【正文】 蒸汽等加熱 貯渣池 固液分離機(jī) 固體肥料用于農(nóng)田圖 51 能源生態(tài)型生產(chǎn)工藝流程圖畜禽場的畜舍沖洗水與畜尿先匯集到系統(tǒng)集水池，再與畜糞在攪拌池中攪拌均勻，將糞污調(diào)配成高濃度的發(fā)酵液（TS 濃度在 3％－10％左奶牛養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項(xiàng)目可行性研究報(bào)告18右） ，然后集中到集水池內(nèi)冬季向集水池內(nèi)增溫，確保厭氧反應(yīng)器進(jìn)料的溫度。厭氧消化器產(chǎn)生的沼氣經(jīng)凈化后貯存到貯氣柜，供發(fā)電或炊用。沼渣排入貯渣池后經(jīng)過固液分離機(jī)將含水率為 75％的沼渣作為固體肥料施用于農(nóng)田，上清液與沼液共同排入沼液池作為液態(tài)肥適用于農(nóng)田。 典型能源環(huán)保型沼氣工程工藝要求及特點(diǎn)“能源環(huán)保型”沼氣工程指畜禽養(yǎng)殖場的畜禽污水處理后達(dá)標(biāo)排放或以回用為最終目標(biāo)的處理工藝。工藝適宜的條件：（1）規(guī)模化養(yǎng)殖場，最小污水處理量每天 50t；（2）項(xiàng)目建設(shè)點(diǎn)周邊排水要求高，污水需要達(dá)標(biāo)排放。工藝特點(diǎn)：（1）在工藝前期盡可能通過物理方法去除污水中的固形物，降低厭氧消化器工作負(fù)荷；（2）舍內(nèi)清出的糞便以及固液分離機(jī)分離的糞渣可制作有機(jī)肥；（3）污水達(dá)標(biāo)排放，有效防止二次污染；（4）沼氣產(chǎn)量??；（5）主體工程投資大、運(yùn)行費(fèi)用高；（6）操作與管理水平要求較高。工藝說明采用“能源環(huán)保型”沼氣工程，項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)污水的達(dá)標(biāo)排放。固體糞便制作有機(jī)肥，并通過對沼氣的利用降低工程運(yùn)行費(fèi)用，此類工程項(xiàng)目具有良好的社會(huì)效益。目前該工藝一般采用高效厭氧反應(yīng)池奶牛養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項(xiàng)目可行性研究報(bào)告19（UASB）與先進(jìn)的好氧反應(yīng)池（SBR）相結(jié)合的典型工藝路線。典型工藝流程典型能源環(huán)保型工藝流程為：畜禽場污水 炊用、發(fā)電等 貯氣柜 沼氣凈化 沉淀池集水池 固液分離機(jī) 酸化調(diào)節(jié)池 UASB 反應(yīng)器畜禽場糞便 發(fā)酵車間 干化場 中間水池 加工車間 SBR 好氧池 固體肥料用于農(nóng)田 達(dá)標(biāo)排放 穩(wěn)定塘圖 52 能源環(huán)保型生產(chǎn)工藝流程圖畜禽場的畜舍沖洗水與畜尿先匯集到集水池，用污水泵提升至固液分離機(jī)，分離出的污水自流入沉淀池，進(jìn)一步去除水中的雜物。沉淀后污水經(jīng)酸化調(diào)節(jié)池進(jìn)入 UASB 厭氧消化器。經(jīng)厭氧消化后污水自流入調(diào)節(jié)池，通過污水泵泵入 SBR 池。為進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能和有效去除氨氮的目的，一般設(shè)置穩(wěn)定塘，以確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放。沉淀池、UASB 反應(yīng)池和 SBR 池的污泥排入干化場，經(jīng)干化后和畜舍清出的鮮糞經(jīng)好氧發(fā)酵后可作為優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥料使用。UASB 池在進(jìn)行厭氧生物反應(yīng)過程中產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過凈化送入貯氣柜供發(fā)電或炊用。 工藝確定綜合分析前述可利用資源量、沼氣量、產(chǎn)品供需平衡分析，本工程具備建設(shè)“能源生態(tài)型”條件。奶牛養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項(xiàng)目可行性研究報(bào)告20選擇“能源生態(tài)型”沼氣工程的原因在于：1）牛場每天為沼氣工程提供 250t 糞便，為工程提供了穩(wěn)定的發(fā)酵原料。2）在調(diào)節(jié)發(fā)酵原料濃度時(shí)，能夠完全利用其每天 320m3 廢水，不需要再對污水進(jìn)行處理。3）工程產(chǎn)生的沼氣用于發(fā)電。4）周邊農(nóng)田基地可完全消納工程產(chǎn)生的沼液、沼渣。5）選擇“能源生態(tài)型”工藝，投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，管理操作簡單。因此，沼氣工程設(shè)計(jì)類型確定為“能源生態(tài)型” 。 厭氧工藝選擇在“能源生態(tài)型”沼氣工程建設(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重要條件。下面就目前應(yīng)用較多的厭氧工藝進(jìn)行比較和確定。 可選擇的厭氧工藝厭氧接觸工藝反應(yīng)器厭氧接觸工藝反應(yīng)器是在連續(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，可大大縮短水力停留時(shí)間。目前，全混合式的厭氧接觸發(fā)應(yīng)器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于 SS 濃度較高的廢奶牛養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項(xiàng)目可行性研究報(bào)告21水處理中。升流式固體反應(yīng)器（USR）升流式固體反應(yīng)器是一種結(jié)構(gòu)簡單、適用于高懸浮固體原料的反應(yīng)器。原料從底部進(jìn)入消化器內(nèi)，與消化器里的活性污泥接觸，使原料得到快速消化。未消化的生物質(zhì)固體顆粒和沼氣發(fā)酵微生物靠自然沉降滯留于消化器內(nèi)，上清液從消化器上部溢出，這樣可以得到比水力滯留期高得多的固體滯留期（SRT）和微生物滯留期（MRT） ，從而提高了固體有機(jī)物的分解率和消化器的效率。 厭氧濾器（AF）厭氧濾器是采用填充材料作為微生物載體的一種高速厭氧反應(yīng)器，厭氧菌在填充材料上附著生長，形成生物膜。生物膜與填充材料一起形成固定的濾床。厭氧濾床可分為上流式厭氧濾床和下流式厭氧濾床兩種。污水在流動(dòng)過程中保持與充滿厭氧細(xì)菌的填料接觸，因?yàn)榧?xì)菌生長在填料上將不隨出水流失，在短的水力停留時(shí)間下可取得較長的污泥泥齡。厭氧濾器的缺點(diǎn)是填料載體價(jià)格較貴，反應(yīng)器建造費(fèi)用較高，此外，當(dāng)污水中 SS 含量較高時(shí)，容易發(fā)生短路和堵塞。上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）待處理的廢水被引入 UASB 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)生的厭氧反應(yīng)，產(chǎn)生沼氣引起污泥床的攪動(dòng)。在污泥床產(chǎn)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(yīng)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奶牛養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項(xiàng)目可行性研究報(bào)告22放的氣體被收集在三相分離器錐頂部的集氣室內(nèi)。液體中包含一些剩余的固體物和生物顆粒進(jìn)入到三相分離器的沉淀區(qū)內(nèi)，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(yīng)器的特點(diǎn)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(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。 膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器（EGSB）EGSB 是與 UASB 反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)相似，所不同的是在 EGSB 反應(yīng)器中采用相當(dāng)高的上流速度，因此，在 EGSB 反應(yīng)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(kuò)大。為了提高上升速度，EGSB 反應(yīng)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(chǎn)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(yīng)器中有很短的水力停留時(shí)間，從而 EGSB 可以高效的處理濃度較高的有機(jī)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：表 51 厭氧工藝性能比較反應(yīng)器名稱 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 適用范圍厭氧接觸反應(yīng)器投資較省、運(yùn)行管理簡單、容積負(fù)荷率較高，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)停留時(shí)間相對較長、出水水質(zhì)相對較差適用于 SS 含量較高的有機(jī)廢水升流式固體反應(yīng)器（USR）投資較省、運(yùn)行管理簡單、容積負(fù)荷率較高，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)停留時(shí)間相對較長、出水水質(zhì)相對較差適用于 SS 含量較高的有機(jī)廢水奶牛養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項(xiàng)目可行性研究報(bào)告23厭氧濾器（AF）處理效率高，耐負(fù)荷能力強(qiáng)，出水水質(zhì)相對較好投資相對較大，對廢水 SS 含量要求嚴(yán)格適用于 SS 含量較低的有機(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)相對較好投資相對較大，對廢水 SS 含量要求嚴(yán)格適用于 SS 含量較低的有機(jī)廢水膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器（EGSB）處理效率高，負(fù)荷能力強(qiáng)，出水水質(zhì)相對較好投資相對較大，對廢水 SS 含量要求嚴(yán)格適用于 SS 含量較少、高濃度的有機(jī)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(diǎn)和使用范圍，在一定的條件下選擇適當(dāng)?shù)墓に囆问绞菂捬跆幚沓晒Φ年P(guān)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(yīng)器應(yīng)適用于進(jìn)水 SS 較高的有機(jī)廢水，由上表可以看出，升流式固體反應(yīng)器（USR ）是比較適宜的。該反應(yīng)器形式有利于節(jié)約投資；較長的水力停留時(shí)間有利于的充分消化與降解，沼氣的產(chǎn)量相對較高且相對穩(wěn)定；有利于項(xiàng)目的順利實(shí)施與運(yùn)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發(fā)酵工程、房山區(qū)南韓繼和平谷縣南獨(dú)樂河豬糞廢水沼氣工程的厭氧消化器均采用 USR 工藝，運(yùn)行穩(wěn)定，效果較好。但是，畜禽養(yǎng)殖場廢水有機(jī)物濃度高，采用一級厭氧工藝出水中有機(jī)物濃度仍較高，為進(jìn)一步充分回收沼氣，降低沼液的有機(jī)物濃度，在USR 增加二級厭氧工藝 —上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）是較為合適的。奶牛養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項(xiàng)目可行性研究報(bào)告24 工藝流程根據(jù) xx 有限公司奶牛場現(xiàn)狀與其周邊農(nóng)村環(huán)境，確定本項(xiàng)目采用能源生態(tài)型，工藝流程如下： 糞尿及沖洗廢水 牛 糞 格柵渠 廢水儲(chǔ)存池 長草電力輸出 細(xì)砂 沉 砂 渠 有機(jī)肥發(fā)電機(jī) 沼氣加熱 計(jì) 量 池 發(fā)酵車間 泵 貯氣柜 沼氣凈化系統(tǒng) USR 反應(yīng)器 沼渣固液分離機(jī) 沉 淀 池 UASB 反應(yīng)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(yù)處理工段、厭氧處理工段、有機(jī)肥處理工段和沼氣發(fā)電工段。奶牛養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項(xiàng)目可行性研究報(bào)告25 預(yù)處理工段預(yù)處理工段主要由格柵渠、廢水儲(chǔ)存池、沉砂渠和計(jì)量池組成。鮮牛糞采用專用運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)至沼氣工程堆放場。牛尿和生產(chǎn)污水則通過場內(nèi)的污水管線泵入到廢水儲(chǔ)存池，作為調(diào)配糞污的用水。廢水儲(chǔ)存池前設(shè)置格柵渠，以清除污水中較大的雜物。廢水儲(chǔ)存池內(nèi)采用機(jī)械攪拌方式，將含水率 80％的牛糞與廢水調(diào)配成含水率 93～94％的高濃度有機(jī)廢水。由于鮮牛糞中含有大量的細(xì)砂和長草，在攪拌調(diào)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(diào)制好的糞便廢水在通過沉砂渠時(shí)將細(xì)砂沉淀下來，并定期清除。沉砂池出水進(jìn)入計(jì)量池，池內(nèi)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(jì)量池設(shè)有溫度傳感器，調(diào)整進(jìn)入調(diào)節(jié)池的蒸汽量。 厭氧處理工段由 USR 反應(yīng)器、沉淀池、 UASB 反應(yīng)器和貯液池組成。本項(xiàng)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(xì)菌降解有機(jī)污染物，分解的主要產(chǎn)物是以甲烷為主的沼氣。產(chǎn)生的沼氣經(jīng)脫硫、脫水、脫雜凈化后進(jìn)貯氣柜，利用熱電聯(lián)供機(jī)組發(fā)電。由于厭氧反應(yīng)過程需要在一定的溫度下進(jìn)行，為了保證厭氧罐的溫度，對厭氧反應(yīng)器也要采取適當(dāng)?shù)谋卮胧ASB 排出廢水和固液分離機(jī)上清液，排出沼液進(jìn)入沼液池儲(chǔ)存。 有機(jī)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(chǔ)存，在發(fā)酵車間設(shè)置擠壓式固液分離機(jī)，分離沼渣，沼渣制成有機(jī)肥，濾液進(jìn)入沉淀池。奶牛養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項(xiàng)目可行性研究報(bào)告26 沼氣發(fā)電工段由貯渣池、沼氣凈化間組成。沼氣的產(chǎn)生沼氣含 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(yīng)器產(chǎn)生的沼氣先通過沼氣凈化系統(tǒng)，再進(jìn)入貯氣柜儲(chǔ)存，然后送往發(fā)電機(jī)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(yīng)器加熱熱源。1）貯氣柜由于產(chǎn)氣量和用氣量之間存在著一個(gè)平衡，所以必須設(shè)置貯氣柜進(jìn)行調(diào)節(jié)。貯氣柜體積應(yīng)按最大調(diào)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(dāng)減少沼氣貯柜的尺寸。根據(jù)業(yè)主的要求，沼氣貯氣柜設(shè)計(jì) 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(nèi)應(yīng)用最廣，其由水封池和浮罩組成。浮動(dòng)罩下的水室在冬季時(shí)應(yīng)有防凍措施，應(yīng)設(shè)置熱水盤管或吹入蒸汽。2）水封罐在沼氣管道上的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)應(yīng)設(shè)置水封罐，以便調(diào)整和穩(wěn)定壓力，在消化池、貯氣柜、壓縮機(jī)、鍋爐房等構(gòu)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(gè)水封罐中經(jīng)常積存過多的水分，導(dǎo)致沼氣柜與消化池內(nèi)的壓力異常，也應(yīng)定時(shí)從沼氣柜下水封罐放水，以保持合適的水位。因此，應(yīng)定時(shí)地補(bǔ)充到所需要的水位。冬季應(yīng)有