沼气池模具怎么选？看这几点避坑指南
厌氧发酵的原料也必须含有厌氧细菌生长所必需的 C、N、P 等营养元素，因此应控制适宜的碳氮比、碳磷比。研究表明，厌氧发酵的碳氮比以（16∶1）～（25∶1）为宜。碳氮比过小，细菌生长减慢，氮不能被充分利用，过剩的氮变成游离 N
加载中...，抑制产甲烷细菌的活动，进而抑制厌氧消化的进行。碳氮比过高，反应速率降低，产气量会下降。生物污泥特别是剩余活性污泥较难单独进行厌氧消化，一般适宜与初沉污泥或者其他碳氮比较高的有机废物混合消化。与其他有机废物混合后，受到成分变化的影响，沼气成分也会有所变化。
9.4.1.3 污泥消化沼气的收集利用
厌氧消化系统产生的沼气有很广泛的用途，如沼气发电、沼气锅炉、压缩甲烷气用于汽车加气（LNG）和居民用燃气等。在沼气利用之前，污水处理厂需要对沼气进行净化、输送和贮存。由于沼气属于易燃易爆气体，对设备和管路的安全性要求较高，实际运行中需要特别注意。
（1）沼气的收集和贮存
1）沼气的收集 消化池一般是圆池，四周为垂直墙体。平底或池底坡度较小时需要设置刮泥装置。大型消化池由现浇钢筋混凝土制成，体积较小的消化池一般用预制构件或钢板制成。传统消化池由集气罩、池盖、池体与下锥体 4 部分组成，见图 9-28。圆形消化池的直径一般在 6～30m，柱体的高约为直径的 1/2，而总高接近直径。消化池附属设备主要包括加热、搅拌和沼气收集系统。
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图 9-28 污泥厌氧消化池结构示意
在设计消化池时必须同时考虑相应的沼气收集、贮存和安全等配套设施，以及利用沼气加热入流污泥和池液的设备。沼气收集和分配系统必须维持正压，以避免沼气和周围空气混合引起爆炸。空气与沼气混合，甲烷浓度在 5%～20% 时有爆炸性。所设计的气体贮槽、管路和阀门等在消化污泥体积变化时，应能使沼气被吸入，而不会被空气置换。
大多数消化系统在压力低于 3.5kPa 下操作，由于操作压力低，因此对管路压头损失、减压阀的安装及控制装置等必须做特别考虑，这些因素对确保气体收集系统成功运行是非常重要的。
通常用于收集沼气的主管道最小直径为 65mm，气体入口至少应位于消化池最高液位以上 1.2m，采用更大的距离有利于减少固体和泡沫进入沼气管路系统。收集消化气的主管线管径一般大于 65mm，管路的坡度设计为 1%～2% 或者更大，以便排除冷凝水。对大型消化系统来说，气体收集系统可能要求管子直径为 200mm，甚至更大，具体的尺寸可由消化池流出的总气体流量而定。在使用气体搅拌的场合，循环气体流量必须估计在日产气量峰值中。消化气在管内的流速应限制在 3.4m/s 或 3.5m/s 以下，这种低流速对维持可接受的管路压力损失及防止夹带过多的水分是必需的。水分可能损坏仪表阀门压缩机电机及其他设备。管子与设备之间的连接要有柔性，埋于地下的管线要特别小心。
消化池中产生的沼气从污泥表面挥发出来，聚集于消化池顶部集气罩，总体来讲，消化池中沼气的收集需注意以下事项。a.池顶的人孔，管件等钢制部件要完全密封。为了保证消化池池顶的气密性，需对混凝土的接缝进行特殊处理，避免有气体从消化池的缝隙中漏出。b.在污泥泥位以上的消化池内壁需经特殊的涂料处理，并保证涂料和池内壁结合紧密，以免脱落，以防止沼气（饱和的湿态气体）中的硫化氢产生腐蚀作用。c.污泥消化的状态、污泥的投加量以及消化污泥和消化液的排出发生变化，污泥消化池的产气量及气压都会发生明显的变化。池内若变为负压而混入空气，就有发生气体爆炸的危险。因此，污泥消化池内的气压，采用能保持常用的 100～300mm H2O 以上的配管系统。d.沼气输送时，从消化池出来的气体压力相对较低，但考虑到气体存在腐蚀性，应使用管壁相对较厚的钢管，焊缝须涂上耐腐蚀的沥青防腐，消化气配管的管径应在 100～300mm，并应考虑冷凝水和雾沫的附着、产气量的变化和安全阀的动作压力等，另外，在系统排出消化污泥和消化液时，出现液面异常降低，为防止污泥消化池内的气压变成负压，污泥消化池相互之间以及气罐之间的配管需采用足够大的管径：考虑到安全，气罐出口侧的气管管径多根据气体流速为 3～5m/s 来确定。由于温度降低，消化气中的饱和蒸汽会变成冷凝水积存于捕集管内，存在影响消化气流通的危险，因此，配管需按消化气流动的方向采用 1/200 左右的坡度进行安装，并在低的位置、坡度上升处之前设置排水口，在寒冷地区，为防止排水口等各种水封装置冻结，应考虑采用加温、防冻溶液以及连续给水等措施。室外配管要有保温措施。
2）沼气的贮存 为防止甲烷与空气混合而产生强烈爆炸的可能性，必须采取措施严防空气进入消化池系统。所以消化池必须采用密封顶盖，其形式有两种，包括浮动式顶盖及固定式顶盖。浮动式顶盖可以随着污泥体积和气体体积的变化而上下浮动，为了防止空气进入消化池，池顶也可作为浮动式贮气罐使用。固定式顶盖即顶盖与池体连为一体，不可移动。
沼气汇集在发酵池上部后，经沼气管收集进入沼气贮存设施。常用的两种类型贮气柜是重力柜和压力柜。低压、浮动集气盖采用重力柜，该气柜是浮动顶盖，这种变体积、恒压力气柜盖子内设有滑动导轨和止动装置，使得摩擦阻力最小，并对向上运动起限制作用。压力柜常为球形，所贮气的压力一般为 140～150kPa。气体由消化气压缩机压入压力柜。按照沼气柜压力的不同，又可以分为高压干式、低压干式和低压湿式等方式。高压干式贮气柜为钢结构，低压干式贮气柜分为筒仓式贮气柜、低压单膜/双膜贮气柜和低压贮气袋，低压湿式贮气柜多采用钢筋混凝土水槽、钢浮罩。
为节省占地，有些污水厂采用浮盖式气柜，即在消化池顶设置上下浮动的气柜。这种气柜的防腐可以通过涂防锈油的方式，当气柜上下移动时自动涂油。这种气柜一般采用低压的运行方式，压力为 120～200mm H2O，如果高于 500mm H2O 则为中压贮气柜。罐体直径 ∶ 高度 =2∶1。
由于污泥消化过程中气体的产量和用气量不相等，因此要设置贮气装置，可以既起到缓存沼气的作用又起到调节沼气的作用。国内的贮气装置一般采用低压湿式贮气罐，近年来，新建的沼气工程贮气开始采用低压干式柔性气囊或发酵贮气一体化装置。贮气罐的大小，可根据处理厂的日产气量和沼气的日用气量来决定。对于用气量变化，通常只做白天调整。贮气量一般为日产气量的 25%～40%，即按 6～10h 的平均产气量计算，大型处理厂可设置贮存 25% 日产气量的贮气装置，小污水厂可设置贮存 40% 日产气量的贮气装置。在全部产气被均匀消耗情况下，可不设贮气装置。污泥的投入和排水等操作会影响污泥的产气量，为了操作时的均衡，通常设置贮气罐。在污泥消化池池数相对较多的情况下，总气量较为均匀。因此，一般贮气罐的贮存容量可按日平均产气量的 1/2 左右来考虑，但是在污泥消化池池数相对较少的情况下，或在最大限度利用消化气的情况下，应增大贮气罐的贮存容量。
低压式贮气罐内压力一般为 100～300mm H2O，而中压式贮气罐内压为 4～6kg/cm2。一般采用低压式贮气罐，但在设施规模较大时，也有采用中压式贮气罐。贮气罐的设置应符合气体工件技术标准，同时，对于中压贮气罐，适用锅炉及压力容器安全规则。管道和贮气罐静压，主要取决于罐体的自重、配重以及平面面积，最高不超过 400～500mm H2O，一般为 20mm H2O，高于此值时，则属于中压式贮气罐，在个别特殊情况下使用。一般将贮气装置建在室外，在寒冷地区需要有防冻措施。
沼气中一般含有 100～200mg/L 的硫化氢，但是根据处理的情况的不同，也有达到 400～600mg/L 的。在与粪便进行混合处理时，竟可高达 1000～2000mg/L。硫化氢是一种具有臭鸡蛋气味的无色剧毒气体，相对密度（空气 =1）为 1.2，具有腐蚀性。在潮湿环境中，硫化氢含量在 600mg/L 时，就会迅速地腐蚀金属。当燃烧时，还会产生腐蚀性很强的 SO2气体。因此，消化气一般需要进行脱硫。
（2）沼气的净化
沼气的主要成分是甲烷和二氧化碳，是厌氧生物处理系统中产生的一种混合气体。在混合系统中很难测定各种成分的浓度，在实践中通常根据经验数据进行估算。例如，甲烷一般是占 45%～80%，通常以 55%～60% 常见，二氧化碳一般是占 20%～45%，通常以 30% 常见，沼气中甲烷和二氧化碳的含量达 85%～98%。厌氧消化装置新产出的沼气是含饱和水蒸气的混合气体，除含有气体燃料甲烷和惰性气体二氧化碳外，还含有一定比例的硫化氢、水蒸气，少量的 NH3，痕量的 H2、N2、O2、CO 以及 CH4以外的其他烃类化合物（CmHn），占 2% 左右。如表 9-24 所列，是国内外一些处理厂的沼气成分。
表 9-24 沼气成分（质量分数） 单位：%
