Ⅰ 基礎(chǔ)知識
??????? 1.1? 沼氣發(fā)酵的生物作用
??????? 沼氣發(fā)酵微生物是人工制取沼氣的最重要因素，有了大量的沼氣微生物，并使各種類群的微生物獲得基本的生長條件，沼氣發(fā)酵原料才能在微生物的作用下轉(zhuǎn)化為沼氣。
??????? 沼氣發(fā)酵過程中主要有五大菌群（發(fā)酵性細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、耗氫產(chǎn)乙酸菌、產(chǎn)甲烷菌）參與活動。
??????? 五大菌群：
??????? ①發(fā)酵性細(xì)菌：一些不溶性物質(zhì)被發(fā)酵性細(xì)菌所分泌的胞外酶水解為可溶性糖、肽、氨基酸和脂酸，再將吸入細(xì)胞，發(fā)酵為乙酸、丙酸、丁 酸等和醇類及一定量的H2及CO2
??????? ②產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌：除甲酸、乙酸和甲醇外的物質(zhì)均不能被產(chǎn)甲烷菌所利用，所以必須由產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌將其分解轉(zhuǎn)化為乙 酸、氫和二氧化碳
??????? ③耗氫產(chǎn)乙酸菌：它們既能利用H2+ CO2 生成乙酸，也能代謝糖類生成乙酸。
??????? ④產(chǎn)甲烷菌（食氫、食乙酸）：它們在厭氧條件下將前三群細(xì)菌代謝的終產(chǎn)物，在沒有外源受氫體的情況下，把乙酸和H2、CO2轉(zhuǎn)化成CH4 + CO2。產(chǎn)甲烷菌廣泛存在于水沉積物和動物消化道等極端厭氧的環(huán)境中。
??? 不產(chǎn)甲烷菌（水解發(fā)酵細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌等）
??????? -為甲烷菌提供營養(yǎng)（將發(fā)酵原料的碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪等復(fù)雜有機(jī)物水解后形成可溶性的簡單化合物，該類菌為產(chǎn)甲烷菌提供合成細(xì)胞的基質(zhì)和能源。
??????? --為產(chǎn)甲烷菌創(chuàng)造適宜的厭氧生態(tài)環(huán)境（該類菌群中的好氧和兼性厭氧菌的活動，使發(fā)酵液的氧化還原電位不斷下降，逐步為產(chǎn)甲烷菌創(chuàng)造厭氧生態(tài)環(huán)境。
??????? --為產(chǎn)甲烷菌清除有毒物質(zhì)。
?????? --與甲烷菌共同維持環(huán)境中適宜的酸堿度（氨化細(xì)菌進(jìn)行氨化作用，產(chǎn)生的氨可以中和部分有機(jī)酸；產(chǎn)甲烷菌不斷利用乙酸、氫和二氧化碳生成甲烷；通過這兩類菌群的共同作用，使發(fā)酵液的pH值穩(wěn)定在適宜范圍。
???????? 產(chǎn)甲烷菌將不產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)生的乙酸 、氫氣和二氧化碳等發(fā)酵基質(zhì)轉(zhuǎn)化為甲烷。
??????? 1.2 厭氧消化產(chǎn)沼氣的條件
?????? 沼氣發(fā)酵就是培養(yǎng)和積累厭氧消化細(xì)菌，使細(xì)菌具有良好的生活條件；只有首先做到了這一點，才有可能得到較好的沼氣生產(chǎn)率或污水凈化效率。
??????? 微生物的生命活動要求多種條件，其中主要條件包括發(fā)酵原料、厭氧活性污泥、消化器負(fù)荷、發(fā)酵溫度、pH值、碳氮比、有害物質(zhì)的控制及均質(zhì)等。?????
????? (1)發(fā)酵原料的C:N比值：是指原料中有機(jī)碳素與氮素含量的比例關(guān)系，因為微生物生長對碳和氮有一定要求，其利用速度也是20-30倍的關(guān)系，因此發(fā)酵原料的碳氮比? 20~30:1，或者BOD5:N:P= 200:5:1為宜。
????? (2)厭氧活性污泥
????? 厭氧活性污泥是由厭氧消化菌與懸浮物質(zhì)和膠體物質(zhì)結(jié)合在一起形成的具有很強(qiáng)分解有機(jī)物能力的凝絮體，顆粒體或附著膜。
????? 由于在厭氧消化過程中H2S的生成，使厭氧活性污泥呈現(xiàn)黑褐色（發(fā)育良好的污泥是呈油亮的褐色）。在帶有攪拌或懸浮固體較多的消化器里，厭氧污泥呈絮狀的黑色或灰黑色。在升流式厭氧污泥床（UASB）消化器中，發(fā)育良好的污泥呈顆粒狀，直徑在3mm左右。
????? (3) 適宜的發(fā)酵溫度
?????????? 高度溫發(fā)酵：50-65 ℃，最適溫度為55±2°C ；
?????????? 中溫發(fā)酵：??? 20-45℃，最適溫度為35±2°C ；
?????????? 偏低溫發(fā)酵：10-20℃；
?????????? 常溫發(fā)酵：隨自然溫度而變化的發(fā)酵。
??? （4）有機(jī)負(fù)荷
??????? 厭氧消化消化器的負(fù)荷通常是指容積有機(jī)負(fù)荷（kgCOD/m3·d）。
??????? 容積有機(jī)負(fù)荷定義：指單位時間、單位裝置容積消納有機(jī)物的量。
??? 容積負(fù)荷是消化器設(shè)計和運行的重要參數(shù)，主要由厭氧活性污泥的數(shù)量和活性決定，因此在運行中是根據(jù)容積負(fù)荷確定污泥負(fù)荷（kgCOD/kgVSS ）
??? 在一定的容積負(fù)荷條件下，投料量取決于發(fā)酵原料的濃度，這就構(gòu)成不同的水力負(fù)荷（m3/m3.d ）。
??????? 在同樣有機(jī)負(fù)荷的條件下，有機(jī)物濃度高則水力負(fù)荷低，有機(jī)物濃度低則水力負(fù)荷高。當(dāng)有機(jī)物濃度基本穩(wěn)定時，水力負(fù)荷則成為工藝調(diào)控的主要參數(shù)之一。
??? 1.3 主要調(diào)控指標(biāo)
??? （1）固體物
??????? 總固體(TS)是懸浮固體(SS)和溶解固體(DS)的總和，以單位體積水樣在103-105oC蒸發(fā)干后殘留物的重量表示。
??????? 懸浮固體(懸浮物SS)，指水樣經(jīng)離心或過濾后得到的懸浮物經(jīng)蒸發(fā)后所剩余固體物質(zhì)的量。
??????? 揮發(fā)性固體(VS) ，表示樣品中懸浮物、膠體和溶解性物質(zhì)中有機(jī)物的量。它是總固體(TS)在600?C灼燒2小時后損失的量。
??? （2）揮發(fā)性有機(jī)酸(VFA)
??? （3）pH值是氫離子活度的負(fù)對數(shù)， pH=-log[H+]
??? （4）堿度表示水樣中能與強(qiáng)酸中的氫離子結(jié)合的物質(zhì)的含量。包括：強(qiáng)堿、弱堿（如氨、苯胺、吡啶等）、弱酸陰離子（如 CO32-、HCO3-、H2PO4-、HPO4-、SO3 2 -、HSO3-腐殖酸陰離子、HS-、S2-)等。
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???? Ⅱ沼氣工程運行管理
????? 2.1 啟動調(diào)試沼氣工程的啟動調(diào)試是指從投入接種物和原料開始，經(jīng)過馴化和培養(yǎng)，使沼氣池中厭氧活性污泥的數(shù)量和活性逐步增加，直至沼氣池的運行達(dá)到設(shè)計要求的全過程。這個過程所經(jīng)歷的時間稱為啟動期。沼氣池的自然啟動一般需要較長時間，若能取得大量活性污泥作為接種物，在啟動開始時投入發(fā)酵罐內(nèi)，可以縮短啟動期。
?????? 工程啟動調(diào)試應(yīng)在工程竣工驗收合格后進(jìn)行，同時還應(yīng)做好下列的準(zhǔn)備工作：
??? （1）檢查各處理構(gòu)筑物和設(shè)施內(nèi)的雜物是否清除干凈；
??? （2）所有要求氣密性的裝置（厭氧消化器、儲氣罐、脫硫設(shè)備、氣水分離、水分及阻火器等)應(yīng)進(jìn)行試水和氣密性檢驗，并合格。
??? （3）檢查各類管道、閥門和設(shè)備是否清理、疏通，并已處于備用狀態(tài)。
??? （4）對水泵、電機(jī)、加熱裝置、攪拌裝置、氣體收集系統(tǒng)以及其他附屬設(shè)備等應(yīng)進(jìn)行了單機(jī)試車和聯(lián)動試車。
??? （5）各種儀表已經(jīng)完成了校正。
??? （6）沼氣發(fā)酵原料的準(zhǔn)備（量和質(zhì)的檢查）。
??? （7）制定出啟動調(diào)試方案、運行操作規(guī)程、和相關(guān)管理規(guī)定，并對沼氣工程的運行管理人員、操作人員、維修人員及安全管理人員已完成了專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)。
??? （8）監(jiān)控室及設(shè)施、設(shè)備附近的明顯部位，已張貼必要的工作圖表、安全注意事項、操作規(guī)程和設(shè)備運轉(zhuǎn)說明等。