【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 展，并最終達(dá)到區(qū)域內(nèi)養(yǎng)殖場(chǎng)糞污的“零排放”。這種工藝遵循了生態(tài)農(nóng)業(yè)原則，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。能源生態(tài)型處理利用工藝要求及特點(diǎn)： （1）工藝適宜的條件： ●原則上養(yǎng)殖場(chǎng)日污水排放量不大于日糞便排放量的3倍。 ●養(yǎng)殖場(chǎng)周圍應(yīng)有較大規(guī)模的魚塘、農(nóng)田、果園和蔬菜地，可供沼液、沼渣的綜合利用。 ●沼氣用戶與養(yǎng)殖場(chǎng)距離較近。 ●養(yǎng)殖場(chǎng)周圍環(huán)境容量大，環(huán)境不太敏感和排水要求不高地區(qū)。（2）工藝特點(diǎn)： ●養(yǎng)殖場(chǎng)糞便污水可全部進(jìn)入?yún)捬跸魈幚硐到y(tǒng)。 ●沼氣、沼肥產(chǎn)量大。 ●沼液、沼渣進(jìn)行綜合利用，建立以沼氣為紐帶的良性循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)，提高沼氣工程的綜合效益。 ●工藝簡(jiǎn)單，管理、操作方便。 ●工程投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，投資回收期短。（二）厭氧工藝選擇 在本項(xiàng)目工程建設(shè)中，關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是厭氧工藝的選擇。選用適合畜禽糞便處理的厭氧反應(yīng)器是決定整個(gè)沼氣工程投資與收益的必須內(nèi)容。下面將目前應(yīng)用較多的厭氧工藝進(jìn)行比較。各類厭氧工藝性能概述 （1）完全混合厭氧工藝 完全混合厭氧反應(yīng)器（CSTR）適用于畜禽糞污發(fā)酵工藝。它在沼氣發(fā)酵罐內(nèi)采用攪拌和加溫技術(shù)，這是沼氣發(fā)酵工藝中的一項(xiàng)重要技術(shù)突破。攪拌和加熱，使沼氣發(fā)酵速率大大提高，完全混合式厭氧反應(yīng)器也被稱為高速沼氣發(fā)酵罐。其特點(diǎn)是：固體濃度高，TS 8~12%，可使畜禽糞便污水全部進(jìn)行沼氣發(fā)酵處理。優(yōu)點(diǎn)是處理量大，產(chǎn)沼氣量多，便于管理，易啟動(dòng)，運(yùn)行費(fèi)用低。一般適宜于以產(chǎn)沼氣為主，有使用液態(tài)有機(jī)肥條件的地區(qū)。由于這種工藝適宜處理含懸浮物高的畜禽糞污和有機(jī)廢棄物，具有其他高效沼氣發(fā)酵工藝無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在被歐洲等沼氣工程發(fā)達(dá)地區(qū)廣泛采用。 （2）厭氧接觸工藝反應(yīng)器厭氧接觸工藝的反應(yīng)器是完全混合式的，是在連續(xù)攪拌完全混合式厭氧消化反應(yīng)器（CSTR）的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)的一種較高效率的厭氧反應(yīng)器。反應(yīng)器排出的混合液首先在沉淀池中進(jìn)行固液分離，污水由沉淀池上部排出，沉淀池下部的污泥被回流至厭氧消化池內(nèi)。這樣的工藝既保證污泥不會(huì)流失，又可提高厭氧消化池內(nèi)的污泥濃度，從而提高了反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷率和處理效率，與普通厭氧消化池相比，可縮短水力停留時(shí)間。目前，全混合式的厭氧接觸反應(yīng)器已被用于廢水中SS濃度較高的高濃度有機(jī)廢水的處理上。3）上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）待處理的廢水被引入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器的底部，向上流過由絮狀或顆粒狀厭氧污泥的污泥床。隨著污水與污泥相接觸而發(fā)生厭氧反應(yīng)，產(chǎn)生沼氣引起污泥床的擾動(dòng)。在污泥床產(chǎn)生的沼氣有一部分附著在污泥顆粒上，自由氣泡和附著在污泥顆粒上的氣泡上升至反應(yīng)器的上部。在反應(yīng)器上部三相分離器實(shí)現(xiàn)氣、液、固的分離。UASB反應(yīng)器的特點(diǎn)在于可維持較高的污泥濃度，較高的進(jìn)水容積負(fù)荷率，從而大大提高了厭氧反應(yīng)器單位體積的處理能力。但是對(duì)于SS含量很高的糞污水不適用，而且投資費(fèi)用也較大。4）升流式厭氧固體反應(yīng)器（USR）升流式厭氧固體反應(yīng)器是一種新型的專用以處理固體物含量較大的反應(yīng)器，其構(gòu)造特點(diǎn)是反應(yīng)器內(nèi)不設(shè)三相分離器和其它構(gòu)件。升流式固體沼氣發(fā)酵工藝適合處理固體含量（TS）3~8%的有機(jī)廢液。當(dāng)含高濃度有機(jī)物固體（TS 3~8%左右）的廢水由底部配水系統(tǒng)進(jìn)入，依靠進(jìn)料和產(chǎn)氣的上升動(dòng)力按一定的速度向上升流通過含有高濃度厭氧微生物的固體床時(shí)，有機(jī)物得到分解發(fā)酵，并產(chǎn)生了沼氣。產(chǎn)生的沼氣隨水流上升具有一定攪拌混合作用，使得余下的未消化的固體物與中、上部的微生物進(jìn)一步接觸與氧化，最終達(dá)到較高的去除率和產(chǎn)氣率。在TS 6%時(shí)，需采取局部強(qiáng)化攪拌措施。 幾種典型的厭氧反應(yīng)器適用性能比較上述幾種典型的厭氧反應(yīng)器性能比較如表32所示。表32 幾種典型的厭氧反應(yīng)器性能比較反應(yīng)器名稱優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用范圍完全混合厭氧反應(yīng)器（CSTR）投資省、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、具有攪拌裝置、耐沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)、產(chǎn)氣率高 要有攪拌裝置適用于高濃度、高懸浮物的糞污處理厭氧接觸反應(yīng)器投資較省、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，容積負(fù)荷率較高，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)停留時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，需要設(shè)置污泥回流裝置適用于高濃度、高懸浮物的有機(jī)廢水上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）處理效率高，耐負(fù)荷能力強(qiáng)，出水水質(zhì)相對(duì)較好投資相對(duì)較大，對(duì)廢水SS含量要求嚴(yán)格適用于SS含量低的可溶性有機(jī)廢水升流式厭氧固體反應(yīng)器（USR）處理效率較高，投資較省，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，容積負(fù)荷率較高對(duì)進(jìn)料均布性要求高，當(dāng)含固率大于6%以上時(shí)，必須采取強(qiáng)化攪拌措施適用于含固量較高的有機(jī)廢水厭氧工藝的選擇確定從以上列表可知，各種類型的厭氧反應(yīng)器各有其優(yōu)缺點(diǎn)和使用范圍，在一定的條件下選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)器型式是厭氧處理工藝成功的關(guān)鍵所在。對(duì)于奶牛養(yǎng)場(chǎng)廢水而言，由于需將牛糞及沖洗水一起均勻混合后進(jìn)入?yún)捬豕捱M(jìn)行厭氧發(fā)酵處理，其廢水中含固量很高，因此，選擇完全混合厭氧反應(yīng)器（CSTR）是較為合適的，有利于節(jié)約投資；較長(zhǎng)的水力停留時(shí)間也有利于奶牛糞污的分解與消化，沼氣的產(chǎn)量也相對(duì)穩(wěn)定，同時(shí)，更有利于項(xiàng)目的順利實(shí)施與運(yùn)行管理。本工程發(fā)酵溫度選擇中溫35~38℃。厭氧消化罐結(jié)構(gòu)形式本工程厭氧消化罐擬采用Lipp結(jié)構(gòu)。（三）工藝流程：山東得益乳業(yè)有限公司高青奶牛示范牧場(chǎng)存欄牲牛820頭，本項(xiàng)目處理糞污產(chǎn)生量如下：牛糞產(chǎn)生量：20立方米/天廢水產(chǎn)生量：20噸/天鮮糞、便尿和沖洗污水全部進(jìn)入CSTR厭氧反應(yīng)器處理系統(tǒng)后，產(chǎn)生沼氣用于發(fā)電；沼液用作液態(tài)肥料灌溉農(nóng)田，沼渣可制成固體有機(jī)肥料施用。因此根據(jù)山東得益乳業(yè)有限公司高青奶牛示范牧場(chǎng)現(xiàn)狀與其周邊農(nóng)村環(huán)境，確定本工程建設(shè)為“能源生態(tài)型”，山東得益乳業(yè)有限公司高青奶牛示范牧場(chǎng)大型沼氣工程工藝流程圖如下： 奶牛糞便化糞池 上清液農(nóng)田灌溉攪拌調(diào)漿池加溫計(jì)量池冬季熱源升溫沉淀池厭氧反應(yīng)器發(fā)酵 沼氣固液分離機(jī)沼氣凈化系統(tǒng) 沼渣生產(chǎn)沼液儲(chǔ)存池 有機(jī)肥 泵 貯氣柜發(fā)電機(jī)余熱 農(nóng)田灌溉電力輸出熱電聯(lián)供機(jī)組（四）工藝介紹：預(yù)處理池：牛糞中含有砂和雜物，如果直接進(jìn)入發(fā)酵系統(tǒng)，不僅會(huì)影響產(chǎn)氣效率，占據(jù)發(fā)酵罐有效空間，而且還會(huì)造成設(shè)備的磨損和管道的堵塞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)沼氣工程運(yùn)行失敗。因此，在進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵罐之前，牛糞應(yīng)首先經(jīng)過預(yù)處理。預(yù)處理包括勻漿,除草，沉砂，增溫等。預(yù)處理池由集水池勻漿池、沉砂槽和進(jìn)料池等組成。（1）勻漿牛糞和污水在勻漿池內(nèi)調(diào)配成TS 10%的混合牛糞污水。（2）除草采用格柵機(jī)除去糞污中的雜物，之后進(jìn)入沉砂槽。（3）沉砂混合糞污中的砂在沉砂槽內(nèi)底部沉淀，定期人工清除。除砂后的糞污進(jìn)入計(jì)量調(diào)節(jié)池。（4）增溫勻漿池內(nèi)設(shè)有增溫管道，利用發(fā)電機(jī)余熱對(duì)水進(jìn)行增溫，然后用螺桿泵將上述經(jīng)過預(yù)處理的混合牛糞污水泵入?yún)捬豕迌?nèi)。增溫后的循環(huán)水再用泵送回發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。CSTR厭氧反應(yīng)器：糞污由提升泵進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器，與厭氧活性污泥混合接觸，通過厭氧微生物的吸附、吸收和生物降解作用，使有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為CH4和CO2為主的沼氣。罐內(nèi)設(shè)置布水系統(tǒng)保障進(jìn)料均勻分布并依靠水壓實(shí)現(xiàn)與污泥充分接觸；厭氧反應(yīng)器設(shè)置的內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，連續(xù)將上部出水回流至底部，使反應(yīng)器保持良好的水力攪拌和上升流速。厭氧反應(yīng)器產(chǎn)生的沼氣由集氣室收集，經(jīng)沼氣輸送管路進(jìn)入后續(xù)沼氣凈化處理單元。為保持反應(yīng)器內(nèi)污泥活性需要定期排渣。沼氣處理：（1）貯氣柜：厭氧發(fā)酵罐剛產(chǎn)出的沼氣是含飽和水蒸氣的混合氣體，除含有氣體燃料CH4和CO2外，還含有H2S和懸浮的顆粒狀雜質(zhì)。H2S不僅有毒，而且有很強(qiáng)的腐蝕性。過量的H2S和雜質(zhì)會(huì)危及發(fā)電機(jī)組的壽命，因此需進(jìn)行脫硫、氣水分離等凈化處理，其中沼氣的脫硫是其主要問題。對(duì)于牛糞廢水產(chǎn)生的沼氣，其中H2S氣體含量較高，而沼氣發(fā)電機(jī)組要求沼氣中含H2S氣體含量小于100 ppm，沼氣的脫硫凈化處理是必須的。本工程擬采用化學(xué)脫硫的方法對(duì)沼氣進(jìn)行脫硫處理。厭氧罐中輸出的含飽和水蒸氣的沼氣經(jīng)過脫硫塔、氣水分離器和凝水器等專用設(shè)備凈化處理后貯存在膜式貯氣柜中。本工程選擇膜式貯氣柜貯存，經(jīng)凈化后的沼氣用于發(fā)電。沼氣的脫硫：沼氣中硫及硫化物對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)具有很強(qiáng)的腐蝕性，如期成分超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)（20MG/NM3）,必將影響集體、缸蓋、活塞、中冷器及進(jìn)氣管系的正常使用壽命，嚴(yán)重的會(huì)造成部件無法使用，影響機(jī)組性能。同時(shí)也需考慮硫化物對(duì)沼氣柜的腐蝕，因此，沼氣再進(jìn)入機(jī)組前應(yīng)采取必要的脫硫措施。（1）干法脫硫一般采用常壓氧化鐵法脫硫。選用經(jīng)過氧化處理的鑄鐵屑作為脫硫劑，疏松劑一般為木屑，放在脫硫罐中。當(dāng)沼氣中硫化氫含量較低時(shí)，氣速可適當(dāng)提高，接觸時(shí)間一般為23分鐘。吸收塔設(shè)兩組，以便交換使用。設(shè)計(jì)溫度為2535℃，脫硫裝置應(yīng)有保溫措施，脫硫裝置前應(yīng)有凝結(jié)水疏水器。（2）濕法脫硫：由兩部分組成，一為吸收塔，一為再生塔。含23%的碳酸鈉溶液，由吸收塔塔頂下噴淋，沼氣由下而上逆流接觸，除去硫化氫。碳酸鈉溶液吸收硫化氫后，經(jīng)再生塔，通過催化劑，分解硫磺，使其再生，可以反復(fù)使用。此外，還可利用處理廠的出水，對(duì)沼氣進(jìn)行噴淋水洗，去除硫化氫。在溫度為20℃，壓力為1ATM時(shí)， M3硫化氫。一般當(dāng)沼氣中硫化氫含量高，適合使用濕法脫硫，同時(shí)還可以去除部分二氧化碳，提高沼氣中甲烷的含量，但是該法工藝復(fù)雜，需要專人職守且占地面接較大，如用地面積小，則可采用干法脫硫，脫硫劑一般需三個(gè)月更換一次。當(dāng)沼氣作為燃?xì)鈾C(jī)等的燃燒時(shí)，為了避免沼氣噴嘴或燃?xì)鈾C(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)生故障，沼氣還應(yīng)進(jìn)一步凈化，進(jìn)行過濾。通過比較，認(rèn)為干法脫硫適合本工程。沼氣的事故排放 在沼氣無法正常利用或發(fā)生以外事故的情況下，沼氣需要進(jìn)行放空或緊急放空燃燒。因此，整個(gè)沼氣系統(tǒng)必須設(shè)置性能良好、適應(yīng)沼氣排空燃燒特點(diǎn)、點(diǎn)火迅速可靠的放空火炬系統(tǒng)。以本期工程沼氣產(chǎn)量為基準(zhǔn)，考慮事故排放的燃燒火炬，能燒掉所產(chǎn)生的全部沼氣。 火炬頭采用多點(diǎn)高穩(wěn)定性防風(fēng)式設(shè)計(jì)，燃燒穩(wěn)定充分，可以抵御惡劣的天氣條件影響而不熄滅?；鹁骖^采用耐高溫合金鋼制造，大大地延長(zhǎng)了使用壽命，它與火炬豎筒之間采用法蘭連接，可以十分方便地更換。 火炬采用大功率復(fù)式點(diǎn)火器，配以高性能半導(dǎo)體點(diǎn)火槍，發(fā)火能量大（可達(dá)20焦耳以上），點(diǎn)火安全、可靠。在產(chǎn)生積碳、積水的情況下，點(diǎn)火槍仍能正常工作?；鹁娌捎脽崤夹突鹧鏅z測(cè)裝置，時(shí)時(shí)監(jiān)控火炬的著火情況，無論何時(shí)只要有氣體放出，均把檢測(cè)到的火炬頭著火情況反饋給控制系統(tǒng)，從而控制點(diǎn)火器的啟停。 火炬的控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)點(diǎn)火功能，只要有氣體排放（點(diǎn)火信號(hào)），系統(tǒng)立即自動(dòng)啟動(dòng)點(diǎn)火器，點(diǎn)火器設(shè)置延時(shí)功能（以保護(hù)點(diǎn)火器），延時(shí)時(shí)間可調(diào)，在一個(gè)點(diǎn)火周期內(nèi)如果無火（火檢信號(hào)為無火），即刻再次啟動(dòng)點(diǎn)火器，直到點(diǎn)著火（火檢信號(hào)有火）為止。在火炬的正常運(yùn)行過程中，如果因意外事故熄火，點(diǎn)火器立刻工作，直到把火炬再次點(diǎn)燃。控制柜內(nèi)設(shè)置手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，置于自動(dòng)擋時(shí)，火炬可以實(shí)現(xiàn)以上所述的自動(dòng)點(diǎn)火功能；置于手動(dòng)擋時(shí)，無論何時(shí)均可按下點(diǎn)火按鈕對(duì)火炬進(jìn)行點(diǎn)火操作。國(guó)內(nèi)與國(guó)外發(fā)電機(jī)比較利用方式工藝技術(shù)工程投資維護(hù)保養(yǎng)綜合效益其他內(nèi)燃機(jī)發(fā)電比較成熟，國(guó)內(nèi)部門應(yīng)用一般小毛病較多，需要專人維護(hù)一般穩(wěn)定性稍差，不適于并網(wǎng)熱電聯(lián)供工藝技術(shù)成熟，國(guó)外廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)有部門供應(yīng)較高技術(shù)穩(wěn)定，維護(hù)保養(yǎng)方便非常好機(jī)組具有多種運(yùn)行方式，可以獨(dú)立運(yùn)行也可以并網(wǎng)或者作為應(yīng)急電源 內(nèi)燃機(jī)發(fā)電是利用沼氣作為燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的燃料，帶動(dòng)內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)發(fā)電。這種利用方式設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少。但是由于沼氣中含有二氧化碳等不可燃?xì)怏w，存在著火溫度較高，點(diǎn)火較為困難，燃燒速度較慢，同時(shí)沼氣工程產(chǎn)生的沼氣壓力較低的缺點(diǎn)，沼氣發(fā)電機(jī)研制的難度較大，目前國(guó)內(nèi)僅有濟(jì)柴、勝動(dòng)等少數(shù)柴油機(jī)廠家能夠生產(chǎn)沼氣機(jī)組。熱電聯(lián)供是具有高效余熱回收系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)組，既可以產(chǎn)生電能，同時(shí)又可以產(chǎn)生熱能，整體效率（電能加熱能）是普通發(fā)電機(jī)的2倍以上。目前熱電聯(lián)供機(jī)組效率較高的主要是進(jìn)口設(shè)備，價(jià)格相對(duì)較高。國(guó)內(nèi)發(fā)電機(jī)的生產(chǎn)廠家最近也開始關(guān)注發(fā)電機(jī)的余熱利用。（五）項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容集水池