沼气工程培训手册

沼气系统原理、调试、运行指导手册青岛格瑞盛环保工程有限公司前言1、目的：本手册用于沼气工程系统的运行管理。2、内容及对象：手册包括有以下5个内容：即:厌氧发酵反应机理；厌氧反应器工艺控制条件；启动方式；运行管理；过程中出现的问题及解决措施；3、手册适用于系统操作人员、沼气站管理人员.第一篇沼气发酵原理1、沼气发酵概述：沼气发酵又叫厌氧消化，是指各种有机物在密闭的沼气池内，在绝对厌氧(没有氧气)条件下，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，最终产生沼气的过程。厌氧发酵是一种低成本运行技术，把粪污治理和能源相结合，特别适合发展中国家使用。2、反应机理：沼气发酵反应过程是对复杂物质（指高分子有机物以悬浮物和胶体形式存在于水中）生物降解的复杂的生态系统。其反应过程可分为四个阶段：2.1水解阶段——被细菌胞外酶分解成小分子。例如：纤维素被纤维酶水解为纤维二糖和葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解为麦牙糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白酶水解为短肽和氨基酸等，这些小分子的水解产物能被溶解于水，并透过细胞为细胞所利用。2.2发酵阶段——小分子的化合物在发酵菌（即酸化菌）的细胞内转化为更为简单的化合物，并分泌到细胞外。这一阶段主要产物为挥发性脂肪酸（VFA）醇类、乳酸、CO2、氢、氨、硫化氢等。2.3产酸阶段——上一阶段产物被进一步转化为乙酸、氢、碳酸以及新的细胞物质。2.4产甲烷阶段——由产甲烷菌将第三阶段分解出来的乙酸等简单有机物分解成甲烷和二氧化碳，其中二氧化碳在氢气的作用下还原成甲烷。这一阶段叫产气阶段或叫产甲烷阶段。3、沼气发酵的工艺控制条件：3.1温度：按三种不同嗜温厌氧菌（嗜温5-20℃嗜温20-42℃嗜温42-75℃）工程上分为低温厌氧(15-20℃)、中温厌氧（30-35℃）、高温厌氧（50-55℃）三种。温度对沼气发酵尤为重要，当温度低于最优下限温度时，每下降1℃，效率下降11%。在上述范围，温度在1-3℃的微小波动，对厌氧反应影响不明显，但温度变化过大（急速变化），则会使发酵菌活力下降，产生酸积累等问题。3.2PH：沼气原料厌氧发酵反应则应严格控制PH，即产甲烷反应控制范围6.5-8.0,最佳范围为6.8-7.2,PH低于6.3或高于7.8,甲烷化速降低。3.3营养物：发酵反应池营养物比例为C:N:P=(350-500):5:1。3.4有毒有害物：抑制和影响厌氧反应的有害物有三种：3.4.1无机物:有氨、无机硫化物、盐类、重金属等，特别硫酸盐和硫化物抑制作用最为严重；3.4.2有机化合物:非极性有机化合物，含挥发性脂肪酸(VFA)、非极性酚化合物、单宁类化合物、芬香族氨基酸、焦糖化合物等五类。3.4.3生物异型化合物,含氯化烃、甲醛、氰化物、洗涤剂、抗菌素等。4、本系统单元技术参数确定4.1调粪池a)进料量，原料池有效容积为15立方，确定每天调粪完成后，进行提料，过程中可通过沼渣沼液车回抽沼液池内的上清液，减少配水量。b)调粪池控制料液浓度为3%左右，具体可根据调试过程中的经验数据所得。4.2沼气发酵池沼气反应池，调试初期罐中含水约1米，合30立方，投加鲜粪10立方，50度热水10立方，混合后温度约15℃，后将发酵池密闭，停留4—5天。4—5天后每天进料7.5立方（1立方鲜粪、6.5立方35度的热水），料液浓度在2%左右，约10天注满一个池，注满后，停留7天，观察产气量，每天的PH值，等防治出现酸化现象。沼气产气正常后，监测反应罐的负荷去除率，逐步增大负荷，并确定最佳的处理量和产气量。4.3水封罐、脱硫罐、气柜水封罐、脱硫罐和沼气柜的调试按照常规操作进行，沼气柜在运行之前，要确保气密性试验完好，沼气运行压力为2千帕左右。第二篇沼气系统调试1、调试前的准备:1.1在本沼气工程运行前，应当检查施工、安装质量，确保池体不漏水、不漏气，一切附属设备完好。1.2系统中的各项设备运转正常，各个单体设备运转正常，发现部分不适合现象，要做现场处理。各项设备运转正常后，方可进料调试。1.3发酵池在投料前应进行试水试压，方法：向罐内注满清水，经24小时观察水位下降小于2%，即可认为池内密封符合要求，否则应立即采取补救措施，再按前述方法检验，直到合格为止。1.4对于搅拌机、电机、水泵等设备，均按照各自的产品质量检验标准和设计要求，进行单机调试和联动试运行，以保证其安全、可靠、灵活和准确。1.5运行前的试车是非常重要的工作，否则在投产后再发现上述先天性缺陷，补救维修工作难以进行。2、厌氧反应器启动:2.1接种物:沼气发酵池的启动是指发酵池从投入接种物和原料开始，经过驯化和培养，使消化器中厌氧菌的数量和活性逐步增加，直至消化器的运行效能稳定达到设计要求的全过程。沼气发酵池的启动一般需要较长时间，大概在半个月到一个月时间，若能取得大量接种物，在启动开始时投入消化器内，可以缩短启动期。参与有机物厌氧发酵的微生物菌群数量较多，种类繁杂，不同种类的有机物降解都需相应微生物来完成。厌氧微生物主要由发酵细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌三大类组成，这三大类微生物菌种相互配合才能使复杂有机物分解成CO2、CH4、H2O。由于新建工程厌氧反应器中没有成熟协调的发酵菌群，因此启动运行时的菌种接种和驯化很关键。本工程具体调试方案是：采用当地户用沼气池内沼渣沼液作为接种物，向反应罐内连续投加10立方沼渣沼液，用新鲜猪粪调配至4%左右浓度，每天向罐内打入7.5方，用10天左右时间将料液加满反应罐，停留5-7天。每天应注意观察产气量和发酵液的PH值及进料温度变化情况，PH值控制在6.8-7.5之间，并随时调节进料量。待罐内开始产气后继续投加新的料液以及排放沼渣沼液。进料次数为每天1次，进料顺序为下午点开始进料，每次1小时。2.2启动的要点2.2.1、启动一定要逐步进行，留有充裕的时间，并不能期望很短时间进入加料运行达到厌氧降解的目标。因为启动实际上是使细菌从休眠状态恢复，即活化的过程。启动中细菌选择、驯化、增殖过程都在进行，原厌氧污泥中浓度较低的甲烷菌的增长速度相对于产酸菌要慢的多。因此，这时负荷一般不能高，时间不能短，每次进料要少，间隔时间要长。2.2.2、混合进液浓度一定要控制在较低水平，一般含固率在2%左右，当超过3%，应加水稀释至要求。2.2.3、负荷增加操作方式：启动初期含固率从4%开始，当生物降解能力达到80%以上时，再逐步加大。若最低负荷进料，沼气发酵过程仍不正常，则进料间断时间应延长24h或2-3d。2.2.4、当含固率到达5%后，每次进料负荷可增大，但最大不超过6%，只有当进料增大，系统PH维持不变，进料量才能不断增大进液间隔才能不断减少。3、沼气发酵调试过程存在的问题及解决方法3.1在启动过程中，最常见的障碍是负荷过高所引发的发酵液中有机酸的上升，PH值降低，这是常会引起污泥沉降性能变差而严重流失。排除障碍的方法，首先应停止进料，待PH值恢复正常水平后，再以较低负荷开始进料。如果发现PH值降至5.5以下，预计单靠停止进料液难以奏效时，则应添加石灰水、碳酸钠或碳酸氢铵等碱性物质进行中和。同时也可排出部分发酵液，再加入一些接种物，以期起到稀释、补充缓冲性物质及活性污泥的作用。3.2如采用发酵料液培养牛粪做为第一次投料启动效果不佳，可考虑采用向料液中加入纯甲烷菌中的方法启动，也可加入氮、磷等营养物质以促进微生物的生长。3.3如调试时打入发酵罐的料液温度较低时，可考虑采用加温措施，严格控制发酵温度，严禁出现温度忽高忽低现象。第三篇系统运行管理1．调粪池设有搅拌装置，待加水稀释猪粪时，启动搅拌装置，使得粪污充分混合，以防止猪粪沉至池底。2．调粪池潜污泵设计一台，启动泵前检查相关的阀门是否打开，以免烧泵。调节池水泵根据具体调试情况确定每天固定的时间开启。3、沼气反应池循环泵设计1台。停止进料2小时后，即可启动循环泵，注意相关的阀必须打开，间歇运行（可停2小时，运行1小时）。4、厌氧反应器的沼渣排进沼渣池，在排渣时阀门开稍许，排渣采用单次少量多次排的方式。5、沼气系统a、水封器：经常观察视窗，若水位超过中心线2cm，则打开排水阀排水至中心线，否则会增大输气阻力。b、脱硫器：设计使用期限为60天，脱硫器到使用期限后，把脱硫剂取出，通过风晒两天，重新装入脱硫器内，即可使用。6、仪表管理每天值班人员要对厌氧反应器内pH、温度、进料量等指标以及机电设备的运行电流电压监测记录，以便及时发现事故隐患。运行过程中不得随便打开设备或设施的排空阀。各种仪表的使用，应严格按其相应的操作规程进行操作。7、注意事项（1）操作人员要严格按操作规程进行操作，以确保工艺运行正常。（2）严格按工艺要求控制运行条件，每天操作人员要对运行过程中的沼液中的pH、温度等指标进行监测记录。（3）严格按设备说明书运行操作，并定期进行维护和保养，以确保设备运转正常。（4）设备运转前先检查是否已加油或异常。（5）沼气系统在正常生产过程中，要求操作人员不得随意提高处理能力，以免造成工艺设备超负荷运转，影响处理效果，降低设备使用寿命。车间发生事故时应及时通知沼气站负责人，以便于采取应急措施。（6）操作工操作中不要用手触摸转动的机械部分，以免绞伤、轧伤。（7）在工房操作时，注意敞门通风，人不宜呆得太久。附件一：水泵1、水泵的维护1）定期检查各部分连接是否牢固2）定期检查易损件损耗情况，及时更换3）定期测量电机运行电流是否在额定电流范围内2、常见故障分析及其排除方法故障现象原因分析排除方法流量不足或不出水1、叶轮旋转错误2、阀门是否打开或完好3、管道叶轮被堵4、转速过低5、扬程过高6、抽送介质密度较大7、介质粘度较高8、密封圈损坏（口环处）1、调整叶轮旋转方向2、检查、维修、排除3、清理杂物4、检查电器设备及电路5、改泵或降低扬程6、用水冲稀降低浓度7、更换运行不稳定1、叶轮不平衡2、轴承损坏1、送制造厂调换或校正2、更换泵不能启动1、缺相2、叶轮卡住3、绕组、接头或电缆断路4、定子绕组烧坏5、电器控制发生故障1、检查线路进行修复2、排除杂物3、用欧姆表检查修复4、修理、更换绕组5、修理或调换电流过大1、工作电压低2、管道、叶轮被堵3、抽送液体的高度或粘度较高4、使用扬程过低1、调整工作电压2、清理管道、叶轮被堵3、改变密度或粘度4、减少流量、提高扬程绝缘电阻低1、电缆线电源接线端渗漏2、电缆线破损3、机械密封磨损产生泄露4、个O型密封圈失效5、机壳被介质腐蚀漏水1、拧紧压紧螺母2、更换3、更换4、更换5、修补附件二：气柜柔性气柜是沼气工程中重要的储气方式之一，采用柔性气柜可以极大程度上发挥物料的发酵度，使之产生更多的沼气。在柔性气柜中主要包括如下几个环节：膜体（内膜、外膜），充气风机、安全阀、气体泄漏报警器等。附件三：太阳能1、简介太阳能集热工程智能控制仪是专为太阳能集热工程实现全自动运行而设计的配套产品。该控制仪采用先进的水温、水位探测技术和微电脑控制系统,全自动运行,能有效提高集热效率，具有智能化程度高,功能齐全,使用方便,寿命长,性能可靠,通用性强的优点,适用于各种型式的太阳能集热工程。2、保护功能⑴空晒保护如果真空管里没有水，又在晴天时太阳晒了一段时间，突然加水就可能造成玻璃管爆裂，为保护真空管，在集热器温度超过设定温度后，就停止加水和循环，必须等集热器温度降低后才能恢复运行，一般设置达到80℃进入空晒保护状态，在低于60℃后退出空晒保护状态。对于热管系统，集热器不怕空晒，不用设置空晒保护功能，调整【空晒保护温度】＝99℃就可以将空晒保护功能关闭。⑵干烧保护为防止辅助电加热器无水干烧，当水位＝0时禁止辅助加热启动。⑶防冻保护为防止在冬季系统管路冻结，在管道保温的较薄弱地方设置管道温度传感器，当检测到管道温度低于5℃（默认值）进入防冻保护状态，到管道温度高于10℃时退出防冻保护状态。附件四：气柜的维护4.1支撑鼓风机应使用不断电电源，保持连续运行。4.2通过控制气柜内的压力及时排除内外膜之间的水分。4.3对气柜配套的螺栓要做好防腐，其方法主要是在螺栓上涂油并加护套保护。4.4气柜附近应避免吊车等机械的工作，以免损坏气柜。