【文章內(nèi)容簡介】 ）長的 SRT 及 MRT 使其實(shí)現(xiàn)了很高負(fù)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； （ 5）適用于低 SS 含量廢水的處理。 缺點(diǎn)是： （ 1）需要安裝氣 /固分離器； （ 2）需要有效的布水器，使進(jìn)料能均勻與消化器底部； （ 3）進(jìn)水要求低 SS 含量； （ 4）在高水力負(fù)荷或高 SS 負(fù)荷時(shí)易流失固體和微生物，運(yùn)行技術(shù)要求較高。 (2) 升流式厭氧固體反應(yīng)器（ upflow anaerobic solid reactor，簡稱 USR） USR 反應(yīng)器采用上流式污泥床原理，不使用機(jī)械攪拌，產(chǎn)氣率視溫度不同在 ～ 之間。沼渣沼液 COD 濃度含量很高，不適宜好氧處理達(dá)標(biāo)排放，一般 用于農(nóng)田施肥進(jìn)行生態(tài)化處理，是典型的能源生態(tài)型沼氣工程工藝。采用 USR 工藝產(chǎn)生的沼氣如進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn) (CHP)，熱能輸出部分可滿足 20℃左右原料的升溫要求，在我國北方地區(qū)的冬季，自身熱量無法滿足運(yùn)行要求，需要使用鍋爐或其它能量進(jìn)行加熱。 （ 3）污泥床濾器 (UBF) 它是將 UASB 和厭氧濾器結(jié)合為一體的厭氧消化器。其下部為污泥床，上部設(shè)置纖維填料。由于附著于纖維填料上的生物膜補(bǔ)充了污 山東萬得福實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司大中型沼氣工程 科達(dá)環(huán)境 濰坊科達(dá)環(huán)境工程有限公司 電話： 05368553377 11 泥床上部微生物的不足，所以效益較高。但每立方米填料價(jià)值 300～500 元，使工程造價(jià)上升。 順義肉聯(lián)廠的屠宰廢水處理采用 UBF 工藝。它對(duì)低濃度低懸浮固體污水的厭氧消化效果較好。用于高濃度高懸浮固體廢水處理易產(chǎn)生堵塞。 (4) 完全混合式厭氧消化器（ plete stirred tank reactor，簡稱 CSTR） 全混合式消化器是在常規(guī)消化器內(nèi)安裝了攪拌裝置，使發(fā)酵原料和微生物處于完全混合狀態(tài)，與常規(guī)消化器相比使活性區(qū)遍布整個(gè)消化器，其效率比常規(guī)消化器有明顯提高，故名高速消化器。該消化器長采用恒溫連續(xù)投料或半連續(xù)投料運(yùn)行，適用于高濃度及含有大量懸浮固體原料的處理，如污水處理廠好氧活性污泥的厭氧消化過去多采用該工藝。在該 消化器內(nèi)，新進(jìn)入的原料由于攪拌作用很快與發(fā)酵器內(nèi)的全部發(fā)酵液混合，使發(fā) 酵底物濃度始終保持相對(duì)較低狀態(tài)。 該消化器時(shí)典型的 HRT、 SRT 和 MRT 完全相等的消化器，為了使生長緩慢的產(chǎn)甲烷菌的增殖和沖出速度保持平衡，要求 HRT 較長，一般要 10～ 15天或是更長的時(shí)間。中溫發(fā)酵時(shí)負(fù)荷為 3～ 4kgCOD/（ ），高溫發(fā)酵為 5～ 6kgCOD/（ ）。 產(chǎn)氣率視原料和溫度不同在 ～ 。沼渣沼液 COD 濃度和 TS 濃度含量高，一般不經(jīng)固液分離即可直接用于農(nóng)田施肥，是典型的能源生態(tài)型沼氣工程工藝。采用 CSTR 工 藝產(chǎn)生的沼氣如進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn) (CHP)，熱能輸出部分可滿足大部分北方地區(qū)冬季的原料加熱要求，不需外來能源加熱。 山東萬得福實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司大中型沼氣工程 科達(dá)環(huán)境 濰坊科達(dá)環(huán)境工程有限公司 電話： 05368553377 12 全混合式消化器的優(yōu)點(diǎn)是： （ 1）可以進(jìn)入高懸浮固體含量的原料； （ 2）消化器內(nèi)物料均勻分布，避免了分層狀態(tài)，增加了底物和微生物接觸的機(jī)會(huì)； （ 3）消化器內(nèi)溫度分布均勻； （ 4）進(jìn)入消化器的抑制物質(zhì)，能夠迅速分散，保持較低濃度水平； （ 5）避免了浮渣、結(jié)殼、堵塞、氣體逸出不暢和短流現(xiàn)象； （ 6）易于建立數(shù)學(xué)模型。 一體化設(shè)備簡介 德國、丹麥、荷蘭等發(fā)達(dá)國家的沼氣工程裝備已達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn) 品系列化、生產(chǎn)工業(yè)化，質(zhì)量得到有效控制。工程裝備的組裝技術(shù)也達(dá)到模塊化、規(guī)范化。其大型厭氧消化裝置（容積為 20205000m3）為圓柱型立式罐，多為鋼結(jié)構(gòu)（ Lipp罐居多），小型厭氧消化裝置（容積在 2001500m3）多為圓柱型立式罐、鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。二級(jí)厭氧消化裝置（立式罐）頂部常常裝有雙膜儲(chǔ)氣罩，構(gòu)成了發(fā)酵、儲(chǔ)氣一體化裝置，既節(jié)省了單獨(dú)設(shè)計(jì)儲(chǔ)氣裝置的費(fèi)用（比分體式降低15%左右）和占地面積，又解決了在寒冷地區(qū)冬季儲(chǔ)氣裝置水封防凍的問題，丹麥一體化設(shè)備如圖 24。 在德國，建設(shè)沼氣工程以獲取能 源為主要目的。這種采用作物和糞便兩種原料進(jìn)行混合發(fā)酵的沼氣工程在德國得到快速發(fā)展。由于混合發(fā)酵原料 SS 含量和 TS 濃度都比較高，適合采用全混合厭氧反應(yīng)器。 山東萬得福實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司大中型沼氣工程 科達(dá)環(huán)境 濰坊科達(dá)環(huán)境工程有限公司 電話： 05368553377 13 從采用的反應(yīng)器類型看，約 90%為立式全混合反應(yīng)器，少數(shù)采用臥式反應(yīng)器，主要用于含沙和纖維量高的原料，而且受結(jié)構(gòu)限制，此類反應(yīng)器的容積一般低于 300m3，還有不到 10%的工程采用兩種反應(yīng)器聯(lián)合應(yīng)用的方式。隨著材料技術(shù)的發(fā)展，一些工程采用了將發(fā)酵罐和儲(chǔ)氣柜一體化的設(shè)計(jì)，即在反應(yīng)器的上部安裝雙層膜用以儲(chǔ)存沼氣，見圖25和圖 26。德國 LIPP 公司不僅開發(fā)了 LIPP卷罐技術(shù)，還開發(fā)了沼氣發(fā)酵和沼氣儲(chǔ)存為一體的罐體。 拼罐厭氧消化罐 山東萬得福實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司大中型沼氣工程 科達(dá)環(huán)境 濰坊科達(dá)環(huán)境工程有限公司 電話： 05368553377 14 雙層膜干式儲(chǔ)氣柜 將自有技術(shù)普通碳鋼厭氧罐與柔性氣柜相結(jié)合，對(duì)其優(yōu)點(diǎn)從結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)性和推廣度三方面進(jìn)行分析。 結(jié)構(gòu) 厭氧罐采用鋼板焊接。頂部換作柔性氣柜后，攪拌機(jī)可改為側(cè)入式攪拌，使罐頂不再是承重構(gòu)件。柔性氣柜的優(yōu)勢在于可增強(qiáng)發(fā)酵池有效容積，提高產(chǎn)氣率；保證供氣壓力平衡，有利于沼氣使用和厭氧罐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；碳鋼導(dǎo) 熱系數(shù) 29W/(m℃ )， PVC 膜材導(dǎo)熱系數(shù) (m℃ )， PVC膜材導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)低于碳鋼，無需保溫，重量小，可折疊，運(yùn)輸方便。 罐體防腐的工程做法： 將所有粗糙的焊縫、表面的棱角磨圓并清除焊接時(shí)的濺熔物，清除掉表面的油脂、油污和其它污染物，表面噴砂處理達(dá)到 ISO 標(biāo)準(zhǔn) 級(jí)或電動(dòng)工具除銹 S+3 級(jí)。罐體內(nèi)部采用環(huán)氧煤瀝青漆，底漆一道，面漆兩道。罐體外部采用紅丹防銹漆防腐，涂刷兩道。 經(jīng)濟(jì)性 山東萬得福實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司大中型沼氣工程 科達(dá)環(huán)境 濰坊科達(dá)環(huán)境工程有限公司 電話： 05368553377 15 采用厭氧儲(chǔ)氣一體化發(fā)酵設(shè)備比現(xiàn)有技術(shù)節(jié)省成本 %左右，占地節(jié)省 9%，且工期可節(jié)省一半。 推廣度 目 前的小型沼氣工程普遍存在投資高，收益低的問題，導(dǎo)致小型沼氣工程很難建設(shè)和發(fā)展，基本靠國家資金扶持或直接被放棄。若將設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、成套化，其中的關(guān)鍵設(shè)備 —— 沼氣產(chǎn)生與收集設(shè)備產(chǎn)品化，批量化生產(chǎn)可使設(shè)備成本降低，設(shè)備一體化可使土建費(fèi)用減少，標(biāo)準(zhǔn)化可使工期縮短?？蓪捬醢l(fā)酵與儲(chǔ)氣一體化設(shè)備、預(yù)處理粉碎機(jī)、攪拌機(jī)、脫硫罐、氣水分離器等均設(shè)備化，施工時(shí)只需按定好的位置布管布線，大大提高了施工速度，降低了施工難度。工程完成后，業(yè)主可通過簡單的操作完成沼氣工程的運(yùn)行與維護(hù)，不需投入過多的人力物力，也不需很高的技能水 平。 具體幾種工藝的比較見表 22。 表 2－ 2 常用厭氧發(fā)酵技術(shù)的比較 序號(hào) 類別 CSTR UASB USR 一體化設(shè)備 1 原料范圍 所有類型 有機(jī)原料 高 COD污水 各類畜禽糞便 所有類型 有機(jī)原料 2 原料 TS濃度 5～ 13% 2% 3～ 5% 5～ 13% 3 應(yīng)用區(qū)域 全國各地 中部、南部 中部、南部 全國各地 4 水力停留時(shí)間 10～ 30 天 1～ 5 天 8～ 15 天 10～ 30 天 山東萬得福實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司大中型沼氣工程 科達(dá)環(huán)境 濰坊科達(dá)環(huán)境工程有限公司 電話： 05368553377 16 序號(hào) 類別 CSTR UASB USR 一體化設(shè)備 5 單位能耗 低 高 中等 低 6 單池容積 3003000m3 2003000m3 2002020m3 3001000m3 7 操作難度 中等 易 中等 中等 8 產(chǎn)氣率 ～ ～ ～ ～ 9 經(jīng)濟(jì)效益 較高 中 高 較高 10 沼液處理難度 易 易 難 易 經(jīng)過以上對(duì)比分析，幾種工藝各有所長 UASB 在國內(nèi)外已被大量用于低 SS 廢水的處理，如廢酒醪濾液、啤酒廢水、豆制品廢水等。而對(duì)于 SS 濃度高的，則很易引起三相分離器的堵塞，導(dǎo)致反應(yīng)器失效。 由于廢水懸浮物 SS 比較高， COD 濃度相對(duì)較高，所需要較高負(fù)荷，選擇全混式厭氧反應(yīng)器（ CSTR）是較為合適的， 有利于節(jié)約投資；較長的水力停留時(shí)間也有利于糞便污物的分解與消化，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。 本工程擬選用 CSTR工藝，采用氣柜、發(fā)酵罐一體化結(jié)構(gòu)。 原則 山東萬得福實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司大中型沼氣工程 科達(dá)環(huán)境 濰坊科達(dá)環(huán)境工程有限公司 電話： 05368553377 17 （ 1） 根據(jù) 業(yè)主的經(jīng)濟(jì)條件和投資目的，養(yǎng)殖場的地理位置、處理規(guī)模和糞污特點(diǎn)； （ 2）地方政府的要求和業(yè)主的實(shí)際操作水平 （ 3）采用先進(jìn)、成熟、運(yùn)行可靠的沼氣工程技術(shù)，適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展； （ 4）在保證沼氣工程達(dá)到設(shè)計(jì)要求的前提下，盡量減少投資和運(yùn)行成本； （ 5）設(shè)備質(zhì)量優(yōu)良可靠，確保運(yùn)行穩(wěn)定，具 有良好的性價(jià)比，創(chuàng)建“放心工程”； （ 6）沼氣系統(tǒng)力求操作管理簡便，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 2 .工藝選擇 本工程主要原料 禽 糞 ， 工程地處 山東 ， 需要考慮冬季運(yùn)行費(fèi)用問題，適合選用進(jìn)料 TS 濃度較高且原料中粗纖維對(duì)工藝無影響的 CSTR工藝，為了滿足冬季運(yùn)行的能量要求，考慮用鍋爐對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行加熱。 預(yù)處理部 分設(shè)置格柵渠、調(diào)糞池、折流式沉砂渠、調(diào)節(jié)池 ，對(duì)糞便 進(jìn)行攪拌調(diào)節(jié)處理。預(yù)處理工藝 一是 保證了 CSTR 一體化設(shè)備內(nèi)的物料濃度 ，二是去除大的懸浮物、無機(jī)顆?？梢詼p輕后面料液對(duì)設(shè)備的磨損 。 柔性氣 柜：柔性氣柜是一種以柔性織物為貯氣囊袋的低壓燃?xì)赓A存裝置，它集中了低壓濕式貯氣柜和低壓干式貯氣柜的優(yōu)點(diǎn)，不需 山東萬得福實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司大中型沼氣工程 科達(dá)環(huán)境 濰坊科達(dá)環(huán)境工程有限公司 電話： 05368553377 18 要防腐，冬季不需要保溫，柔性織物貯氣囊袋輕，因此基礎(chǔ)要求簡單；柔性織物材料價(jià)格低，產(chǎn)品的造價(jià)相應(yīng)下降；在工廠制造出產(chǎn)品，因此施工期非常短，產(chǎn)品質(zhì)量得到很好的控制，是目前低壓濕式貯氣柜和低壓干式貯氣柜的替代產(chǎn)品。 工藝流程圖 根據(jù)前面的工藝介紹及表 61的對(duì)比結(jié)果，本工程選用 CSTR工藝， 流程如下圖所 示 山東萬得福實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司大中型沼氣工程 科達(dá)環(huán)境 濰坊科達(dá)環(huán)境工程有限公司 電話： 05368553377 19 表 24 工藝流程圖 工藝流程說明及沼氣利用、沼渣沼液的處理 糞污水的處理： 養(yǎng)殖場產(chǎn)生的糞污水經(jīng)格柵渠除去大的懸浮物后進(jìn)入調(diào)糞 池 ， 養(yǎng)殖場采用干清糞方式，將收集的干糞送入 調(diào)糞池 進(jìn)行調(diào)糞 ， 調(diào)好一定濃度的料液經(jīng)過折流式沉砂渠除去砂等無機(jī)顆粒（減少 后續(xù)設(shè)備的磨損）流入調(diào)節(jié)池 ，后經(jīng) 潛水切割排污 泵打入?yún)捬?反應(yīng)池 進(jìn)行發(fā)酵。發(fā)酵后產(chǎn)生的沼氣經(jīng)凈化后儲(chǔ)存于柔性氣柜 ，后 用于 戶用 和廠區(qū)內(nèi)生活炊用 ，產(chǎn)生的沼液、沼渣混合液 進(jìn)入沼渣濃縮池，沉淀后 經(jīng)過固液分離 機(jī) ，沼渣進(jìn)入好氧 槽 ，加入其他輔料進(jìn)行好氧發(fā)酵，分離后的沼液可以作為液體肥料施予周圍的農(nóng)田、菜園 。 本