现代农业科技2021年第11期
农业工程学摘要本文以新余市渝水区南英沼气站CSRT 工艺为例，介绍了大中型沼气工程的运行情况，并对系统参数进行 了分析。结果表明，运行最适温度为32~33℃，原料的总固体浓度为6%~10%，需要监测罐体pH 值及氨氮情况，以确保系统的正常运行。本研究可以为沼气工程稳定运行提供相关参数和参考。
关键词大中型沼气工程；运行参数;CSRT 工艺；产气量；发电量中图分类号S216.4文献标识码A 文章编号1007-5739(2021)11-0176-03DOI :10.3969/j.issn.1007-5739.2021.11.076开放科学(资源服务)标识码(OSID ):
拼装玩具Operation and Parameters Analysis of Large and Medium-sized Biogas Projects:Taking the CSRT
Process of Nanying Biogas Station in Xinyu City as an Example
XU Huaizhi WAN Liping GONG Guijin CHEN Fen
捕虾机电路图(Jiangxi Zhenghe Ecological Agriculture Co.,Ltd.,Xinyu Jiangxi 338000)
Abstract Taking the CSRT process of Nanying Biogas Station in Yushui District of Xinyu City as an example,the operation of large and medium-sized biogas projects was introduced,and the parameters were analyzed in this paper.The results showed that the optimal operating temperature was 32-33℃,the total solid concentration of raw materials was 6%-10%.The pH value and ammonia nitrogen of the tank should be monitored to ensure the normal operation of the system.This study provides
relevant parameters and reference for the stable operation of biogas project.
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Keywords large and medium-sized biogas project;operating parameter;CSRT process;gas yield;generating capacity
大中型沼气工程运行及参数分析
——
—以新余市南英沼气站CSRT 工艺为例徐怀志万里平龚贵金陈芬
(江西正合生态农业有限公司，江西新余338000)
江西省作为我国重要的畜禽生产基地和主要供港生猪产地，其畜牧业产值约占农业总产值的25%，生猪养殖占比最大[1]。据统计，江西省每年粪污排放总量约1.27亿t ，其中生猪粪污占65%，约0.83亿t ，粪污治理形势严峻[2]。2016年以来，随着我国畜禽粪污治理推进政策的不断深入，以大中型沼气工程为核心的畜禽粪污集中治理模式应用日趋广泛[3]。我国大型沼气工程多采用CSTR 工艺，其发酵原料总固体浓度为6%左右[4]
。大中型沼气工程是农业废弃物资源化利用
的重要方式，也是国家大力提倡的方式[5]
。
大中型沼气工程的正常运行是农业废弃物资源
化的关键。因此，以新余市渝水区南英沼气站CSRT 工艺的运行情况为例，介绍了运行期间存在的问题及相应的解决方法，为大中型沼气工程的正常运行提供参考。
1沼气站概况
沼气站位于江西省新余市南英垦殖场。该沼气站
于2016年开始实施建设，建设内容分为以下单元：预处理单元包括4座301m 3的水解池、1座251m 3的粪污匀浆池、7000m 2的秸秆堆场；厌氧单元包括6座3335m 3的CSTR 独立厌氧反应器；沼气存贮单元包括
1座5000m 3的独立柔性干式落地气膜；沼渣沼液处理储存单元包括1座535.6m 3的出料池、1座535.6m 3的沼液暂存池、1座5900m 3的沼液储存塘、2座5000m 3
的沼液生化塘；沼气净化利用单元包括沼气脱硫系统1套、沼气压缩系统1套、并网发电系统1套；配套及
附属单元包括场区道路、办公生活楼、食堂及餐厅、道路、围墙和绿化等。
2沼气站运行及调控情况
2.1粪污来源
粪污来源于新余市渝水区南英沼气站30km 范围内的多家养殖场，这些粪污用专门的运输车辆进行运输，并做好相应的消毒措施。由于粪污来源于多家养殖场，其理化特性并不均一，并且粪污量存在波动变化的情况。为了降低这些因素带来的不利影响，当养殖场的粪污达到一定量后，沼气站才对养殖场的粪污进行收集，并测定每车粪污的总固体浓度(TS )及
基金项目江西省重大研发专项(20182ABC28006)。
作者简介徐怀志(1992—)，男，江西抚州人，助理工程师。
研究方向：环境工程。
收稿日期
2020-12-18
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月份
罐体温度/℃日进料量/m 3·d -1总固体浓度/%氨氮/mg ·L -1产气量/m 3·d -1
发电量/kW ·h ·d -1124.19±0.60197.42±84.547.01±0.925450±1331695.81±877.053162.73±1177.76222.69±0.80197.86±48.568.93±0.795600±1481719.73±685.352961.41±1659.45327.29±1.63222.90±173.04 6.14±0.684600±1383074.42±561.235589.26±1475.92431.11±3.74292.77±126.939.68±1.023990±1324503.13±653.466762.83±1564.04536.01±1.64328.03±101.679.90±0.754180±1257108.16±563.029645.74±2662.64635.57±0.26379.83±54.6910.91±1.233670±986459.27±359.7810655.67±2936.49736.93±0.03447.74±62.278.90±0.533130±1029231.13±1292.5815502.77±3368.60835.96±0.20414.77±85.038.78±0.662530±788512.90±806.1113965.00±2592.01932.79±0.21413.50±38.178.19±0.742810±8610947.40±837.4918006.47±4061.271031.76±0.17520.33±100.028.20±0.933000±6918110.13±5670.9525461.23±3973.141132.64±0.06549.83±106.297.76±0.573590±7528882.00±8562.8230808.60±7123.4812
33.83±0.87
360.00±0.00
8.70±0.87
2610±68
16484.35±3163.00
19505.71±2338.57
表1沼气站2018年运行参数
pH 值等相关参数。因此，粪污的量和浓度是动态且趋于稳定的。
2.2产能降低成因分析
2018年度南英沼气站的总进料为132721m 3，发
电上网总量达到5116920kW ·h 。1—6月产甲烷菌活性有所下降，导致上半年发酵罐体未能正常运行，对原料利用率未达到50%，产能低。查相关资料分析其原因，但该问题一直未得到有效解决。6月下旬对发酵系统进行全面分析，发现可能是由于原料的无机碱度较高导致了系统中氨氮浓度升高，从而形成了氨抑制现象。2.3调控措施
6月底开始对原料pH 值进行调控,7月系统出
现好转并且运行状态趋于稳定，单位原料的发电量由6月的29.89kW ·h/m 3提升至35.52kW ·h/m 3。为了进
一步提高原料利用率和避免氨抑制,8月对发酵罐系统进行降温处理。8月下旬开始执行，将温度由原来的35℃降低至31~32℃。经过7—8月的调整后,9月原料利用率出现了大幅度提升，单位原料的发电量提升至45.24kW ·h/m 3，并仍有上升趋势。11月对系统温
度进一步优化，将发酵温度控制在33℃，单位原料的发电量再次出现明显上升。11—12月产能基本达到
满产状态。
3沼气站运行参数分析
2018年运行参数如表1所示。1—3月罐体温度
(<30℃)未能达到设计温度35℃。这可能是由于1—
3月天气寒冷，并且CSRT 罐体刚开始运行时进料量
相对较少。此时罐体内氨氮含量较高,1—3月分别为5450、5600、4600mg/L 。4月后罐体温度逐渐达到设计温度，并且5—8月温度均高于设计温度，分别为36.01、35.57、36.93、35.96℃。同时，氨氮浓度仍然较
高，为了降低罐体氨氮含量，对罐体pH 值进行调节。
8月采取降温措施，进一步降低罐体氨氮含量。9—12月
罐体温度为31.76~33.83℃，此时氨氮含量较低。随着CSRT 系统持续运行，进料量逐步增加，相应的产气量和发电量也有所提高。
为了进一步分析进料量与产气量、发电量及氨氮含量的关系，用Origin 2018软件对数据进行多项式拟合，其中二项式拟合结果如图1所示。各二项式调整后R 2为0.734~0.871，均大于0.7，表明二项式的拟合
效果较好。在现有的进料量范围内，日产气量和日发电量随着日进料量的增加而增加，而氨氮含量却随着日进料量的增加有所降低，这可能与人为调节温度和pH 值的影响有关。根据拟合曲线，日进料量继续增加
时氨氮含量也有可能上升，因而需要监测CSRT 系统内氨氮的变化情况。
4建议
CSRT 系统的正常运行需要一定的适应期。根据
沪语输入法
注:a 为日进料量与日产气量的拟合结果;b 为日进料量与日发电量的拟合结果;c 为日进料量与氨氮的拟合结果。
图1日进料量与日产气量尧日发电量和氨氮的二项式拟合
结果
7000200030004000500060000
1000
日进料量/m 3
·d
-1
3510152025305日进料量/m 3
·d
-1
3510152025305日进料量/m 3
·d
-1
徐怀志等：大中型沼气工程运行及参数分析———以新余市南英沼气站CSRT 工艺为例
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现代农业科技2021年第11期农业工程学
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络系统，为全程建设监管和后期工程出现质量问题而
终身追责提供重要依据。另一方面，加大防汛监管力
度。在弥河、丹河2条重要行洪河道上，沿河建设了400多处高频监控点，可以24h全程监控河流的工况水情；实时对巡堤人员打卡考勤，记录巡堤轨迹；实时
查询关键河段水雨情信息；查阅防汛应急预案、防汛
物资储备情况等。4参考文献
[1]马方平.肥东县2016年灾后水利建设规划探讨[J].江淮水
利科技,2018(2):6-7.
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设的对策[J].农村经济与科技,2017,28(9):77-78. [4]陈兴龙.加快水利建设步伐提升水利保障能力[J].中国水
利,2014(24):106.
(上接第175页)
虑反映农田水利发展规模速度等方面指标的实现，也
突出加强节水减排、灌溉水利用率、高效节水灌溉发
展等方面约束性指标的实现。
初步考虑从以下几个方面设置颍泉区农田水利
发展目标：一是针对辖区域范围内未治理的农田灌排
区，在规划期内全部进行治理，使治理区农田灌排条
件达到高标准农田的标准；二是到2022年，全区有效
灌溉面积达到90%以上，排涝达标面积达到90%以
上；三是2018—2020年期间每年新增高效节水面积
不低于1333.33hm2；四是建立健全适应新型农业经营体系要求的农田水利管理体制和高效农田水利运
行机制；五是规范推进存量工程“两证一书”的登记发
放，落实工程运行管理主体、责任和维修养护经费；六
是积极开展机井规范化建设、节水灌溉智能化控制、
微灌水肥一体化、节水灌溉非工程措施等农田水利先
进实用技术的示范推广。
5.3规划的总体目标任务2018—2022年，将规划区域内的农田灌排工程进行完善与提高。新增灌溉面积3340hm2，改善灌溉面积9313.33hm2，恢复灌溉面积2433.33hm2；新增高效节水灌溉面积6260hm2；改善除涝面积1.51万hm2；新增蓄水54.7万m3，新增供水能力1744万m3，粮食作物种植区灌溉保证率达到75%以上，灌溉水利用率达到0.75以上，高效作物喷、滴灌的灌溉保证率达到90%以上；灌溉水利用率达到0.85以上；农田排涝标准达到5年一遇；新增粮食生产能力3.5万t。
5.4投资估算与资金筹措
经测算，颍泉区农田水利“最后一公里”专项规划(2018—2022年)投资27341万元。其中，以大沟为单元的井灌灌排片工程投资为22016万元，圩区、洼地治理工程总投资为5259万元，工程管理服务体系建设67万元。初步考虑规划区内6666.7hm2高标准农田按1.5万元/hm2的标准由省财政按相应渠道投资建设，其余项目按照省级财政∶市(县)财政∶自筹=1∶1∶1的办法提出资金筹措方案。规划申请省级财政补助资金1.58亿元，市、县级财政配套资金0.58亿元，受益主体自筹资金0.57亿元。
6参考文献
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现有的资料，本CSRT系统在运行中存在较多的问题。
前期需每日监测CSRT系统的pH值、温度和氨氮等
指标，也需监测原料的pH值和总固体浓度等指标。pH值和温度对CSRT系统中氨氮含量存在影响，氨氮含量过高会影响CSRT系统的产气量。CSRT系统的最
适温度为33℃，超过此温度会降低产能。CSRT系统
后期虽运行正常，但仍需加强设备维护及失稳预警工
作，以提高原料的利用率和保障各系统正常稳定运
行。同时，应提高原料的质量，从而减少运输费用和沼
液消纳产生的费用。5参考文献
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酱油桶178
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