【文章內容簡介】 流式厭氧濾床和下流式厭氧濾床兩種。污水在流動過程中保持與充滿厭氧細菌的填料接觸，因為細菌生長在填料上將不隨出水流失，在短的水力停留時間下可取得較長的污泥泥齡。厭氧濾器的缺點是填料載體價格較貴，反應器建造費用較高，此外，當污水中 SS 含量較高時，容易發(fā)生短路和堵塞。 上流式厭氧污泥床反應器（ UASB） Xxxxx 有限公司奶牛 養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項目 可行性研究報告 xxxxxxxxx 研究設計院 22 待處理的廢水被引入 UASB 反應器的底部，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)生的厭氧反應，產生沼氣引起污泥床的攪動。在污泥床產生的沼氣有一部分附著在顆粒污泥上，自由氣泡和附著在污泥顆粒上的氣泡上升至反應器的上部。污泥顆粒上升撞擊到三相分離器擋板的下部，這引起的附著的氣泡釋放；托起的污泥顆粒沉淀回到污泥層的表面。自由狀態(tài)下的沼氣和由污泥顆粒釋放的氣體被收集在三相分離器錐頂部的集氣室內。液體中包含一些剩余的固 體物和生物顆粒進入到三相分離器的沉淀區(qū)內，剩余固體物和生物顆粒從液體中分離并通過三相分離器的錐板間隙回到污泥層。 UASB 反應器的特點在于可維持較高的污泥濃度，很長的污泥泥齡（ 30 天以上），較高的進水容積負荷率，從而大大提高了厭氧反應器單位體積的處理能力。 膨脹顆粒污泥床反應器（ EGSB） EGSB 是與 UASB 反應器的結構相似，所不同的是在 EGSB 反應器中采用相當高的上流速度，因此，在 EGSB 反應器中顆粒污泥處于完全或部分“膨脹化”的狀態(tài)，即污泥床的體積由于顆粒之間的平均距離的增加而擴大。為了提高上升 速度， EGSB 反應器采用較大的高度與直徑比和很大的回流比。在高速上升速度和產氣的攪拌作用下，廢水與顆粒污泥間的接觸更充分，因此可允許廢水在反應器中有很短的水力停留時間，從而 EGSB 可以高效的處理濃度較高的有機廢水。 厭氧工藝比較 上述幾種典型的厭氧 工藝 適用性能比較見下表 51： Xxxxx 有限公司奶牛 養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項目 可行性研究報告 xxxxxxxxx 研究設計院 23 表 51 厭氧工藝性能比較 反應器名稱 優(yōu)點 缺點 適用范圍 厭氧接觸 反應器 投資較省、運行管理簡單、容積負荷率較高，耐沖擊負荷能力強 停留 時間 相對較長、出水水質相對較差 適用于 SS 含量較 高 的有機廢水 升流式固體反應器（ USR） 投資較省、運行管理簡單、容積負荷率較高，耐沖擊負荷能力強 停留 時間 相對較長、出水水質相對較差 適用于 SS 含量較 高 的有機廢水 厭氧濾器（ AF） 處理效率高，耐負荷能力強，出水水質相對較好 投 資 相 對 較大，對廢水 SS 含量要求嚴格 適用于 SS 含量較低的有機廢水 上流式厭氧污泥床反應器（ UASB） 處理效率高，耐負荷能力強，出水水質相對較好 投 資 相 對 較大，對廢水 SS 含量要求嚴格 適用于 SS 含量較低的有機廢水 膨脹顆粒污泥床反應器（ EGSB） 處理效率高，負荷能力強，出水水質相對較好 投 資 相 對 較大，對廢水 SS 含量要求嚴格 適用于 SS 含量較少、高濃度的有機廢水 厭氧工藝確定 從表 51 可知，各種類型的厭氧工藝各有其優(yōu)缺點和使用范圍，在一定的條件下選擇適當的工藝形式是厭氧處理成功的關鍵所在。對于畜禽養(yǎng)殖場廢水而言，其廢水中含固量很高，因此選擇 的厭氧反應器應適用于進水 SS 較高的有機廢水， 由上表可以看出， 升流式固體反應器（ USR）是比較適宜的。 該反應器形式有利于節(jié)約投資；較長的水力停留時間有利于的充分消化與降解，沼氣的產量相對較高且相對穩(wěn)定；有利于項目的順利實施與運行管理。 留民營雞糞污水中溫沼氣發(fā)酵工程、房山區(qū)琉 璃河豬糞廢水沼氣Xxxxx 有限公司奶牛 養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項目 可行性研究報告 xxxxxxxxx 研究設計院 24 發(fā)酵工程、房山區(qū)南韓繼和平谷縣南獨樂河豬糞廢水沼氣工程的厭氧消化器均采用 USR 工藝，運行穩(wěn)定，效果較好。 但是， 畜禽養(yǎng)殖場廢水 有機物濃度高， 采用一級厭氧工藝出水中有機物濃度仍較高 ，為進一步充分回收沼氣，降低沼液的有機物濃度， 在 USR 增加二級厭氧工藝 — 上流式厭氧污泥床反應器（ UASB）是較為合適的。 工藝流程 根據 有限公司 奶牛 場 現狀與其周邊農村環(huán)境，確定本項目采用 能源生態(tài)型，工藝流程如下： Xxxxx 有限公司奶牛 養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項目 可行性研究報告 xxxxxxxxx 研究設計院 25 糞尿及沖洗廢水 牛 糞 格柵渠 廢水儲存池 長草 電力輸出 細砂 沉 砂 渠 有機肥 發(fā)電機 沼氣加熱 計 量 池 發(fā)酵車間 泵 貯氣柜 沼氣凈化系統(tǒng) USR 反應器 沼渣固液分離機 沉 淀 池 UASB 反應器 貯 渣 池 貯 液 池 泵 回用 圖 53 養(yǎng)殖廢棄物綜合利用 工藝流程圖 本工程工藝流程主要包括四大部分，即：預處理工段、厭氧處理工段、有機肥處理工段和沼氣發(fā)電工段。 預處理工段 預處理工段主要由 格柵渠、 廢水儲存池、沉砂渠和 計量 池組成。 鮮牛糞采用專用運輸設備運至 沼氣 工程堆放場。 牛尿和生產污水則通過場內的污水管線泵入到廢水儲存池，作為調配糞污的用水。 廢水儲存池 前設置格柵渠， 以清除污水中較大的雜物。 廢水儲存池 內采Xxxxx 有限公司奶牛 養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項目 可行性研究報告 xxxxxxxxx 研究設計院 26 用機械攪拌方式，將含水率 80％的牛糞 與廢水 調配成含水率 93～94％ 的高濃度有機廢水 。由于鮮牛糞中含有大量的細砂和長草，在攪拌調漿過程中 采用禽草分離器 將漂浮在池面的長草人工清除。調制好的 糞便廢水 在通過沉砂渠時將細砂沉淀下來，并定期清除。 沉砂池出水進入 計量池， 池內安裝 蒸汽換熱系統(tǒng) 提高廢水水溫 以滿足中溫厭氧要求。 計量池 設有溫度傳感器，調整進入調節(jié)池的蒸汽量。 厭氧處理工段 由 USR 反應器 、沉 淀池 、 UASB 反應器 和 貯液池 組成。 本項目采用二級 厭氧處理工藝 （ USR＋ UASB）， 在無氧條件下，借兼性菌及專性厭氧細菌降解有機污染物，分解的主要產物是以甲烷為主的沼氣。 產生的沼氣經脫硫、脫水、脫雜凈化后進貯氣柜， 利用熱電聯供機組 發(fā)電。 由于厭氧反應過程需要在一定的溫度下進行，為了保證厭氧罐的溫度，對厭氧反應器也要采取適當的保溫措施。 UASB 排出廢水和固液分離機上清液， 排出沼液進入沼液池儲存。 有機肥處理工段 由 貯渣池、發(fā)酵車間 組成。 USR、 UASB、沉淀池排出的沼渣排入貯渣池儲存，在發(fā)酵車間設 置擠壓式固液分離機， 分離 沼渣 ，沼渣 制成有機肥 ，濾液 進入 沉淀池 。 沼氣發(fā)電工段 由 貯渣池、沼氣凈化間 組成。 沼氣的產生 Xxxxx 有限公司奶牛 養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項目 可行性研究報告 xxxxxxxxx 研究設計院 27 沼氣含 50~70%的 CH4， 25~40%的 CO2， 1~5%的硫化氫和氮硫化物，其中硫化氫含量約為 ~%。 USR、 UASB 厭氧反應 器 產生的沼氣先通過沼氣凈化系統(tǒng)，再進入貯氣柜儲存，然后送往發(fā)電機組發(fā)電， 發(fā)往沼氣鍋爐以備加熱， 余熱回收作為厭氧反應器加熱熱源。 1）貯氣柜 由于產氣量和用氣量之間存在著一個平衡，所以必須設置貯氣柜進行調節(jié)。貯氣柜體積應按最大調節(jié)容量決定。對于采用連續(xù)用 戶的情況，如鍋爐和發(fā)電，可以適當減少沼氣貯柜的尺寸。根據業(yè)主的要求 ，沼氣貯氣柜設計 1000m3。 貯氣柜有多種形式，目前常用的是浮罩式貯氣柜。浮罩式貯氣柜有低壓柜和中壓柜兩種，低壓柜在國內應用最廣，其由水封池和浮罩組成。浮動罩下的水室在冬季時應有防凍措施，應設置熱水盤管或吹入蒸汽。 2）水封罐 在沼氣管道上的適當地點應設置水封罐，以便調整和穩(wěn)定壓力，在消化池、貯氣柜、壓縮機、鍋爐房等構筑物之間起隔絕作用。水封罐也可兼作排除冷凝水之用。由于沼氣含有水分，沼氣柜下沼氣管道上的兩個水封罐中經常積存過多的水分，導致沼 氣柜與消化池內的壓力異常，也應定時從沼氣柜下水封罐放水，以保持合適的水位。因此，應定時地補充到所需要的水位。冬季應有切實可行的防凍措施。 3）安全裝置 貯氣柜應設置安全閥，進、出氣管道上應安裝阻火器。阻火器的作用是防止明火沿沼氣管道流竄，引起貯氣柜、集氣室及其他重要附屬設施的爆炸。一般在貯氣柜的進出氣管上以及壓縮機或鼓風機前Xxxxx 有限公司奶牛 養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項目 可行性研究報告 xxxxxxxxx 研究設計院 28 后，均應設置阻火器，有時為了安全，可串聯設置干式和濕式阻火器。由于沼氣柜的頻繁升降，鋼柜壁經常常時間與水封接觸，從而造成比較嚴重的銹蝕。因此，應根據實際運行情況，對沼氣柜的表面定期進行除 銹上漆工作。 沼氣的脫硫 沼氣中硫及硫化物（ H2S）對發(fā)動機具有很強的腐蝕性，如其成分超出規(guī)定標準（ 20mg/Nm3），必將影響機體、缸蓋、活塞、中冷器及進氣管系的正常使用壽命，嚴重的會造成部件無法使用，影響機組性能。同時也需考慮硫化物對沼氣柜的腐蝕。因此，沼氣在進入機組前應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，選用經過氧化處理的鑄鐵屑作脫硫劑，疏松劑一般為木屑，放在脫硫罐中。氣體以 ～ 度通過。當沼氣中硫化氫含量較低時，氣速可適當提高，接觸時間一般為 2～ 3min。吸收塔設兩組，以便交換使用。設計溫度為 25～35℃，脫硫裝置應有保溫措施。脫硫裝置前應有凝結水疏水器。 2）濕法脫硫 由兩部分組成，一為吸收塔，一為再生塔。含 2～ 3％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，經再生塔，通過催化劑，分解硫磺，使其再生，可以反復使用。此外，還可利用處理廠的出水，對沼氣進行噴淋水洗，去除硫化氫。在溫度為 20℃，壓力為 1atm 時，每 m3 水能溶解 硫化氫。 Xxxxx 有限公司奶牛 養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項目 可行性研究報告 xxxxxxxxx 研究設計院 29 一般當沼氣中硫化氫含量高，適于用濕式脫硫方法，同時還可以去除部 分二氧化碳，提高沼氣中甲烷的含量，但該法工藝復雜，需要專人職守且占地面積較大。如用地面積小，則可采用干法脫硫。脫硫劑一般需三個月更換一次。當沼氣作為燃氣機等地燃燒時，為了避免沼氣噴嘴或燃氣機的運轉發(fā)生故障，沼氣還應進一步凈化，進行過濾。 通過比較，認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)生意外事故的情況下，沼氣需要進行放空或緊急放空燃燒，因此，整個沼氣系統(tǒng)必須設置性能良好、適應沼氣排空燃燒特點、點火迅速可靠的放空火炬系統(tǒng)。以本期工程沼氣產量為基準，考慮事故排放的燃燒火炬，能燒掉所 產生的全部沼氣。 火炬頭采用多點高穩(wěn)定性防風式設計，燃燒穩(wěn)定充分，可以抵御惡劣的天氣條件影響而不熄火。火炬頭采用耐高溫合金鋼制造，大大地延長了使用壽命，它與火炬豎筒之間采用法蘭（配對）連接，可以十分方便地更換。 火炬采用大功率復式點火器，配以高能半導體點火槍，發(fā)火能量大（可達 20 焦耳以上），點火安全、可靠。在產生積碳、積水的情況下，點火槍仍能正常工作?；鹁娌捎脽崤夹突鹧鏅z測裝置，時時監(jiān)控火炬的著火情況，無論何時只要有氣體排放，均把檢測到的火炬頭著火情況，反饋給控制系統(tǒng)，從而控制點火器的啟停。 火炬的控制系 統(tǒng)可以實現自動點火功能，只要有氣體排放（點火信號），系統(tǒng)立即自動啟動點火器，點火器設置延時功能（以保護點Xxxxx 有限公司奶牛 養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項目 可行性研究報告 xxxxxxxxx 研究設計院 30 火器），延時時間可調，在一個點火周期內如果無火（火檢信號為無火），即刻再次啟動點火器，直到點著火（火檢信號有火）為止。在火炬的正常運行過程中，如果因意外事故熄火，點火器立刻工作，直到把火炬再次點燃。如果無點火信號，即使火檢信號為無火，點