【文章內(nèi)容簡介】 。選擇USRPM處理工藝，反應器的固體滯留期（SRT）和微生物滯留期（MRT）遠大于水力滯留期（HRT）。厭氧罐頂部在出水溢流渠前設置擋渣板，可以減少罐內(nèi)內(nèi)懸浮固體物質(zhì)的流失，提高了固體滯留期（SRT）。固體有機物的分解率與SRT呈正相關，固體滯留期（SRT）加長，消化效率就大幅度提高；剩余厭氧微生物在重力的作用下沉淀下來，累積在固體床下部，使反應器微生物滯留期（MRT）加長，既提高處理效率，又降低微生物對外加營養(yǎng)物質(zhì)的需求，減少污泥的量。本設計方案選擇USRPM為厭氧處理工藝。 厭氧反應器結構選擇普通的厭氧反應器均采用鋼砼結構。近年來為了縮短施工周期，節(jié)省建筑材料，提高反應池的施工質(zhì)量，建設美觀大方的能環(huán)工程處理裝置，也多有采用新材料、新技術建造的厭氧反應器。典型的有德國的利普（Lipp）公司的利普罐和德國Farmetic公司的搪瓷拼裝罐。這些技術應用金屬朔性加工中的加工硬化原理和薄殼結構原理，通過專用技術和設備將鍍鋅或搪瓷拼裝建造成。鋼筋混凝土制罐技術鋼筋混凝土技術利用鋼筋的抗拉強度和混凝土的抗壓強度上各自的優(yōu)勢，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，通過現(xiàn)場澆注，可以得到較好的強度和防水性能的罐體，由于混凝土具有耐酸堿，耐溫便等的性能，能夠很好的保護內(nèi)部鋼筋，使之免受腐蝕，因此結構具有很好的防腐性能，結構成型后，進行簡單的防腐和防滲處理就可以滿足工程需要，使用壽命長，可達50年，后期維護和運行管理費用較低。搪瓷拼裝制罐技術拼裝制罐技術使用軟性搪瓷或其他防腐預制鋼板，以快速低耗的現(xiàn)場拼裝使之成型，預制鋼板采用栓接方式拼裝，栓接處加特制密封材料防漏。此種預制鋼板形成的保護層不僅能阻止罐體腐蝕，而且具有抗酸堿的功能。拼裝罐具有技術先進、性能優(yōu)良、耐腐蝕性好、維修便利、外觀美觀，可拆遷等特點，其使用壽命達30年。利浦制罐技術利浦制罐技術利用金屬塑性加工中的加工硬化原理和薄殼結構原理，通過專用技術和設備，將一定規(guī)格的鋼板，應用“螺旋、雙折邊、咬合“工藝來建造圓型的LIPP池、罐。由于是機械化、自動化制作和采用薄鋼板作為建筑材料，LIPP技術具有施工周期短，造價較低，質(zhì)量好等優(yōu)點。結合本工程特點，主體厭氧反應器選擇鋼筋混凝土結構，以方便使用和運行管理。 厭氧反應器配置選擇高濃度厭氧反應器內(nèi)設置一臺攪拌器，使進料均勻分布于罐體底部并充分與厭氧微生物接觸。低濃度靠沼氣產(chǎn)氣過程以及進料過程并增加物料內(nèi)循環(huán)泵實現(xiàn)物料的攪拌。罐底設排渣系統(tǒng)，定期將罐底惰性污泥排出。排出的污泥進入沼肥儲存池，然后運送到下一個處理單元。反應器上部設排水系統(tǒng)。排水采用堰槽出水方式，溢流進入下一個處理單元。 保溫與增溫選擇厭氧消化反應過程受溫度影響很大，本項目厭氧處理單元設計為中溫，其最佳溫度范圍為35～38℃。為了保證厭氧反應在冬季仍可正常運行，必須對系統(tǒng)實施整體保溫措施，同時還需對厭氧消化罐進水進行增溫處理。保溫系統(tǒng)整體保溫包括管道、閥門保溫；配料池、厭氧消化罐以及儲氣柜的保溫。對于各種管路能地埋的則地埋，地上管路采用北方地區(qū)常規(guī)保溫方式實現(xiàn)；對厭氧消化罐、沼氣儲氣柜，采用聚苯乙烯和聚氨酯等材料進行強化保溫。另外，在厭氧反應器旁邊設置一個沼氣凈化間，盡可能地將管路、閥門設置在該房間內(nèi)，起到保溫作用。增溫增溫能耗主要分為兩部分，一部分為把參與反應物料的溫度由常溫提升到反應溫度，這一過程主要在進料池中進行，另一部分是保證USR反應器在相對穩(wěn)定的溫度下運行，補償其運行過程中散失到環(huán)境中的能量。為降低反應過程中的能耗，在本設計中一方面采用較高的物料濃度，在保證有機負荷不變的情況下，降低水的含量，降低物料增溫能耗，另一方面，在反應器池體外增設一層保溫層，以降低反應器的熱量散失。為保證反應器的正常啟動以及熱源的穩(wěn)定性，本系統(tǒng)中采用自廠區(qū)燃煤鍋爐產(chǎn)生的熱水作為熱源。 沼氣凈化工藝選擇厭氧反應器剛產(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和惰性氣體CO2外，還含有H2S和懸浮的顆粒狀雜質(zhì)。H2S不僅有毒，而且有很強的腐蝕性。因此新生成的沼氣不宜直接作燃料，還需進行氣水分離、脫硫等凈化處理，其中沼氣的脫硫是其主要問題。對于畜禽糞污產(chǎn)生的沼氣，其中H2S氣體含量約為2000mg/m3，而沼氣作為燃氣要求沼氣中含H2S氣體含量小于100 mL/m3，沼氣的脫硫凈化處理是必須的。沼氣脫硫主要有生物脫硫、化學脫硫兩種方法。生物脫硫法是利用無色硫細菌，如氧化硫硫桿菌、氧化亞鐵硫桿菌等，在微氧條件下將H2S氧化成單質(zhì)硫。這種脫硫方法已在德國沼氣脫硫中廣泛使用，在國內(nèi)某些工程已有采用，其優(yōu)點是：不需要催化劑、不需處理化學污泥，產(chǎn)生很少生物污泥、耗能低、可回收單質(zhì)硫、去除效率高。這種脫硫的技術關鍵是如何根據(jù)H2S的濃度來控制脫硫塔中氧化還原反應過程?；瘜W脫硫是將沼氣通過脫硫劑床層，沼氣中的H2S與活性氧化鐵接觸，生成三硫化二鐵，然后含有硫化物的脫硫劑與空氣中的氧接觸，當有水存在時，鐵的硫化物又轉化為氧化鐵和單體硫。這種脫硫再生過程可循環(huán)多次，直至氧化鐵脫硫劑表面的大部分空隙被硫或其它雜質(zhì)覆蓋而失去活性為止。再生后的氧化鐵可繼續(xù)脫除沼氣中的H2S。上述均為放熱反應，但是，再生反應比脫硫反應要緩慢。為了使硫化鐵充分再生為氧化鐵，工程上往往將上述兩個過程分開進行。本工程擬采用生物脫硫的方法對沼氣進行脫硫處理。厭氧罐中輸出的含飽和水蒸氣的沼氣經(jīng)過生物脫硫塔、氣水分離器和凝水器等專用設備凈化處理后貯存在儲氣柜中。 沼氣儲存工藝選擇由于沼氣產(chǎn)用速率之間的不平衡，所以必須設置儲氣柜進行調(diào)節(jié)。沼氣主要用于鍋爐燃燒使用，儲氣柜的容積按日產(chǎn)量的60%設計。儲氣柜結構形式有多種，包括混凝土結構、壓力容器、膜結構等，本工程選擇鐘罩結構儲氣柜。 沼氣輸配工藝選擇沼氣輸配系統(tǒng)指從沼氣儲氣柜至沼氣使用前一系列沼氣輸配設施的總稱。對于該大型沼氣工程來說，主要指沼氣由儲氣柜輸送到沼氣用戶的輸氣管路和相關的閥門組成。沼氣輸配管道在工程建設中占有相當重要的位置，因此，合理選擇性能可靠、施工方便、經(jīng)濟耐用的管材，對安全供氣和降低工程造價有著重要意義。沼氣輸配過程中使用的主要管材是鋼管和聚乙烯管。相關的沼氣輸送管網(wǎng)需要根據(jù)當?shù)鼐唧w情況進行設計。 沼肥利用工藝選擇沼肥有三個去向：第一個是在農(nóng)耕施肥季節(jié)，沼肥輸送（管道、車輛）至果園、苗圃、農(nóng)田等施肥用地，作為液態(tài)有機肥使用；第二個是在非農(nóng)耕施肥季節(jié)，將沼肥輸送至農(nóng)田附近的大型儲存池，以備施肥季節(jié)使用；第二個是將沼肥運至有機肥生產(chǎn)區(qū)，與常規(guī)農(nóng)用肥料如尿素、復合肥等按一定營養(yǎng)比例配比混合后，加工成高肥效的商品肥出售。 工藝流程設計見附圖初設方案：1工藝流程框圖；2分區(qū)定位圖；3平面布置圖；4工藝高程圖。 預處理階段描述格柵集水池豬舍沖洗水由污水匯集管網(wǎng)（或污水渠）經(jīng)人工格柵匯集到集水池；提升泵按配比時間安排將其提升至調(diào)節(jié)池和配料池。集糞池由豬場清理出來的豬糞，運輸?shù)郊S池，并通過集糞池由集水池內(nèi)污水沖洗到進料池。進料池將由集糞池流過來的豬糞及污水進行調(diào)配，使物料達到10％的干物質(zhì)濃度，以供應高濃度厭氧反應器使用。配料池內(nèi)配有加溫設施，實現(xiàn)冬季時的物料加溫。 厭氧消化處理階段描述進料攪拌反應循環(huán)過程。物料經(jīng)提升泵提升進入?yún)捬醴磻?，進行厭氧消化處理。本工程設計采取分2批輪流進料方式進行，進料時間根據(jù)豬場清糞方式安排，一般間隔不小于6小時，兩組進料先后進行，1小時以內(nèi)完成進料過程，進料結束后啟動攪拌，攪拌1小時后停止。厭氧罐按進料（1小時）攪拌（1小時）反應（4小時）攪拌（1小時）反應（4小時）……這個循環(huán)過程進行。產(chǎn)沼物料進入?yún)掟B(yǎng)反應器與厭養(yǎng)活性污泥混合接觸，通過厭養(yǎng)微生物的吸附、吸收和生物降解作用，使有機污染物轉化為CH4和CO2為主的氣體（沼氣）。厭氧反應器內(nèi)設置一臺攪拌機，使物料與厭養(yǎng)活性污泥充分混合。厭氧罐罐體外部設增溫管網(wǎng)系統(tǒng)以及保溫層。集氣厭氧反應器產(chǎn)生的沼氣由集氣室收集，經(jīng)沼氣輸送管路送入后續(xù)沼氣凈化處理單元。排料厭氧罐采用上部益流出水方式，出水自流進入沼肥儲存池。排渣排渣系統(tǒng)定期排渣，保持反應器內(nèi)污泥活性。沼渣排放可以是每天一次，或者是數(shù)天一次，將根據(jù)實際情況確定。 沼氣凈化儲存階段描述 沼氣凈化系統(tǒng)厭氧消化罐產(chǎn)出的沼氣經(jīng)集氣室收集進入沼氣凈化系統(tǒng)。沼氣經(jīng)過生物脫硫塔、氣水分離器、凝水器等專用設備凈化處理后貯存在濕式儲氣柜中。沼氣儲存柜用于貯存凈化后的沼氣。柜體結構鐘罩式儲氣柜。沼氣輸配系統(tǒng)用于沼氣的輸送。主要通過調(diào)壓閥、管路等完成沼氣的輸配。沼氣利用系統(tǒng)沼氣全部作為燃料使用。 沼肥處理階段描述厭氧反應器出水溢流進入沼肥儲存池，然后運輸車輛在農(nóng)耕季節(jié)將沼肥運輸至農(nóng)田或蔬菜大棚使用，在非農(nóng)耕季節(jié)，運輸至儲存池待農(nóng)耕時節(jié)使用。 第六章 工藝參數(shù)設計 物料負荷平均設計物料流量：Q平＝ m3/d 預處理階段工藝參數(shù)設計 格柵槽（1）功能：用于安裝格柵，攔截水中大的懸浮物質(zhì)（2）結構：地下鋼砼結構（3）尺寸：（4）池數(shù)：1池 人工格柵（1）設備寬度：W0＝500mm（2）渠寬：W1＝500mm（3）有效柵隙：b＝10mm（4）格柵傾角：α＝60176。（5）設備臺數(shù)：1（1）功能：儲存補充水（2）池體結構：地下鋼砼結構（3）尺寸：（4）有效容積：（5）池數(shù)：1池（1）功能：將補充水從集水池提升至配比軟化池（2）流量：20 m3/h（3）揚程：7m（4）電機功率：（5）設備類型：潛污泵（6）設備數(shù)量：2臺（1用1備）（1）功能：暫存由豬場輸送來的豬糞（2）池體結構：地下鋼砼結構（3）尺寸：（4）容積：（5）池數(shù)：1池（1）功能：豬糞與來水充分攪拌混合后進料（2）池體結構：地下鋼砼結構（3）尺寸：（4）高度：（5）容積： m3（6）池數(shù)：1池（1）功能：將配料池內(nèi)糞與水攪拌、混合（2）功率： Kw（3）數(shù)量：1臺 厭氧消化處理階段工藝參數(shù)設計（1）功能：低濃度厭氧消化處理主體反應器（2）尺寸：（3）有效水深： m（4）有效容積：187m3（5）停留時間：20 d（6）發(fā)酵溫度：常溫（7）材質(zhì)結構：鋼筋混凝土結構，外設保溫層，圓臺形保溫頂結構（8）數(shù)量：1座（1）功能：將糞污從調(diào)節(jié)池提升至厭氧反應器（2）流量：10 m3/h（3）揚程：15 m（4）電機功率：（5）設備類型：螺桿泵（6）設備數(shù)量：2臺（1用1備） 沼氣凈化儲存階段工藝參數(shù)設計功能：沼氣凈化。設計參數(shù)和主要設備參數(shù)：（1）生物脫硫塔脫硫效果：大于90%處理能力：20m3/h數(shù)量：2套（2）氣水分離器型號： 非標數(shù)量： 2臺（1用1備）（3）水封型號： 非標數(shù)量： 1臺（4）凝水器型號： 非標數(shù)量： 2臺（5）干式阻火器型號： 非標數(shù)量： 1臺（6）沼氣流量計型號： 非標數(shù)量： 1臺（1）鐘罩儲氣柜功能：貯存厭氧消化罐產(chǎn)生的沼氣構造形式：碳鋼焊接結構尺寸：有效容積： m3數(shù)量：1個（2）儲氣柜水封功能：貯存厭氧消化罐產(chǎn)生的沼氣構造形式：鋼筋混凝土結構尺寸：有效容積：數(shù)量：1個 沉淀池參數(shù)設計（1）功能：沼液沉淀（2）構造形式：鋼筋混凝土結構（3）尺寸：（4）有效容積：（5）池數(shù)：1池第七章 其它設計 建筑與結構設計根據(jù)工藝流程的要求，在滿足廠區(qū)內(nèi)工藝要求、交通運輸、環(huán)保、防火等前提下，使廠區(qū)建筑物、構筑物、道路、綠化有機地結合在一起。注重環(huán)境保護，使能環(huán)工程成為環(huán)境優(yōu)美的示范項目。項目所在地的地質(zhì)情況為雜地，要求項目所在地原土承載力不小于8噸/ m2。以鉆探地質(zhì)報告為準。本沼氣工程項目的主要構筑物厭氧消化罐的體積較大，高度較高，對不均勻沉降極為敏感，在地基處理當中要選擇合適的持力層。當場地空間開闊時，基坑可以按一定坡度進行放坡開挖。當構筑物距離很近且埋深不同時，可采用一些措施進行臨時支護。對深基坑，施工中還應考慮降水及護坡處理。（建）筑物結構設計主要構筑物名稱、尺寸、結構形式等見下表。表71 主要構筑物尺寸表序號 構筑物名稱 結構尺寸（mm） 規(guī)模（m3） 數(shù)量 總規(guī)模（m3） 結構形式1 格柵集水池 900*2080*2000 1 鋼砼結構2 集糞池 1300*2080*500 1 鋼砼結構3 進料池 2200*2200*2000 1 鋼砼結構4 厭氧反應器 Φ6000*8100 1 鋼砼結構5 厭氧反應器底板 φ8000*500 2 鋼砼結構6 沉淀池 1000*4380*2000 1 鋼砼結構7 泵房 3300*2800*2000 1 鋼砼結構其他構筑物體積不大，擬采用普通鋼筋混凝土結構或磚混結構。所有構筑物的抗?jié)B問題，均以混凝土本身的密實性來滿足抗?jié)B要求。根據(jù)構筑物的重要性及水力梯度來確定其抗?jié)B標號，混凝土強度等級一般不小于C25，抗?jié)B等級不小于S6。宜采用普通硅酸鹽水泥，骨料應選擇良好級配，嚴格控制水泥用量。為提高混凝土的抗?jié)B能力，滿足工藝使用要求，盡量減少伸縮縫。建議在混凝土中加入適量的添加劑，用以補償混凝土的收縮變形，提高混凝土的密實度及抗?jié)B能力。主要建筑物名稱、尺寸、結構形式見下表。表72 主要建筑物尺寸表序號 構筑物名稱 結構尺寸（mm） 規(guī)模（m2） 數(shù)量 總規(guī)模（m2） 結構形式1 沼氣凈化間 3000*3000*3300 1 磚混結構