大型沼工程的幾種常用沼氣生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)資料

1、一、總述在為規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)、屠宰場(chǎng)設(shè)計(jì)大型沼氣工藝流程時(shí)，首先要明確工程最終要達(dá)到的目標(biāo)。最終目標(biāo)基本上有三種類型：一是以生產(chǎn)沼氣和利用沼氣為目標(biāo)；二是達(dá)到環(huán)境保護(hù)要求，排水符合國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)；三是前兩個(gè)目標(biāo)相結(jié)合，對(duì)沼氣、沼液和沼渣進(jìn)行綜合利用，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境建設(shè)。沼氣工程的工藝類型選擇主要是依據(jù)沼氣工程的建設(shè)目的和環(huán)境條件。工藝選擇原則是在生產(chǎn)沼氣同時(shí)，必須滿足環(huán)境要求，不能造成二次污染。通常沼氣工程工藝可分為能源生態(tài)型和能源環(huán)保型兩種類型。能源生態(tài)型工藝流程：能源生態(tài)型就是沼氣工程周邊有足夠面積的農(nóng)田、魚塘、植物塘等，來消納經(jīng)沼氣發(fā)酵后的沼渣、沼液，是沼氣工程成為生態(tài)農(nóng)業(yè)園紐帶。能

2、源生態(tài)型沼氣工程可以合理配置養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè)，既不需高額的沼液后處理，又可促進(jìn)生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展。能源環(huán)保型工藝流程：能源環(huán)保型就是沼氣工程周邊環(huán)境無法消納沼氣發(fā)酵后的沼渣、沼液，必須將沼渣制成商品肥料，將沼液經(jīng)過好氧發(fā)酵等一系列后處理達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排放。厭氧消化器是沼氣工程的核心，常根據(jù)工藝類型和原料的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)備選型和工藝流程的確定。常用于我國(guó)大型沼氣工程的厭氧消化器主要包括：“能源生態(tài)型”沼氣工程所用厭氧消化器主要有升流式固體反應(yīng)器（USR）、全混合厭氧消化器（CSTR）和塞流式反應(yīng)器（PFR）?！澳茉喘h(huán)保型”沼氣工程所用厭氧消化器主要有升流式厭氧污泥床（UASB）、復(fù)合厭氧反應(yīng)器（如UB

3、F）。二、沼氣工程工藝流程設(shè)計(jì)（一）使用升流式固體反應(yīng)器（USR）的能源生態(tài)型沼氣工程工藝流程1、升流式固體厭氧反應(yīng)器（USR）升流式固體厭氧反應(yīng)器（USR）,是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用于高懸浮固體有機(jī)物原料的反應(yīng)器。原料從底部進(jìn)入消化器內(nèi)，與消化器里的活性污泥接觸，使原料得到快速消化。未消化的有機(jī)物固體顆粒和沼氣發(fā)酵微生物靠自然沉降滯留于消化器內(nèi)，上清液從消化器上部溢出，這樣可以得到比水力滯留期高得多的固體滯留期（SRT）和微生物滯留期（MRT），從而提高了固體有機(jī)物的分解率和消化器的效率。在當(dāng)前畜禽養(yǎng)殖行業(yè)糞污資源化利用方面，有較多的應(yīng)用。許多大中型沼氣工程，均采用該工藝。經(jīng)過USR處理后產(chǎn)生的

4、沼液屬于高濃度有機(jī)廢水。該廢水具有有機(jī)物濃度高、可生化性好、易降解的特點(diǎn)，不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，因此除用于花卉蔬菜等的肥料外，剩余沼液須回流至集水池，經(jīng)過好氧處理后達(dá)標(biāo)回用或排放。針對(duì)該沼液含氨氮較高的特點(diǎn)，通過預(yù)處理可將溶于水的揮發(fā)性氨氮部分去除。沼液中的有機(jī)物則通過生物法進(jìn)行處理。即利用水中微生物的新陳代謝作用，將有機(jī)污染物降解，達(dá)到凈化水質(zhì)、消除污染的目的。圖2-1 使用升流式固體反應(yīng)器（USR）的沼氣生產(chǎn)工藝流程圖2、工藝說明厭氧消化的主要糞源為廠區(qū)的畜禽糞便或其他含高固體懸浮物的廢液或生活污水，對(duì)于含固量高的原料需加水稀釋至一定濃度，污水首先經(jīng)進(jìn)料斗過格柵入調(diào)節(jié)池?cái)嚢柘♂?，進(jìn)行自然沉淀去

5、除糞便中的泥沙和懸浮物等大顆粒無機(jī)物（存留下來的上層雜草和底部砂子定期清除），待物料充分混均后,糞污經(jīng)提升泵提升至一體化厭氧發(fā)酵罐進(jìn)行厭氧處理，一體化發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過氣水分離器、脫硫塔處理后進(jìn)入貯氣柜，然后經(jīng)沼氣流量計(jì)計(jì)量后，用變頻增壓裝置加壓，送至發(fā)電機(jī)房或其他沼氣利用。厭氧發(fā)酵罐產(chǎn)生的沼液、沼渣排入沼液塘存儲(chǔ)。沼液施用于苗木、果園、無公害蔬菜基地等綜合利用，多余沼液回流至集水池中進(jìn)行好氧處理，沉淀的底部沼渣施用于無公害農(nóng)田或堆肥，場(chǎng)區(qū)的沖洗水和生活污水經(jīng)地下管網(wǎng)進(jìn)入到集水池，供稀釋糞污使用。稀釋用水首選廠區(qū)沖洗污水，其次是自來水。3、工藝設(shè)計(jì)參數(shù)溫度()35左右水力滯留期 (d)815T

6、S濃度(%)35CODcr去除率(%)6080CODcr負(fù)荷(kg/(m3d)510投配率(%)7124、相關(guān)設(shè)備的選擇（1）格柵a） 格柵設(shè)于調(diào)節(jié)池前，其數(shù)量不宜少于二道，一道粗格柵柵條間隙為20mm40 mm去除大型雜物，一道細(xì)格柵柵條間隙為5mm15mm去除中小型雜物。格柵應(yīng)便于清除雜物和清洗；b） 污水過柵流速一般為0.5 m/s0.8 m/s，格柵傾角為4575；c） 格柵處設(shè)置工作平臺(tái)，其高度應(yīng)高出格柵前最高設(shè)計(jì)水位0.5 m。（2）泵泵的選擇應(yīng)根據(jù)其用途和輸送介質(zhì)的種類、流量、揚(yáng)程和工作性質(zhì)等因素確定，應(yīng)符合下列要求：a） 泵應(yīng)盡量選用同一型號(hào)；b） 進(jìn)料泵應(yīng)設(shè)置一臺(tái)備用泵與工作

7、泵并聯(lián)。（4）污泥脫水機(jī)（5）脫水設(shè)備（6）脫硫設(shè)備（5、相關(guān)構(gòu)筑物的計(jì)算（1）集水池集水池容積不應(yīng)小于該池水泵30min的出水量（2）調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)池容積應(yīng)按式(1)計(jì)算：V=Q/n(1）式中：V調(diào)節(jié)池有效容積，單位為立方米（m3）；Q畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)每日排污水量，單位為立方米每日（m3/d）；n畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)每日排污次數(shù)。（3）USR反應(yīng)器厭氧消化器的總有效容積，可按式(2)計(jì)算：V=TQ(2）式中：V厭氧消化器的總有效容積，單位為立方米（m3）；Q -設(shè)計(jì)處理量，單位為立方米每天（m3/d）；T設(shè)計(jì)水力滯留期，單位為天（d）（中溫，PFR取15d20d、USR取8d15d）；（7）貯氣柜（8）沼液調(diào)蓄

8、塘（9）（二）使用升流式厭氧污泥床（UASB）的能源環(huán)保型沼氣工程工藝流程升流式厭氧污泥床（UASB）由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器（包括沉淀區(qū)）和氣室三部分組成。在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進(jìn)行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機(jī)物，把它轉(zhuǎn)化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動(dòng)形成一個(gè)污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進(jìn)入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時(shí)，折向反射板的四周，然后穿過水層進(jìn)入氣室，集中在氣室

9、沼氣，用導(dǎo)管導(dǎo)出，固液混合液經(jīng)過反射進(jìn)入三相分離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥發(fā)生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿著斜壁滑回厭氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)，使反應(yīng)區(qū)內(nèi)積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。圖2-2使用升流式厭氧污泥床（UASB）的沼氣生產(chǎn)工藝流程圖工藝說明：厭氧消化主要原料來源于低懸浮固體的有機(jī)廢水，廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池后在調(diào)節(jié)池內(nèi)酸化、稀釋，然后進(jìn)入計(jì)量增溫池被熱交換器加熱后由提升泵送入U(xiǎn)ASB厭氧消化器，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)脫水脫硫后進(jìn)入貯氣柜，然后經(jīng)過變頻增壓裝置加壓，送至發(fā)電房及其他用途，發(fā)電后的余熱可用來給料液加熱，排除的沼液被送入SBR

10、反應(yīng)池內(nèi)進(jìn)行好氧處理，處理后達(dá)標(biāo)的廢水一部分進(jìn)入集水池回用，其余排放，UASB厭氧消化器及SBR反應(yīng)池排除的污泥脫水后可制成有機(jī)肥料。如果污水中含泥沙量較高則需要在調(diào)節(jié)池后設(shè)置沉砂池，可采用平流式或旋流式，設(shè)備如下圖所示。如果污水中SS濃度大于2000mg/L且污水量大于50m3/d時(shí)，則需要在調(diào)節(jié)池前設(shè)置固液分離機(jī)，設(shè)備如下圖所示。設(shè)計(jì)參數(shù)：項(xiàng)目參 數(shù)溫度()25水力滯留期(d)1.53TS濃度(%)1CODcr去除率%)7085CODcr負(fù)荷(kg/(m3d)35（1）格柵a） 格柵設(shè)于調(diào)節(jié)池前，其數(shù)量不宜少于二道，一道粗格柵柵條間隙為20mm40 mm去除大型雜物，一道細(xì)格柵柵條間隙為5

11、mm15mm去除中小型雜物。格柵應(yīng)便于清除雜物和清洗；b） 污水過柵流速一般為0.5 m/s0.8 m/s，格柵傾角為4575；c） 格柵處設(shè)置工作平臺(tái)，其高度應(yīng)高出格柵前最高設(shè)計(jì)水位0.5 m。啤酒廢水處理第三章 污水處理構(gòu)筑物的計(jì)算3.1 格柵 設(shè)計(jì)說明格柵的作用：格柵安裝在廢水渠道、集水井的進(jìn)口處，用于截流較大的懸浮物或漂浮物,主要對(duì)水泵起保護(hù)做用。另外,可以減輕后續(xù)構(gòu)筑物的處理負(fù)荷。由于處理水量較大，柵渣應(yīng)用機(jī)械清除。 參數(shù)選取格柵過柵流速一般采用0.6/s格柵前渠道內(nèi)的水流速度，一般采用0.4/s格柵傾角，一般采用4560o，人工清渣的格柵傾角小時(shí)較省力，但占地多通過格柵的水頭損失，

12、一般采用格柵間工作臺(tái)兩側(cè)過道寬度不應(yīng)小于機(jī)械清渣不小于本次設(shè)計(jì)選取中格柵；柵條間隙e=20mm；柵前水深h=；過柵流速v=/s；安裝傾角a=60o設(shè)計(jì)流量Qmax=5800m3/d= 241.7 m3/h=0.067 m3/s 設(shè)計(jì)計(jì)算 圖31 格柵計(jì)算草圖 1柵條間隙數(shù)（n），取n=13條 驗(yàn)算：，符合要求。2柵槽有效寬度（B）設(shè)計(jì)采用20圓鋼為柵條，即S=2(13-1)+0.0213=3進(jìn)水渠道漸寬部分長(zhǎng)度 設(shè)進(jìn)水渠道內(nèi)的流速為/s進(jìn)水渠道寬取B1=漸寬部分展開角4柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長(zhǎng)度5過柵水頭損失 m6柵槽總高度(H)取柵前渠道超高，柵前槽高7柵槽總長(zhǎng)度（L）8柵渣量：取=0.07，=1.2，則用機(jī)械清渣，根據(jù)柵槽寬度B選型為GH-800型鏈?zhǔn)叫D(zhuǎn)格柵除污泥機(jī)。 表31 GH800型鏈?zhǔn)叫D(zhuǎn)格柵除污泥機(jī)格柵寬度800mm有效柵寬500設(shè)備總寬1090mm電動(dòng)機(jī)功率kw有效間隙20mm安裝角度6080（2）泵泵的選擇應(yīng)根據(jù)其用途和輸送介質(zhì)的種類、流量、揚(yáng)程和工作性質(zhì)等因素確定，應(yīng)符合下列要求：a） 泵應(yīng)盡量選用同一型號(hào)；b） 進(jìn)料泵應(yīng)設(shè)置一臺(tái)備用泵與工作泵并聯(lián)。（4）污泥脫水機(jī)（5）脫水設(shè)備（6）脫硫設(shè)備5、相關(guān)構(gòu)筑物的計(jì)算（1）集水池集水池容積不應(yīng)小于該池水泵30min的出水量（2）調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)池容積應(yīng)按式(1)計(jì)算：V=Q/n(1）式中：V調(diào)節(jié)池