(最新整理)规模化养猪场沼气工程设计

(最新整理)规模化养猪场沼气工程设计内容摘要：

没有搅拌装置及填料； SRT 及 MRT使其实 现了很高负荷率； 微生物天然固定 化，增加了工艺的稳定性； SS 含量低。 器； 器，使进料能均匀分布于消化器底部； SS 含量低； SS 负荷较高时易流失固体和微生物，运行技术要求较高。 适用于 SS 含量 低的有机废水 厌氧工艺的选择确定 从以上列表可知，各种类型的厌氧工艺各有其优缺点和使用范围，在一定的条件下选择适当的工艺型式是厌氧处理成功的关键所在。 对于本项目而言，由于需将全部猪粪和部分冲洗水一起混合均匀后进入厌氧罐进行厌氧发酵处理，其废水中含固量很高，因此，选择升流式厌氧固体反应器（ USR）是较为合适的。 选择 USR 处理工艺，反应器的固体滞留期（ SRT）和微生物滞留期（ MRT）远大于水力滞留期（ HRT）。 厌氧罐顶部在出水溢流渠前设置挡渣板，可以减少罐内内悬浮固体物质的流失，提高了 固体滞留期（ SRT）。 固体有机物的分解率与 SRT 呈正相关，固体滞留期（ SRT）加长，消化效率就大幅度提高；剩余厌氧微生物在重力的作用下沉淀下来，累积在固体床下部，使反应器微生物滞留期（ MRT）加长，既提高处理效率，又降低微生物对外加营养物质的需求，减少污泥的量。 厌氧反应器结构选择 普通的厌氧反应器均采用钢砼结构。 近年来为了缩短施工周期，节省建筑材料，提高反应池的施工质量，建设美观大方的能环工程处理装置，也多有采用新材料、新技术建造的厌氧反应器。 典型的有德国的利普（ Lipp）公司的利普罐 和德国 Farmetic 公司的搪瓷拼装罐。 这些技术应用金属朔性加工中的加工硬化原理和薄壳结构原理，通过专用技术和设备将镀锌或搪瓷拼装建造成。 钢筋混凝土制罐技术 安徽理工大学毕业论文 钢筋混凝土技术利用钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度上各自的优势，实现优势互补，通过现场浇注，可以得到较好的强度和防水性能的罐体，由于混凝土具有耐酸碱，耐温便等的性能，能够很好的保护内部钢筋，使之免受腐蚀，因此结构具有很好的防腐性能，结构成型后，进行简单的防腐和防渗处理就可以满足工程需要，使用寿命长，可达 50 年，后期维护和运行管理费用较低。 搪瓷拼装制罐技术 搪瓷拼装制罐技术使用软性搪瓷或其他防腐预制钢板，以快速低耗的现场拼装使之成型，预制钢板采用栓接方式拼装，栓接处加特制密封材料防漏。 此种预制钢板形成的保护层不仅能阻止罐体腐蚀，而且具有抗酸碱的功能。 拼装罐具有技术先进、性能优良、耐腐蚀性好、维修便利、外观美观，可拆迁等特点，其使用寿命达 30年。 利浦制罐技术 利浦制罐技术利用金属塑性加工中的加工硬化原理和薄壳结构原理，通过专用技术和设备，将一定规格的钢板，应用“螺旋、双折边、咬合“工艺来建造圆型的 LIPP 池、罐。 由于是机械化、自 动化制作和采用薄钢板作为建筑材料， LIPP 技术具有施工周期短，造价较低，质量好等优点。 结合本工程特点，主体厌氧反应器选择搪瓷拼装制罐，以方便使用和运行管理。 厌氧反应器配置选择 高浓度厌氧反应器内设置一套水力循环系统，使进料均匀分布于罐体底部并充分与厌氧微生物接触。 低浓度靠沼气产气过程以及进料过程并增加物料内循环泵实现物料的搅拌。 罐底设排渣系统，定期将罐底惰性污泥排出。 排出的污泥进入沼肥储存池，然后运送到下一个处理单元。 反应器上部设排水系统。 排水采用堰槽出水方式，溢流进入下一 个处理单元。 保温与增温选择 厌氧消化反应过程受温度影响很大，本项目厌氧处理单元设计为中温，其最佳温度范围为 30～ 35℃。 为了保证厌氧反应在冬季仍可正常运行，必须对系统实施整体保温措施，同时还需对厌氧消化罐进水进行增温处理。 保温 安徽理工大学毕业论文 系统整体保温包括管道、阀门保温；配料池、厌氧消化罐的保温。 对于各种管路能地埋的则地埋，地上管路采用常规保温方式实现；对厌氧消化罐、沼气储气柜，采用聚苯乙烯和聚氨酯等材料进行强化保温。 增温 增温能耗主要分为两部分，一部分为把参与反应物料的温度由 常温提升到反应温度，这一过程主要在预热池中进行，另一部分是保证 USR 反应器在相对稳定的温度下运行，补偿其运行过程中散失到环境中的能量。 为降低反应过程中的能耗，在本设计中一方面采用较高的物料浓度，在保证有机负荷不变的情况下，降低水的含量，降低物料增温能耗，另一方面，在反应器池体外增设一层保温层，以降低反应器的热量散失。 为保证反应器的正常启动以及热源的稳定性，本系统中采用沼气站内自建气煤两用锅炉产生的热水作为热源。 沼气净化与利用工艺选择 沼气净化工艺选择 厌氧反应器刚产出的沼气是含饱 和水蒸气的混合气体，除含有气体燃料 CH4 和惰性气体 CO2 外，还含有 H2S 和悬浮的颗粒状杂质。 H2S 不仅有毒，而且有很强的腐蚀性。 因此新生成的沼气不宜直接作燃料，还需进行气水分离、脱硫等净化处理，其中沼气的脱硫是其主要问题。 对于畜禽粪污产生的沼气，其中 H2S 气体含量约为 2020mg/ m3，而沼气作为燃气要求沼气中含 H2S 气体含量小于 100 ml/ m3，沼气的脱硫净化处理是必须的。 沼气脱硫主要有生物脱硫、化学脱硫两种方法。 生物脱硫法是利用无色硫细菌，如氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌等，在微氧条件下 将 H2S 氧化成单质硫。 这种脱硫方法已在德国沼气脱硫中广泛使用，在国内某些工程已有采用，其优点是：不需要催化剂、不需处理化学污泥，产生很少生物污泥、耗能低、可回收单质硫、去除效率高。 这种脱硫的技术关键是如何根据 H2S 的浓度来控制脱硫塔中氧化还原反应过程。 化学脱硫是将沼气通过脱硫剂床层，沼气中的 H2S 与活性氧化铁接触，生成三硫化二铁，然后含有硫化物的脱硫剂与空气中的氧接触，当有水存在时，铁的硫化物又转化安徽理工大学毕业论文 为氧化铁和单体硫。 这种脱硫再生过程可循环多次，直至氧化铁脱硫剂表面的大部分空隙被硫或其它杂质覆盖而失去活性 为止。 再生后的氧化铁可继续脱除沼气中的 H2S。 上述均为放热反应，但是，再生反应比脱硫反应要缓慢。 为了使硫化铁充分再生为氧化铁，工程上往往将上述两个过程分开进行。 本工程拟采用化学脱硫的方法对沼气进行脱硫处理。 厌氧罐中输出的含饱和水蒸气的沼气经过化学脱硫塔、气水分离器和凝水器等专用设备净化处理后送入发电机房发电使用。 沼气储存工艺选择 由于沼气产用速率之间的不平衡，所以必须设置储气柜进行调节。 沼气主要用于锅炉燃烧使用和沼气发电，储气柜的容积按日产量的 30%~40%设计。 储气柜结构形式有多种，包括混凝土结构、压力容器、膜结构等，本工程选择膜结构储气柜与厌氧反应器一体化建设。 沼肥利用工艺选择 沼肥有三个去向：第一个是在农耕施肥季节，沼肥输送（管道、车辆）至果园、苗圃、农田等施肥用地，作为液态有机肥使用；第二个是在非农耕施肥季节，将沼肥输送至农田附近的大型储存池，以备施肥季节使用；第二个是将沼肥运至有机肥生产区，与常规农用肥料如尿素、复合肥等按一定营养比例配比混合后，加工成高肥效的商品肥出售。 安徽理工大学毕业论文 工艺流程设计 余 热 泵 泵 泵 图 21 工艺流程图 工艺处理说明 养猪场猪粪、猪尿污水不仅含有高浓度有机污染物和高浓度固态悬浮物，而且富含氮、磷等营养元素，氨氮含量高。 针对该猪粪、猪尿的特点，设计工艺采用“格栅拦渣 —— 厌氧发酵 —— 沼气发电 —— 沼液沼渣综合利用 —— 零排放”工艺路线。 养猪场每天产生的猪粪、尿在集污池暂时储存后经格栅拦渣去除如塑料袋、草绳、树叶等无机杂物后进入集污配浆池，池内安装搅拌器，通过搅拌使之均匀调配成浓度（ TS）为 68%的混合料，然后泵入厌氧反应器进行厌氧发酵处理，物料进入厌氧反应器与厌氧活性污泥混合接触，通过厌氧微生物的吸附、吸收和生物降解作用，使有机污染物转化为 CH4和 CO2为主的气体（沼气）。 厌氧反应器外设置一水力循环系统，使物料与厌 养活性污泥充分混合。 厌氧罐罐体外部设置保温层。 厌氧反应器产生的沼气由集气室收集，存储在膜式气囊内。 经沼气输送管路送入后续沼气净化处理单元。 沼气经过化学脱。