沼氣工程大中型沼氣工程

大中型沼氣工程

設計和建造現(xiàn)在是1頁\一共有91頁\編輯于星期五（1）總固體(totalsolid，TS)：又稱干物質(zhì)，是指原料中除去水分以后剩下的物質(zhì)。（2）揮發(fā)性固體（volatilesolid，VS）：原料中總固體中除去灰分以后剩下的物質(zhì)。（3）化學需氧量（chemicaloxygendemand，COD）:指用強氧化劑重鉻酸鉀，在強酸溶液中將有機物氧化為CO2、H2O所消化的氧量，用CODCr

以一般寫成COD，其單位為mg/L。（4）生物需氧量（biochemicaloxygendemand，BOD）：指在有充足氧氣存在的條件下，由于微生物的活動，降解有機物所需的氧量，其單位為mg/L。一、基本概念1、常用反映原料有機物含量的指標現(xiàn)在是2頁\一共有91頁\編輯于星期五厭氧處理方法的很多，按消化器的類型分，可分為常規(guī)型、污泥滯留型和附著膜型。A、常規(guī)型消化器包括常規(guī)消化器（也稱常規(guī)沼氣池）、完全混合式消化器（也稱高效消化器）和塞流式消化器（也稱推流式消化器）。B、污泥滯留型消化器包括厭氧接觸工藝、升流式固體反應器（USR）、升流式厭氧污泥床反應器（UASB）、折流式反應器等。C、附著膜型反應器包括厭氧濾器（AF）、流化床（FBR）和膨脹床（EBR）等。常規(guī)型消化器一般適宜于料液濃度較大、懸浮物固體含量較高的有機廢水。污泥滯留型和附著膜型消化器主要適用于料液濃度低、懸浮物固體含量少的有機廢水。一、基本概念2、厭氧消化器的分類：現(xiàn)在是3頁\一共有91頁\編輯于星期五厭氧處理的方法很多，但目前國內(nèi)在養(yǎng)殖場應用最多的還是完全混合式消化器和UASB工藝兩種：完全混合工藝可使畜禽糞水全部進行厭氧處理，優(yōu)點是處理量大，濃度高，產(chǎn)沼氣量多，便于管理，易起動，運行費用低；缺點是需消化器容積大，投資多，后處理麻煩。一般適宜于以產(chǎn)沼氣為主，有使用水肥習慣的地區(qū)。UASB工藝是先將糞水進行分離，只處理有機廢水，優(yōu)點是需消化器容積小，投資少，處理效果好；缺點是產(chǎn)沼氣量相對較少，起動漫，管理復雜，運行費用稍高，一般適宜于以廢水達標排放，減少環(huán)境污染為目的的地方。

現(xiàn)在是4頁\一共有91頁\編輯于星期五升流式厭氧污泥床（UASB）有反應區(qū)、沉淀區(qū)和集氣室三部分組成。廢水從污泥床底部進入，與污泥床中的污泥進行混合接觸，微生物分解廢水中的有機物產(chǎn)生較強烈的攪動，在污泥床上部形成懸浮污泥層。氣、水、泥的混合液上升至三相分離器內(nèi)，沼氣氣泡碰到分離器下部的反射板時，折向氣室而被有效地分離排出；污泥和水則經(jīng)孔道進入三相分離器的沉淀區(qū)，在重力作用下，水和泥分離，上清液從沉淀區(qū)上部排出，沉淀區(qū)下部的污泥沿著斜壁返回到反應區(qū)內(nèi)。在一定的水力負荷下，絕大部分污泥顆粒能保留在反應區(qū)內(nèi)，是反應區(qū)具有足夠的污泥量。現(xiàn)在是5頁\一共有91頁\編輯于星期五UASB設計主要考慮的幾個參數(shù)：（1）廢水水質(zhì)厭氧污泥的顆?；篊OD含量；總固體濃度TSS高蛋白，高脂肪含量的廢水：消泡設施和裝置（2）反應器容積負荷廢水濃度、不溶性COD比率、出水TSS濃度確定能否采用UASB。（3）水流上升速度主要取決于反應器的進水流量和反應器的水平截面積。允許出現(xiàn)短時間6m/h和2m/h的高峰值?，F(xiàn)在是6頁\一共有91頁\編輯于星期五（5）布水器保證污水和污泥之間充分接觸，一般采用多點進水方式。（6）三相分離器功能：1.收集從分離器下的反應區(qū)產(chǎn)生的沼氣；2.使在分離器之上的懸浮物沉淀下來。目前所采用三相分離器多為專利產(chǎn)品?，F(xiàn)在是7頁\一共有91頁\編輯于星期五升流式厭氧污泥床工藝

優(yōu)點：（1）除三相分離器外消化器結(jié)構簡單，沒有攪拌裝置及填料；（2）長的SRT及MRT使其實現(xiàn)了很高負荷率；（3）顆粒污泥的形成使微生物天然固定化，增加了工藝的穩(wěn)定性；（4）出水SS含量低。缺點：（1）需要安裝三相分離器；（2）需要有效的布水器，使進料能均勻布于消化器底部；（3）進水要求低SS含量；（4）在高水力負荷或高SS負荷時易流失固體和微生物，運行技術要求較高?，F(xiàn)在是8頁\一共有91頁\編輯于星期五內(nèi)循環(huán)厭氧反應器（IC）1986年由荷蘭派克公司研究成功并用于生產(chǎn)內(nèi)循環(huán)厭氧反應器，是目前世界上效能最高的厭氧反應器。該反應器是集UASB反應器和流化床反應器的優(yōu)點于一身，利用反應器內(nèi)所產(chǎn)沼氣的提升力實現(xiàn)發(fā)酵料液內(nèi)循環(huán)的一種新型反應器。現(xiàn)在是9頁\一共有91頁\編輯于星期五

二、集約化禽畜場沼氣工程利用畜禽糞便制取沼氣的全套工程設施，包括原料的預處理、厭氧消化、沼氣凈化及輸配、發(fā)酵殘留物后處理以及工藝流程的控制、監(jiān)測五個部分組成?，F(xiàn)在是10頁\一共有91頁\編輯于星期五技術特點1.技術模式：熱、電、肥聯(lián)產(chǎn)，零排放模式冬季發(fā)電機余熱增溫，中溫發(fā)酵，無需外加熱源。TS8%:冬季余熱80%用于增溫；TS10%:冬季余熱60%用于增溫；TS12%:冬季余熱40%用于增溫。多余熱量還可用于蔬菜大棚的供暖。夏季利用余熱烘干沼渣；沼液、沼渣全部用于有機肥料，實現(xiàn)零排放?，F(xiàn)在是11頁\一共有91頁\編輯于星期五2.發(fā)酵工藝：高濃度、全混合、中溫發(fā)酵、有攪拌TS8%-12%：節(jié)省投資、節(jié)約增溫能源、降低運輸能耗、產(chǎn)氣率高，池容產(chǎn)氣率可達到1-1.5m3/m3.d。有攪拌裝置，解決含固率高，物料不均，易結(jié)殼的問題。3.裝置結(jié)構：大型沼氣工程，宜采用分體式厭氧罐和雙模干式貯氣裝置；中小型沼氣工程，宜采用發(fā)酵、貯氣一體化沼氣裝置?，F(xiàn)在是12頁\一共有91頁\編輯于星期五4.關鍵設備現(xiàn)在是13頁\一共有91頁\編輯于星期五工藝設計——1.分體式沼氣工程生物脫硫塔雙膜干式貯氣柜沼氣增壓風機沼氣發(fā)電機組余熱鍋爐熱水貯藏余熱利用發(fā)電并網(wǎng)沼氣火炬雞糞收集沖洗污水集水池水解沉沙池一級厭氧反應罐二級厭氧反應罐后發(fā)酵罐固液分離固態(tài)有機肥液態(tài)有機肥沼液池某雞場沼氣發(fā)電工程流程圖沼氣冷水熱水現(xiàn)在是14頁\一共有91頁\編輯于星期五（1）預處理水解除砂工藝蛋雞糞中砂含量8%，分離難度大。通過中溫水解工藝除砂后可去除80-90%的砂，避免貝殼粉和砂在厭氧罐和管道內(nèi)的沉積、堵塞，保證后續(xù)工藝正常運行?，F(xiàn)在是15頁\一共有91頁\編輯于星期五（2）發(fā)酵工藝a.厭氧發(fā)酵罐完全混合厭氧反應器（CSTR）高濃度發(fā)酵原料：TS8-12%有攪拌裝置發(fā)酵原料和微生物完全混合處理量大，停留時間長，產(chǎn)沼氣多完全混合式消化器示意圖現(xiàn)在是16頁\一共有91頁\編輯于星期五b.進料濃度大中型沼氣工程進料TS濃度較高，在8%-12%之間：（1）可以提高裝置利用率和產(chǎn)氣率；（2）減少反應器容積，節(jié)省工程投資；（3）減少冬季增溫能耗；（4）減少沼液、沼渣的運輸量，降低運輸成本。c.停留時間中溫發(fā)酵為20-25d，高溫發(fā)酵10-15d。d.發(fā)酵溫度（1）高溫發(fā)酵：最佳溫度范圍50-55℃；（2）中溫發(fā)酵：溫度范圍為32-42℃。發(fā)酵溫度每升高10℃，厭氧反應速度約增加1倍。現(xiàn)在是17頁\一共有91頁\編輯于星期五（3）沼氣生物脫硫技術采用生物脫硫工藝，可使沼氣中的H2S含量降至200ppm以下，脫硫效率95%。脫硫成本0.03元/m3，比傳統(tǒng)化學脫硫降低70%。生物脫硫原理H2S+1/2O2S+H2OH2S+3/2O2H2SO3沼氣生物脫硫裝置現(xiàn)在是18頁\一共有91頁\編輯于星期五（4）雙膜干式貯氣柜雙層膜干式貯氣柜由外膜、內(nèi)膜和底膜組成，外膜構成貯氣柜外部球體形狀，內(nèi)膜與底膜圍成內(nèi)腔貯存沼氣。貯氣柜可抵抗強風、積雪、冰凍等惡劣天氣的影響，在寒冷地區(qū)冬季也能安全運行。現(xiàn)在是19頁\一共有91頁\編輯于星期五工藝設計——2.一體化沼氣工程脫硫塔沼氣發(fā)電機組民用燃氣余熱利用發(fā)電并網(wǎng)換熱水箱糞便及污水收集勻漿水解池發(fā)酵、貯氣一體化厭氧反應罐固液分離沼液池固態(tài)有機肥液態(tài)有機肥沼氣冷水熱水現(xiàn)在是20頁\一共有91頁\編輯于星期五沼氣發(fā)酵、貯氣一體化

反應器（1）主要優(yōu)勢：適于各種高濃度發(fā)酵原料；占地面積小，節(jié)省占地面積30%；節(jié)省工程造價15%；建設工期短，縮短工期50%；寒冷第七冬季也能正常運行；產(chǎn)氣率高：3/m3.d；安全可靠，檢修維護方便?，F(xiàn)在是21頁\一共有91頁\編輯于星期五（2）結(jié)構特點：裝置下部為發(fā)酵部分，上部貯氣。罐體常用徑高比為2：1——3：1。中溫發(fā)酵，常年穩(wěn)定運行罐內(nèi)安裝側(cè)攪拌器或斜攪拌器生物脫硫罐底和罐壁上安裝增溫管?，F(xiàn)在是22頁\一共有91頁\編輯于星期五（3）工作原理：通過支撐鼓風機的充氣，調(diào)整并維持內(nèi)外膜之間夾層的空氣壓力，以保護維持貯氣柜的結(jié)構，并將內(nèi)膜的沼氣送入輸氣管道?，F(xiàn)在是23頁\一共有91頁\編輯于星期五平整地面為建造發(fā)酵罐進行挖掘現(xiàn)在是24頁\一共有91頁\編輯于星期五水養(yǎng)護第一次灌漿鋪設地熱管道現(xiàn)在是25頁\一共有91頁\編輯于星期五布的熱管道線順到墻外現(xiàn)在是26頁\一共有91頁\編輯于星期五使用松木，可以不被硫腐蝕；木條有輕微的間隔，氣可以緩慢的透過。現(xiàn)在是27頁\一共有91頁\編輯于星期五使用防護材料防止混凝土被沼氣腐蝕。在墻上制作空洞為管線，傳感器，透視窗等用。寬21米，高6米，共28排加熱管線，在集氣層沒有熱管線。罐頂和中心柱注漿穩(wěn)固現(xiàn)在是28頁\一共有91頁\編輯于星期五美觀，提供線路，內(nèi)部安全觀察保護。現(xiàn)在是29頁\一共有91頁\編輯于星期五斜攪拌機貯氣外膜：具有良好的抗紫外線、耐老化的性能，起到保護內(nèi)膜、保持結(jié)構的作用。內(nèi)膜具有良好抗甲烷滲透性能，防火性能良好，耐磨，乃褶并且耐硫化氫腐蝕。現(xiàn)在是30頁\一共有91頁\編輯于星期五現(xiàn)在是31頁\一共有91頁\編輯于星期五工藝設計——（3）秸稈厭氧發(fā)酵制取車用沼氣工程技術機械收獲秸稈青儲蒸汽爆破兩相高效厭氧發(fā)酵壓縮脫二氧化碳高壓儲存加氣機現(xiàn)在是32頁\一共有91頁\編輯于星期五物料首先要脫水——自然干燥，約14-17%針式粉碎機效率2-4t/h，每噸耗電2-4度。粉碎顆?？烧{(diào)整。針式粉碎機現(xiàn)在是33頁\一共有91頁\編輯于星期五斗式升料機斗式生料上部連接汽爆倉，下部連接粉碎機。現(xiàn)在是34頁\一共有91頁\編輯于星期五反應器現(xiàn)在是35頁\一共有91頁\編輯于星期五工程設備——（1）鋼結(jié)構的厭氧消化器現(xiàn)在是36頁\一共有91頁\編輯于星期五工程設備——（2）鋼筋混凝土結(jié)構厭氧消化裝置現(xiàn)在是37頁\一共有91頁\編輯于星期五工程設備——（3）各種專用配套設備現(xiàn)在是38頁\一共有91頁\編輯于星期五工程設備——（3）各種貯氣裝置濕式鋼結(jié)構貯氣柜球冠型貯氣柜現(xiàn)在是39頁\一共有91頁\編輯于星期五工程設備——（4）沼氣發(fā)電機組及余熱回收裝置

現(xiàn)階段，中國生產(chǎn)的沼氣發(fā)電機組規(guī)格：24KW,80KW,100KW,120KW,180KW,200KW,300KW，500KW,現(xiàn)在是40頁\一共有91頁\編輯于星期五潛水攪拌泵進料泵切碎機糞草進料裝置現(xiàn)在是41頁\一共有91頁\編輯于星期五增溫保溫裝置：

鋼筋混凝土罐體的增溫管一般安裝在罐壁內(nèi)側(cè)的下部。

鋼結(jié)構罐體的增溫管一般安裝在罐壁外側(cè)。

現(xiàn)在是42頁\一共有91頁\編輯于星期五氣暖熱電肥聯(lián)產(chǎn)的沼氣工程現(xiàn)在是43頁\一共有91頁\編輯于星期五現(xiàn)在是44頁\一共有91頁\編輯于星期五現(xiàn)在是45頁\一共有91頁\編輯于星期五四、兩個典型案例

——北京德青源健康養(yǎng)殖生態(tài)園2MW沼氣發(fā)電工程（2007）1.雞糞資源量：212t/d，TS30%；2.工程規(guī)模：3,000m3厭氧罐×4座；3.設計沼氣產(chǎn)量：20,000m3/d4.設計發(fā)電量：40,000kW.h/d5.沼肥18萬噸/年，供4萬畝果園、飼料地。6.年減排溫室氣體80,000tCO2當量。7.現(xiàn)該項目已并網(wǎng)發(fā)電。現(xiàn)在是46頁\一共有91頁\編輯于星期五（2）內(nèi)蒙古蒙牛澳亞牧場1MW沼氣發(fā)電工程1.牛糞資源量：280t/d，TS為20%2.工程規(guī)模：2,500m3厭氧罐×4座3.設計沼氣產(chǎn)量：10,000m3/d4.設計發(fā)電量：20,000kw.h/d5.年產(chǎn)有機肥：沼渣8,000噸，沼液18萬噸。6.年減排溫室氣體30,000tCO2當量。7.該項目現(xiàn)已并網(wǎng)發(fā)電?，F(xiàn)在是47頁\一共有91頁\編輯于星期五現(xiàn)在是48頁\一共有91頁\編輯于星期五（3）厭氧——自然處理達標示范工程現(xiàn)在是49頁\一共有91頁\編輯于星期五新農(nóng)村沼氣集中供熱工程現(xiàn)在是50頁\一共有91頁\編輯于星期五秸稈沼氣集中供氣示范工程現(xiàn)在是51頁\一共有91頁\編輯于星期五

杭州燈塔養(yǎng)殖總場沼氣與廢水處理工程技術簡介

設計建造大中型沼氣工程的公司：1、杭州能源環(huán)境工程有限公司2、北京興星偉業(yè)工程有限公司3、青島天人工程有限公司

現(xiàn)在是52頁\一共有91頁\編輯于星期五背景Background養(yǎng)殖場地處城郊，環(huán)境敏感年出欄200,000頭豬，存欄120,000頭豬日排放185t豬糞和3,000t污水污水性質(zhì)：CODcr=10,000mg/L，

SS=4,000mg/L，

NH3-N=900mg/L。

現(xiàn)在是53頁\一共有91頁\編輯于星期五設計原則Designprinciple減量化清潔生產(chǎn)，將豬糞污染物的排放量減少到最小，實現(xiàn)固體物的充分利用資源化沼氣：鍋爐燃氣、食堂用氣豬糞和分離后的固形物：生產(chǎn)復合有機肥無害化厭氧出水：進行生物脫氮和好氧生物處理，并進行深度凈化，使最終出水達到排放標準，并對處理后的出水回用?，F(xiàn)在是54頁\一共有91頁\編輯于星期五氣水分離器脫硫塔貯氣柜稀污水集水池輸氣泵、阻火器豬糞污水稀污水燒鍋爐或發(fā)電鼓風機SBR池配水池厭氧消化池水解調(diào)節(jié)池沉淀池濃污水集水池格柵去復合肥料廠達標排放沉淀池污泥濃縮池污泥池脫水機運泥機SBR生物反應池現(xiàn)在是55頁\一共有91頁\編輯于星期五生物堆肥生產(chǎn)復合有機肥現(xiàn)在是56頁\一共有91頁\編輯于星期五預處理——固液分離

pre-treatment—separator格柵機水力篩分離出的糞渣用于制作有機肥現(xiàn)在是57頁\一共有91頁\編輯于星期五預處理——固液分離

現(xiàn)在是58頁\一共有91頁\編輯于星期五主要工藝單元的技術介紹-3

厭氧發(fā)酵裝置

工藝：UASB，采用>200C常溫發(fā)酵，冬季增溫；包括：布水系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、三相分離器、溢流系統(tǒng)等；有效容積：6000m3；

HRT=2d；

CODcr去除率：85%；

日產(chǎn)沼氣：8500m3/d現(xiàn)在是59頁\一共有91頁\編輯于星期五厭氧發(fā)酵池（UASB）現(xiàn)在是60頁\一共有91頁\編輯于星期五SBR生化反應池現(xiàn)在是61頁\一共有91頁\編輯于星期五沼氣利用：現(xiàn)在是62頁\一共有91頁\編輯于星期五項目技術經(jīng)濟指標

沼氣產(chǎn)量：3,100,000m3/a削減COD：18450t/a復合有機肥：40,000t/a收益：

1、民用燃氣：6000m3/天×0.6元/m3×365天=131萬元/年

2、有機肥原料：142噸/天×40元/噸×365天=207萬元/年1噸污水運行費用：2.27元工程總投資：1497萬元現(xiàn)在是63頁\一共有91頁\編輯于星期五最終出水

現(xiàn)在是64頁\一共有91頁\編輯于星期五現(xiàn)在是65頁\一共有91頁\編輯于星期五五、我國大中型沼氣工程發(fā)展主要障礙初始投資大，自我融資能力不夠萬頭豬場或千頭牛場沼氣工程初始投入150-200萬元2500池容沼氣工程總投資400-500萬元治理成本和沼氣產(chǎn)品成本高工業(yè)廢水2.50元/m3廢水，發(fā)電＞0.35元/kWh養(yǎng)殖場7.5元/m3糞水，發(fā)電＞0.7元/kWh現(xiàn)在是66頁\一共有91頁\編輯于星期五市場風險大禽畜產(chǎn)品和食品產(chǎn)品不確定因素大，風險大難以吸引各方投資者環(huán)保政策執(zhí)行缺乏力度三同步排污費低于治理費能源產(chǎn)品缺乏法律保障和政策扶持沼氣、電力市場準入和上網(wǎng)經(jīng)濟激勵政策現(xiàn)在是67頁\一共有91頁\編輯于星期五

與國外存在一定差距規(guī)模和速度與形勢發(fā)展的要求很不適應：

--德國在僅僅過去的3-5年期間，沼氣工程就發(fā)展到了約2000處，并且都是商業(yè)化運行。

--德國的經(jīng)驗：為實施可持續(xù)發(fā)展、治理污染、減少溫室氣體排放制定了鼓勵發(fā)電上網(wǎng)的法律—補貼電價；優(yōu)惠投資—低息、貼息貸款；環(huán)保和資源利用法律保障

--農(nóng)場主的積極性：新的收入來源現(xiàn)在是68頁\一共有91頁\編輯于星期五

沼氣是有機物質(zhì)在厭氧條件下經(jīng)微生物的發(fā)酵作用而生成的一種可燃性氣體，其主要產(chǎn)品是沼氣、沼液、沼渣（簡稱“三沼”）。沼氣發(fā)酵產(chǎn)物利用現(xiàn)在是69頁\一共有91頁\編輯于星期五沼氣利用沼肥利用沼液沼渣貯存糧食電燈做飯保鮮水果提供氣肥孵化噴施防治病蟲害無土栽培養(yǎng)蚯蚓作物栽培種菇喂豬養(yǎng)魚浸種養(yǎng)花育秧現(xiàn)在是70頁\一共有91頁\編輯于星期五

沼氣是約含60%甲烷、40%二氧化碳和氨、水、硫化氫等氣體的混合氣體。甲烷是可以燃燒的氣體，人類主要是利用它們來獲得能量。1.沼氣