NY/T 4872-2025 干式发酵沼气工程设计规范

　　中华人民共和国农业行业标准

　　NY/T 4872—2025

　　干式发酵沼气工程设计规范

　　Design specification of biogas plant based on dry fermentation process

　　2025-12-09 发布

　　2026-05-01 实施

　　中华人民共和国农业农村部 发 布

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 .1—2020« 标准化工作导则 第 1 部分 : 标准化文件的结构和起草规则»的规定起草 .

　　本文件的某些内容可能涉及专利 . 本文件的发布机构不承担识别专利的责任 .

　　本文件由农业农村部科学技术司提出 .

　　本文件由全国沼气标准化技术委员会(SAC/TC 515)归 口 .

　　本文件起草单位 :农业农村部成都沼气科学研究所 、湖北绿鑫生态科技有限公司 、上海济兴能源环保技术有限公司 、青岛汇君环境能源工程有限公司 、农业农村部农业生态与资源保护总站 、徐州市环能生态技术有限公司 ,北京振徽节能环保科技有限公司 .

　　本文件主要起草人 :邓良伟 、熊炜 、杨红男 、董保成 、刘会友 、王晓 、陈子爱 、王文国 、李进锋 、罗涛 、苗晓 、李洪燕 .

　　干式发酵沼气工程设计规范

　　1 范围

　　本文件规定了干式发酵沼气工程设计的一般规定 、总体设计 、原料预处理 、沼气发酵 、沼气净化与储存 、沼气利用 、沼液沼渣利用的要求。

　　本文件适用于以作物秸秆 、鸡粪 、牛粪 、猪粪以及农产品加工废渣为原料的干式发酵沼气工程 , 以安全性评价合格的有机垃圾为原料的干式发酵沼气工程可参照执行。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中 ,注日期的引用文件 ,仅该日期对应的版 本 适 用 于 本 文 件 ; 不 注 日 期 的 引 用 文 件 , 其 最 新 版 本(包 括 所 有 的 修 改 单)适 用 于 本文件。

　　GB/T 12801 生产过程安全卫生要求总则

　　GB 50016 建筑设计防火规范

　　GB 50028 城镇燃气设计规范

　　GB 50069 给水排水工程构筑物结构设计规范

　　GB 50341 立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范

　　GB 50473 钢制储罐地基基础设计规范

　　GB/T 51063 大中型沼气工程技术规范

　　GB 55037 建筑防火通用规范

　　CJJ 274 城镇环境卫生设施除臭技术标准

　　NY/T 525 有机肥料

　　NY/T 1220 .1 沼气工程技术规范 第 1 部分 :工程设计

　　NY/T 1704 沼气电站技术规范

　　NY/T 2596 沼肥

　　NY/T 3437 沼气工程安全管理规范

　　NY/T 3896 生物天然气工程技术规范

　　QB/T 5379 用于存储水以及处理市政 、工农业污水 、污泥的螺栓连接的搪瓷钢板储罐设计规范

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3 .1

　　干式沼气发酵工艺 drybiogasfermentation process

　　沼气发酵系统进料总固体含量(TS)大于等于 20%的沼气发酵过程。

　　3 .2

　　车库式干式沼气发酵工艺 garageG typedrybiogasfermentation process

　　发酵反应器类似车库并带有进出料密封门 ,配套渗滤液收集 、回喷设施的干式沼气发酵过程。

　　3 .3

　　完全混合式干式沼气发酵工艺 drybiogasfermentation processbased on continuouslystirredtank reactor

　　在搅拌的作用下 ,发酵原料和厌氧微生物在反应器内的处于近似完全混合状态的干式沼气发酵过程 ,

　　3 .4

　　平推流干式沼气发酵工艺 drybiogasfermentation processbased on horizontalplugflow reactor 发酵原料从反应器一端进入 ,呈水平推流状态流动 ,发酵后残余物从另一端排出的干式沼气发酵过程。

　　3 .5

　　竖向推流干式沼气发酵工艺 drybiogasfermentation processbased on verticalplugflow reactor

　　发酵原料从反应器上部进入 ,发酵 残 余 物 从 中 下 部 排 出 , 物 料 流 动 呈 竖 向 推 流 状 态 的 干 式 沼 气 发酵过程。

　　4 一般规定

　　4 .1 干式发酵沼气工程周边经济的运输半径范围内应有充足的畜禽粪便 、作物秸秆 、农产品加工有机废渣类固态发酵原料 ,液态畜禽粪污 、农产品加工有机废水可作为调节进料总固体(TS) 、碳氮(C ∶ N) 比的补充原料。

　　4 .2 干式发酵沼气工程的建设规模应根据周边可获得原料种类及数量 ,沼气 、有机肥及基质市场 、沼液消纳土地等因素确定。

　　4 .3 干式发酵沼气工程的选址 、总平面布置应符合 GB 50016 、GB/T 51063 、GB 55037 、NY/T 1220 .1 的相关规定 ,安全生产与职业卫生应符合 GB/T 12801 、NY/T 3437 的规定。

　　4 .4 干式发酵沼气工程的设计除执行本文件外 ,还应符合国家和行业现行的相关标准 、规范与规定。

　　5 总体设计

　　5 .1 发酵原料

　　5 .1 .1 畜禽粪便 、作物秸秆 、农产品加工有机废渣等有机废弃物可作为干式沼气发酵原料 ,常用原料的产生量 、理化特性及产气性能应实测确定 ,无法实测时 ,可参考附录 A表 A.1 、表 A.2 、表 A.3 的数据。

　　5 .1 .2 干式发酵沼气工程的沼气产量或工程所需要的原料量宜按公式(1)估算。

　　q=W × S ×Y p … … … … … … … … … … … … … … … … (1)

　　式中 :

　　q — 沼气产量 ,单位为标准立方米每天(Nm3 /d) ;

　　W — 发酵原料量 ,单位为千克每天(kg/d) ;

　　S — 发酵原料总固体(TS)含量或挥发性总固体(VS)含量 ,单位为百分号(%)。

　　Yp— 原料产气率或称原料沼气产率 ,单位为标准立方米沼气每千克总固体(Nm3 /kgTS)或标准立方米沼气每千克挥发性总固体(Nm3 /kg VS) 。

　　5 .2 工艺流程

　　干式发酵沼气工程可采用如图 1 的工艺流程。

　　图 1 干式发酵沼气工程工艺流程

　　6 原料预处理

　　6 .1 原料储存

　　6 .1 .1 原料储存设施类型及容量应根据原料种类 、特性 、收集及使用周期确定 .

　　6 .1 .2 畜禽粪污 、农产品加工废渣类原料封闭储存时应制定防爆 、防中毒措施 ,有臭味的原料储存时还应采取除臭措施 ,其设计应符合 CJJ 274 的规定 .

　　6 .2 原料预处理

　　6 .2 .1 原料预处理宜根据原料特性及不同干式沼气发酵工艺要求采取相应的预处理工艺和设备 .

　　6 .2 .2 液态原料宜采用格栅 、除沙等设施去除杂物和泥沙 , 防止堵塞 、缠绕 、磨损水泵 、搅拌器等设备 .

　　6 .2 .3 体积 、尺寸较大的固态类原料应采用粉碎 、揉丝 、切割等设备进行预处理 ,预处理后粒度应满足工艺和进料设备的要求 .

　　7 沼气发酵

　　7 .1 一般规定

　　7 .1 .1 沼气发酵工艺及装置应根据工艺技术 、原料特性 、进出料方式等因素的技术经济比较确定 .

　　7 .1 .2 沼气发酵根据原料特性和可用加热热源 ,可采用中温(30 ℃ ~ 40 ℃) 、中高温(40 ℃ ~ 50 ℃) 、或高温(50 ℃ ~ 58 ℃)发酵 .

　　7 .1 .3 沼气发酵装置宜能适应多种类型的发酵原料 .

　　7 .1 .4 根据发酵原料特性和工艺要求 ,可采用一级发酵或两级发酵工艺 . 当采用两级发酵工艺时 ,第 一级沼气发酵装置出料进入 第 二 级 沼 气 发 酵 装 置 , 多 个 第 一 级 沼 气 发 酵 装 置 可 共 用 一 个 第 二 级 沼 气 发 酵装置 .

　　7 .1 .5 沼气发酵装置的个数宜大于或等于 2 个 ,可根据不同工艺按串联 、并联或者独立运行设计 .

　　7 .1 .6 沼气发酵装置有效容积应按公式(2)确定 .

　　V = … … … … … … … … … … … … … … … … … … (2)

　　式中 :

　　V — 沼气发酵装置有效容积 ,单位为立方米(m3 ) ;

　　q — 沼气产量 ,单位为标准立方米每天(Nm3 /d) ;

　　rp — 容积产气率 ,单位为标准立方米每立方米每天[Nm3 /(m3 . d)] .

　　7 .1 .7 不同干式沼气发酵工艺的容积产气率 、容积有机负荷以及水力停留时间等工艺参数应根据试验或类似工程运行参数确定 ,缺乏试验或运行参数时 ,可参考附录 B 的数据 .

　　7 .1 .8 沼气发酵装置 均 应 密 封 , 并 能 承 受 沼 气 的 工 作 压 力 , 还 应 有 防 止 产 生 超 正 、负 压 的 安 全 设 施 和措施 .

　　7 .1 .9 沼气发酵装置应设置进料管(口) 、出料管 、排泥管 、正负压保护器 、集气管 、检修人孔和观察窗等附属设施及附件 ,并应符合下列规定 :

　　a) 沼气发酵装置集气管距液面不宜小于 1 000 mm ,管径应经计算确定 ,且不宜小于 100 mm;

　　b) 沼气发酵装置排泥(排空)管宜设置在最低处 ,排泥管(排空)管的公称直径不宜小于 150 mm ,排泥管阀门后应设置清扫 口 ;

　　c) 沼气发酵装置进料管和排泥(排空)管应选用双向双刀闸阀门 ;

　　d) 膜顶反应器的正负压保护器应在超过设计压力 300 Pa或低于- 100 Pa时动作保护 ;

　　f) 沼气发酵装置应预留各附属管道及附件的接 口 ;

　　g) 观察窗应设置在高液位并位于其 1/3 处 ,最高液位不得高于观察窗 1/2 ,且观察窗应设置照明装

　　置 。

　　7 .1 .10 沼气发酵装置应设置加热装置 ,总需热量应按冬季最不利工况计算 ,换热装置的总换热面积应根据热平衡计算 ,并应留有 10% ~ 20%的余量。

　　7 .1 .1 1 沼气发酵装置可采用反应器外换热器 、反应器内盘管等设备进行加热。

　　7 .1 .12 沼气发酵装置宜采用钢制或钢筋混凝土结构 ,钢制沼气发酵装置可采用焊接 、拼装和螺旋双折咬

　　边等结构。 钢筋混凝土结构应抗渗 ,并应符合 GB 50069 的有关规定。 钢制沼气发酵装置的罐壁板的材

　　QB/T 5379 的规定执行。

　　7 .1 .13 钢制沼气发酵装置应安装在钢筋混凝土基础上。 基础设计应符合 GB 50473 的规定。

　　7 .1 .14 沼气发酵装置内外壁应防腐 ,外防腐层外侧应设置保温层 ,保温层应采用阻燃等级为 B1 的保温材料 ,保温层外应设置防护层。

　　7 .2 干式沼气发酵工艺

　　7 .2 .1 车库式干式沼气发酵工艺

　　7 .2 .1 .1 含塑料 、木块 、沙石等杂质较多 ,TS含量 25% ~ 35%的有机废弃物原料宜采用车库式干式沼气发酵工艺。

　　7 .2 .1 .2 对于粒度小于 10 mm 的原料 ,应添加树枝 、秸秆等辅料 ,提高堆体孔斜率。

　　7 .2 .1 .3 车库式干式沼气发酵系统至少应设 4 个发酵仓。 每个发酵仓高宜为 4 m~ 6 m ,宽宜为 4 m~ 7

　　m ,长度宜为 20 m~40 m ,根据项目场地可适当调整发酵仓长度。

　　7 .2 .1 .4 车库式干式沼气发酵系统底部应设置空气布气管 ,顶部应设置沼气导出管和废气排放管。

　　7 .2 .1 .5 车库式干式沼气发酵系统应设渗滤液收集设施 、渗滤液回流与喷淋设备。

　　7 .2 .1 .6 车库式干式沼气发酵系统应采用密封门密封 ,并应考虑进出物料装载机的实际工作空间 ; 密封门宜采用液压驱动 、气密性较好的不锈钢门 ,密封门与发酵仓之间宜通过膨胀力密封。

　　7 .2 .1 .7 车库式干式沼气发酵系统密封门前应设置进料出料装载机转弯及回车通道与场地。

　　7 .2 .2 完全混合式干式沼气发酵工艺

　　7 .2 .2 .1 TS含量 20% ~ 35%的畜禽粪便 、秸秆 、农产品加工废渣类原料 ,可采用完全混合式干式沼气发酵工艺。

　　7 .2 .2 .2 完全混合式干式沼气发酵工艺宜采用立式圆柱体发酵罐 ,原料从发酵罐上/下部进料 、下/上部出料 ,高度宜为 6 m~ 10 m ,直径宜为 18 m~ 36 m ,高径比宜为 0 .2 ~0 .4 。

　　7 .2 .2 .3 完全混合式干式沼气发酵工艺的搅拌宜采用多个桨叶式搅拌器 ,搅拌功率宜按照 15 W/m3 ~ 25 W/m3 设计 ,并根据沼气发酵罐容积 、搅拌功率确定搅拌器的数量。

　　7 .2 .3 平推流干式沼气发酵工艺

　　7 .2 .3 .1 TS含量 25% ~40%的秸秆 、畜禽 粪 便 、农 产 品 加 工 废 渣 类 原 料 , 可 采 用 平 推 流 干 式 沼 气 发 酵工艺。

　　7 .2 .3 .2 平推流干式沼气发酵工艺宜采用圆柱型(或长方体)发酵罐 ,高宜为 6 m~ 10 m ,宽宜为 7 m~ 10 m ,长宽比宜为(3 ~ 6) ∶ 1 。原料从发酵罐一端送入 ,另一端排出。

　　7 .2 .3 .3 平推流干式沼气发酵工艺的搅拌可采用单个轴向搅拌器或多个水平搅拌器 ,单个轴向搅拌器的搅拌功率宜 按 照 10 W/m3 ~ 15 W/m3 设 计 , 多 个 水 平 搅 拌 器 的 搅 拌 功 率 宜 按 照 15 W/m3 ~ 45 W/m3设计。

　　7 .2 .4 竖向推流干式沼气发酵工艺

　　7 .2 .4 .1 TS浓 度 20% ~ 40%的 畜 禽 粪 便 、秸 秆 类 原 料 以 及 混 合 原 料 , 可 采 用 竖 向 推 流 干 式 沼 气 发 酵工艺。

　　7 .2 .4 .2 竖向推流干式沼气发酵工艺宜采用立式圆柱体发酵罐 ,原料从反应器上部进入 、中下部排出 ,发

　　酵罐高度宜为 10 m~ 25 m ,直径宜为 8 m~ 20 m ,高径比宜为 1 .2 ~ 1 .5 。

　　7 .2 .4 .3 竖向推流干式沼气发酵工艺外应设置混料池(调配池)或者混料机 ,用于回流发酵残余物与新鲜物料的混合。

　　7 .3 进出料

　　7 .3 .1 车库式干式沼气发酵工艺宜采用装载机进料。

　　7 .3 .2 完全混合式和推流式干式沼气发酵工艺的沼气发酵装置高度不超过 8 m 时 , 固态原料宜采用螺旋输送机或皮带机输送 、提升 ,再通过螺旋输送机进料 ; 固态原料也可采用储料 、称重 、进料一体机进料。沼气发酵罐高度在 8 m 以上时 , 固态原料应与液态 原 料 或 回 流 沼 液 混 合 调 配 后 , 再 采 用 柱 塞 泵 、转 子 泵进料。

　　7 .3 .3 液态原料单独进料或沼液回流宜采用带切割的潜污泵 、渣浆泵进料。

　　7 .3 .4 车库式干式沼气发酵工艺宜采用装载机出料。

　　7 .3 .5 完全混合式和推流式干式沼气发酵工艺宜采用真空泵 、柱塞泵 、转子泵或螺杆泵等机械设备出料 ,并在沼气发酵装置上部设置溢流口作为机械设备出料不足时的应急出料或备用出料 口 。

　　7 .3 .6 完全混合式和推流式干式沼气发酵工艺发酵物料中杂质含量较少时 ,可采用重力出料。

　　8 沼气净化与储存

　　沼气净化 、沼气储存应符合 GB/T 51063 、NY/T 1220 .1 的规定。

　　9 沼气利用

　　9 .1 产生的沼气应充分利用 ,可供民用 、发电利用 ,也可经提纯生产生物天然气 ;没有利用的沼气应通过应急放散火炬燃烧。

　　9 .2 民用供气设计应符合 GB 50028 的规定。

　　9 .3 沼气发电应符合 NY/T 1704 的要求。

　　9 .4 沼气提纯生产生物天然气应符合 NY/T 3896 的要求。

　　10 沼渣沼液利用

　　10 .1 固液分离

　　10 .1 .1 沼渣沼液分离设备应根据被分离原料的性质 、浓度 ,要求分离的程度及综合利用的要求等因素确定 ,宜采用螺旋挤压机 、微滤机或卧式螺旋离心分离机进行沼渣沼液分离。

　　10 .1 .2 固液分离后沼渣含水率宜控制在 60% ~ 75% 。

　　10 .2 沼渣利用

　　10 .2 .1 沼渣可直接利用 , 也 可 堆 肥 腐 熟 后 深 加 工 为 有 机 肥 或 基 质。 沼 渣 直 接 利 用 的 技 术 指 标 应 符 合

　　NY/T 2596 的规定。

　　10 .2 .2 沼渣堆肥宜采用反应器 、条垛式 、槽式等好氧堆肥工艺 ,发酵周期宜为 7 d~ 30 d,堆体温度维持50 ℃以上的时间不少于 7 d,或 45 ℃以上时间不少于 14 d。

　　10 .2 .3 沼渣堆肥发酵终止时 ,好氧呼吸量不宜超过 20 mgO2 /(g有机物) ,种子发芽指数应符合 NY/T 525的要求。

　　10 .3 沼液利用

　　10 .3 .1 沼液可直接利用 ,其技术指标应符合 NY/T 2596 的规定。

　　10 .3 .2 沼液储存应能满足所施用农作物平衡施肥要求 ,沼液储存期不得低于当地农作物生产用肥最大间隔期和冬季封冻期或雨季最长降水期 ,总储存时间不宜小于 90 d。

　　10 .3 .3 沼液储存池宜设置为站内储存池和站外分散储存池 ,站内储存池的容积不宜小于最大一个沼气

　　10 .3 .4 沼液储存池池壁上沿应高于地面 20 cm 以上 ,周围应设置安全防护栏 、安全警示标记以及救生设备。

　　10 .3 .5 容积小于等于 2 000 m3 的沼液储存池宜采用抗渗钢筋混凝土结构 ,容积大于 2 000 m3 的沼液储存池宜采用聚乙烯土工膜结构。

　　附 录 A

　　(资料性)

　　常用发酵原料的产生量及特性

　　畜禽粪便 、作物秸秆 、农产品加工废渣类发酵原料产生量及特性分别见表 A.1 、表 A.2 、表 A.3 。

　　表 A.1 畜禽粪便类发酵原料产生量及特性

　　表 A.2 秸秆类发酵原料产生量及特性

　　表 A.3

　　农产品加工废渣类沼气发酵原料产生量及特性

　　附 录 B

　　(资料性)

　　干式沼气发酵主要工艺设计参数

　　干式沼气发酵主要工艺设计参数见表 B.1 。

　　表 B.1 干式沼气发酵主要工艺设计参数