沼气池的运行及管理

（二）沼气池的运行及管理

1.沼气发酵工艺类型

“模式”内的沼气池，普遍采用半连续投料沼气发酵法。这种发酵法兼顾了生产沼气、制造有机肥和农业生产集中用肥的需要，具有良好的综合性效益。其工艺流程如图13所示。

图13　底层出料水压式沼气池半连续常规发酵工艺流程图

半连续常规发酵工艺操作程序如下：

（1）备料

备料是沼气发酵工艺的首要步骤。要注意原料的收集，提倡修建囤粪备料池，将收集到的原料贮存在囤粪池内。按目前农村的生活水平，每人每天需沼气0.2～0.3立方米，一个五口之家，每天约需1.5立方米的沼气。如果只用猪粪原料产沼气，则需常年存栏生猪5头（ 50千克/头）以上。发酵原料的配制应因地制宜，因户制宜，除秸秆外有什么原料就用什么原料，在此基础上尽量合理配料。配料比见表9。

（2）新池检验或旧池检修

新建沼气池，必须按设计要求，严格检查建池质量，经检查证明质量合格，方能投料生产。对使用一年以上，又未用密封涂料的沼气池，在大换料后，应对池体进行一次仔细检查，若发现有裂损的地方和渗漏现象，要及时修复。

（3）配料

原料入池前应按下列要求配料。

①浓度以原料的总固体含量计算：发酵原料的浓度，南方地区夏天以6％为宜，冬天以10％为宜；北方地区，沼气最佳发酵时间一般在5～10月，浓度为6％～11％。不同季节投料量不同，初始浓度低些有利于启动，早产气、早用气、早用肥。按6％的浓度，每立方米池容需投入鲜人、畜粪300～350千克，水（包括接种物） 650～700千克；按8％的浓度，每立方米池容需投入鲜人、畜粪便约430～470千克，加水530～570千克，其中接种物占20％～30％。

②碳氮比值：沼气发酵比较适宜的碳氮比值是20∶1～30∶1。

（4）拌料接种

首先选取和收集优良的接种物，按工艺要求的接种量进行接种。为了使接种物与入池原料混合均匀，需要进行拌料。

①接种物：在各种有机物厌氧消化的地方采集接种物。如下水道污泥和屠宰场、肉食品加工厂、豆腐坊、酒厂、糖厂等地的阴沟污泥，湖泊、塘堰沉积污泥，正常发酵的沼气池底脚污泥或发酵料液及陈年老粪坑底部粪便等，在这些地方均含有大量沼气微生物，都可以采集到接种物。有条件的地方，最好能对所选取的接种物进行富集、驯化和扩大培养。这样既可以使不同区系的沼气微生物个体得到增殖，又可以使大量接种微生物群体适应入池后的新环境。

②拌料：将准备好的粪类原料、接种物和水按比例拌和均匀。

（5）入池堆沤

将拌和好的发酵原料从沼气池顶部加入。全部用人、畜粪尿作发酵原料的装料方法是：初次投料，人、畜粪、接种物及水等的总量，在保证原料浓度的情况下，应占池子容积的70％，以后随着沼气运作，逐步添加，最大投料量为池子容积的75％。如因原料暂时不足，一次性投料不能达到要求的投料量时，其最小投料量应超过出进料管下口上沿15厘米左右并能封闭发酵间。拌、投料最好选在晴天进行，以利发酵。应注意1-3月份地温最低时不宜投料启动发酵。

（6）加水封池

池内堆沤过程中，由于好氧和兼生微生物的作用，发酵料液的温度不断上升。当池内发酵原料温度上升到40～60℃时（夏季1～2天，秋、冬季3～5天）加水（注意总加水量应扣除拌料时加入的水量）。加水完毕，可用pH广泛试纸检查发酵料液的酸碱度，一般pH值在6以上时可封池；如果pH值低于6，可加入适量草木灰、氨水或澄清石灰水调整到7左右，再封池。封池后，应及时将输气导管开关和灯、炉具安装好，并关闭输气管上的开关。

（7）放气试火

按上述工艺流程操作，沼气池封盖以后开始几天所产的气体主要是二氧化碳，甲烷含量较少，再加上池内原来有很多空气，所以开始放出来的气体难以燃烧，要排放数次废气才能试火。一般封盖后2～5天即可点火试气。但应特别注意，试火一定在灶具上进行，不能在沼气池导气管上直接试火，以防回火引起沼气池内爆炸。在炉具上开始试火时要先关闭炉具的风门。当风门敞开后火焰能稳定不灭时，表明发酵启动阶段已经完成。

2.沼气池的日常管理

沼气能够正常燃烧，表明沼气发酵的各种条件比较适宜了，这时候沼气池就具备了一定的产气能力，发酵已进入运转阶段。在这一阶段管理工作的好坏是关系到沼气池均衡产气、提高产气率的重要因素。日常管理的主要任务、内容和方法如下。

（1）及时添加新鲜原料

一般新池投料或沼气池大换料后30天左右，当产气量显著下降时，应及时添加新鲜原料，要求控制的浓度为6％～8％，夏、秋季温度高，发酵浓度可低些；冬季温度低，发酵浓度应提高到8％～11％。要求沼气池上方都养上猪或禽，让人畜粪尿自流入池，为沼气池不断提供新鲜的发酵原料。为了保证原料在沼气池内能得到充分的分解发酵，以干物质计算，每天平均进料量，以每立方米沼气池不超过0.8千克为宜，即8立方米沼气池需干物质6.4千克，相当于32千克鲜猪粪，大约6头（ 50千克/头）以上猪的产粪量。7—9月可适当减少。如果存栏猪少，产粪量不足，应补充其他原料。在进料之前，应先出料，而且尽量使进出料体积相当。在添加料液中，切忌加大用水量，以免降低发酵料液浓度，影响产气效果。平时出料，池内料液面应保持在进出料口下口以上15厘米，否则沼气就会从进出料口跑掉。

（2）适时搅拌

搅拌有利于打破结壳的浮渣层和搅动沉渣，使沼气池中的微生物与发酵原料更好地接触，可提高产气10％以上。搅拌的方法可用长把物器从进料管伸入沼气池内，来回拉动；也可从出料间舀出一部分粪液，倒入进料口，以冲动发酵料液。搅拌每3～5天进行一次，每次搅拌3～5分钟。

（3）注意调整发酵液的酸碱度

配料不当，突然更换添加原料，可能导致发酵液过酸，造成产气量下降或气体中甲烷含量减少。在农村检查pH值一般可用广泛试纸浸泡在发酵液中（ 1分钟左右）与标准试纸颜色对照后，如发现pH值小于7 （即试纸呈土黄色、橙色），说明发酵液是酸性，应加入适量草木灰、氨水或澄清石灰水，调节pH值至正常范围6～8；如果广泛试纸显示橘红色，则表明发酵料液是强酸性，应将大部分或全部料液取出，重新接种，投料启动。

（4）提高发酵料液温度

在冬季，应适当添加经堆沤过的骡马粪、羊粪、酒糟等其他酿热性原料，以提高发酵温度。

（5）要经常检查输气用气装置和沼气池是否漏气

采用了正确的管理方法，而产气量明显下降或用气效果不好，那就要特别注意检查沼气池是否漏气，导气管与盖板联结处以及输气导管和开关是否漏气，发现问题要及时修补或更换。

（6）应当注意的问题

目前农村大多数建池户都是以生产用肥代替出料，不用肥则不出料，这种状况应当改变。实践证明，沼气池及时出料并经常进行搅拌是保持长期均衡产气的最基本也是最有效的手段。沼气池运转时间越长，产气效果越好。每年或两年可结合“模式”换茬生产进行一次大换料，即从沼气池中取出总量2/3～3/4的旧料。为了下一次沼气发酵顺利进行，大出料应做到以下几点：大出料前20天左右停止进料；备足新的发酵原料；出料主要是清除难以消化的残渣和沉积的泥沙等；保留20％～30％含有大量沼气微生物的活性污泥和料液作为菌种；大出料不宜在低温季节进行，特别是冬季不宜大出料，因为低温下出料，沼气池很难再启动；大出料以后应迅速检修沼气池，因为沼气池使用一段时间后，气箱容易发生溶蚀性渗漏；大出料后，还应对沼气池进行密封养护，以提高气箱密闭性能。常用的方法是，大出料后应立即装料装水。农村沼气池都是建在地下，沼气池在装满料时，地下水对池壁的浮力与沼气池的重力及覆土压力等相平衡，大出料后这些力失去平衡，较容易被地下水引起的浮力损坏沼气池底和池壁。因此在雨季出料或地下水位高的沼气池出料后，应立即装料装水。

（7）添加促进剂提高产气量

促进剂在沼气发酵中有三方面作用，即改善沼气微生物的营养状况，满足其营养需要；为发酵微生物提供促进生长繁殖的微量元素；改善和稳定产甲烷菌的生活环境，加速新陈代谢。促进剂用量小，效果大。但使用中应注意：有些促进剂具有两重性，当添加量小或适量时，对沼气发酵有促进作用；如果用量过大，超过了一定的限度时，则对发酵会产生负作用，变为抑制剂。所以正确使用促进剂是很重要的。下面介绍几种促进剂的用量及作用。

①纤维素酶：进料时添加，可加速有机质分解，提高产气量。

②尿素：添加到牛粪沼气池内，可提高产气速度和产气量。

③碳酸钙：可提高牛粪沼气池的产气量和甲烷的含量。

④黑曲霉：添加到污泥消化器（沼气池）内，可提高甲烷的含量。

⑤加稀土元素：一般用量每立方米料液加5克，投入沼气池内，可提高产气量17％。

⑥钾、钙、钠、镁：它们都能对沼气发酵起刺激作用。添加浓度是：钠100～200毫克/升，钾200～400毫克/升，钙100～200毫克/升，镁75～150毫克/升。

⑦甲醇和醋酸钠：添加0.25％～0.5％的甲醇和0.25％～0.5％的醋酸钠，可较大地提高沼气产量。

⑧硫酸锌：添加量为0.005％时，沼气产量提高3％；添加量为0.01％时，沼气产量提高40.2％；添加量为0.02％时，沼气产量提高21％。

⑨碳酸氢铵：用量为料液的0.1％～0.3％，即1立方米料液加1～3千克，溶解于水后，倒入沼气池并搅动，可提高产气量30％左右。

⑩旧电池中含有碳及锰、锌、铵等：一个8立方米的沼气池，用17节电池，剖开砸碎后拌入发酵原料中投入沼气池，3天即可增加产气量。

輥輯訛加煤粉：煤除含大量的碳、氢、氮外，还含有一些微量元素。在沼气池中加入少量的煤粉，可改善微生物的生活环境，是促进酶活性的诱导剂，可加速有机物分解，提高产气量。

总之，加入促进剂对提高沼气产量可起一定作用，但大部分促进剂不是发酵原料，它们只能起辅助作用，长期靠它们来增加产气量是不对的，根本在于保证投入充足的发酵原料。