原料中。经过厌氧培养，到日产气量基本稳定，并且所产生气体甲烷含量在50％～60％时即告完成。接种物经一次扩大培养仍不够用时，可按此法进行多次扩大培养。4沼气发酵的启动4.1新建成的或已大出料的沼气池，从进料开始，到能够正常而稳定地产气过程称为沼气发酵的启动。4.2投料：将预处理的原料和准备好的接种物混合在一起投入池内。启动时的料液干物质含量控制在4％～6％。如在大出料时将接种物留在了池内，将原料投入池内拌匀即可。4.3加水封池：原料和接种物入池后，要及时加水封池。现有水压式沼气池以料液量约占沼气池总容积的90％为宜。然后将池盖密封。加入沼气池的水可依次选用沼气发酵液、生活废水、河水或坑塘污水等；也可使用井水或自来水；但不得使用含有毒性物质的工业废水。4.4放气试火：沼气发酵启动初期，通常不能点燃。因此，当水压表压力达到20cm水柱以上时，应进行放气试火。所产沼气可正常点燃使用时，沼气发酵的启动阶段即告完成。4.5启动时，一旦发生酸化现象，往往表现为所产气体长期不能点燃或产气量迅速下降，甚至完全停止产气，发酵液颜色变黄。根据酸化程度的不同，可采用不同的治理方法：a.发酵pH值不低于6.0时，由于沼气发酵的自然调节作用，pH值会逐渐上升，并恢复正常产气，但需要时间较长。为了加快正常产气，可向沼气池内增投一些接种物或老沼气水。b.当pH值降至6.0以下时，则需抽出部分发酵液，重新加入较大量接种物或老沼气池发酵液，同时也可用石灰水或草木灰水调节pH值至6.0以上。以达到恢复产气的目的。5沼气池的运转管理5.1当沼气发酵启动之后，即进入正常运转阶段。为了维持沼气池的均衡产气，启动后30d左右就应定时进行补料。5.2平均每个沼气池每天补料4～8kg干物质，便可维持日产气1.5m3以上。如用气量大，池温在20℃以上时，每立方米沼气池平均每天可补料2kg。5.3正常运转期间进池的秸秆原料，只要铡短或粉碎并用水或发酵液浸透即可。5.4正常运转期间的进料浓度应当尽量大一些。干物质含量可以大于8％。5.5为了便于管理和均衡产气。可每隔5～7d补料一次。“三结合”沼气池每天都有一定量的人畜粪便进入沼气池，产气量不足时，则应每5～7d添加秸秆或青草等原料一次。补加原料的量参照5.2进行。补料时要先出后进，每次出料的发酵液可以循环使用。5.6非三结合沼气池，若实行秋季一年一次大换料，并以成批投料为主时，启动投料浓度在8％～10％，至次年春末不必添料，以后产气量不足时每月添料1～2次，每次进料40～80kg干物质。5.7水压式沼气池无搅拌装置，可通过进料口或水压间用木棍搅拌，也可以从水压间淘出料液，再从进料口倒入进行搅拌，每隔5～7d搅拌一次。若发生浮料结壳并严重影响产气时，则应打开活动盖进行搅拌。冬季减少或停止搅拌。6沼气池的温度及增保温措施6.1常温发酵沼气池，温度越高沼气产量越大。应尽量设法使沼气池背风向阳。6.2冬季到来之前，防止池温大幅度下降和沼气池冻坏，应在沼气池表面覆盖柴草、塑料膜或塑料大棚。三结合沼气池，要在畜圈上搭保温棚，以防粪便冻结。6.3作物秸秆等堆沤时产生大量热量。正常运转期间可在池外大量堆沤秸秆，给沼气池进行保温和增温。6.4采用覆盖法进行保温或增温，其覆盖面积都应大于沼气池的建筑面积，从沼气池壁向外延伸的长度应稍大于当地冻土层深度。7沼气池的大换料7.1根据农业生产用肥季节每年可进行大换料1～2次。大换料要于池温15℃以上季节进行，低温季节不宜进行大换料。7.2大换料时应做到以下几点：7.2.1大换料前5～10d应停止进料。7.2.2要准备好足够的新料。待出料后立即重新进行启动。7.2.3出料时尽量做到清除残渣，保留细碎活性污泥。留下10％～30％的活性污泥为主的料液做为接种物。沼气发酵液可重复利用。8安全注意事项8.1沼气发酵启动过程中，试火应在灯、炉具上进行，禁止在导气管口试火。8.2沼气池在大换料及出料后维修时，要把所有盖口打开，使空气流通，在未通过动物实验证明池内确系安全时，不允许工作人员下池操作。8.3池内操作人员不得使用明火照明，不准在池内吸烟。8.4下池维修沼气池时不允许单人操作，下池人员要系安全绳，池上要有人监护。以防万一发生意外可以及时进行抢救。8.5沼气池进出料口要加盖。8.6输气管道、开关、接头等处要经常检修。防止输气管路漏气和堵塞。水压表要定期检查。确保水压表准确反映池内压力变化。要经常排放冷凝水收集器中的积水，以防管道发生水堵。8.7在沼气池活动盖密封的情况下，进出料的速度不宜过快，保证池内缓慢升压或降压。在沼气池日常进出料时，不得使用沼气燃烧器和有明火接近沼气池。附录A农村家用沼气发酵工艺规程流程图（补充件）附录B常用原料的产气速率（补充件）产气速度原料产气速率，％产气量m3/kg发酵天数d原料名称1020304060猪粪人粪马粪牛粪玉米秸麦草稻草青草74.240.763.734.475.948.246.275.086.381.580.274.690.771.869.293.597.694.189.186.296.385.984.697.898.098.294.592.798.191.891.098.91001001001001001001001000.420.430.340.300.500.450.400.44试验条件：发酵温度为35℃；发酵时间均为60d；发酵原料干物质含量人粪为6％，其他均为2％左右。附录C粪便年产气量概算（参考件）体重1kg的鸡年排粪便可产沼气3m3；体重50kg的人年排粪便可产沼气15m3；体重50kg的猪年排粪便可产沼气90m3；体重500kg的牛年排粪便可产沼气350m3。附录D常用原料的含水量及碳氮比（参考件）原料名称含水量，％C％N％C∶N备注干麦秸干稻草玉米秸落叶大豆茎野草花生茎叶鲜牛粪鲜羊粪鲜马粪鲜猪粪鲜人粪鲜鸡粪鲜人尿18172076837882807099.6464240414114117.316107.82.535.70.40.530.630.751.001.300.540.590.290.550.420.600.853.700.9387∶167∶153∶141∶132∶127∶119∶125∶129∶124∶113∶12.9∶19.65∶10.43∶1各地原料含量数值有所差异，但以此表配料的干物质含量，均按表中含水量计算附录E混合原料配比（近似值）（参考件）原料比例干物质％1m3容积装料量kg鲜猪粪∶秸秆∶水鲜猪粪秸秆水接种物1∶1∶231∶1∶151∶1∶101∶1∶84681046810406075100406075100620～820580～780550～750500～700100～300人粪∶猪粪∶秸秆∶水人粪猪粪秸秆水接种物1∶1∶1∶271∶1∶1∶171∶1∶1∶121∶1∶1∶18335066833350668333506683600～800550～750500～700456～650100～300