四方仪器|一体化沼气分析系统推荐及沼气发酵装置启动与运行注意

　　沼气发酵装置的调试启动与运行调控是沼气工程的核心。调试启动，就是人为地创造条件，以满足厌氧发酵的基本要求，保证工程正常启动；运行调控，则是优化整个工艺过程，以起到提质增效的目的。本文详述了一般沼气厌氧装置调试启动与运行调控应该注意的事项，仅供大家参考。

　　一、沼气发酵装置调试启动

　　1、准备工作

　　沼气发酵装置启动之前应做好以下准备工作

　　(1)沼气发酵装置及有关设施的底部沉砂应完全清除。在施工过程中，难免有杂物遗留在装置内，启动前必须对沼气发酵装置进行彻底清理，为保持料液、气管或其他设施畅通，也应对其设施设备逐项检查、清理。

　　(2)沼气发酵装置、管道、阀门及有关设备应试水、试压合格。如果不进行试水、试压，发酵装置投入污泥和原料，产生沼气以后才发现漏水漏气，这时再进行修补就非常危险，容易发生爆炸、窒息等重大安全事故，造成人员伤亡。如果产生沼气后发现漏水漏气，必须按照相关规程排除料液及残余气体，并经过检验，符合安全要求后才能进行修补。但是，这种情况会增加工程造价和造成工程延期完成。因此，启动调试之前，必须按照要求进行试水、试压。只有试水、试压合格的沼气发酵装置、管道、阀门及有关设备才能投入使用。

　　(3)对各种水泵、电机、加热装置、搅拌装置、气体收集系统以及其他附属设备等应进行单机调试和联动试运行。运行前的试车是非常重要的工作，否则在投产后再发现先天缺陷，补救工作难以进行。

　　(4)对与沼气发酵装置运行有关的各种仪表应分别进行校正。例如，校正测温仪、pH计、液位计、各种压力表、沼气流量计以及沼气成分分析仪等，使所有仪表处于正常或初始工作状态。

　　(5)应使水泵、阀门及相关设备处于正常状态，水路、气路畅通。在进行沼气发酵装置的任何一项工艺操作前，都应有操作人员在现场检查该项工艺运转的基本条件是否具备，用手试动闸阀的启闭情况，不得由印象或想像来决定。另外还需要检查进料泵吸水管、出水管及输气管路闸阀是否开启。否则，将造成进料泵的空转、泵体受损，或因沼气发酵装置、管路沼气压力超过设计压力引起危险。料液在泵壳内往往会产生沼气，因此，许多水泵在开机前应放气。

　　准备工作完成后即可对沼气发酵装置进行调试启动。沼气发酵装置调试启动是指发酵装置接种厌氧活性污泥、投料、污泥训化培养，使发酵装置中厌氧活性污泥的数量和活性逐步增加，直至运行效能达到设计要求的全过程。沼气发酵装置调试启动一般需要较长时间，如果能获得大量厌氧活性污泥作为接种物，可以缩短启动时间。

　　2、接种物

　　以畜禽粪便为原料的沼气发酵装置，可利用原料本身进行污泥培养，因为畜禽粪便含有较多的厌氧微生物。以工业废水或其他有机废弃物为原料的沼气发酵装置，接种污泥可采用处理同类原料沼气发酵装置中的厌氧污泥、城市污水处理厂的消化污泥、人粪、牛粪、猪粪、酒糟、农村沼气池污泥、初沉污泥、下水道污泥、污水沟污泥以及富含微生物的河泥等。由于城市污泥处理厂的脱水消化污泥数量大、运输方便，所以，大多数沼气工程采用这种污泥接种。上流式厌氧污泥床反应器宜采用颗粒污泥接种，可以大大缩短启动时间。

　　为了避免堵塞输送污泥的水泵，固态厌氧接种污泥在进入沼气发酵装置前应加水溶化，经滤网滤去大块杂质后方可用泵抽入沼气发酵装置。

　　沼气发酵属于厌氧生物处理，装置中启动所需时间比好氧生物处理长。厌氧微生物的生长率比好氧微生物低得多，因此，沼气发酵装置启动时应投加足够数量的接种污泥，**一次加足。为了加快投产期，对厌氧生物膜法的发酵装置，接种量Z少为容积的10%，接种量为30%~50%时，可大大缩短启动时间。对厌氧活性污泥法的发酵装置，处理能力主要取决于发酵装置内污泥浓度和活性，一般接种污泥量为装置容积的30%左右(或接种后混合液污泥浓度为5~10kgVSS/m³)，接种污泥活性越高，启动越快。接种污泥的填充量不应超过消化装置的60%。

　　3、启动方法

　　沼气发酵装置的启动方法可采用分批培养法，也可采用连续培养法。

　　分批培养法是将接种污泥与首批进料投入沼气发酵装置，停止进料几天，在料液处于静态下，使污泥暂时聚集和生长，或者附着于填料表面，至大部分原料被分解去除时，即产气高峰过后，料液pH在7.0以上，或产气中甲烷含量在55%以上时，再进行连续或半连续进料。连续培养法是试车后保留一定量清水于沼气发酵装置内，投加污泥后，级开始连续少量进料或半连续少量进料运行。

　　刚启动时，污泥浓度低，不耐冲击负荷，因此负荷不能太高。一般控制反应器负荷在0.5~1.5kgCOD/(m³•d)[或污泥负荷0.5~0.1kgCOD/(kgVSS•d)]。对于颗粒污泥床反应器，低浓度料液有利于反应器的启动，COD浓度以4000~5000mg/L为宜，高浓度料液**稀释后再进料。

　　当料液中可降解的COD去除率达到80%时，方可逐步提高负荷。如果发酵装置内还有相当一部分挥发性有机酸没有转化成甲烷，此时增加负荷，容易引起挥发性有机酸积累，导致沼气发酵装置酸化。增加负荷可以通过增大进料量或降低稀释倍数进行，每次负荷可增加30%左右。

　　对于上流式厌氧污泥床，为了促进污泥颗粒化，上升流速宜控制为0.25~1.0m/h。研究表明：上升流速为0.4~1.0m/h时，可以将絮状污泥和分散的细小污泥由发酵装置洗出，促进污泥颗粒化。但是，上升流速太高容易造成污泥流失。

　　可以利用换热管在沼气发酵装置内加温，或者在调配池加热，每日升温2℃，Z高不超过4℃。达到设计运行温度的±2℃时，结束升温。

　　沼气发酵装置启动时，应采取措施将沼气发酵装置、输气管路及储气柜中的空气管换出去。沼气中甲烷是一种易燃易爆气体。当空气中甲烷含量在5%~15%范围内时，遇明火或700℃以上的热源即发生爆炸。在沼气发酵装置气相、输气管路及储气柜中，随着污泥培养，甲烷从无到有，从低含量到高含量，中间必然经过5%~15%这一区域，此时遇明火或700℃以上的热源即可能发生爆炸，造成安全事故。因此，应将沼气发酵装置、输气管路及储气柜中的空气置换出去。置换方法可采用氮气置换或专业人员通过沼气置换。

　　启动完成后，安全水封加水至设计高度以维持沼气发酵装置设计压力，并保证不漏气。

　　二、沼气发酵装置运行调控

　　1、进料

　　沼气发酵装置进料应按相对稳定的量和周期进行，并不断总结，获得**的进料量和进料周期。进料可以连续进料，也可以间隙进料，主要根据所采用的沼气发酵工艺以及进料的水质、水量确定。应避免一次性将全天的料液投入沼气发酵装置中。多管或多口进料的反应器，应尽量保持进料均匀，发现某一进料管或进料口堵塞时，应及时采取措施疏通。

　　2、发酵温度调控

　　沼气发酵装置宜维持相对稳定的消化温度。运行中控制发酵料液温度的恒定比控制发酵料液在**温度范围更重要，因为中温沼气发酵微生物在30~35℃，高温沼气发酵微生物在50~60℃的温度范围都能适应，但对温度的变化敏感性极强，适应性很差，特别是高温产甲烷菌，温度增加1℃，就可能破坏整个发酵过程，所以严格控制沼气发酵装置料液温度是运行管理的一项重要内容。

　　3、搅拌

　　沼气发酵装置的搅拌宜间隙进行，在出料前30min，应停止搅拌。采用沼气搅拌的，在产气量不足时，应辅以机械搅拌或水力搅拌等其他方式搅拌。搅拌的目的是使料液与污泥迅速混合均匀，增加传质效果，使pH、温度、浓度等在装置内分布均匀，提高生化反应速度。在排出上清液前宜停止搅拌一段时间，使污泥分离。连续搅拌的沼气发酵装置内，污泥不能得到有效沉淀，排出的上清液不可避免带走污泥，所以，搅拌宜间隙进行。搅拌次数和时间根据装置容积大小及搅拌装置功率而定。沼气发酵装置的搅拌不得与排泥同时进行。沼气发酵装置搅拌时，若排泥闸阀开启，污泥将大量从管道流失，沼气不能及时补充，使池内产生负压，易吸入空气，破坏甲烷菌的生长环境，不利于消化。同时对钢结构的池体也会由于负压而造成顶部变形。另外，搅拌时排泥，排出的是泥水混合液，污泥浓度低，排泥效果差。

　　4、排料

　　沼气发酵装置溢流排料管必须保持畅通，并应保持溢流管水封和灌顶保护水封的液位高度。进料时，沼气发酵装置液面上升，料液可以从溢流管排出，以免装置内气体受压而破坏装置结构。当气体压力超过规定值时，也可以冲开溢流管水封而逸出，因此，应保持溢流管畅通。当水封的水位低于设计高度时，池内沼气大量泄漏，将造成事故，所以还应保持溢流管水封液位高度。同时，为防止冬季水封结冰，应采取必要的防冻措施。

　　5、排泥

　　沼气发酵装置内的污泥层应维持在溢流出水口下0.5~1.5m处，污泥过多时，应进行排泥，过少时，可以从沉淀池进行回流。如果沼气发酵装置污泥过少，在进料量不变的情况下，污泥负荷增加，会导致发酵效果变差。当污泥过多时，不仅无助于提高沼气发酵效率，相反会因为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，出水中夹带大量污泥。因此，适时、适量地排泥，既可保证水力运行的畅通，又可使污泥由沉降空间。

　　排泥是排出低活性的污泥而保留高活性污泥。一般在污泥床的下层形成浓污泥，而上层是稀的絮状污泥。剩余活性污泥应该从污泥床的上部排出。由于无活性的沉渣和少量泥砂沉淀于沼气发酵装置底部，长期堆积占据厌氧消化装置空间，所以也应该从底部排泥。污泥排放可采取定时排泥，一般每周排泥一两次。

　　启动阶段，沼气发酵装置内污泥量不足时，排出的污泥经沉砂后可回流至消化装置内。

　　6、调控指标

　　通过监测进出料COD、产气量、pH、脂肪酸等几项工艺运行参数，可推测发酵装置内微生物生长代谢情况，从而可将运行工况调整到**状态。因此，宜对温度、产气量、COD、pH、挥发酸、总碱度和沼气成分等指标进行监测，掌握沼气发酵装置运行工况，并根据监测数据及时调整或采取相应措施。

　　如果出水COD浓度明显上升，COD去除率明显下降，悬浮固体沉降性能下降，说明沼气发酵状况恶化。

　　如果沼气产量降低，可能是温度或负荷的突然变化使产甲烷菌受到YZ，影响它的代谢作用以及对有机物的降解过程，使产气量降低。

　　发酵料液pH应在6.5~7.8。负荷过高，装置内产生大量的挥发酸，导致pH低于正常值，从而YZ产甲烷菌的活性，使沼气发酵不完全。挥发酸与总碱度的比值低于0.5，保持在0.2左右时，说明所提供的缓冲作用足够，发酵过程在稳定地进行。正常情况下挥发酸(以乙酸计)的含量应保持在1000mg/L以下，总碱度(以重碳酸盐计)应大于2000mg/L。

　　沼气甲烷含量一般在50%~80%。测定二氧化碳和甲烷含量是掌握消化过程反常现象的Z快方法，特别是反应出反应器内是否存在有毒物质、YZ物质、重金属和某些阳离子，例如硫化物、氨氮等。当甲烷含量明显下降，挥发酸超过正常值，即预示24h后将发生故障，应立即降低有机负荷。

　　7、酸化及其控制

　　如果发酵液中易降解有机浓度过高，产酸菌会大量繁殖，快速产酸。而产甲烷菌由于繁殖缓慢，来不及消耗产生的酸，结果造成有机酸的积累，使发酵液酸化。酸化主要表现在以下三点：

　　(1)发酵液挥发酸浓度升高，pH下降。在正常的沼气发酵过程中，乙酸在挥发性脂肪酸中占95%左右，丁酸和戊酸很少，如果丁酸、戊酸含量上升，预示发酵装置超负荷运行。

　　(2)沼气产量明显减少，沼气中二氧化碳含量升高，甲烷含量下降。

　　(3)出水COD浓度升高，污泥沉降性能下降。

　　一旦出现酸化，应停止进料，加强搅拌，待pH恢复正常水平后(6.8以上)，再以较低负荷开始进料。如果发现pH已降至5.5以下，单靠停止进料难以奏效时，需要排出部分发酵液，再加入污泥，起到稀释、补充缓冲性物质及活性厌氧污泥的作用；或者是加碱，提高发酵液pH，进而提高产甲烷菌活性。

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(来源：沼气圈)