沼氣工程是指以規模化畜禽養殖場糞便污水的厭氧消化為主要技術環節，集污水處理、沼氣生產和資源化利用為一體的系統工程。按規模大小可分為小型、中型和大型沼氣工程。
大中型沼氣工程技術，是一項以開發利用養殖場糞污為對象，以獲取能源和治理環境污染為目的，實現農業生態良性循環的農村能源工程技術。它包括厭氧發酵主體及配套工程技術，主要是通過厭氧發酵及相關處理降低糞水有機質含量，達到或接近排放標準並按設計工藝要求獲取能源—沼氣：沼氣利用產品與設備技術，主要是利用沼氣或直接用於生活用能，或發電、或燒鍋爐、或直接用於生產供暖、或作為化工原料等：沼肥製成液肥和復合肥技術，則主要是通過固液分離，添加必要元素和成份，使沼肥製成液肥或復合肥，供自身使用或銷售。其關健技術是沼氣厭氧發酵技術，包括常規和高效發酵工藝技術。
沼氣工程 - 工藝類型
1、按發酵溫度分3種：
常溫（變溫）發酵型、 中溫（35℃）發酵型、 高溫（54℃）發酵型
2、按處理原料分3種：
處理食品工業有機廢水工程型、處理畜禽糞污工程型和處理其他工業有機廢水工程型
3、根據沼氣工程的目的和周邊環境條件的不同，大中型沼氣工程可分為能源生態模式和能源環保模式。
所謂能源生態模式，即沼氣工程周邊的農田、魚塘、植物塘等能夠完全消納經沼氣發酵後的沼渣、沼液，使沼氣工程成為生態農業園區的紐帶。如畜禽糞便沼氣工程，首先要將養殖業與種植業合理配置，這樣即不需要後處理的高額花費，又可促進生態農業建設，所以說能源生態模式是一種理想工藝模式。
所謂能源環保模式，即沼氣工程周邊環境無法消納沼氣發酵後的沼渣、沼液，必須將沼渣、製成商品肥料，將沼液經後處理達標排放。該模式既不能使資源得到充分利用，而且工程和運行費用較高，應盡量避免使用。
沼氣工程 - 工藝流程
一個完整的大中型沼氣發酵工程，無論其規模大小，都包括如下工藝流程：原料（廢水）的收集、預處理、消化器（沼氣池）、出料的後處理和沼氣的凈化與儲存等部分。
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㈠ 原料收集
在畜禽場或工廠設計時就應當據當地條件合理安排廢物的收集方式和集中地點，以便就近進行沼氣發酵處理。
收集到原料一般要進入調節池儲存，因為原料收集時間往往比較集中，而消化器的進料常需在一天均勻分配。所以調節池的大小一般要能儲存24小時廢物量。在溫暖季節，調節池常可兼有酸化作用，這對提高原料可消化性和加速厭氧消化都有好處。若調節池內原料滯留期過長，會因耗氧呼吸作用或沼氣發酵的進行而損失沼氣產量
㈡ 原料預處理
原料常混雜有生產作業中的各種雜物，為便於用泵輸送及防止發酵過程中出現故障，或為瞭減少原料中的懸浮固體含量，有的在進入消化器前要進行升溫或降溫等，因而要對原料進行預處理。在預處理時，牛和豬糞中的長草、雞糞中的雞毛都應去除，否則極易引起管道堵塞。上海星火農場采用攪龍除草機去除牛糞中的長草，可以收到較好的效果，再配用收割泵進一步切短殘留的較長纖維和雜草可有效防止管道阻塞。雞糞中含有較多貝殼粉和砂礫等，必須進行沉淀清除，否則會很快大量沉積於消化器底部，不僅難以排除，而且會影響沼氣池容積。
目前采用的固液分離方式有格柵機、攪龍除草機、臥螺式離心機、水力篩、板櫃壓力機帶式壓濾機和螺旋擠壓式固液分離機等。其中，螺旋擠壓式固液分離機主要用於SS含量高，且易分離的的污水，如新鮮豬糞污水；臥螺式離心機用於酒精廠廢醪效果較好；攪龍除草機主要用於纖維較長的廢水預處理；板櫃壓力機和帶式壓濾機主要用於加凝絮劑後凝絮效果較好的廢水，用於好氧污泥的處理效果極佳；水力篩一般均采用不銹鋼製成，用於雜物較多、纖維長中等的污水，如豬糞污水、雞糞污水等，且其分離效果好，安裝方便，易於管理，在南方應用較為廣泛。
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㈢ 厭氧消化器
厭氧消化器是大中型沼氣工程的核心設備，微生物的繁殖、有機物的分解轉化、沼氣的生成都是在消化器裡進行的，因此，消化器的結構和運行情況是一個沼氣工程設計的重點。首先要根據發酵原料或處理污水的性質以及發酵條件選擇適宜的工藝類型和消化器結構。
目前，應用較多的工藝類型及消化器的結構有常規型消化器，如在農村大量使用的傢用水壓水式沼氣池和酒廠使用的隧道式沼氣池；第二類為污泥滯留型消化器，使用較多的有使用於處理可溶性廢水的UASB及使用於處理高懸浮固體的USR，另外，內循環厭氧消化器(IC)是目前效率較高的工藝類型，主要用於處理中低濃度、SS含量低、pH偏中性的污水。第三類為附著膜型消化器，目前使用的主要是填料過濾器，使用於可溶性有機廢水處理，有啟動快、運行容易的優點。
（四）出料的後處理
出料後處理的方式多種多樣，采用能源生態模式，最簡便的方法是直接用做肥料施入農田或魚塘，但施用有季節性，不能保證連續的後處理，應設置適當大小的貯液池，以調節產肥與用肥的矛盾。如采用能源環保模式，則是將出料進行沉淀後再將沉渣進行固液分離，固體殘渣用做肥料或配合適量花費做成適用於各種作物或花果的復合肥料，很受市場歡迎，並有較好經濟效益。清液部分可經爆氣池、氧化塘、人工濕地處理設備進行深度處理，經處理後的出水，可用於灌溉或達標後排入水體、但花費較大。
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(五)沼氣的凈化、儲存和輸配
沼氣發酵時會有水分蒸發進入沼氣，由於微生物對蛋白質的分解或硫酸鹽的還原作用也會有一定量硫化氫(H2S)氣體生成並進入沼氣。水的冷凝會造成管路堵塞,有時氣體流量計中也充滿瞭水。H2S是一種腐蝕性很強的氣體，它可引起管道及機表的快速腐蝕。H2S本身及燃燒時生成的SO2、H2SO3、H2SO 4，對人都有毒害作用。大型沼氣工程，特別是用來進行集中供氣的工程必須設法脫出沼氣中的水和H2S。脫水通常采用脫水裝置進行。沼氣中的H2S含量在1～12克/米3之間，蛋白質或硫酸鹽含量高的原料，發酵時沼氣中的H2S含量就較高。硫化氫的脫除通常采用脫硫塔，內裝脫硫劑進行脫硫。因脫硫劑使用一定時間後需要再生或更換，所以脫硫塔最少要有兩個輪流使用。
沼氣的輸配是指將沼氣輸送分配至各用戶（點），輸送距離可達數千米。輸送管道通常采用金屬管，近年來工程也采用高壓聚乙烯塑料管、PE管、PPR管等作為輸氣乾管。用塑料管輸氣避免瞭金屬管的易銹蝕等問題。氣體輸送所需的壓力通常依靠沼氣產生池或儲氣櫃所提供的壓力即可滿足，遠距離輸送可采用增壓措施
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