大中型沼氣工程技課件

大中型沼氣工程界定模式：能源環(huán)保模式、能源生態(tài)模式杭州浮山養(yǎng)殖場能源生態(tài)沼氣工程示意圖1第1頁/共72頁燈塔養(yǎng)殖場能源環(huán)保型沼氣工程2第2頁/共72頁沼氣工程規(guī)模分類指標3第3頁/共72頁大中型沼氣工程的國內(nèi)外研究進展4第4頁/共72頁1、國外沼氣工程發(fā)展現(xiàn)狀據(jù)世界銀行統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：截止2007年年底，歐洲沼氣產(chǎn)量達到590萬噸油當量（相當于70億立方米天燃氣）。其中德國為191萬噸油當量/年，英國為170萬噸油當量/年。德國、瑞典、英國、美國等歐美發(fā)達國家在沼氣工程發(fā)展現(xiàn)狀也代表了國際沼氣工程產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀。5第5頁/共72頁德國在歐洲國家中，德國是發(fā)展中小型農(nóng)場沼氣工程的典型代表，主要動力來自于一些優(yōu)惠鼓勵政策的出臺。《可再生能源優(yōu)先法》2000年《電力并網(wǎng)法》（1990）沼氣工程數(shù)量：1992年139家，2000年1050家，2003年3000家，2006年底3500座沼氣發(fā)電的裝機總量1999年50兆瓦2002年250兆瓦2008年的1300兆瓦。德國沼氣協(xié)會估計,到2020年,總裝機將達到9500兆瓦。6第6頁/共72頁瑞典瑞典是使用沼氣作汽車燃料最先進的國家。1996年，瑞典開始把沼氣提純至甲烷含量95%以上作為汽車燃料使用，并制定了相關(guān)標準。目前，有779輛沼氣燃料公共汽車，4500輛汽油、沼氣與天然氣混合燃料的小汽車。2004年開始，也有火車以這種方式運行。在瑞典，交通工具所使用的氣體燃料中，沼氣占54%，其余是天然氣。2004年開始，哥德堡等城市把沼氣與天然氣管網(wǎng)連接，輸送到用戶。瑞典沼氣協(xié)會估算，若以10%農(nóng)地和林業(yè)廢棄物生產(chǎn)沼氣，沼氣生產(chǎn)能力將達到853萬噸油當量/年，而目前的瑞典全國能耗僅為768萬噸油當量，到2020年瑞

典成為世界上第一個不依賴石油的國家。7第7頁/共72頁英國2002年英國開始實行綠色證書系統(tǒng)—《可再生能源義務(wù)證書系統(tǒng)》，該系統(tǒng)要求電力供應(yīng)商每年增加可再生能源發(fā)電的份額，2005~2006年度為5.7%，2015年將達到15.4%。該系統(tǒng)中，沼氣是最具代表性的可再生能源，沼氣份額的增加主要是填埋氣發(fā)電市場的增加，填埋氣是綠色證書系統(tǒng)的受益者。2004～2005年度，沼氣占可再生能源發(fā)電的35.9%（填埋氣占33.6%，污水處理沼氣占2.3%）。8第8頁/共72頁美國美國在沼氣方面主要集中在基礎(chǔ)研究上，如產(chǎn)甲烷菌的基因排序、厭氧消化的生化過程、厭氧消化微生物菌

群結(jié)構(gòu)及沼渣沼液中的特殊生物酶，而應(yīng)用技術(shù)研究相對較少。美國把沼氣作為能源開發(fā)利用主要是垃圾填埋氣，目前，垃圾場是美國沼氣生產(chǎn)的主要來源，占總數(shù)的34％。2007年，美國垃圾管理公司已在北美運行281個垃圾場，其中

100個已經(jīng)具有某些沼氣轉(zhuǎn)換能源的能力。美國更注重新技術(shù)研發(fā)，已開始試驗沼氣燃料電池替代傳統(tǒng)的內(nèi)燃機發(fā)電。9第9頁/共72頁中國八十年代以來，規(guī)?；B(yǎng)殖場的逐年增加，畜禽糞便污染日趨嚴重；與此同時，我國農(nóng)村用能短缺，大中型沼氣工程迎來了第一個快速發(fā)展期。中央投資不斷增加政策給予大力傾斜截至2008年底，我國畜禽養(yǎng)殖場沼氣工程達39510處，總池容451.476萬立方米，年產(chǎn)沼氣約5.2億立方米。大型工程2761處，年產(chǎn)沼氣約2.7億立方米中型工程12864處年產(chǎn)沼氣約1.8億立方米小型沼氣工程23885處，年產(chǎn)沼氣7096萬立方米。10第10頁/共72頁大中型沼氣工程厭氧消化器分類指標消化器類型11第11頁/共72頁分類指標Hydraulic

Retention

Time

(HRT)HRT：一個消化器內(nèi)的發(fā)酵液按體積計算被全部置換所需要的時間，單位為天（d）或小時（h）。12第12頁/共72頁HRT(d)=V/QV:消化器有效容積（m3）Q:每天進料量（m3）投配率（%）=【每天進料體積（m3）/消化器有效容積】*100%消化器體積=【每天的污水量（m3）*HRT（d）】/消化器有效容積（%)SRT13第13頁/共72頁Solids

Retention

Time

(SRT)SRT是指懸浮固體物質(zhì)從消化器里被置換的時間。SRT=[(TSSr)(RV*Dr)]

/[(TSSe)(EV*De)]TSSr---消化器內(nèi)總懸浮固體的平均質(zhì)量分數(shù)

TSSe---消化器出水的總懸浮固體的平均質(zhì)量分數(shù)

RV-----反應(yīng)器體積；EV---每天出水的體積Dr-----消化器內(nèi)固體物的密度；De-----出水里的固體物的密度SRT

與HRT的關(guān)系：完全混合消化器、非完全混合消化器Dairy

Waste

Volatile

Solids

Destruction14第14頁/共72頁MRTMicrob

Retention

Time

(MRT)MRT是指微生物細胞的生成到被置換出消化器的時間。MRT、微生物增代時間與消化器消化能力之間的關(guān)系qmax稱為基質(zhì)最大比消耗速率。15第15頁/共72頁厭氧消化器分類16第16頁/共72頁厭氧消化器17第17頁/共72頁常規(guī)型、污泥滯留型、附著型常規(guī)型1.常規(guī)消化器18第18頁/共72頁或稱普通消化池。當無輔助攪拌裝置時，固體停留時間為30d～60d，有機負荷為1.6kgVS（揮發(fā)性固體）/m3·d；當有輔助攪拌裝置時，水力停留時間一般為6d～30d，有機負荷為

8kgVS/m3·d。2．全混合式厭氧反應(yīng)器（AP）特點：在一個池內(nèi)完成厭氧消化和污泥分離；混合均勻、避免堵塞、氣體逸出不暢現(xiàn)象。沼氣出水排泥原料全混合厭氧反應(yīng)器缺點：底物未完全消化，攪拌耗能高，消化器需要體積大，實際運行較難。19第19頁/共72頁3.塞流式消化器（PFR）特點：原料在消化器內(nèi)呈活塞式推移狀態(tài)，適宜懸浮固體物和有機廢水的處理，如牛糞、酒精廢醪液等等。優(yōu)點：無需攪拌，結(jié)構(gòu)簡單，能耗低；適用高SS廢物的處理；運轉(zhuǎn)方便，故障少，穩(wěn)定性高。缺點：固體物易沉底，影響消化器有效體積；需要固體和微生物回流接種；容器內(nèi)溫度難保持一致，效率低；易產(chǎn)生

結(jié)殼。20第20頁/共72頁厭氧接觸反應(yīng)器排出的混合液在沉淀池中分離后再回流到反應(yīng)器中。與普通消化池相比，它不需要很長的水力停留時間或很大的反應(yīng)器容積。有效處理的關(guān)鍵在于污泥沉淀性能和污泥分離效率。1．厭氧接觸工藝沼氣出水排泥污水或污泥出水回流污泥污泥滯留型優(yōu)點：底物能混合均勻，能真空在脫較氣高器的負荷沉淀池運行。缺點：需要額

外的設(shè)備投資。21第21頁/共72頁有機負荷：為2.1

kg(BOD)/m3·d

～

5.0kg(BOD)/m3·d或12.5

kg(COD)/m3·d

～

30.0

kg(COD)/m3·d。22第22頁/共72頁適宜溫度：多數(shù)是在中溫范圍適宜濃度：該法適用于處理BOD5

大于1500mg/L的廢水，出水的BOD5

在200mg/L～1000mg/L之間。厭氧接觸工藝運行參數(shù)2.升流式厭氧污泥床（UASB）上流式厭氧污泥床反應(yīng)器有圓形、矩形，高度一般為3-8米，小型反應(yīng)器多為圓形，大型反應(yīng)器多為矩形。UASB是Lettinga于1974-1978年研制的新工藝，目前發(fā)展最快，應(yīng)用廣泛的消化器。特點：結(jié)構(gòu)簡單、運行費用低、處理效率高；要求：處理可溶性廢水，要求較低的懸浮固體含量。23第23頁/共72頁UASB工作原理沼氣氣室沉降室氣、固、液分離示意圖（德國的專利技術(shù)）液、固混合液通道污泥床24第24頁/共72頁懸浮層UASB優(yōu)點：①除三項分離器外消化器結(jié)構(gòu)簡單，沒攪拌裝置及填料；②長的SRT及MRT使其實現(xiàn)了很高負荷率；③顆粒污泥的形成使微生物天然固定化，增加了工藝的穩(wěn)定性；④出水SS含量低。缺點：①需要安裝三項分離器；②需要有效的布水器，使進料能均布于消化器底部；③進水要求低SS含量；④在高水力負荷或高SS負荷時易流失固體和微生物，運行技術(shù)要求較高。25第25頁/共72頁UASB接種物

1）能夠適應(yīng)將要處理的有機物，特別是在處理有毒物質(zhì)時這一點更重要；2）污泥需具有良好的沉降性能。接種物的獲取啟動注意事項：

1）最初污泥負荷應(yīng)低于0.1~0.2kgCOD/(kgVSS.d)；污水中的各種揮發(fā)性酸未能有效分解之前不應(yīng)提高反應(yīng)器負荷；環(huán)境條件應(yīng)有利于沼氣發(fā)酵細菌的繁殖。26第26頁/共72頁污泥的分布與流失27第27頁/共72頁UASB顆粒污泥：由厭氧消化細菌和胞外多聚物構(gòu)成的微生物顆粒。顆粒污泥形狀：范圍0.2~5mm,成熟直徑2~3mm;

產(chǎn)酸菌28第28頁/共72頁產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌甲烷八疊球菌甲烷螺菌乙酸裂解菌顆粒污泥圖片顆粒污泥細菌分裂照片電鏡掃描圖片第29頁/共72頁293.膨脹顆粒污泥床（EGSB）1-配水系統(tǒng)；2-反應(yīng)區(qū)；3-定相分離器；4-沉淀區(qū)；5-出水系統(tǒng)；6-出水循環(huán)改進的UASB;高度達20~30m的反應(yīng)器，具有高速回水流，可低溫條件下運行；COD去除率高；運行條件和控制技術(shù)要求高，不適合用于處理固體物含量高的廢水。系統(tǒng)30第30頁/共72頁4.內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)（internal

circulation)厭氧反應(yīng)器1進水；2第一反應(yīng)室集氣罩；3沼氣提升管；4氣液分離器；5沼氣導管；6回流管；7第二反應(yīng)室集氣罩；8集氣管；9沉淀區(qū)；10出水管；11氣封；1986年由荷蘭某公司研究成功并用于生產(chǎn)內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器，是目前世界上效

能最高的厭氧反應(yīng)器。該反應(yīng)器是集

UASB反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器的優(yōu)點于

一身，利用反應(yīng)器內(nèi)所產(chǎn)沼氣的提升力

實現(xiàn)發(fā)酵料液內(nèi)循環(huán)的一種新型反應(yīng)器。第31頁/共72頁31IC反應(yīng)器結(jié)構(gòu)與原理兩個UASB反應(yīng)器疊加16-25m，高徑比4-8；優(yōu)點：1）具有很高的容積負荷率；2）節(jié)省基建投資和占地面積；3）沼氣提升實現(xiàn)內(nèi)

循環(huán)，不必外加動力；

4）抗沖擊負荷能力強；5）具有緩沖pH的能力。32第32頁/共72頁5.升流式固體反應(yīng)器（USR）USR是一種結(jié)構(gòu)簡單、適用于高懸浮固體原料的反應(yīng)器。未消化的固體顆粒和沼氣發(fā)酵微生物靠自然沉降滯留于消化器內(nèi)，提高了固體有機物的分解率和消化器的效率。該反應(yīng)器效率接近UASB功能，但適用于高SS原料，應(yīng)用前景廣闊。33第33頁/共72頁6.折流式反應(yīng)器每個單元相當于一個反應(yīng)器；

適用于低濃度的生活污水處理；

效果不理想原因：1是進料負荷集中于第一個小室，超負荷運行易酸化；2是酸化的料液會影響后面的料液。34第34頁/共72頁附著膜型消化器附著膜型消化器的特征是在反應(yīng)器內(nèi)安裝有惰性支持物（又稱填料）供微生物附著，并形成生物膜。這就使進料中的液體和固體在穿流而過的情況下，滯留微生物于生物膜內(nèi)，并且在HRT相當短的情況下，可阻止微生物沖出。35第35頁/共72頁這類反應(yīng)器SRT較短，影響固體物的轉(zhuǎn)化，因此只適用于處理低濃度、低SS有機廢水。這類消化器有：厭氧濾器、流化床和膨脹床。后兩種反應(yīng)器多處于實驗室研究階段。1.厭氧濾器（AF）厭氧濾器AF在實用上多用纖維或硬塑料作為支持物，使細菌附著于表面形成生物膜。不適用于高SS含量的進料，因為它們能很快堵塞該體系，生產(chǎn)上應(yīng)用較少。可以考慮用做

兩階段厭氧消化的甲烷化階段。36第36頁/共72頁填料：（1）為厭氧微生物提供附著生長的表面積；（2）高空隙率；焦炭、煤渣、塑料制品、合成纖維沼氣出水薄層填料污泥排放部分充填載體型結(jié)構(gòu)的平流式厭氧濾池示意圖37第37頁/共72頁為了防止堵塞可采用部分充填載體型結(jié)構(gòu)方式。此外采用平流式厭氧濾池也有利于改善容易發(fā)生堵塞的不足。厭氧濾池的清洗缺少簡便易行的工藝方法。AFAF優(yōu)點：①運行費用低，不需要攪拌；②因效率較高，可縮小消化器體積；③微生物固著在惰性介質(zhì)上，MRT相當長，微生物濃度高，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定；④更能承受負荷的變化。AF缺點：①填料的費用較多（可達總造價的60%）；②由于微生物的積累，增加了運轉(zhuǎn)期間料液的阻力；③易生堵塞和短路；只能處理低SS含量的廢水；④通常需要較長的啟動期。38第38頁/共72頁填有比表面積很大的惰性載體顆粒的反應(yīng)器，載體顆粒在整個反應(yīng)器內(nèi)均勻分布。分為膨脹床和流化床。膨脹床運行流速控制在略高于初始流化速度，相應(yīng)的膨脹率為15％～30％。流化床一般按40％～200％的膨脹率運行。2．厭氧流化床（AFB）進水39第39頁/共72頁循環(huán)泵沼氣出水厭氧流化床反應(yīng)器示意圖臨界流態(tài)化速度 顆粒帶出速度厭氧流化床（FBR）和膨脹床反應(yīng)器（EBR）優(yōu)點：①有大的比表面積供微生物附著；②可以達到更高的負荷；③因為有高濃度的微生物使運行更穩(wěn)定；④能承受負荷的變化；⑤在長時間停運后可更快地啟動；⑥消化器內(nèi)混合狀態(tài)較好。缺點：①使顆粒膨脹或流態(tài)化需要高的能耗和維持費；②支持介質(zhì)可能被

沖出，損壞泵或其他設(shè)備；③在出水

中回收介質(zhì)顆粒勢必要花更多的經(jīng)費；④不能接受高固體含量的原料；⑤需要長的啟動期；⑥可能需要脫氣裝置從出水中有效地分開介質(zhì)顆粒和懸浮固體。40第40頁/共72頁固態(tài)發(fā)酵（干發(fā)酵）國外20世紀90年代起，以德國為代表的發(fā)達國家開始進行沼氣間歇固態(tài)發(fā)酵（干法發(fā)酵）技術(shù)及工業(yè)級裝備研發(fā)。41第41頁/共72頁目前歐洲干法發(fā)酵的工程設(shè)施主要有以下五種類型：車庫型、氣袋型、滲出液存貯桶型、干濕結(jié)合型和貯罐型。

2002年，德國BIOFERM公司、BEKON公司等廠家生產(chǎn)的車庫型工業(yè)級裝備已進入生產(chǎn)性驗證，在控制、安全等方面較完備，但投資較高。中國覆膜干式厭氧發(fā)酵槽反應(yīng)器（MCT）該技術(shù)是以糞便、秸稈、有機垃圾等為原料，通過堆漚或好氧升溫后，批量投入?yún)捬跸鬟M行發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的厭氧消化技術(shù)。該技術(shù)是在沒有或幾乎沒有自由流動水的狀態(tài)下進行的沼氣發(fā)酵過程，適合處理固體濃度在20%以上的發(fā)酵物料，可同時生產(chǎn)沼氣及固體有機肥料。42第42頁/共72頁技術(shù)特點：覆膜干式厭氧發(fā)酵槽反應(yīng)器一般需要設(shè)計多個發(fā)酵槽。本示意圖是采用8個發(fā)酵槽的情況，其中4個處于厭氧產(chǎn)氣階段，1個處于好氧預處理升溫階段，3個處于脫水制肥階段。好氧升溫－厭氧消化－好氧堆肥43第43頁/共72頁利用好氧發(fā)酵的生物能使固體原料升溫，輔以高效的保溫措施，不用外加熱源，可使物料在厭氧產(chǎn)氣期內(nèi)保持“中溫”（35～42℃）狀態(tài)，且每天的溫降小于0.15℃，有效地提高了沼氣產(chǎn)氣率，減少了系統(tǒng)的能耗，降低了運行成本。固態(tài)物料兩相沼氣發(fā)酵系統(tǒng)國外2006年美國加州大學DAVIS分校成功研制了APS技術(shù)，可以用于含有干物質(zhì)成分高的廢棄物的處理。由于此

技術(shù)可以實現(xiàn)高速發(fā)酵，因此所需要占地面積小。經(jīng)發(fā)酵后的物料可以用作于高效的有機肥。44第44頁/共72頁國內(nèi)固相產(chǎn)酸、液相產(chǎn)甲烷串聯(lián)沼氣發(fā)酵系統(tǒng)（SAPS）該技術(shù)采取固態(tài)產(chǎn)酸與液態(tài)產(chǎn)甲烷相結(jié)合工藝，該系統(tǒng)由多個固體床（水解酸化反應(yīng)器）串聯(lián)一個產(chǎn)甲烷反應(yīng)器組成。固態(tài)有機物首先在固體床中進行水解和酸化反應(yīng)，滲濾液通過底部篩板進入滲濾液收集箱，該中間產(chǎn)物作為底物進入高效液相濕式厭氧反應(yīng)器中進行甲烷化處理，出水回流到固體床中加速對底物的水解酸化。整個工藝過程中，系統(tǒng)沒有液體排出，產(chǎn)生的固體殘渣可以通過后續(xù)處理生產(chǎn)有機肥。通過滲濾液集中收集、沼液噴淋和攪拌等方式，提高系統(tǒng)的消化速率和穩(wěn)定性，解決傳統(tǒng)固體廢棄物厭氧發(fā)酵中出現(xiàn)的易酸化、難攪拌、產(chǎn)氣不穩(wěn)定等難題。45第45頁/共72頁工程的核心內(nèi)容發(fā)酵原料的收集系統(tǒng)預處理系統(tǒng)沼氣發(fā)生系統(tǒng)沼氣凈化與儲存系統(tǒng)沼氣利用系統(tǒng)沼渣、沼液綜合利用系統(tǒng)46第46頁/共72頁設(shè)計要求47第47頁/共72頁Why

do

you

want

to

build

a

biogas

plant?工程目標：一是以生產(chǎn)沼氣和利用沼氣為目標；二是以達到環(huán)境保護要求，排水負荷國家規(guī)定的標準為目標；三是前兩個目標的結(jié)合，對沼氣、沼渣

和沼液進行綜合利用實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境建設(shè)。Consider

input

and

output考慮輸入和輸出情況Try

to

fix

long

lasting

contracts

where/how

to

get

substrate

and

how

touse

the

substrate爭取達成長期持續(xù)性的合同，如何獲得底物，以及如何使用這些底物設(shè)計內(nèi)容設(shè)計依據(jù)：工程建設(shè)的批復文件、國家對資源綜合利用方面的優(yōu)惠政策、國家對工程建設(shè)項目的相關(guān)規(guī)定、工程設(shè)計的技術(shù)依托單位；48第48頁/共72頁共性的設(shè)計內(nèi)容：工程選址和總體布置設(shè)計、工藝流程設(shè)計、前處理工藝段設(shè)備選型與構(gòu)筑物的設(shè)計、厭氧消化器結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計、后處理工藝段設(shè)備選型與構(gòu)筑物設(shè)計、儲氣罐設(shè)計、沼氣輸氣管網(wǎng)設(shè)計及安全防火篇章等。工程實例設(shè)計49第49頁/共72頁項目背景：楚雄市東華鎮(zhèn)養(yǎng)豬場2.8萬頭豬每天產(chǎn)生的500m3

糞便廢水處理工程；設(shè)計依據(jù)：云南省大中型沼氣工程項目(國家發(fā)改委、云南省發(fā)改委共同立項），技術(shù)依托：教育部可再生能源重點研究中心；目標：利用養(yǎng)殖場廢棄物產(chǎn)沼氣，集中供氣和發(fā)電；利用沼液沼渣生產(chǎn)有機肥項目。工程建設(shè)單位：云南省楚雄市東華鎮(zhèn)楚雄市明宏生態(tài)科技有限責任公司工藝流程50第50頁/共72頁厭氧消化器的設(shè)計設(shè)計總體要求：

51第51頁/共72頁器內(nèi)能保應(yīng)最大限度地滿足沼氣微生物的生活條件，要求消化留大量的微生物。應(yīng)具有最小表面積，有利于保溫，使其散熱損失量最少。要使用很少的攪拌動力，即可使新進的料液與消化器內(nèi)的污泥混合均勻。易于破除浮渣，方便去除器底沉積污泥。要實現(xiàn)標準化、系列化生產(chǎn)。能適應(yīng)多種原料發(fā)酵，且滯留期短。應(yīng)設(shè)有超正壓和超負壓的安全措施。消化器設(shè)計主要參考內(nèi)容設(shè)計消化器要根據(jù)所處理原料的物理特點，以竭盡全力為沼氣微生物創(chuàng)造良好的活動條件為目的。消化器結(jié)構(gòu)形式是有該工程所處理原料的水質(zhì)條件和最終要達到的處理目標要求來決定的，也與設(shè)計者的技術(shù)水平和實踐經(jīng)驗密切相關(guān)。52第52頁/共72頁要明確工程最終處理目標是達標排放的環(huán)保項目，還是對沼氣、沼渣、沼液綜合利用的生態(tài)工程項目。消化液的容積計算消化液容積與每日處理原料量、消化液濃度、消化液密度和水力滯留期有關(guān)。V1=(Gf

×HRT)/qyV

1——消化器中消化液容積（

m3

）；G——消化器每日進原料量（kg/d）；f

——原料干物質(zhì)含量（%）；

HRT——消化器水力滯留期（d）；q——消化液濃度（TS）（%）；

y——消化料液密度（kg/

m

3

）。53第53頁/共72頁消化器的總?cè)莘e54第54頁/共72頁消化器總?cè)莘e=消化器中消化液容積（V1

）+消化器的儲氣容積（V2）一般取V2=（8%～10%）V1V=V1

+V2

=[（Gf

×

HRT）/qy]*(1+10%)按所選用的消化器類型來相應(yīng)地確定消化器的內(nèi)徑和高度厭氧消化器設(shè)計關(guān)鍵參數(shù)55第55頁/共72頁厭氧消化器設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)主要有水力滯留時間、有機負荷、容積負荷、污泥負荷、消化器容積等。水力滯留時間（HRT）:水力滯留時間對于厭氧工藝的影響是通過流速來表現(xiàn)的。高流速將增加系統(tǒng)內(nèi)的擾動，從而增加了生物污泥與物料 之間的接觸，有利于提高消化器的降解率和產(chǎn)氣率；為了保持系統(tǒng)中有足夠多的污泥，流速不能超過一定的限 值。在傳統(tǒng)的UASB

系統(tǒng)中，上升流速的平均值一般不 超過0.25m/s，而且反應(yīng)器的高度也受到限制。有機負荷有指機每負日荷投入消化器內(nèi)的揮發(fā)性固體與消化器內(nèi)已有揮發(fā)性固體的質(zhì)量之比，單位為kg/(kg.d)。有機負荷反映了微生物之間的供需關(guān)系，是影響污泥增長、污泥活性和有機物降解的重要因素，提高有機負荷可加快污泥增長和有機物降解，也可使反應(yīng)器的容積縮小。對于厭氧消化過程來講，有機負荷對于有機物去除和工藝的影響尤為明顯。當有機負荷過高時，可能發(fā)生甲烷化反應(yīng)和酸化反應(yīng)不平衡的問題。有機負荷不僅是厭氧消化器的重要設(shè)計參數(shù)，也是重要的控制參數(shù)。56第56頁/共72頁容積負荷容積負荷為

1

立方米消化器容積每日投入的有機物（揮發(fā)性固體

VS）質(zhì)量，單位為

kg/（

m

3

·d）。污泥負荷污泥負荷可由容積負荷和反應(yīng)器污泥量來計算得到。采用污泥負荷比容積負荷更能從本質(zhì)上反映微生物代謝同有機物的關(guān)系。特別是厭氧反應(yīng)過程，由于存在甲烷化反應(yīng)和酸化反應(yīng)的平衡關(guān)系，采用適當?shù)奈勰嘭摵煽梢韵摵梢鸬乃峄瘑栴}。57第57頁/共72頁消化池容積容積負荷與有機負荷是消化器容積設(shè)計的主要參數(shù)。58第58頁/共72頁消化池容積V=每日能夠接受并將其降解到預定程度的有機污染物（BOD）/消化池容積負荷率（

NV

）V=(10

×

Vn)/P式中

V——消化池污泥區(qū)容積，

m3

；Vn

——每日需處理的污泥或廢液體積，

m3

/d；P——設(shè)計投配率，%/d，通常采用

5%～12%/d。設(shè)計注意問題消化器的單體有效容積確定后，在設(shè)計時需要注意4點：消化器的數(shù)目以不小于兩座為好，以便檢修時至少仍有一個消化器能工作。當設(shè)置兩座消化器時，總有效容積應(yīng)比計算值大10%。消化器內(nèi)液面的高度應(yīng)考慮的因素：①有效池容應(yīng)盡量大；②表面積應(yīng)盡量?。娣e小浮渣層易破碎）；③液面升高時物料不進入沼氣管；④用沼氣循環(huán)攪拌時產(chǎn)生的飛沫不會進入沼氣引出管。59第59頁/共72頁3.厭氧消化器一般采用圓柱形結(jié)構(gòu)，柱形池體的直徑一般為6～35m，柱體高與直徑之比約為0.8～2.0，池底保持一定坡度，池頂部集氣罩高度常采用0.5～1.5m，池體至少應(yīng)設(shè)兩個直徑為0.7m的入孔。60第60頁/共72頁4.消化器必須附設(shè)各種工藝管道，以確保其正常運行。工藝管道包括進料管、循環(huán)管、排水管、排泥管、溢流管、沼氣管和取樣管等。厭氧消化器排泥管道設(shè)計要點剩余污泥排泥點以設(shè)在污泥區(qū)中上部為宜。矩形池排泥應(yīng)沿池縱向多點排泥。對一管多孔式布水管，可以考慮進水管兼做排泥或放

空管。原則上有兩種污泥排放方法：在所希望的高程處直接排放；采用泵將污泥從反應(yīng)器的三相分離器的開口處泵出，可與污泥取樣孔的開口一致。排泥的高度是重要的，合理高度應(yīng)是能排出低活性污泥并將最好的高活性污泥第保留在反應(yīng)器中。61頁/共72頁61消化器的保溫設(shè)計設(shè)計原則:當?shù)刈畹蜌鉁卮_定保溫層的厚度。Q=24λF

[（T2-T1)/δ]Q

=

CG（T3 ?

T2）Q

——每天進料熱量或消化器散失的熱量（kJ）；C——料液比熱容[kJ/（kg·℃）]；G

——日進料液量（kg）；T3——進料料液溫度（℃）；T2——消化液溫度（℃）；T1——最低環(huán)境溫度（℃）；λ——保溫材料的熱導率[kJ/（m·h·℃）]；F——消化器導熱面積（

m

2

）；δ——保溫層厚度（m）。62第62頁/共72頁沼氣的凈化1-水封；2-氣水分離器；3-脫硫塔；4-沼氣入口；5-自來水入口；6-再生同期放散閥63第63頁/共72頁1.沼氣脫水原理與方法對高、中溫厭氧反應(yīng)生成的沼氣溫度應(yīng)進行適當降溫，通過重力法，即常用沼氣氣水分離器的方法，將沼氣中的部分水蒸氣脫除。在輸送沼氣管路的最低點設(shè)置凝水器。脫水裝置為了使沼氣的氣液兩相達到工藝指標的分離要求，常在塔內(nèi)安裝水平及豎直濾網(wǎng)，當沼氣以一定的壓力從裝置上部促使沼氣中的水蒸氣與沼氣分離，水滴沿內(nèi)壁向下流動，積存于裝置底部并定期排除。這種凝水器分為人工手動和自動排水兩種。64第64頁/共72頁沼氣氣水分離器設(shè)計原則：①進入分離器的沼氣量應(yīng)按平均日產(chǎn)氣量計算；②分離器內(nèi)的沼氣供應(yīng)壓力應(yīng)大于

2000Pa；③分離器的壓力損失應(yīng)小于

100Pa；④沼氣氣水分離器的入口管內(nèi)流速宜為15m/s，沼氣出口管內(nèi)流速宜為10m/s；⑤沼氣進口管應(yīng)設(shè)置在筒體的切線方向；沼氣氣水分離器下部應(yīng)設(shè)有積液包和排污管；⑥沼氣氣水分離器內(nèi)宜裝入填料，填料可選用不銹鋼絲網(wǎng)，紫銅絲網(wǎng)，聚乙烯絲網(wǎng)，聚四氟乙烯絲網(wǎng)或陶瓷拉西環(huán)等；⑦沼氣管道的最低點必須設(shè)置沼氣凝水器，定期或自動排放管道中的冷凝水。沼氣凝水器直徑宜為進