农村沼气工程技术

第一章农村沼气技术1

第一节基本概念3

一、沼气的来源与生态环境3

二、沼气的性质7

三、相关概念11

第二节沼气发酵基本原理21

一、沼气发酵微生物种类21

二、沼气发酵的生物化学过程28

三、有机物产甲烷量的估计和计算30

四、有机质的厌氧消化过程33

第三节沼气发酵微生物代谢46

一、沼气发酵过程中的水解酶酶活变化规律46

二、产氢产乙酸菌的代谢53

三、耗氢产乙酸菌及其它不产甲烷微生物的代谢63

四、产甲烷菌66

五、不产甲烷微生物与产甲烷菌之间的关系75

第四节沼气发酵工艺学78

一、沼气发酵的厌氧环境78

二、沼气发酵适宜的温度80

三、沼气发酵的适宜pH值83

四、沼气发酵原料85

五、沼气发酵料液浓度/有机负荷88

六、沼气发酵接种物92

第五节沼气发酵的快速启动94

一、原料的选择和预处理94

二、进料数量和浓度95

三、接种物用量96

四、密封活动盖97

五、放气试火98

第六节沼气发酵添加剂与抑制剂99

一、添加剂99

二、抑制剂100

第七节沼气池发酵的日常管理102

一、勤进料与勤出料102

二、常搅拌102

三、保持适宜的pH值103

四、经常检查输气装置和沼气池是否漏气104

五、做好沼气池的越冬管理104

六、沼气炉具的使用104

七、沼气灯具的使用106

八、沼气的安全使用107

九、沼气池的保养与维修108

第八节病态沼气池的诊治110

一、沼气池本身漏气和漏水110

二、沼气输配管路系统的问题113

三、沼气发酵系统的问题113

四、维修沼气池时应注意的事项114

第九节我国农村常见沼气发酵工艺简介115

一、按进料方式划分115

二、按装置类型划分117

三、按作用方式划分117

四、按发酵料液的状态划分117

五、按发酵温度划分118

六、按发酵级差划分118

第十节沼气发酵器的类型118

一、常规消化器118

二、高速消化器120

三、厌氧接触消化器120

四、厌氧滤器122

五、升流式厌氧污泥床123

六、厌氧床工艺124

七、两相厌氧消化器(two phase anaerobic digester)124

八、干发酵125

九、塞流式厌氧消化装置127

十、管道厌氧消化器128

第十一节世界各国的沼气池简图130

一、沼气池的种类130

二、我国各种沼气池简图131

三、国外沼气池简图133

第十二节预防沼气窒息性中毒144

一、沼气窒息性中毒表现144

二、发生沼气窒息性中毒的原因145

三、沼气窒息性中毒的预防和急救措施146

第二章户用商品化玻璃钢沼气池149

第一节我国户用沼气池的发展152

第二节玻璃钢材料简介及其户用沼气池开发156

一、玻璃钠材料简介156

二、商品化玻璃钢户用沼气池研发简况157

第三节商品化户用玻璃钢沼气池的性能162

一、玻璃钢沼气池的生产工艺162

二、玻璃钢沼气池的性能163

三、商品化户用玻璃钢沼气池的结构165

四、玻璃钢沼气池的寿命166

第四节自动监控进出料量玻璃钢沼气池167

第五节商品化户用玻璃钢沼气池实际运行效果170

一、试验示范的总体情况170

二、产气量及甲烷含量172

三、启动时间172

四、发酵运行分析174

第六节玻璃钢沼气池与常规沼气池建池和发酵工艺比较178

一、建池稳定性和建池速度比较178

二、建池成本分析178

三、发酵工艺比较180

四、综合性能比较181

第七节商品化户用玻璃钢沼气池的实践182

一、玻璃钢沼气池建设方案182

二、沼气池安装前的准备185

三、玻璃钢沼气池的安装187

四、投料与启动运行191

第八节玻璃钢沼气池的使用与管理192

一、新建玻璃钢沼气池192

二、玻璃钢沼气池发酵的科学管理194

三、玻璃钢沼气池运行的日常管理197

第三章沼气技术与生态农业199

第一节沼气发酵系统与综合利用202

一、沼气发酵系统202

二、沼气及其发酵残留物综合利用204

三、沼气发酵系统的功能205

第二节沼气的能源利用207

一、炊事用能207

二、沼气启动农机发电210

第三节沼气热能利用技术217

一、沼气升温孵鸡217

二、沼气灯照明升温育雏鸡218

三、沼气养蚕219

四、沼气灯照明提高母鸡产蛋率220

五、沼气灯诱虫喂鱼220

六、沼气灯保温贮藏红苕221

七、沼气烘干粮食作物及升温育秧等221

第四节沼气非热利用技术225

一、沼气贮粮225

二、沼气保鲜蔬菜水果231

三、沼气保鲜山楂235

四、沼气保鲜苹果237

五、沼气保鲜荔枝239

第五节沼气与大棚种植技术240

一、沼气为蔬菜大棚增温和保温241

二、沼气为蔬菜大棚增施二氧化碳气肥241

三、沼气应用于大棚蔬菜种植的技术要点245

第六节沼气发酵残留物的营养成分246

第七节沼气发酵残留物的生物活性物质248

一、各种水解酶类249

二、B族维生素250

三、氨基酸250

四、植物激素252

五、抗生素类252

六、腐殖酸252

七、沼气发酵残留物的矿物质元素分布253

第八节沼肥肥效与土壤改良256

一、沼肥与堆沤肥的增产效果256

二、沼肥对种植业的作用257

三、改良土壤的意义259

四、沼气发酵残留物改良土壤的效果260

五、沼气发酵残留物培肥地力及其增产效果262

第九节沼液利用技术263

一、沼液作为有机液肥263

二、沼液用作浸种液264

三、沼液作为无土栽培营养液269

四、沼液作为农作物病虫害防治剂272

第十节沼气发酵残留物作饲料技术280

一、沼气发酵残留物养鱼281

二、添加沼气发酵残留物养猪284

三、沼气发酵残留物作饲料的方法288

第十一节沼气发酵残留物栽种食用菌技术289

一、沼气发酵残留物栽种食用菌能明显提高品质290

二、沼气发酵残留物栽种食用菌的效益290

三、菇渣仍然是理想的有机肥291

四、沼气发酵残留物栽培食用菌的方法291

第十二节沼肥在种植业上的经济评价292

一、沼肥的性质292

二、沼肥对农作物产量及品质的影响293

三、经济分析297

第十三节沼气与生态农业模式299

一、北方“四位一体”沼气生态温室模式299

二、西北“五配套”生态果园模式301

三、南方“猪沼果”沼气能源生态模式303

四、其它生态农业模式简介304

第四章大中型沼气工程307

第一节大中型沼气工程的分类310

一、按容积大小进行分类311

二、按处理不同有机废物的种类进行分类312

三、原料性质313

四、沼气工程的特点314

第二节沼气工程的发酵工艺及类型315

一、厌氧接触工艺315

二、厌氧滤器（AF）316

三、上流式厌氧污泥床（UASB）318

四、厌氧流化床(AFB)和厌氧附着膜膨胀床（AAFEB）328

五、膨胀颗粒污泥床（EGSB）328

六、内循环厌氧反应器（IC反应器）330

七、上流式厌氧污泥床滤器工艺（UBF）331

八、上流式厌氧固体反应器（USR）332

九、厌氧生物转盘（ARBC）333

十、厌氧折流板反应器（ABR）334

第三节沼气工程的设计要求与管理334

一、沼气工程的设计334

二、沼气工程的启动336

三、沼气工程运行管理336

第四节城镇生活污水处理工程与公共厕所粪便无害化处理工程337

一、处理原则及容积计算338

二、工艺流程及基本原理340

三、处理效果分析341

第五节沼气工程为纽带的4F循环经济模式346

一、大中型沼气工程在畜禽粪便治理中的作用346

二、畜禽场沼气工程的定位348

三、沼气工程的4F循环经济模式350

四、养殖场沼气工程的目标353

第六节养猪场沼气发电并网工程案例354

一、规模及污染物排放量354

二、相关工艺参数与计算355

三、工艺选择及工艺路线356

四、“三沼”的利用与产品开发361

五、社会、经济、环境效益分析361

第七节奶牛场沼气工程364

一、工程规模及污染物排放量364

二、相关参数364

三、工艺设计365

四、工艺流程368

五、工程内容及投资估算369

六、效益分析371

第八节鸡粪沼气发电工程案例373

一、规模及污染物排放量373

二、相关工艺参数与计算373

三、工艺选择及工艺路线375

四、“三沼”的利用与产品开发376

五、效益分析377

第九节肉牛养殖场沼气工程381

一、规模及污染物排放量381

二、相关工艺参数与计算382

三、工艺选择及工艺路线382

四、“三沼”的利用与产品开发384

五、工程内容、规模及投资估算384

第十节鹅养殖场500m3常温沼气工程方案389

一、规模及污染物排放量389

二、相关工艺参数与计算390

三、工艺选择与工艺路线390

四、“三沼”的利用与产品开发392

五、社会、经济、生态/环境效益分析394

第十一节獭兔粪便常温沼气工程案例398

一、项目的目标及意义398

二、建设地点398

三、相关参数399

四、工艺设计399

五、工艺流程401

六、工程内容、规模及投资估算402

七、效益分析405

第十二节豆制品废水处理沼气工程案例407

一、案例背景408

二、工程设计409

三、工程效益分析416

第十三节啤酒厂沼气工程417

一、规模及污染物排放量417

二、相关工艺参数与计算418

三、工艺选择及工艺路线418

四、“三沼”利用与产品开发422

五、社会、经济、生态/环境效益分析423

第十四节制药厂沼气工程427

一、工程概况427

二、厌氧好氧处理工艺428

三、运行成本分析430

四、经济和环境效益432

参考文献4342100433B

《农村沼气工程技术》分为四章。章介绍农村家用沼气池技术，内容包括沼气发酵的原理、沼气发酵微生物、沼气发酵生物化学、沼气发酵工艺、农村沼气发酵管理、沼气安全使用与维护等；第二章介绍商品化户用玻璃钢沼气池，内容涉及玻璃钢沼气池的特点、工艺技术、管理维护与运行效果；第三章介绍农村沼气与生态农业，内容包括沼气、沼液、沼渣的综合利用技术以及沼气生态农业模式等；第四章介绍沼气工程技术，内容包括厌氧工艺与反应器、沼气工程规范、养殖场沼气工程、有机废水沼气工程、生活污水沼气工程等。

本书可供从事沼气开发利用与推广的人员阅读使用，也可供农林院校相关专业师生以及相关领域的研究人员参考。

多年来，国家出台了一些政策措施和法律法规，从2003年以后中央把农村沼气列入生态家园富民工程，并作为国债项目进行扶持。特别是从2009年为拉动内 需。以沼气为重点的生物质能发展作为为民办实事，发展循环农业和建设社会主义新农村的重要举措，作为民生工程来抓。进一步加大资金投入，各级地方政府出台 了配套政策，从资金上进行重点扶持，减轻农民负担，该项目取得了显著的经济、生态和社会效益。到2010年，全国户用沼气总量达到4000多万户，受益人 口达1.5亿，各类沼气工程达到7.27万处，年发电2.37亿千瓦/时，年产沼气达14.2亿立方米，约占全国天然气消费量的11%，减排二氧化碳 5000多万吨，年产有机肥4亿吨，为农民增收节支450亿元。

农村沼气工程，用沼气工程技术处理人畜粪便，既能有效解决农村生活能源问题，又能获得农业生产所需的有机肥料，改善农村人居环境，具有良好的经济、生态和社会效益。

根据农业部发布的《全国农村沼气工程建设规划》，到2010年，全国将有4000万农户使用户用沼气，达到适宜农户的30%左右；全国规模化养殖场大中型沼气工程总数达到4700处左右，达到适宜畜禽养殖场总数的39%左右。

全国4000万户农村户用沼气，每年产生约154亿立方米的沼气，相当于替代2420万吨标准煤的能源消耗和1．4亿亩林地的年蓄积量，农民每年可增收节支200亿元。

中央和地方对农村沼气项目资金扶持政策

1、 户用沼气，从2003年起，中央补助每户800元，到2009年提高到1200元/户，从2009年起我省列入民生工程以后，省级配套640元/户，县级 配套160元/户，2011年起，中央补助提高到1600元/户，参照西部地区的县、市、区增加到2000元/户，极大地减轻了农民负担。

2、禽畜养殖场大中型沼气工程，按单个项目补助中央投资从80万到140万元不等，省级财政配套15万元，县级配套按每个项目总投资额15%。

3、乡村沼气服务网点，按每个站点中央补助3.5万元，省级补助0.4万元，县级根据地方财力进行适当配套，主要用于服务网点设备、仪器及配件等。

4、另外还安排退耕还林农村能源项目及利用世行贷款生态家园配套项目

五、发展农村沼气事业的意义

我 国是一个农业大国，人口众多，人均资源占有量低，农业废弃物资源十分丰富。如何有效利用农业废弃物资源，变废为宝，是一项国家长期战略。发展农村沼气，替 代石化能源，是解决农村人口的生活用能，可以防治农业污染，减少疾病传播，改善农村生态、生活环境，提高农民生活质量，降低化肥农药使用量，改善土壤结 构，增加农民收入。发展农村沼气是建设循环农业和建设社会主义新农村的重要举措，也为我国节能减排行动作出一项贡献。

六、重点加强农村沼气后续服务管理

近 几年我市农村沼气建设事业发展强劲，过去我们重建设，轻服务管理，虽然利用国家扶持政策配套建设乡村沼气服务站162处，但是服务运行仍跟不上，农户在使 用、维修管养上不满意，实际发挥项目效益不高。突出问题是服务站农民技工有偿服务机制运行不正常，技工生活无保障，造成项目发挥效益不明显，影响到该项目 的发展。为此各级地方政府，应加大对服务体系和服务站技工队伍人员稳定上给予资金扶持，保障技工队伍人员生活出路，切实解决他们实际困难。沼气建设是一项 公益性很强的事业，是利国利民利社会的事业，各级地方政府有责任有义务支持这项事业。其建后管理要经历初期由政府主导，最终走向市场化的必由之路。服务体 系运营管理好坏一靠技术、二靠规模，三靠专业队伍。行业主管部门应加大力度引导，鼓励企业和社会力量参与后期运营管理，要培养专业化、规模化、系统化的运 营管理企业。政府应根据工程发挥的作用及成果给予适当的资金补助，促进沼气后续运营管理队伍的快速发展。2100433B

第一章总则

第一条为加强农村沼气工程建设管理，规范工程竣工验收程序，提高工程质量和投资效益，依据《农村沼气工程中央预算内投资专项管理办法》、《中央预算内投资补助和贴息项目管理办法》、《农业基本建设项目管理办法》、《农业建设项目竣工验收管理规定》有关规定，制定本办法。

第二条农村沼气工程竣工验收是对工程建设及资金使用等进行的全面审查和总结。

第三条本办法适用于2015年以后（含2015年度）中央预算内投资补助建设的规模化大型沼气工程、规模化生物天然气工程。

国家对有关建设工程的竣工验收有特殊规定的，从其规定。

第二章 职责分工

第四条省发展改革委、省农业厅共同负责省内规模化生物天然气工程和中央投资补助1500万元以上（含1500万元）规模化大型沼气工程验收，其中，规模化生物天然气工程验收完成后，省发展改革委、省农业厅要形成验收总结报告并报送国家发展改革委和农业部备查。

第五条市发展改革委会同新能源主管部门负责辖区内中央补助投资规模1500万元以下规模化大型沼气工程竣工验收，并将验收总结报告报送省发展改革委和农业厅，配合省发展改革委和农业厅的验收抽查。

第六条县（市）发展改革部门和新能源主管部门负责监督、指导工程建设单位做好竣工验收相关工作，审核工程建设单位自验情况，及时提交竣工验收申请报告。

第三章竣工验收条件和内容

第七条申请竣工验收的工程必须具备下列条件：

（一）完成经审批通过的项目资金申请报告和投资计划下达文件中规定的各项建设内容。

（二）系统整理所有技术文件材料并分类立卷，技术档案和施工管理资料齐全、完整。包括：项目审批文件和年度投资计划文件，初步设计(专家论证意见)、施工图设计（含工艺、设备技术）、施工、监理文件，招投标、合同管理文件，基建财务档案（含账册、凭证、报表等），工程总结文件，勘察、设计、施工、监理等单位签署的质量合格文件，施工单位签署的工程保修证书，工程竣工图以及工程相关图片、影像资料等。

（三）土建工程质量经当地建设工程质量监督机构备案。

（四）主要工艺设备及配套设施能够按批复的设计要求运行，并达到设计目标。

（五）环境保护、劳动安全卫生及消防设施已按设计要求与主体工程同时建成并经相关部门审查合格　。

（六）工程项目或各单项工程已经初验合格。

（七）编制了竣工决算，并经有资质的中介审计机构或当地审计机关审计。必要时竣工决算审计由项目验收组织单位委托中介审计机构进行竣工决算审计。

第八条工程竣工验收的主要内容：

（一）工程建设总体完成情况。建设地点、建设内容、建设规模、建设标准、建设质量、建设工期等是否按备案证、资金申请报告、初步设计中要求建成。

（二）工程资金到位及使用情况。资金到位及使用是否符合国家有关投资、财务管理的规定。包括中央投资、自筹资金到位时间、实际落实情况，资金支出及分项支出范畴及结构情况，工程资金管理情况（包括专账独立核算、入账手续及凭证完整性、支出结构合理性等），材料、仪器、设备购置款项使用及其它各项支出的合理性。

（三）工程变更情况。工程在建设过程中是否发生变更，是否按规定程序办理报批手续。

（四）施工和设备到位情况。各单位工程和单项工程验收合格纪录。包括建筑施工合格率和优良率，仪器、设备安装及调试情况，生产性项目是否经过试产运行，有无试运转及试生产的考核、记录，是否编制完成各专业竣工图。

（五）执行法律、法规情况。环保、劳动安全、卫生、消防等设施是否按批准的设计文件建成，是否合格。

（六）投产或者投入使用准备情况。组织机构、岗位人员培训、物资准备、外部协作条件是否落实。

（七）竣工决算情况。是否按要求编制了竣工决算，出具了合格的审计报告。

（八）档案资料情况。建设项目批准文件、设计文件、竣工文件、监理文件及各项技术文件是否齐全、准确，是否按规定归档。

（九）工程管理情况及其他需要验收的内容。

第四章竣工验收程序与组织

第九条工程在竣工验收之前，施工单位按照国家规定，整理好文件、技术资料，向建设单位提出交工报告，由建设单位组织施工、监理、设计及使用等有关单位组织自验。自验不合格的工程不得报请县级初验。

第十条自验合格并具备竣工验收条件后，建设单位应在15日内向所在县（市、区）发展改革委和新能源主管部门提出初验申请，工程所在县（市、区）发展改革委、新能源主管部门应在30日内组织初验。初验通过后，中央投资补助规模1500万元以下规模化大型沼气工程报请市发展改革委、新能源主管部门组织竣工验收。规模化生物天然气工程和中央投资补助规模1500万元以上（含1500万元）规模化大型沼气工程经市发展改革委、新能源主管部门审核后，报请省发展改革委、省农业厅组织竣工验收。

第十一条竣工验收申请报告应依照竣工验收条件对工程实施情况进行分类总结，并附初步验收结论意见、工程竣工决算、审计报告、工作总结报告等。

竣工验收申请报告应规范、完整、真实，装订成册。

第十二条竣工验收的组织

（一）省发展改革委、省农业厅，在收到竣工验收申请报告后，对具备竣工验收条件的工程，应在60日内组织竣工验收。市发展改革委会同新能源主管部门，在收到竣工验收申请报告后，对具备竣工验收条件的工程，应在30日内组织竣工验收。

（二）竣工验收要组成验收组。验收组由验收组织单位、相关部门及工艺技术、工程技术、基建财会等方面的专家组成。成员人数为5人以上（含5人）单数，其中工程、技术、经济等方面的专家不得少于成员总数的三分之二。建设单位、使用单位、施工单位、勘察设计、工程监理等单位应当配合验收工作。

（三）验收组要听取各有关单位的工程建设工作报告，查阅工程档案、财务账目及其它相关资料，实地查验建设情况，充分研究讨论，对工程设计、施工和工程质量等方面作出全面评价。

第十三条验收组通过对工程的全面检查和考核，与建设单位交换意见，对工程建设的科学性、合理性、合法性做出评价，形成竣工验收报告，填写竣工验收表（参照农业部农业基本建设项目竣工验收表制定）。

竣工验收报告由以下主要内容组成：项目概况，资金到位、使用及财务管理情况，土建工程情况，仪器设备购置情况，制度建设、操作规程及档案情况，工程实施与运行情况，效益与建设效果评价，存在的主要问题，验收结论与建议。

第十四条竣工验收报告、竣工验收表分别由竣工验收组组长和专家签字后，报送项目验收组织单位。

第十五条对验收合格的建设工程，验收组出具竣工验收合格意见。对不符合竣工验收要求的建设工程暂缓验收，由验收组织单位提出整改要求，限期整改。

无法整改或整改后仍达不到竣工验收要求的，由验收组织单位将验收情况进行通报并按照国家有关规定进行处理。

第五章附则

第十六条工程通过验收后，建设单位应及时办理固定资产移交手续，加强固定资产管理，并将工程档案材料交档案或资料管理单位，做好永久长期性保存。

第十七条完成工程竣工验收，建设单位应及时向属地政府及相关部门报告工程建设、验收和运行情况，自觉接受当地安监、消防、环保等相关部门的监管。

第十八条本办法由省发展改革委和省农业厅负责解释，自印发之日起施行。 2100433B