学习目标：以沼气发酵工艺和厌氧消化器的基本知识为基拙，掌握大中型沼气工程运行的基本技能。

一、工程启动

（一）试压检验

沼气工程建成及输气液系统安装后，要参照国标GB4751中第7-2-1和7-2-2条规定进行打压验收。

第7-2-1为水压法：向发酵罐（池）内注水至溢流高度，稳定后观察12小时，当水位无明显变化时，表明发酵罐（池）及进料管系统不漏水，之后方可进行水压试验。关闭罐体通向气空间的所有阀门，最佳方法是用盲板切断通向气空间的去路。在罐顶气空间接好测压仪表或U形压力计，对气空间做好全面的密封处理，此后继续向发酵罐（池）内注水；当压力达到最大设计压力时停止加水，记录好压力值，稳压观察24小时。当压力下降在3％一10％以内时，可确认发酵罐（池）抗渗性能符合要求。第7-2-2条规定是气压试验法，与第7-2-1条区别是在注水稳压观察后，向罐（池）内不是再注水，而是注气后观察罐（池）的压力降在3%--10％以内，确认抗渗性能符合要求。

当压力下降小于3％时，可确认发酵罐（池）抗渗性能符合要求。第7-2-2条规定是气压试验法，与第7-2-1条区别是在注水稳压观察后，向罐（池）内不是再注水，而是注气后观察罐（池）的压力下降小于3％时，确认抗渗性能符合要求。

沼气发酵罐（池）的气密性验收完成后，接着进行包括输配管路的全系统气密性和防渗漏验收。单体验收和分段验收合格后，进行全系统验收，确保全系统不渗水、不漏气后，再进行沼气工程的发酵启动运行工作。

与发酵罐（池）配套的所有管道、阀门均应根据其各自的运行压力，分别按照工业管路检验标准用清水进行承压检验。

对于原料、水、蒸汽、沼气的压力表和流量计、液位计、电气、测温仪、pH
 
计等计量仪表及加热器、搅拌器、电机、水泵等设备，均应按各自的产品质量检验标准和设计要求，进行单机调试和连动试运行，以保证其安全、可靠、灵活和准确。

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，就会给补救维修工作带来麻烦。

（二）选取接种物

用于沼气发酵启动的厌氧活性污泥叫接种物。沼气发酵过程是多种类微生物共同作用的结果，要注意接种物的产甲烷活性，因为产酸菌繁殖快，而产甲烷菌繁殖很慢，如果接种物中产甲烷菌（活性污泥）数量太少，常常因为在启动过程中酸化与甲烷化速度的过分不平衡而导致启动的失败。

在确定系统运行温度后，要选择同类工程的活性污泥作接种物（菌种）。是否是相同的菌种，或富集菌种的多少，决定系统启动速度的快慢。由于各地具体条件差异，监测手段不同，启动时的操作方式也不会是一个模式，只能是类同。

条件具备的地方，处理同类废水，接种同类污泥，以保持沼气微生物生态环境的一致；当地不具备这样的条件，需要在驯化上下功夫，启动的时间要长些，速度会慢些。沼气发酵罐排出的活性污泥和污水沟底正在发泡的活性污泥，都可作为选取接种物的对象。接种量约占发酵容积的1/10.1/3，接种量越多，启动速度越快，在此基础上逐渐富集。

（三）菌种的驯化富集

菌种的驯化富集可在新建成的发酵罐内进行，也可在其他的容器内进行。取来的活性污泥（菌种）越多越好，再加人适量的处理原料（数量小于菌种量10％份额）。菌种和原料的混合液在装置内作好保温，再逐渐升温（如果是中温或高温运行，要逐渐升温到35℃或54'C )．并调节使pH在6.8一7.2范围。每隔7-8天加入新料液一次，数量仍为装置内料液的5%-10%份额，依次继续下去。驯化富集过程，是为厌氧发酵创造必要的条件，首要条件是适宜的温度和PH值，每次加入新料液的多少也是由驯化富集起来菌种液pH的高低所确定。

（四）原料预处理

 

预处理（堆沤）就是提前让原料液化或者加快原料的液化过程，这个过程对于春秋季节启动是非常必要的，一是可以增加原料的温度，加快原料的液化和酸化过程，促进沼气菌的繁殖和生长。二是可以培养大量的沼气菌种，少用或不用接种物。经过预处理的原料不结壳、不上漂，很容易溶于水，能在很短的时间内让沼气池达到正常的使用状态。实践表明，春季启动的沼气池不能正常使用的（排除漏气的原因）,90％是没有做好原料预处理。

采用秸秆做发酵原料，首先要将秸秆铡成长3厘米左右，踩实堆成约30厘米厚，泼2％石灰澄清液并加10％粪水或沼液（即100千克秸秆要用2千克石灰澄清液和10千克粪水或沼液）。这样铺3一4层，堆好后用塑料布覆盖，堆沤15天左右即可。气温低时宜采用坑式堆沤，气温高时可直接堆沤在地上。

（五）沼气发酵的启动

沼气发酵的启动是指从投入接种物和原料开始，经过驯化和培养，使发酵器中厌氧活性污泥的数量和活性逐步增加，直至发酵器的运行达到设计要求的全过程。这个过程所经历的时间称为启动期。沼气发酵器的启动一般需要较长时间，若能取得大量活性污泥作为接种物，在启动开始时投入发酵器内，可以缩短启动期。

把富集的菌种投入到发酵器内，对于容积较小的发酵器，菌种量约占总容积的1/3；较大容积的发酵罐，富集的菌种可以适当小于容积的1/3。然后按正常运行状态封闭发酵罐，接通全系统，使富集的菌种逐步升温到系统的运行温度。中温运行的系统，升温到35℃士1℃；高温运行的系统，升温到54℃士1℃。目前，对菌种升温速度持有不同观点，一种观点是采用间断升温办法，每次升温2-3℃，接着稳定2一3天，然后重复进行，直至升温至35℃或54℃。另一种观点主张快速升温，每小时升温1 ℃。

在启动运行时，要装备监测手段，特别是对食品工业废水，要求达到排放标准。简单的做法是控制好发酵料液的温度和pH在最佳范围之内。有条件应以监视挥发酸含量代替监控pH，还应监测排出液的COD含量、去除率及沼气发酵罐的消
 
化负荷。启动运行阶段COD去除率要适当放宽，以满足最佳pH要求。

无论是哪种类型的发酵装置，其启动方式都是将接种物和首批料液投人发酵罐后，停止进料若干天，在料液处于静态下，使接种污泥暂时聚集和生长，或者附着于填料表面。待大部分有机物被分解去除时，即产气高峰过后，料液的PH在7.0以上，或产气中甲烷含量在50％以上或COD去除率达到80％左右时，再进行连续投料或半连续投料运行。

每次进料要在预处理阶段升温到高出系统运行温度3-5℃，并使新料液pH调质到6.5-7范围内，每次进料量是发酵罐内料液量的5％一10%，进料量的多少，由发酵罐内料液州高低来确定。每间隔7-8天进料一次，直至发酵罐内的料液向外溢流，这为该系统启动的第一阶段。此后，逐渐缩短每次进料间隔，逐渐增加每次进料量，直至通过实践得出每天的最大进料量，并能满足发酵罐正常运行。如果是达标排放的环保工程，还要满足COD去除率指标，同时也可以得出发酵罐的最大消化负荷，也就是每天每立方米发酵容积能消化多少千克COD，用千克COD/（米3·天）表示。

在启动过程中，最常见的障碍是负荷过高所引起的发酵液有机酸含量上升、pH降低，这会引起污泥沉降性能变差而严重流失。排除的方法，首先应停止进料，待pH恢复正常水平后，再以较低负荷开始进料。当发现pH已经降至5.5以下，需要添加石灰水、碳酸钠和碳酸氢铁等碱性物质进行中和。同时也可排出部分发酵液，再加人一些接种物，以起到稀释、补充缓冲性物质和增加活性污泥的作用。

二、运行管理

启动后，厌氧消化系统管理的基本要求，在于通过控制各项工艺条件，使消化器稳定运行。只有稳定运行的消化器才会有高的运行效果。不稳定情况的出现，常常由于操作人员的控制上的疏忽，如进料量过多或过少，温度骤然升高或下降等；或因控制条件以外的原因，如停电、停水、进水浓度大幅度波动，进水中混人强酸、强碱、农药、抗菌素等有毒物质。因此，除日常运行坚持正确控制各种运行条件外，还要随时注视消化器内酸化与甲烷化的平衡，及早发现出现的问题并迅速予以纠正。

 
（一）酸化与甲烷化的平衡

酸化与甲烷化的失调于主要因为酸化细菌的繁殖速度远远高于甲烷化细菌的繁殖速度。失调的具体表现是：发酵液挥发酸浓度升高，pH下降；沼气产量明显减少，沼气中CO2含量升高，CH4含量下降；出水COD浓度升高，悬浮固体沉降性能下降。上述三个方面如能经常进行检查，均可较早发现不平衡现象的出现。经验表明，测定有机酸的组成，可以预报可能发生的事故。在一般情况下，有机酸是由95％的乙酸和5％的丙酸组成的，而丁酸和戊酸含量很少。如果丁酸、戊酸含量上升，就预示着设备超负荷。用检查丁酸含量的办法可以在24小时之间预告可能发生的事故，这就给操作人员以足够的时间防止事故发生。

根据观察测定，一经发现不平衡现象发生，就应按以下步骤采取措施：

(1)控制有机负荷，保持或调节发酵液的pH在6.8以上。首先要减少进料量以至暂停进料来控制有机负荷，这样有机酸会逐渐被分解，使pH回升。如果pH已降至6.5以下，则沼气产量严重下降，停止进料后pH仍不能恢复，可加中和剂调整pH至6.8。这样可以避免不平衡状态的进一步发展，而且还可以使消化作用在短期内恢复平衡。

（2）  确定引起不平衡的原因，以便采取相应措施。如果控制有机负荷后，短期内消化作用恢复正常，说明不平衡主要由超负荷所引起。如果控制负荷并调节pH后，消化作用仍不正常，则应检查进料中是否含有毒性物质。

(3）排除进料或消化液中的有毒物质，可用稀释进料的方法降低有毒物质浓度，或添加某种物质使有毒物质中和或沉淀

(4)如果情况严重，短期内又难以排除，则应考虑重新启动。

厌氧消化器内保持足够的污泥量，是保证消化器运行效率的基础，但经较长时间运行后，污泥持留量过度时，不仅无助于提高厌氧消化效率，相反会因污泥沉积使有效容积缩小而降低效率，或者因易于堵塞而影响正常运行，或者因短路使污泥与原料混合情况变差，使出水中带有大量污泥。因此，当消化器运行至该时间阶段后就应适时、适量地排泥，使污泥沉降的上平面，保持在溢流出水口下0.5--1.0米的位置，这样既可保证水力运行的畅通，又可使悬浮污泥有沉降的空间。

排泥的方法多从底部排泥管排出，由于无活性的沉渣和少量泥沙沉淀于消化
 
器底部，长期堆积占据消化器空间而无功效，应经常将其排出。一般每隔3-5天排放一次，每次排放量应视污泥在消化器内积累高度而定。如果长期不排除沉淀污泥，会使排泥管堵塞，特别是在进行鸡粪沼气发酵时，由于原料内砂砾较多，从启动开始就应经常排泥，冲刷排泥管，保证管道畅通，一旦砂砾沉积造成排泥管堵塞，再想排泥十分困难。启动阶段，沼气池内污泥量不足时，排出的污泥经沉砂后可回流人沼气池内。

（三）搅拌的控制

搅拌的目的主要为了增加微生物与原料的接触，在厌氧消化器内，由于进料的冲击及所产沼气的逸出形成了一些搅拌作用。因此，在厌氧消化过程中一般不需连续搅拌，在升流式消化器内一些沉降性能良好的原料，则不需要搅拌，一些易悬浮生成结壳的原料则需每天定时搅拌几次以打破结壳，并使浮渣逐渐分解而沉降。

UASB不需要搅拌，USR如无浮渣结壳现象也不需要搅拌，一些常规消化器一般不需要连续搅拌，特别是在出料时应尽量使发酵原料保持自然沉降状态，这样可以延长SRT和MRT因而获得较高的消化率。湖南泪罗市酒厂，在升流式消化器的半连续投料运行时，为了避免进料冲击及进料引起的气体释放而形成的较强搅拌作用，采用先出料后进料的办法，获得了较高的产气率。

三、停运与再启动

因检修或因季节性生产等限制，厌氧消化器可能会有一段时间停运，这种停运对厌氧消化性能的保持并无多大影响。因在停运条件下，厌氧污泥的活性可以保持一年或更长的时间。

在停运期内，应使消化器内发酵液的温度保持在4-20℃。据观察，在此温度范围内保亏泥，重新启动时经1-3天就可以恢复到原有的性能；如果在3℃以下，恢复的时间延长到4--7天，倘若在接近冰点的温度下保存污泥，则会使污泥性能受到影响，待消化器启动时，就不能在短期内恢复原有的效能。

此外，在停运期间，还应设法使出料口及导气管等保持封闭，以维持消化器的厌氧

 
停运后的消化器再启动时，一般只需恢复消化器的运行温度，并根据运行状态逐步提高则在短时内就能达到停运前的效能水平。

四、维修与安全

大中型沼气工程及所有附属机械设备、计量仪表和电器除临时维修外，都应当分别制定大目。按规定周期进行大修，不应当等到出现故障或设备损坏再突击修理。

大中型沼气工程每隔3一5年有计划地检修一次，事先应做好存放厌氧活性污泥的池子，途修后及时将污泥泵回沼气池内，可缩短大修后再启动的时间。大修时应将污水、污泥、浮渣、沉渣和底部泥沙清扫干净，进行防腐、防渗、防漏处理，最后按沼气池试漏规定佘格后，才能重新装人污泥继续运行。

检修进入应特别注意安全：

I)检修人员进池前，必须打开消化器的所有孔口，用鼓风机连续吹人新鲜空气24小时，测定池内空气中甲烷、H2S, CO2和O2含量合格后方可进人。也可用动物进行试验确保操作人员的安全。

2）检修人员进池应戴防毒面具，戴好安全帽、系上安全带及安全绳，池外必须有人监婆个检修期间不得停止鼓风。

3)池内所用照明用具和电动工具必须防爆。如需明火作业。必须符合公安部门的防火同时要有应急措施。

4）有条件时，应当配备有毒有害气体及可燃性气体监测器，以保证人身绝对安全。上乏沼气池的运行管理及检修、安全制度等规定，还需在实际工作中不断总结、完善。

 

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