4.2 原料及预处理

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大中型沼气工程技术规范 GB/T51063-2014

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4.2.1 原料供应量应稳定，农业有机废弃物原料的收集应符合下列规定：

1 对畜禽粪便原料，应及时收集和使用；

2 对秸秆原料，应在沼气站内或附近设置短期堆放秸秆的场所，秸秆堆料场面积的大小宜根据秸秆收购量和消耗量确定。

4.2.2 工业高浓度有机废水、工业有机废渣、污泥原料中不应含有对厌氧发酵产生抑制作用的有毒物质或抑制剂，且BOD₅/COD_cr不应小于0.3。

4.2.3 厌氧发酵原料应进行预处理，并应根据原料特点设置相应的预处理设施。

4.2.4 农业有机废弃物、工业高浓度有机废水的预处理应符合下列规定：

1 含漂浮杂物较多的原料，应设置格栅，棚条间隙应根据原料种类、流量、杂物大小及水泵要求确定；

2 含砂较多的原料，应设置沉砂池和除砂装置；沉砂池最小有效容积应根据原料流量、流速、黏度、密度及停留时间计算确定；

3 水质、水量和温度波动较大的原料，应设置调节池，其最小有效容积应能满足原料变化一个周期所排放的全部原料量；

4 格栅、沉砂池及调节池的设计应符合本规范附录A的规定。

4.2.5 秸秆的预处理应符合下列规定：

1 干秸秆应在粉碎间进行粉碎，经粉碎后的粒径宜小于10mm；

2 鲜秸秆应经粉碎后进入青贮池储存，粉碎后的粒径宜为20mm~30mm；

3 秸秆原料宜在调配池中调质均匀后进入厌氧消化器。

4.2.6 工业有机废渣和污泥的预处理应符合下列规定：

1 工业有机废渣或污泥饼，在进入厌氧消化器前宜设置集料池，其最小有效容积应根据原料的收集周期或厌氧消化器的进料周期确定；

2 湿污泥浓缩后的含水率宜为96%。

4.2.7 各种原料经预处理后，温度、固体浓度等应调制均匀，且不得含有直径或长度大于40mm的固体悬浮物。

4.2.8 预处理构筑物宜采用钢筋混凝土抗渗结构，并应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定。

条文说明

4.2.1 由于本规范侧重于以供气为主的沼气工程，而连续、稳定的供气是其基本要求。要保证连续、稳定的供气就要求有稳定的原料供应。

畜牧养殖业产生的可用于厌氧发酵的原料通常包括禽畜粪便、垫料和畜禽尸体等固体废物，其产量和性质见表5。

表5 畜牧养殖业主要固体污染物产量及性质

另外，禽畜粪便还含有丰富的有机质、氮、磷、钾等各种微量元素和活性物质，可被资源化利用；但是如果不及时处理，会产生包括氨气和硫化氢等臭味气体，可导致污染。同时，禽畜粪便还含有大量寄生虫卵、病原微生物等病原体，如不及时收集处理，容易造成人畜疾病传播。

对于秸秆来说，资源比较分散且季节性强，短时间、大规模、大范围收集存在一定困难。以玉米秸秆为例，一般每亩玉米地仅能收集干秸秆0.5t，收集满足沼气生产的资源量往往需要一定时间，所以应在沼气站内或附近设置秸秆的短期堆放料场，以满足稳定产气的要求。

4.2.2 如果厌氧发酵原料中含有有毒物质，包括有毒有机物、重金属和一些阴离子，这些物质往往对厌氧发酵具有抑制作用。五氯苯酚和半纤维衍生物，主要抑制产乙酸和产甲烷菌的活动；重金属被认为是使厌氧消化器失效的最普通及最主要的因素，氨是厌氧过程中的营养物和缓冲剂，但高浓度时也产生抑制作用，主要影响产甲烷阶段。据资料介绍，沼气工程中S0₄^2-浓度达到COD浓度的20%时，就会抑制厌氧发酵。沼气工程中氨氮浓度达到3000mg/L时（指厌氧罐内发酵液），厌氧发酵就受到抑制。因此，对厌氧发酵原料在使用前应进行检测以确定是否含有上述有毒物质。

另外厌氧发酵原料的可生化性也是衡量是否可以用来生产沼气的一个重要指标，而BOD₅/COD_cr比值法是最经典、也是目前最为常用的一种评价可生化性的方法。目前普遍认为，BOD₅/COD_cr≤0.3的原料属于难生物降解的原料；而BOD₅/COD_crr>0.3的原料则属于可生物降解的原料。该比值越高，表明原料采用厌氧生物处理产沼气的效果越好。

4.2.3 为了使各种厌氧发酵原料满足厌氧消化器的进料要求，本条规定所有原料在进入厌氧发酵装置之前都应该进行预处理。预处理的设施通常包括格栅、沉砂池、沉淀池、调节池、气浮分离池、水解酸化池等等。设计人员可以根据原料的具体特性选择不同的预处理工艺和设施。

4.2.4 本条所说的农业有机废弃物通常是指畜牧养殖业生产过程中产生的有机污水，其基本特性与工业高浓度有机废水类似，所采取的预处理工艺也基本相同。需要指出的是沼气工程的预处理主要目的是保证后续厌氧发酵系统能够稳定、正常运行，而不是像污水处理的预处理主要目的是降解有机物。所以在设置沼气工程的预处理设施时通常只需基本的处理单元即可，即通过格栅去除较大的漂浮物，通过沉砂池去除粒径较大的砂石，通过调节池来调质匀浆。

1 农业有机废弃物和工业高浓度有机废水中常常混有草屑、木片、纤维、包装物、大块砂石等大小不同的杂物，为了防止水泵及处理构筑物的机械设备和管道被磨损或堵塞，使后续处理流程能顺利进行，应设置格栅。水泵前设置格栅，栅条间隙应根据水泵进口口径选用。

2 畜牧养殖废水、屠宰及肉类加工废水、制浆造纸废水、制糖废水、麻染整废水等原料中含砂粒较多。另外，在一些废水收集系统中有些渠道盖板密封不严导致部分雨水进入废水收集系统，在废水中会含有相当数量的砂粒等杂质。设置沉砂池可以避免后续处理构筑物和机械设备的磨损，减少管渠和处理构筑物内的沉积，缓解排泥难度，减少化学药剂的投加量，防止对厌氧发酵系统的干扰。沉砂池应设在格栅之后，构筑物可采用合建式。一般按去除相对密度2.65、粒径0.2mm以上的砂粒设计。沉砂池的设计计算可参考本规范附录A。

3 一些原料的水量和水质变化很大，甚至在一日之内或班产之间都可能有很大的变化过大水量及水质变化的工程，将不利于预处理设施、设备的正常操作。由于厌氧处理单元对水质、水量和冲击负荷较为敏感，因此，相对稳定的水质、水量也是厌氧消化器稳定运行的保证。原料变化一个周期，按生产排水规律确定，没有相关资料时宜按最大日平均时流量的4h~8h废水量设计，并适当考虑事故应急需要。

4.2.5 以秸秆作为厌氧发酵原料时，因秸秆含有难以降解的木质素和植物蜡质，存在分解慢，降解率低、管理不便等问题，对此应在秸秆入厌氧消化器前进行物理、化学和生物的预处理。

物理的预处理即通过粉碎、研磨等方法，减小秸秆粒径、增大纤维素与厌氧微生物接触的表面积，同时破坏秸秆表面的蜡质层，以加快分解速度，增加沼气产量。

对青玉米秸秆采用生物预处理通常也叫做青贮，通过添加具有专门纤维素、半纤维素、木质素分解功能的生物预处理菌剂，并加以堆沤。通过青贮能有效提高发酵温度和富集菌种，有助于提高沼气产量。

4.2.6 以工业有机废渣或污泥饼为原料时，其预处理设施中设置集料池是为了将固态的工业有机废渣和污泥饼溶解，以便用泵输送。另一方面对于含有病原体的污泥还应在此设置加热装置对其进行消毒处理。

对于直接从污水处理装置排出的湿污泥，设置污泥浓缩池，是对污泥进行初步脱水，降低污泥含水率，缩小污泥体积，为后续厌氧处理创造条件。污泥浓缩工艺的选择主要取决于产生污泥的污水处理工艺、污泥的性质、污泥量和需要达到的含固率要求。污泥浓缩池的设计可参考现行国家标准《室外排水技术规范》GB50014的有关规定。

4.2.7 本条规定了原料经过格栅和沉砂池后不得含有较大的固体悬浮物，目的是后续用泵输送原料时不受影响，同时也是为了减少厌氧消化器内的沉砂量。原料经过调节池调节后各项指标应均质稳定，能够保证后续厌氧消化器稳定运行，不受大的冲击负荷。

4.2.8 沼气工程处理的原料一般都是含水率较高的物质，而且其COD较高，为防止泄漏而污染环境，在设计相关钢筋混凝土水池的时候还应考虑防渗的措施。使用的防渗混凝土的配合比应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定。

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