奶牛养殖废弃物综合利用示范项目可行性研究报告(编辑修改稿)

奶牛养殖废弃物综合利用示范项目可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

流式厌氧滤床和下流式厌氧滤床两种。 污水在流动过程中保持与充满厌氧细菌的填料接触，因为细菌生长在填料上将不随出水流失，在短的水力停留时间下可取得较长的污泥泥龄。 厌氧滤器的缺点是填料载体价格较贵，反应器建造费用较高，此外，当污水中 SS 含量较高时，容易发生短路和堵塞。 上流式厌氧污泥床反应器（ UASB） Xxxxx 有限公司奶牛 养殖废弃物综合利用示范项目 可行性研究报告 xxxxxxxxx 研究设计院 22 待处理的废水被引入 UASB 反应器的底部，向上流过由絮状或颗粒状厌氧污泥的污泥床。 随着污水与污泥相接触而发生的厌氧反应，产生沼气引起污泥床的搅动。 在污泥床产生的沼气有一部分附着在颗粒污泥上，自由气泡和附着在污泥颗粒上的气泡上升至反应器的上部。 污泥颗粒上升撞击到三相分离器挡板的下部，这引起的附着的气泡释放；托起的污泥颗粒沉淀回到污泥层的表面。 自由状态下的沼气和由污泥颗粒释放的气体被收集在三相分离器锥顶部的集气室内。 液体中包含一些剩余的固 体物和生物颗粒进入到三相分离器的沉淀区内，剩余固体物和生物颗粒从液体中分离并通过三相分离器的锥板间隙回到污泥层。 UASB 反应器的特点在于可维持较高的污泥浓度，很长的污泥泥龄（ 30 天以上），较高的进水容积负荷率，从而大大提高了厌氧反应器单位体积的处理能力。 膨胀颗粒污泥床反应器（ EGSB） EGSB 是与 UASB 反应器的结构相似，所不同的是在 EGSB 反应器中采用相当高的上流速度，因此，在 EGSB 反应器中颗粒污泥处于完全或部分“膨胀化”的状态，即污泥床的体积由于颗粒之间的平均距离的增加而扩大。 为了提高上升 速度， EGSB 反应器采用较大的高度与直径比和很大的回流比。 在高速上升速度和产气的搅拌作用下，废水与颗粒污泥间的接触更充分，因此可允许废水在反应器中有很短的水力停留时间，从而 EGSB 可以高效的处理浓度较高的有机废水。 厌氧工艺比较 上述几种典型的厌氧 工艺 适用性能比较见下表 51： Xxxxx 有限公司奶牛 养殖废弃物综合利用示范项目 可行性研究报告 xxxxxxxxx 研究设计院 23 表 51 厌氧工艺性能比较 反应器名称 优点 缺点 适用范围 厌氧接触 反应器 投资较省、运行管理简单、容积负荷率较高，耐冲击负荷能力强 停留 时间 相对较长、出水水质相对较差 适用于 SS 含量较 高 的有机废水 升流式固体反应器（ USR） 投资较省、运行管理简单、容积负荷率较高，耐冲击负荷能力强 停留 时间 相对较长、出水水质相对较差 适用于 SS 含量较 高 的有机废水 厌氧滤器（ AF） 处理效率高，耐负荷能力强，出水水质相对较好 投 资 相 对 较大，对废水 SS 含量要求严格 适用于 SS 含量较低的有机废水 上流式厌氧污泥床反应器（ UASB） 处理效率高，耐负荷能力强，出水水质相对较好 投 资 相 对 较大，对废水 SS 含量要求严格 适用于 SS 含量较低的有机废水 膨胀颗粒污泥床反应器（ EGSB） 处理效率高，负荷能力强，出水水质相对较好 投 资 相 对 较大，对废水 SS 含量要求严格 适用于 SS 含量较少、高浓度的有机废水 厌氧工艺确定 从表 51 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形式是厌氧处理成功的关键所在。 对于畜禽养殖场废水而言，其废水中含固量很高，因此选择 的厌氧反应器应适用于进水 SS 较高的有机废水， 由上表可以看出， 升流式固体反应器（ USR）是比较适宜的。 该反应器形式有利于节约投资；较长的水力停留时间有利于的充分消化与降解，沼气的产量相对较高且相对稳定；有利于项目的顺利实施与运行管理。 留民营鸡粪污水中温沼气发酵工程、房山区琉 璃河猪粪废水沼气Xxxxx 有限公司奶牛 养殖废弃物综合利用示范项目 可行性研究报告 xxxxxxxxx 研究设计院 24 发酵工程、房山区南韩继和平谷县南独乐河猪粪废水沼气工程的厌氧消化器均采用 USR 工艺，运行稳定，效果较好。 但是， 畜禽养殖场废水 有机物浓度高， 采用一级厌氧工艺出水中有机物浓度仍较高 ，为进一步充分回收沼气，降低沼液的有机物浓度， 在 USR 增加二级厌氧工艺 — 上流式厌氧污泥床反应器（ UASB）是较为合适的。 工艺流程 根据 有限公司 奶牛 场 现状与其周边农村环境，确定本项目采用 能源生态型，工艺流程如下： Xxxxx 有限公司奶牛 养殖废弃物综合利用示范项目 可行性研究报告 xxxxxxxxx 研究设计院 25 粪尿及冲洗废水 牛 粪 格栅渠 废水储存池 长草 电力输出 细砂 沉 砂 渠 有机肥 发电机 沼气加热 计 量 池 发酵车间 泵 贮气柜 沼气净化系统 USR 反应器 沼渣固液分离机 沉 淀 池 UASB 反应器 贮 渣 池 贮 液 池 泵 回用 图 53 养殖废弃物综合利用 工艺流程图 本工程工艺流程主要包括四大部分，即：预处理工段、厌氧处理工段、有机肥处理工段和沼气发电工段。 预处理工段 预处理工段主要由 格栅渠、 废水储存池、沉砂渠和 计量 池组成。 鲜牛粪采用专用运输设备运至 沼气 工程堆放场。 牛尿和生产污水则通过场内的污水管线泵入到废水储存池，作为调配粪污的用水。 废水储存池 前设置格栅渠， 以清除污水中较大的杂物。 废水储存池 内采Xxxxx 有限公司奶牛 养殖废弃物综合利用示范项目 可行性研究报告 xxxxxxxxx 研究设计院 26 用机械搅拌方式，将含水率 80％的牛粪 与废水 调配成含水率 93～94％ 的高浓度有机废水。 由于鲜牛粪中含有大量的细砂和长草，在搅拌调浆过程中 采用禽草分离器 将漂浮在池面的长草人工清除。 调制好的 粪便废水 在通过沉砂渠时将细砂沉淀下来，并定期清除。 沉砂池出水进入 计量池， 池内安装 蒸汽换热系统 提高废水水温 以满足中温厌氧要求。 计量池 设有温度传感器，调整进入调节池的蒸汽量。 厌氧处理工段 由 USR 反应器 、沉 淀池 、 UASB 反应器 和 贮液池 组成。 本项目采用二级 厌氧处理工艺 （ USR＋ UASB）， 在无氧条件下，借兼性菌及专性厌氧细菌降解有机污染物，分解的主要产物是以甲烷为主的沼气。 产生的沼气经脱硫、脱水、脱杂净化后进贮气柜， 利用热电联供机组 发电。 由于厌氧反应过程需要在一定的温度下进行，为了保证厌氧罐的温度，对厌氧反应器也要采取适当的保温措施。 UASB 排出废水和固液分离机上清液， 排出沼液进入沼液池储存。 有机肥处理工段 由 贮渣池、发酵车间 组成。 USR、 UASB、沉淀池排出的沼渣排入贮渣池储存，在发酵车间设 置挤压式固液分离机， 分离 沼渣 ，沼渣 制成有机肥 ，滤液 进入 沉淀池。 沼气发电工段 由 贮渣池、沼气净化间 组成。 沼气的产生 Xxxxx 有限公司奶牛 养殖废弃物综合利用示范项目 可行性研究报告 xxxxxxxxx 研究设计院 27 沼气含 50~70%的 CH4， 25~40%的 CO2， 1~5%的硫化氢和氮硫化物，其中硫化氢含量约为 ~%。 USR、 UASB 厌氧反应 器 产生的沼气先通过沼气净化系统，再进入贮气柜储存，然后送往发电机组发电， 发往沼气锅炉以备加热， 余热回收作为厌氧反应器加热热源。 1）贮气柜 由于产气量和用气量之间存在着一个平衡，所以必须设置贮气柜进行调节。 贮气柜体积应按最大调节容量决定。 对于采用连续用 户的情况，如锅炉和发电，可以适当减少沼气贮柜的尺寸。 根据业主的要求 ，沼气贮气柜设计 1000m3。 贮气柜有多种形式，目前常用的是浮罩式贮气柜。 浮罩式贮气柜有低压柜和中压柜两种，低压柜在国内应用最广，其由水封池和浮罩组成。 浮动罩下的水室在冬季时应有防冻措施，应设置热水盘管或吹入蒸汽。 2）水封罐 在沼气管道上的适当地点应设置水封罐，以便调整和稳定压力，在消化池、贮气柜、压缩机、锅炉房等构筑物之间起隔绝作用。 水封罐也可兼作排除冷凝水之用。 由于沼气含有水分，沼气柜下沼气管道上的两个水封罐中经常积存过多的水分，导致沼 气柜与消化池内的压力异常，也应定时从沼气柜下水封罐放水，以保持合适的水位。 因此，应定时地补充到所需要的水位。 冬季应有切实可行的防冻措施。 3）安全装置 贮气柜应设置安全阀，进、出气管道上应安装阻火器。 阻火器的作用是防止明火沿沼气管道流窜，引起贮气柜、集气室及其他重要附属设施的爆炸。 一般在贮气柜的进出气管上以及压缩机或鼓风机前Xxxxx 有限公司奶牛 养殖废弃物综合利用示范项目 可行性研究报告 xxxxxxxxx 研究设计院 28 后，均应设置阻火器，有时为了安全，可串联设置干式和湿式阻火器。 由于沼气柜的频繁升降，钢柜壁经常常时间与水封接触，从而造成比较严重的锈蚀。 因此，应根据实际运行情况，对沼气柜的表面定期进行除 锈上漆工作。 沼气的脱硫 沼气中硫及硫化物（ H2S）对发动机具有很强的腐蚀性，如其成分超出规定标准（ 20mg/Nm3），必将影响机体、缸盖、活塞、中冷器及进气管系的正常使用寿命，严重的会造成部件无法使用，影响机组性能。 同时也需考虑硫化物对沼气柜的腐蚀。 因此，沼气在进入机组前应采取必要的脱硫措施。 1）干法脱硫 一般采用常压氧化铁法脱硫，选用经过氧化处理的铸铁屑作脱硫剂，疏松剂一般为木屑，放在脱硫罐中。 气体以 ～ 度通过。 当沼气中硫化氢含量较低时，气速可适当提高，接触时间一般为 2～ 3min。 吸收塔设两组，以便交换使用。 设计温度为 25～35℃，脱硫装置应有保温措施。 脱硫装置前应有凝结水疏水器。 2）湿法脱硫 由两部分组成，一为吸收塔，一为再生塔。 含 2～ 3％的碳酸钠溶液，由吸收塔塔顶下喷淋，沼气由下而上逆流接触，除去硫化氢。 碳酸钠溶液吸收硫化氢后，经再生塔，通过催化剂，分解硫磺，使其再生，可以反复使用。 此外，还可利用处理厂的出水，对沼气进行喷淋水洗，去除硫化氢。 在温度为 20℃，压力为 1atm 时，每 m3 水能溶解 硫化氢。 Xxxxx 有限公司奶牛 养殖废弃物综合利用示范项目 可行性研究报告 xxxxxxxxx 研究设计院 29 一般当沼气中硫化氢含量高，适于用湿式脱硫方法，同时还可以去除部 分二氧化碳，提高沼气中甲烷的含量，但该法工艺复杂，需要专人职守且占地面积较大。 如用地面积小，则可采用干法脱硫。 脱硫剂一般需三个月更换一次。 当沼气作为燃气机等地燃烧时，为了避免沼气喷嘴或燃气机的运转发生故障，沼气还应进一步净化，进行过滤。 通过比较，认为干法脱硫适合本工程。 沼气的事故排放 在沼气无法正常利用或发生意外事故的情况下，沼气需要进行放空或紧急放空燃烧，因此，整个沼气系统必须设置性能良好、适应沼气排空燃烧特点、点火迅速可靠的放空火炬系统。 以本期工程沼气产量为基准，考虑事故排放的燃烧火炬，能烧掉所 产生的全部沼气。 火炬头采用多点高稳定性防风式设计，燃烧稳定充分，可以抵御恶劣的天气条件影响而不熄火。 火炬头采用耐高温合金钢制造，大大地延长了使用寿命，它与火炬竖筒之间采用法兰（配对）连接，可以十分方便地更换。 火炬采用大功率复式点火器，配以高能半导体点火枪，发火能量大（可达 20 焦耳以上），点火安全、可靠。 在产生积碳、积水的情况下，点火枪仍能正常工作。 火炬采用热偶型火焰检测装置，时时监控火炬的着火情况，无论何时只要有气体排放，均把检测到的火炬头着火情况，反馈给控制系统，从而控制点火器的启停。 火炬的控制系 统可以实现自动点火功能，只要有气体排放（点火信号），系统立即自动启动点火器，点火器设置延时功能（以保护点Xxxxx 有限公司奶牛 养殖废弃物综合利用示范项目 可行性研究报告 xxxxxxxxx 研究设计院 30 火器），延时时间可调，在一个点火周期内如果无火（火检信号为无火），即刻再次启动点火器，直到点着火（火检信号有火）为止。 在火炬的正常运行过程中，如果因意外事故熄火，点火器立刻工作，直到把火炬再次点燃。 如果无点火信号，即使火检信号为无火，点。