【文章內(nèi)容簡介】 面采用較高的物料濃度，在保證有機(jī)負(fù)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(yīng)器池體外增設(shè)一層保溫層，以降低反應(yīng)器的熱量散失。為保證反應(yīng)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。 沼氣應(yīng)用系統(tǒng)工藝選擇 沼氣凈化工藝選擇 厭氧反應(yīng)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(qiáng)的腐蝕性。因此新生成的沼氣不宜直接作燃料，還需進(jìn)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 2020mg/m3，而沼氣作為燃?xì)庖笳託庵泻?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(xué)脫硫兩種方法。 生物脫硫法是利用無色硫細(xì)菌，如氧化硫硫桿菌、氧化亞鐵硫桿菌原種 豬場大型沼氣工程 設(shè)計方案 18 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(diǎn)是：不需要催化劑、不需處理化學(xué)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(shù)關(guān)鍵是如何根據(jù) H2S 的濃度來控制脫硫塔中氧化還原反應(yīng)過程。 化學(xué)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(dāng)有水存在時，鐵的硫化物又轉(zhuǎn)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(yīng)，但是，再生反應(yīng)比脫硫反應(yīng)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(jìn)行。 本工程擬采用生物脫硫的方法對沼氣進(jìn)行脫硫處理。 厭氧罐中輸出的含飽和水蒸氣的沼氣經(jīng)過生物脫硫塔、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(shè)置儲氣柜進(jìn)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(shè)計。儲氣柜結(jié)構(gòu)形式有多種，包括混凝土結(jié)構(gòu)、壓力容器、膜結(jié)構(gòu)等，本工程選擇鐘罩 結(jié)構(gòu)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(shè)施原種 豬場大型沼氣工程 設(shè)計方案 19 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(guān)的閥門組成。沼氣輸配管道在工程建設(shè)中占有相當(dāng)重要的位置，因此，合理選擇性能可靠、施工方便、經(jīng)濟(jì)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(guān)的沼氣輸送管網(wǎng)需要根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況進(jìn)行設(shè)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(jī)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(yùn)至有機(jī)肥生產(chǎn)區(qū)，與常規(guī)農(nóng)用肥料如尿素、復(fù)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(shè)計 見附圖初設(shè)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。 工藝流程描述 預(yù)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(yùn)輸?shù)郊S池，并通過集糞池由集水池內(nèi)污水沖洗到進(jìn)料池。 進(jìn)料池 將由集糞池流過來的豬糞及污水進(jìn)行調(diào)配，使物料達(dá)到原種 豬場大型沼氣工程 設(shè)計方案 20 10％的干物質(zhì)濃度，以供應(yīng)高濃度厭氧反應(yīng)器使用。配料池內(nèi)配有加溫設(shè)施，實(shí)現(xiàn)冬季時的物料加溫。 厭氧消化處理階段描述 進(jìn)料 攪拌 反應(yīng)循環(huán)過程。物料經(jīng)提升泵提升進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器，進(jìn)行厭氧消化處理。本工程設(shè)計采取分 2 批輪流進(jìn)料方式進(jìn)行，進(jìn)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(jìn)料先 后進(jìn)行，1 小時以內(nèi)完成進(jìn)料過程，進(jìn)料結(jié)束后啟動攪拌，攪拌 1 小時后停止。厭氧罐按進(jìn)料（ 1 小時） 攪拌（ 1 小時） 反應(yīng)（ 4 小時） 攪拌（ 1小時） 反應(yīng)（ 4 小時） …… 這個循環(huán)過程進(jìn)行。 產(chǎn)沼 物料進(jìn)入?yún)掟B(yǎng)反應(yīng)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(jī)污染物轉(zhuǎn)化為 CH4 和 CO2為主的氣體（沼氣）。厭氧反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置一臺攪拌機(jī)，使物料與厭養(yǎng)活性污泥充分混合。厭氧罐罐體外部設(shè)增溫管網(wǎng)系統(tǒng)以及保溫層。 集氣 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(jìn)入沼肥儲存池。 排渣 排渣系統(tǒng)定期排渣，保持反應(yīng)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(shí)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(jìn)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(shè)備凈化處理后貯存在濕式儲氣柜中。 原種 豬場大型沼氣工程 設(shè)計方案 21 沼氣儲存柜 用于貯存凈化后的沼氣。柜體結(jié)構(gòu)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(yīng)器出水溢流進(jìn)入沼肥儲存池，然后運(yùn)輸車輛在農(nóng)耕季節(jié)將沼肥運(yùn)輸至農(nóng)田或蔬菜大棚使用，在非農(nóng)耕季節(jié)，運(yùn)輸至儲存池待農(nóng)耕時節(jié)使用。 第六章 工藝參數(shù)設(shè)計 物料負(fù)荷 平均設(shè)計物料流量： Q 平＝ m3/d 預(yù)處理階段工藝參數(shù)設(shè)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(jié)構(gòu)：地下鋼砼結(jié)構(gòu) （ 3）尺寸： （ 4）池數(shù)： 1 池 人工格柵 （ 1）設(shè)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(shè)備臺數(shù)： 1 原種 豬場大型沼氣工程 設(shè)計方案 22 集水池 （ 1）功能：儲存補(bǔ)充水 （ 2）池體結(jié)構(gòu)：地下鋼砼結(jié)構(gòu) （ 3）尺寸： （ 4）有效容積： （ 5）池數(shù)： 1 池 集水池污水提升泵 （ 1）功能：將補(bǔ)充水從集水池提升至配比軟化池 （ 2）流量： 20 m3/h （ 3）揚(yáng)程： 7m （ 4）電機(jī)功率： （ 5）設(shè)備類型：潛污泵 （ 6）設(shè)備數(shù)量： 2 臺（ 1 用 1 備） 集糞池 （ 1）功能：暫存由豬場輸送來的豬糞 （ 2）池體結(jié)構(gòu)：地下鋼砼結(jié)構(gòu) （ 3）尺寸： （ 4）容積： （ 5）池數(shù)： 1 池 進(jìn)料池 （ 1）功能：豬糞與來水充分?jǐn)嚢杌旌虾筮M(jìn)料 （ 2）池體結(jié)構(gòu)：地下鋼砼結(jié)構(gòu) 原種 豬場大型沼氣工程 設(shè)計方案 23 （ 3）尺寸： （ 4）高度： （ 5）容積： m3 （ 6）池數(shù)： 1 池 配料池攪拌機(jī) （ 1）功能：將配料池內(nèi)糞與水?dāng)嚢琛⒒旌? （ 2） 功率： Kw （ 3）數(shù)量： 1 臺 厭氧消化處理階段工藝參數(shù)設(shè)計 厭氧消化罐 1 （ 1）功能：低濃度厭氧消化處理主體反應(yīng)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(jié)構(gòu)：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，外設(shè)保溫層，圓臺形保溫頂結(jié)構(gòu) （ 8）數(shù)量： 1 座 厭氧反應(yīng)器進(jìn)料泵 （ 1）功能：將糞污從調(diào)節(jié)池提升至厭氧反應(yīng)器 （ 2）流量： 10 m3/h （ 3）揚(yáng)程： 15 m 原種 豬場大型沼氣工程 設(shè)計方案 24 （ 4）電機(jī)功率： （ 5）設(shè)備類型：螺桿泵 （ 6）設(shè)備數(shù)量： 2 臺（ 1 用 1 備） 沼氣凈化儲存階段工藝參數(shù)設(shè)計 沼氣凈化系統(tǒng) 功能：沼氣凈化。設(shè)計參數(shù)和主要設(shè)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(biāo) 數(shù)量： 2 臺（ 1 用 1 備） （ 3）水封 型號： 非標(biāo) 數(shù)量： 1 臺 （ 4）凝水器 型號： 非標(biāo) 數(shù)量： 2 臺 （ 5）干式阻火器 型號： 非標(biāo) 數(shù)量： 1 臺 原種 豬場大型沼氣工程 設(shè)計方案 25 （ 6）沼氣流量計 型號： 非標(biāo) 數(shù)量： 1 臺 沼氣貯存系統(tǒng) （ 1）鐘罩儲氣柜 功能：貯存厭氧消化罐產(chǎn)生的沼氣 構(gòu)造形式：碳鋼焊接結(jié)構(gòu) 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(gòu)造形式：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 尺寸： 有效容積： 數(shù)量： 1 個 沉淀池參數(shù)設(shè)計 沉淀池 （ 1）功能：沼液沉淀 （ 2）構(gòu)造形式：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) （ 3）尺寸： （ 4）有效容積： 原種 豬場大型沼氣工程 設(shè)計方案 26 （ 5）池數(shù)： 1 池 第七章 其它設(shè)計 建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計原則 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(yùn)輸、環(huán)保、防火等前提下，使廠區(qū)建筑物、構(gòu)筑物、道路、綠化有機(jī)地結(jié)合在一起。 注重環(huán)境保護(hù)，使 沼氣工程 成為環(huán)境優(yōu)美的示范項(xiàng)目。 工程地質(zhì)情況 項(xiàng)目所在地的地質(zhì)情況為雜地，要求項(xiàng)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(zhǔn)。 本 沼氣工程項(xiàng)目的主要構(gòu)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(dāng)中要選擇合適的持力層。 當(dāng)場地空間開闊時，基坑可以按一定坡度進(jìn)行放坡開挖。當(dāng)構(gòu)筑物距離很近且埋深不同時，可采用一些措施進(jìn)行臨時支護(hù)。對深基坑，施工中還應(yīng)考慮降水及護(hù)坡處理。 主要構(gòu)（建）筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計 構(gòu)筑物 主要構(gòu)筑物名稱、尺寸、結(jié)構(gòu)形式等見下表。 表 71 主要構(gòu)筑物尺寸表 序 號 構(gòu)筑物名稱 結(jié)構(gòu)尺寸 （ mm） 規(guī)模 原種 豬場大型沼氣工程 設(shè)計方案 27 （ m3） 數(shù)量 總規(guī)模 （ m3） 結(jié)構(gòu)形式 1 格柵集水池 900*2080*2020 1 鋼砼結(jié)構(gòu) 2 集糞池 1300*2080*500 1 鋼砼結(jié)構(gòu) 3 進(jìn)料池 2200*2200*2020 1 鋼砼結(jié)構(gòu) 4 厭氧反應(yīng)器 Φ6000*8100 1 鋼砼結(jié)構(gòu) 5 厭氧反應(yīng)器底板 φ8000*500 2 鋼砼結(jié)構(gòu) 6 沉淀池 1000*4380*2020 1 鋼砼結(jié)構(gòu) 7 泵房 3300*2800*2020