在规模化沼气工程或生物天然气工程中,其启动管理和运行调控是很多运行人员的难点工作。近期,农业部行业标准《中高温沼气工程技术指南》(NY/T 4757-2025)颁布并实施,鉴于目前项目中大都采用中高温的发酵工艺,该标准中的启动管理和运行调控方面的内容,可作为规模化沼气工程或者生物天然工程运行人员的参考。但是该类项目的原料和地域等情况差异较大,运行人员需要根据项目的自有特点,如原料情况、采用的技术水平和产品利用情况等进行调整,通过持续不断地运行实践形成项目本身最佳的运行工况条件,达到项目产能和效率最大化的目的。
NY/T 4757中关于启动管理和运行调控的主要内容如下:
启动管理
1、接种物:
(1)新建沼气工程接种物优先选择中高温沼气工程厌氧污泥,其次选择同类型原料或类似原料沼气工程的厌氧污泥;当前两者都不可获取时;可考虑选择污水处理设施中厌氧/兼氧剩余污泥或牛粪。
(2)已/改(扩)建沼气工程宜选用原厌氧消化系统内的厌氧污泥。
(3)厌氧反应器内接种污泥浓度不宜低于10 kgVS/m3。
2、厌氧微生物适应驯化:
(1)将厌氧反应器温度逐步升高/降低至设计厌氧消化温度。升/降温期间日温差不宜超过2℃,稳定阶段日温差不宜超过1℃。
(2)适应驯化期间进料负荷不宜超过0.5 kgVS/(m3·d)。
(3)适应驯化过程中应关注厌氧消化影响因子的变化,并根据实际运行参数适当调整进料负荷,其化验分析项目及参数控制参照如下表。
(4)适应驯化周期宜维持2周以上,待沼气甲烷含量达到50 %以上,且单位原料沼气产率、消化料液参数达到设计要求后,方可提升进料负荷。
3、厌氧微生物活性及处理负荷提升:
(1)厌氧微生物活性及处理负荷提升期间,每日进料宜分批次均匀投加。
(2)进料期间应确保厌氧反应器的搅拌器或自循环单元正常运转。
(3)同一进料负荷下宜维持有机物去除率与沼气产量稳定后,再提高进料负荷提升,直至达到设计处理负荷。其中,每阶段进料负荷稳定周期不宜少于5d,每阶段进料负荷提升量不宜超过上一阶段进料负荷的30%。
运行调控
1、失稳预警:宜每周至少进行一次稳态评价,稳态评价应依据厌氧消化影响因子指标参数进行评价,评价结果分为稳定、警示和危险。稳态评价指标区间及评价结果参照下表:
(4)适应驯化周期宜维持2周以上,待沼气甲烷含量达到50 %以上,且单位原料沼气产率、消化料液参数达到设计要求后,方可提升进料负荷。
3、厌氧微生物活性及处理负荷提升:
(1)厌氧微生物活性及处理负荷提升期间,每日进料宜分批次均匀投加。
(2)进料期间应确保厌氧反应器的搅拌器或自循环单元正常运转。
(3)同一进料负荷下宜维持有机物去除率与沼气产量稳定后,再提高进料负荷提升,直至达到设计处理负荷。其中,每阶段进料负荷稳定周期不宜少于5d,每阶段进料负荷提升量不宜超过上一阶段进料负荷的30%。
运行调控
1、失稳预警:宜每周至少进行一次稳态评价,稳态评价应依据厌氧消化影响因子指标参数进行评价,评价结果分为稳定、警示和危险。稳态评价指标区间及评价结果参照下表:
2、运行调控
(1)若厌氧消化料液pH 处于6.5~7.0,应降低进料负荷或加强搅拌/回流循环等;若pH 大于8.1,应排查进料中是否混入大量碱性物质;若pH 低于6.5,应停止进料或投加碱性物质。
(2)若厌氧反应器内任意两温度监测点日温差在1.0℃~2.0℃时,应及时调节进料温度或调整温控系统精度;若日温差超过2℃时,排查预增温及换热系统、温度监测设备及温控系统是否正常,并采取应对措施处理。
(3)若厌氧消化料液VFAs/ALK比值处于0.3~0.5,应强化搅拌或加大回流比;若超过0.5,应降低进料负荷或加强搅拌,严重时停止进料。
(4)若沼气甲烷含量处于48%~52%,应适当调整进料负荷,避免甲烷含量进一步降低;若甲烷含量小于48%,应从进料量、进料负荷、进料设备控制等方面进行排查并采取应对措施,必要时停止进料。
(5)若厌氧消化料液氨氮浓度为5000 mg/L~ 6000mg/L,应适当稀释进料浓度;若大于6000 mg/L,应稀释进料浓度或厌氧反应器料液浓度或调节原料配比。
(6)若厌氧消化料液污泥浓度出现连续下降现象,应加强污泥回流/回收,严重时宜向厌氧反应器内补充厌氧污泥。
(7)若原料产气率降低10% ~ 30%,应严格控制进料量或浓度,降低进料负荷;若降低超过30%时,应从进料量、进料负荷、进料设备控制、其他指标抑制情况等方面进行排查并采取应对措施,严重时停止进料。