采用厌氧消化技术处理各类有机废物并制取沼气的成套工程设施。它具有开发生物质能（沼气）、治理环境污染和残留物利用三重功能。工程设施的内容因废物处理工艺不同和残留物是否利用而异，一般由原料前处理、厌氧消化、贮气、残留物后处理和利用，以及原料、沼气、残留物的输送管道和工程运行的测控装置等部分组成。沼气工程设施配置示意如图1。

图1 全混合型池厌氧消化系统设施配置

厌氧消化适用于高浓度废水，具有节油、产能、剩余污泥量少（为好氧处理的1/5～1/6）等特点，降低了后期处理和最终处置费用，缺点是出水水质不能达到排放标准，尚需采取好氧、物理化学（加药剂、脱色等）后期净化措施。“厌氧—好氧”处理系统如图2。

图2 厌氧—好氧处理系统配置

原料前处理部分，主要包括沉淀池、预处理装置和计量池。有机废水种类繁多，各具特性，无论采用好氧—厌氧工艺，或是厌氧—好氧工艺，均需对原料进行预处理，如采用格栅、滤网除杂、沉砂；用破碎泵对畜禽粪便实施喷搅、切割、粉碎、均质化等。

厌氧消化部分，主要包括消化器（池）、加热装置和搅拌装置。

沼气工程的主体构筑物，分传统（常规）消化器和高效消化器两类。传统消化器包括：①全混合消化器（全混合搅拌罐式反应器CSTR），出现于1935年，在世界各国已得到广泛应用。②厌氧接触消化器，于20世纪50年代发展起来，其特点是增设了污泥沉淀池，将全混合消化器溢流出来的厌氧活性污泥以一定的回流比再泵回消化器中完成污泥循环。传统消化器属第一代厌氧消化器，适宜处理悬浮固体含量高、颗粒较大的高浓度（COD＞20000毫克/升）有机废水，如酒糟、禽畜粪、污泥等，进料总固体浓度4～8%或更高。池体形状有圆柱形（立式及卧式）、龟甲形和椭圆形。椭圆形池具有结构受力合理、散热损失少、浮渣和沉渣容易排除以及料液搅拌充分等优点。消化池容积，有些国家划分三类：小型2500立方米以下，中型至5000立方米左右，大型超过10000立方米；中国中型池500立方米左右，1000立方米以上为大型。高效厌氧消化器属第二代厌氧消化器，型式多种多样，主要有厌氧过滤器、上流式厌氧污泥床反应器、厌氧流化床和膨胀床反应器、厌氧折流板反应器等（见沼气发酵工艺）。同传统消化器相比，具有处理有机物浓度范围宽、有机负荷率高、处理液停留时间短、COD去除率高、产气率高，有的能在低温条件下（10～20℃）处理极低浓度（COD≤600毫克/升）的有机废水，但对进料要求严格，需采取除渣、筛滤去难溶性悬浮固体颗粒以及两步消化法等预处理措施。采用中高温厌氧消化时，消化池、换热器、热水贮罐、脱硫塔、进料排料及热水蒸汽管路等需敷设保温层，并选择体表比小的池型，合理布置热交换系统，缩短管路距离，以减少热损和降低保温设施造价。

将入池原料升温至消化工艺要求的温度，补偿散热损失维持热平衡的设备。根据加热方法确定设备的选择：①直接加热法。需要蒸汽锅炉或利用其他蒸汽源，将蒸汽管插入污泥深部以高压（0.1～0.3微帕）喷射蒸汽，兼起搅拌作用，热效率高。②间接加热法。除了热源设备外，要有热交换器，通过热交换器加热料液。热交换器有盘管、蛇管、环腔肋翅换热包和热水—污泥套管（内管走污泥，外腔走热水）等。采用高温消化工艺时，热水温度应低于65℃，以减轻管壁结垢。采用高温消化工艺时，为防止管壁严重结垢，不宜采用内置式盘管通蒸汽加热。

消化池加热热源，还可利用厌氧发酵后高温排料（如液态酒糟90℃左右）余热、锅炉排烟道余热、发动机冷却水及排气余热等。沼气发电机组配备余热回收装置，选用各型列管式换热器，发电产能效率26～30%，余热回收效率52～54%，总效率78～84%。

对消化池料液施加扰动使之混合的设备，其作用是改变物相分布，使各部位浓度、温度、pH值趋于均匀，有机质与厌氧菌充分接触，促进生化反应，加速降解过程，可提高产气率约33～40%。搅拌方式：①机械搅拌，设有防爆型电动机、减速装置和置于池内的搅拌器。立式池的搅拌传动装置位于池顶，桨叶没入液面下；卧式塞流式圆柱池装于池前端，水平传动轴上安装多级桨时，呈一定角度，料液承受径向扰动并沿轴向步进，完成消化周期抵达池尾端排出。②射流泵搅拌，设有污水泵和射流器。通过池外污水泵将池下部料液抽出加压后送往池内射流器（垂直或水平设置），料液经喷嘴高速（15～20米/秒）喷出，使吸入口形成负压将池中料液吸入混合，从扩散管排出循环流动。若污水泵兼作进料泵其出水管应设止回阀，防止停泵时料液倒吸返回备料池。③泵循环搅拌，设有污水泵和斜喷管。在消化池上部贴壁安装斜喷管，用污水泵抽出池内料液加压后从斜喷管喷入，产生螺旋形流动，适用于回转体消化池。当消化池直径较大（大于10米）时，以上三种搅拌装置应均布三组。④沼气循环搅拌，设有压气机和气搅管。用压气机抽出贮气柜中沼气加压通入消化池使料液翻动。气搅管分顶插式和侧插式两种，顶插式气搅管从池盖垂直通入，各管周向均布，距池壁约1/3池径，沼气循环量与池径成比例，喷速7～8米/秒；侧插式气搅管用于大型消化池，各管沿周向水平穿入池壁，高度位置在池壁与锥底相交截面处。各管外端同配气环管连通，环管由主输气管供气。所用沼气压缩机为防腐防爆型。

贮气部分，主要包括贮气装置和沼气净化装置。

将消化池所产沼气贮存与外输的刚性或柔性密闭容器，容积随产气多少自动调节，保持一定的供气压力。其结构形式有以下几种：①湿式贮气柜。由蓄水池、钢浮罩、导向机构等组成。浮罩裙部浸于水中保持气密性，随气量贮耗沿导轨升降，增减附加配重获得所需供气压力。蓄水池建于地下或半地下，材料为钢筋混凝土或钢板。浮罩容积为贮气量的1.2倍。罩顶设最高限位沼气放空管防负压水封套管和安全阀（呼吸器），以及附加配重分组均布于罩顶和罩内周缘。低压柜贮气压力小于4900帕，当供气压力为2450和3136帕时，送气半径达1千米和7千米，灶前压力接近980帕。浮罩露天、浸水工作，又贮存腐蚀性气体，内外表面采用环氧沥青、氯化橡胶、聚胺酯等类高性能漆系防腐，寒冷地区还应设加热防冻装置。贮气柜布局依沼气用途而定。用于发电与加热时建在工程群内，用于集中供气时则建在住区附近或建分柜，缩短管路减少沿程阻力，保持用气高峰时的供气压力。防火、防爆、防雷击等安全措施应符合有关规范。②柔性贮气柜是一种低压干式贮气装置。由气袋、配重盘、平行升降加压机构和贮气间组成。气袋由塑料式橡胶膜经热合制成一定形状的承压容器，有圆柱形、正方形等，以一定容积气袋为单元，通过接盘将几个气袋上下串联组合而成，底袋贴于地坪，顶袋与配重盘连接，调节配重获得所需压力。这种贮气装置构造简单，不用加热设备，冬季无须防冻。1988年中国研制成150立方米组合式低压柔性贮气柜，用于畜牧场沼气工程。国际上已有柔性气柜系列产品，小型3～50立方米，大型150～3000立方米。③高压贮气罐。特点是罐体小，贮气量大、占地少、不结冻，但制造技术要求高，需配备防爆压气机，需一定能耗。压力范围（10～20）×10⁵帕，减压后输往用气地点。④复合式贮气柜，由上部低压（1960帕）浮动湿式罐和下部高压罐组成，沼气先存入低压罐再用压气机增压转入高压罐。

利用脱硫剂化学反应使沼气中有害成分硫化氢含量降至允许指标的装置，通常使用脱硫罐（塔）。硫化氢在潮湿有氧环境中腐蚀金属；其燃烧产物二氧化硫与水蒸汽结合生成亚硫酸也有腐蚀作用；硫化氢散布于空气中污染环境，危害人体健康。脱硫分干法和湿法两类，沼气工程常采用干法（氧化铁法）。以铸铁屑、沼铁矿屑、TG型氧化铁型剂、硫铁矿灰型剂、赤泥等同疏松剂木屑和熟石灰按一定比例掺合，孔隙率不小于50%，含水分30%～40%，pH9～10，分3～4层置于钢制脱硫罐的筛板上。沼气由下部进入上部排出，铁屑吸收硫化氢变成硫化铁，饱和后取出在空气中氧化析出硫元素再生复用。脱硫剂含硫量达50%时应予更新，使用时间约3～6个月，脱硫反应温度以20～40℃效果最佳，不得低于10℃，脱硫罐外应敷设保温层，维持罐内温度25～35℃运行。脱硫罐设两座，串联或轮换使用。脱硫罐的容积尺寸与脱硫剂用量同沼气处理量、硫化氢含量有关，取最大值设计。沼气流速（线速0.4～0.9米/分）、接触脱硫剂时间（130～200秒）视净化程度要求。罐的进出口压力损失与脱硫剂层孔隙率、罐高、流速阻力有关，最大不得超过590～690帕。干法脱硫装置造价低、操作简单、净化程度高，去除率80%～98%，硫化氢含量可降至10～20毫克/米³；缺点是更换脱硫剂工作较繁重，废剂污染环境。

沼气工程属常年运行设施，需根据工程特点进行管理监测。