大中型沼氣工程設計與應用

第1章 概論
1.1 引言
1.2 沼氣工程的發展歷程
1.3 歐美沼氣工程技術和特點
1.4 厭氧反應器的主要工藝類型
1.5 沼氣工程發展中存在的問題和解決途徑

第2章 沼氣厭氧發酵的原理和影響因素
2.1 沼氣發酵的原理
2.1.1 沼氣發酵過程
2.1.2 沼氣發酵的熱力學問題
2.1.3 沼氣發酵過程的其它競爭性反應
2.1.4 厭氧發酵過程中微生物之間的關係
2.2 沼氣發酵的影響因素
2.2.1 營養物質
2.2.2 溫度
2.2.3 停留時間
2.2.4 pH值和鹼度
2.2.5 物料攪拌
2.2.6 毒性物質
2.2.7 啟動
2.2.8 物料負荷
2.3 發酵原料
2.3.1 糞液混合物料
2.3.2 城市污泥
2.3.3 生活垃圾
2.3.4 工業有機廢水
2.3.5 農林廢棄物
2.3.6 城市糞便
2.3.7 油脂及其它物料
2.4 沼氣發酵的過程監測
2.4.1 沼氣發酵監測的關鍵參數
2.4.2 沼氣發酵監測相關生物感測器

第3章 沼氣發酵的工藝類型
3.1 沼氣工程規模分類和工藝流程
3.1.1 沼氣工程規模分類
3.1.2 大中型沼氣工程工藝流程
3.2 厭氧反應器工藝設計
3.2.1 沼氣工程產氣量估算
3.2.2 厭氧反應器的負荷和容積
3.2.3 厭氧反應器的系統組成
3.3 畜禽養殖排汙量及發酵原料預處理
3.3.1 畜禽養殖產汙係數
3.3.2 畜禽養殖排汙係數
3.3.3 規模化養殖場廢水產生係數
3.3.4 發酵原料預處理
3.3.5 厭氧反應器的啟動和接種物
3.4 沼氣厭氧反應器的主要類型
3.4.1 升流式厭氧污泥床（UASB）
3.4.2 內迴圈厭氧反應器（IC）
3.4.3 升流式固體反應器（USR）
3.4.4 全混合厭氧反應器（CSTR）
3.4.5 塞流式厭氧反應器（PFR）

第4章 沼氣厭氧反應器的設計
4.1 沼氣工程的規劃和平面佈置
4.1.1 專案選址的具體原則
4.1.2 發酵工藝流程考慮的因素
4.1.3 沼氣站的平面佈置
4.1.4 沼氣站構築物的高程佈置
4.2 鋼筋混凝土厭氧反應器
4.2.1 鋼筋混凝土厭氧反應器外部尺寸
4.2.2 厭氧反應器基礎設計
4.2.3 厭氧反應器的計算簡圖
4.2.4 荷載組合
4.2.5 鋼筋混凝土厭氧反應器內力計算步驟
4.2.6 厭氧反應器的抗浮問題
4.2.7 鋼筋混凝土厭氧反應器構造設計
4.2.8 鋼筋混凝土厭氧反應器配筋設置
4.3 利浦（Lipp）罐厭氧反應器
4.3.1 利浦制罐技術的特點
4.3.2 利浦制罐設備
4.3.3 利浦罐反應器的施工方法
4.4 搪瓷鋼板厭氧反應器
4.4.1 搪瓷鋼板
4.4.2 搪瓷材料
4.4.3 塗搪方法
4.4.4 搪瓷拼裝罐罐壁的強度計算方法
4.4.5 搪瓷拼裝厭氧反應器罐體的施工安裝
4.5 紅泥塑膠沼氣池
4.5.1 紅泥塑膠的特點
4.5.2 紅泥塑膠沼氣池設計
4.6 一體化沼氣池
4.6.1 膜材結構
4.6.2 雙膜結構一體化沼氣池的組成和主要特點

第5章 沼氣的存儲與淨化
5.1 沼氣的成分與燃燒性能
5.1.1 沼氣的燃燒
5.1.2 沼氣的熱值
5.1.3 沼氣的折標係數
5.1.4 理論空氣需要量和空氣過剩係數
5.1.5 沼氣的燃燒產物和煙氣量
5.1.6 著火溫度和燃燒速度
5.1.7 爆炸極限
5.2 低壓濕式儲氣櫃
5.2.1 氣櫃佈置的一般要求
5.2.2 低壓濕式儲氣櫃
5.2.3 濕式氣櫃配重設計計算
5.2.4 氣櫃附屬物設計要求
5.3 幹式儲氣櫃
5.3.1 剛性結構幹式儲氣櫃
5.3.2 柔性幹式儲氣櫃
5.4 沼氣的脫水與脫硫
5.4.1 沼氣的脫水
5.4.2 沼氣的脫硫

第6章 沼氣輸配和利用
6.1 大中型沼氣工程燃氣需用量及供需平衡
6.1.1 燃氣需用量
6.1.2 燃氣的需用工況
6.1.3 輸配系統的供需平衡
6.2 大中型沼氣工程燃氣輸配系統的組成
6.2.1 大型沼氣工程燃氣輸配系統的組成
6.2.2 建築燃氣供應系統
6.2.3 沼氣管道及其附屬設備
6.3 大中型沼氣工程輸配系統的設計
6.3.1 沼氣輸配管網系統的選擇
6.3.2 沼氣輸配管網系統的佈線
6.3.3 大中型沼氣工程輸配系統的設計計算

第7章 沼渣沼液的資源化利用和沼氣工程案例分析
7.1 沼渣沼液的綜合利用
7.1.1 沼渣造粒工藝
7.1.2 沼渣顆粒肥生產工藝
7.1.3 沼液的綜合利用
7.1.4 沼液的濃縮
7.2 沼氣工程的運行管理
7.2.1 相關工程設備檢測
7.2.2 接種物選取、馴化
7.2.3 進料管理
7.2.4 出料管理
7.2.5 沼氣工程冬季運行管理
7.2.6 工程維護管理
7.3 Synergy奶牛場沼氣工程案例分析
7.3.1 工藝特點
7.3.2 系統參數
7.3.3 沼渣處理
7.3.4 沼氣工程經濟與效益分析
7.4 北京德青源沼氣發電工程案例分析
7.4.1 工程簡介
7.4.2 工藝特點
7.4.3 工程效益分析
參考文獻

隨著能源緊缺和環境污染的日益嚴峻，能源利用多元化和尋求可替代的清潔能源已成為世界各國重要的能源發展戰略。作為可再生能源生產的重要組成部分的大中型沼氣工程近年來在得到了長足發展，工程建設的規模和數量不斷擴大。同時，沼氣工程也是實現農業廢棄物資源化利用和減少環境污染的重要途徑，但和歐美等技術發達國家相比，沼氣工程技術發展水準還存在一定的差距。加快大中型沼氣工程新技術、新裝備的研發，有利於推動能源科技進步和產業發展、提高能源利用效率、減少溫室氣體排放、保護環境、實現經濟和社會的可持續發展。

本書全面系統地介紹了大中型沼氣工程的設計技術理論和應用實踐，主要內容包括大中型沼氣工程厭氧消化的原理和影響因素、沼氣發酵的工藝類型、厭氧反應器的設計、沼氣的存儲與淨化、沼氣的輸配和利用、沼渣、沼液的資源化利用和沼氣工程案例分析等。

本書由多年從事能源技術研究和沼氣工程實踐、經驗豐富的專家和學者編寫完成，內容豐富、資料詳實、技術可靠、結構嚴謹、論述清晰、圖文並茂，具有較強的實用性。

本書適用於環境工程、生態農業、能源與動力工程、工業與民用建築工程等專業師生閱讀，也可作為參考用書供沼氣工程技術人員、研究人員和管理人員使用。

鑒於作者水準有限，懇請各位專家和廣大讀者批評指正，以便今後不斷修訂、補充和完善。

編者2012年12月