沼氣發酵工藝是指從原料到沼氣產生與利用的一整套技術路線與方法，是對多個技術環節的選擇組合。不同的工藝類型對原料的利用率、產

沼氣發酵工藝是指從原料到沼氣產生與利用的一整套技術路線與方法，是對多個技術環節的選擇組合。不同的工藝類型對原料的利用率、產氣性能和發酵時間等都會有一定的影響，新建沼氣項目不僅需要考慮原料種類，也需要充分考慮發酵工藝路線和末端沼氣利用，以讓原料最大化利用，讓產品效益最高。

工藝路線實際上可以認為是根據實際生產條件對技術環節的流程組合。

本文目錄

1、沼氣發酵類型劃分：

1.1、投料方式劃分：批式發酵、半連續發酵、連續發酵
1.2、發酵溫度劃分：高溫發酵、中溫發酵、常溫發酵
1.3、發酵階段劃分：單相發酵、兩相發酵
1.4、發酵濃度劃分：干式發酵、半干式發酵、濕式發酵
1.5、原料類型劃分：畜禽糞污發酵、秸稈發酵、污泥發酵、餐廚垃圾發酵、混合發酵
1.6、消化技術劃分：完全混合式厭氧反應器（CSTR）、厭氧接觸（AC）、升流式厭氧污泥床（UASB）、內循環厭氧反應器（IC）等

2、工藝流程舉例

2.1、傳統農村戶用水壓式工藝
2.2、某酒廠沼氣發酵工藝
2.3、某豬場糞污處理發酵工藝
2.4、某生物天然氣生產工藝

正文
1、沼氣發酵類型劃分

1.1、投料方式劃分

沼氣發酵微生物的新陳代謝是一個連續過程，根據該過程中的投料方式的不同，有連續發酵、半連續發酵和批量發酵三種工藝。批式發酵是發酵原料成批量地一次投入沼氣池，待其發酵完后，將殘留物全部取出，又成批地換上新料，開始第二個發酵周期，如此循環往復。這種方式常見于農村小型沼氣池和實驗室的物料發酵潛力測試實驗。半連續發酵是初始投料發酵啟動時一次性投入較多的原料，經過一段時間，開始正常發酵產氣，隨后產氣逐漸下降，再向發酵反應器投入原料，以維持持續產氣，這種相隔一定時間周期的投料方式成為半連續投料。連續發酵是根據發酵處理能力或設定的處理量，連續不斷或每天定量投入新的發酵原料。連續發酵穩定可控，其穩定不僅體現在物料量的相對恒定，其產氣量和能耗也相對固定。

1.2、發酵溫度劃分

根據發酵的溫度，一般可以將沼氣發酵分為高溫發酵、中溫發酵和常溫發酵三種。高溫發酵是發酵料液溫度維持在50～60℃之間，該工藝的特點是微生物生長活躍，有機物分解速度快，產氣率高，滯留時間短。采用高溫發酵可以有效地殺滅各種致病菌和寄生蟲卵，具有較好的衛生效果，從除害滅病和發酵剩余物肥料利用的角度看，選用高溫發酵是較為實用的。但要維持消化器的高溫運行，能量消耗較大。一般情況下，在有余熱可利用的條件下，可采用高溫發酵工藝。中溫發酵的發酵料液溫度維持在35℃±2℃的范圍之間，與高溫發酵相比，這種工藝消化速度稍慢一些，產氣率要低一些，但維持中溫發酵的能耗較少，沼氣發酵能總體維持在一個較高的水平，產氣速度比較快，料液基本不結殼，可保證常年穩定運行。常溫發酵是指在自然溫度下進行的沼氣發酵，發酵溫度受氣溫影響而變化，我國農村庭園沼氣池基本上采用這種工藝。其特點是發酵料液的溫度隨氣溫、地溫的變化而變化，一般料液溫度最高時為25℃，低于10℃以后，產氣效果很差。

1.3、發酵階段劃分

根據“水解→產酸→產甲烷” 的沼氣發酵階段理論，可將發酵工藝劃分為單相發酵工藝和兩相（步）發酵工藝單相發酵、兩相發酵。單相發酵是將發酵原料投入到一個裝置中，使沼氣發酵的產酸和產甲烷階段合二為一，在同一裝置中自行調節完成，單相發酵在成本和管理上相對會更低。兩相發酵也稱兩步發酵，或兩步厭氧消化。該工藝是根據沼氣發酵分為水解、產酸和產甲烷三個階段的原理，把原料的水解、產酸階段和產甲烷階段分別安排在兩個不同的消化器中進行。水解、產酸池通常采用不密封的全混合式或塞流式發酵裝置，產甲烷池則采用高效厭氧消化裝置，如污泥床、厭氧過濾等。

1.4、按發酵濃度劃分

按照發酵物料的濃度，可以將發酵分為干式發酵、半干式發酵和濕式發酵。干式發酵又叫高濃度發酵，高濃度發酵指的是發酵物料濃度在15%-20%或者更高的沼氣發酵過程。高濃度發酵的優點是可大幅降低廢棄物體積和污泥產量，提高廢物處置效率，但相對應的控制參數較難設置，需要嚴格控制pH值和維持恒定溫度。常見的高濃度發酵物包括泥炭、畜禽糞便等。半干式發酵是發酵物濃度在10%~15%的沼氣發酵過程。中濃度發酵的優點是產氣量高，污泥產生量較低，發酵效率高，但要注意控制過程中的酸化和控制反應溫度。常見的中濃度發酵物包括糖化后的液態廢棄物、食品加工廢水等。濕式發酵指的是發酵物濃度低于10%時的沼氣發酵過程。低濃度發酵的優點是發酵物易于處理，沒有堵塞問題，發酵速率快，但產氣量相對較低。常見的低濃度發酵物包括天然有機廢水、農村廢棄物、廚余垃圾等。

1.5、原料類型劃分

根據發酵原料的不同，可以將發酵分為畜禽糞污發酵、秸稈發酵、污泥發酵、餐廚垃圾發酵、混合發酵。畜禽糞污發酵是將畜禽糞污等有機廢棄物通過沼氣發酵技術轉化為可燃氣體沼氣的過程。這種方法具有低成本，廢棄物來源廣泛等優點，但需要注意的是，糞便中可能含有病菌和氮源過多時易產生過多氨氣，需要掌握好發酵的條件，保證糞污廢水的達標排放。秸稈發酵是將秸稈等植物如玉米秸稈、高粱秸稈、小麥秸稈等廢棄物通過沼氣發酵技術轉化為可燃氣體沼氣的過程。這種方法可以有效利用農作物秸稈等廢棄物，減少廢棄物對環境的污染，但發酵過程要注意碳氮比的控制，往往通過與畜禽糞污組合以調配適當的碳氮比。污泥發酵是將污水處理廠處理過的污泥通過沼氣發酵技術轉化為可燃氣體沼氣的過程。這種方法不僅可以減少污泥的處理量，還可以降低處理成本，但要注意控制發酵過程中的PH值和溫度。餐廚垃圾發酵是將餐廚垃圾等有機廢棄物通過沼氣發酵技術轉化為沼氣的過程。這種方法可以有效解決城市生活垃圾處理問題，但需要掌握好發酵過程中的濕度和通氣情況。混合發酵是將不同種類的有機廢棄物混合使用沼氣發酵技術轉化為沼氣的過程。這種方法可以有效利用不同種類的廢棄物，提高發酵效率，通過合理的混合發酵組合，不僅可以擴大原料的來源，有些原料間還能具有一定的協同效應。但是混合發酵要注意需要為厭氧反應器提供穩定的原料食譜，避免原料類型劇烈變化造成產氣的驟減或驟增。

1.6、按照厭氧消化的技術劃分

按照厭氧消化反應器的消化技術劃，可將厭氧消化反應器分為：完全混合式厭氧反應器（CSTR）、厭氧接觸（AC）、升流式厭氧污泥床（UASB）、內循環厭氧反應器（IC）等。：CSTR是一種常見的厭氧反應器，其特點是反應液體在反應器內保持均勻混合狀態，反應器內的厭氧菌可以充分利用有機廢水進行發酵，產生甲烷等可再生能源。該技術具有反應器體積小、操作簡單等優點。AC技術只需將反應液體和固體媒介接觸即可促進厭氧發酵過程，被廣泛應用于工業廢水處理中。該技術具有反應速度快、能耗低、反應器結構簡單等優點。UASB是一種將有機廢水與污泥混合后注入反應器中進行厭氧發酵的技術。反應器內的厭氧菌通過營養鏈的方式進行能量轉移，產生甲烷等可再生能源。該技術具有反應器運行穩定、處理效果好等優點。IC技術含有內循環系統，反應液體從底部進入，厭氧菌在液體流動的過程中進行發酵。該技術具有反應器體積小、處理效果好、能量利用高等優點。

2、工藝流程舉例

2.1、傳統農村戶用水壓式工藝

2.2、某酒廠沼氣發酵工藝

2.3、某豬場糞污處理發酵工藝

2.4、某生物天然氣生產工藝

從上述四種舉例的工藝流程可以看出，盡管沼氣工程工藝各不相同，但沼氣工程有四個基本步驟是必不可少的。
第一，原料處理：將有機廢棄物進行粉碎、破碎等處理，以便于后續的發酵反應。
第二，厭氧發酵：將原料放入沼池中進行發酵反應，該過程一般要控制好沼池的溫度、PH值、攪拌等條件，以確保反應的順利進行。
第三，沼氣收集與凈化：在沼氣產生后，需要將沼氣收集起來，并進行凈化脫水脫硫。
第四，廢棄物處理：發酵后的廢棄物，主要有沼液和沼渣。兩者主要采用固液分離的技術，將固體和液體分開，并進行后續的處理。濾液可作為高濃度化肥使用，固體部分可以作為固體有機肥料。