单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,畜禽场热电肥联产沼气生态工程技术,一、工艺特点,高浓度：TS 8%12%比传统2%4%提高26倍,节省投资：减少稀释水、减少装置规模,节约能源：减少增温能耗,降低消耗：减少沼肥运输量,产气率高：11.5 m3/m3d,中温发酵：中温3538，常年稳定运行,有搅拌：解决含固率高、物料不均、传质差、死区大、易酸化和易结壳问题,生物脱硫：沼气中H2S去除率达90%以上，脱硫本钱是化学脱硫的1/4。无二次污染。,一、工艺特点,热电联产,：,国产机组电效率,30%,左右，余热能回收,40%,左右,冬季利用余热增温沼气发酵罐，,35,中温发酵，不需外加热源,TS8%,，冬季余热,80%,用于增温；,TS10%,，冬季余热,60%,用于增温；,TS12%,，冬季余热,40%,用于增温。,综合利用：厌氧后的有机肥、浓度高、易运输、易贮存,实现畜禽废弃物综合利用，开展循环经济,热电联产沼气工程能量平衡,二、工艺流程,1.,工艺流程图,养殖场,集水池,污水,厌氧罐,沼气净化,沼气,发电上网,沼气锅炉,匀浆池,固态有机肥料,固液分离,粪便,液态有机肥料,果园、农田、饲料地综合利用,二、工艺流程,2.,适用工艺选择,1完全混合厌氧反响器Continuous Stirred Tank Reactor,CSTR,高浓度发酵原料：,TS 812%,有搅拌装置,发酵原料和微生物完全混合,处理量大，停留时间长，产沼气多,便于启动运行和管理,二、工艺流程,2.,适用工艺选择,2升流固体床反响器Upflow Solids Reactor,USR,适用TS 58%畜禽粪污,设置布水系统,高浓度厌氧微生物固体床,不设三相别离器,出水渠前设置挡渣板,产气效率高,浓度较高时可有局部强化搅拌装置,三、资源量确实定,1、排粪量的计算,项目,日龄,/d,粪便排放量,/kg/,头,TS,/%,尿排放量,/kg/,头,TS,/%,粪尿排放总量,/kg/,头,TS,排放量,/kg/,头,母猪,270,3.6,20,4.5,2.5,8.1,0.83,公猪,270,2.6,20,5.2,2.5,7.8,0.65,商品猪,135,1-1.75,（,1.38,）,20,1.5-2.75,（,2.12,）,2.5,3.5,0.33,1猪粪尿排放量,2牛粪尿排放量,一头成年奶牛日排粪量为25 kg，排尿量为30 kg,一头成年肉牛日排粪量为20 kg，排尿量为25 kg,3鸡粪排放量,每羽肉鸡日排粪量为：0.050.1 kg/羽d,存栏蛋鸡的日排粪量为：0.11 kg/羽d,三、资源量确实定,2、产气量的计算,1根据COD计算,2根据TS总固体计算,1 kg COD,相当于,0.35 m,3,甲烷,TS/%,oTS/%TS,产气量,CH,4,含量,/%,m,3,/t,鲜粪,m,3,/t oTS,牛粪,1820,6876,4050,210300,60,猪粪,2025,7580,5565,270450,60,鸡粪,3032,6380,7090,250450,60,畜禽场粪便产气量计算,四、工程技术要点,1、进料浓度,一般大中型畜禽场沼气工程进料TS浓度较高，在812%之间，这是因为：,1可以提高装置利用率和产气率；,2减少反响器容积，节省工程投资；,3减少冬季增温能耗；,4减少沼液、沼渣的运输量，降低运输本钱。,2、停留时间,一般为2025 d，以利于畜禽粪便充分消化，提高沼气产量,四、工程技术要点,3,、发酵温度,1高温发酵,最正确温度范围5055；,2中温发酵,目前最常见的发酵方式，其温度范围为3242。发酵温度每升高10，厌氧反响速度约增加1倍。但实际上，在进行中温发酵时，不仅要考虑产气量的多少，还应考虑为保持中温所消耗热能的多少，选择最正确的发酵温度。目前发酵温度以35-38最为常见。,3常温发酵 一般发酵温度在8-30之间。有实验说明，池温在15以上时，发酵才能很好的进行。,四、工程技术要点,4,、热电联产,热源,：,冬季利用发电机余热增温,增温保温技术,：,厌氧罐内增温,调节池内增温,四、工程技术要点,4,、热电联产,增温保温技术,：,钢结构厌氧罐外侧增温管安装,四、工程技术要点,5,、搅拌,1搅拌的功能,在间歇进料发酵时，搅拌是使微生物与物料接触的有效手段。,在间歇进料的反响器中，发酵液通常自然沉淀而分成四层，从上到下分别为浮渣层、上清液、活性层和沉渣层。在这种情况下，厌氧微生物活动较为旺盛的场所只限于活性层内。,对反响器进行有限的搅拌，可使微生物与发酵原料充分接触，保证物料均匀，同时打破分层现象，使活性层扩大到全部发酵液中，减少死区。此外，搅拌还有防止沉渣沉淀、防止产生或破坏浮渣层，保证池温均一，促进气液别离、提高产气率等功能。,四、工程技术要点,5,、搅拌,2搅拌的方式,常用的搅拌方式有三种：,发酵液回流搅拌,沼气回流搅拌,机械搅拌。,中低浓度沼气发酵较多采用发酵液回流搅拌；高浓度沼气发酵工艺那么应采用机械搅拌。,四、工程技术要点,5,、搅拌,3搅拌设备,立式搅拌器,侧装式搅拌器,斜式搅拌器,四、工程技术要点,5,、搅拌,3搅拌设备,型 号,功率,/kW,转速,/r/min,叶轮直径,/mm,总质量,/kg,适用,CBJ3,3,300,320,500,350,6 m8 m,CBJ5.5,5.5,385,400,620,530,8 m10 m,CBJ7.5,7.5,289,500,620,610,10 m10 m,CBJ11,11,289,500,620,860,11 m13 m,CBJ15,15,300,500,620,970,12 m13 m,CBJ18.5,18.5,289,500,620,1080,14 m14 m,CBJ22,22,300,500,620,1210,15 m15 m,侧装搅拌器性能,四、工程技术要点,6,、厌氧罐建造,金属罐：,1Lipp罐,Lipp,厌氧消化罐,四、工程技术要点,6,、厌氧罐建造,2拼装罐,拼装厌氧消化罐,四、工程技术要点,6,、厌氧罐建造,钢筋混凝土罐,：,钢筋混凝土结构的膜式厌氧消化罐,四、工程技术要点,7,、贮气柜,1 低压湿式贮气柜,湿式贮气柜,低压湿式贮气柜是可变容积的金属柜，它主要由水槽、钟罩、塔节以及升降导向装置所组成。当沼气输入气柜内贮存式，放在水槽内的钟罩和塔节依次按直径由小到大升高；当沼气从气柜内导出时，塔节和钟罩又依次按直径由大到小降落到水槽中。,四、工程技术要点,7,、贮气柜,2利浦干式贮气柜,利浦干式贮气柜,利浦贮气柜主要由一个柱状气囊和一个钢制保护外壳组成，柜顶及体外壳均由2 mm镀锌卷板采用利浦双层弯折专利技术卷制而成，经济、合理、美观，用来保护气囊不受机械损伤及天气、动物等外界的影响。干式气柜可以解决湿式贮气柜冬季结冰的问题，适用于北方地区。,四、工程技术要点,7,、贮气柜,3双膜干式贮气柜,双膜干式贮气柜,双膜干式贮气柜通常由外膜、内膜、底膜和混凝土根底组成，内膜与底膜围成的内腔用于贮存沼气，外膜和内膜之间气密。外层膜充气为球体形状。贮气柜设防爆鼓风机，风机可自动调节气体的进/出量，以保持气柜内气压稳定。,四、工程技术要点,8,、沼气净化,1生物脱硫,所谓生物脱硫，就是在适宜的温度、湿度、和微氧条件下，通过脱硫细菌的代谢作用将H2S转化为单质硫。生物脱硫既经济运行本钱大约是干法脱硫的1/4，又无污染，是干法脱硫的理想替代技术。,H2S+2O2 H2SO4,2H2S+O2 2S+2H2O,根据操作方式的不同，可分为厌氧罐内生物脱硫和厌氧罐外生物脱硫。在前一工艺中，生物脱硫过程被放在厌氧发酵罐内完成，厌氧发酵罐兼有生产沼气和脱除H2S双重功能。但由于罐内生成的单质硫难以去除，脱硫过程难以控制。,在厌氧罐外生物脱硫工艺中，生物脱硫过程被单独放在专用的生物脱硫塔内进行。,生物脱硫示意图,生物脱硫塔,四、工程技术要点,8,、沼气净化,2化学脱硫,目前，我国沼气工程上普遍采用干法氧化铁脱硫。在常温下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，铁的硫化物又转化为氧化铁和单质硫。这种脱硫再生过程可循环进行屡次，直至氧化铁脱硫剂外表的大局部孔隙被硫或其他杂质覆盖而失去活性为止。,当沼气中H2S浓度较高时，脱硫剂需经常更换，运行费用较高。,化学脱硫塔,四、工程技术要点,8,、沼气净化,3脱水,气水别离器,凝水器,四、工程技术要点,8,、沼气净化,4阻火器,干式阻火器,四、工程技术要点,9,、沼气、沼液和沼渣的利用,1沼气的利用,a、沼气用于发电,b、沼气用于锅炉,c、沼气用于民用燃气,2挤压固液别离机,四、工程技术要点,9,、沼气、沼液和沼渣的利用,3沼液的利用,沼液含有丰富的养分，特别是含有多种水溶性养分，是一种速效性的优质肥料。因为沼液中的一局部养分和有机质已转变为腐殖酸类物质，所以它又是一种速效和迟效兼备的优质有机肥料。此外，沼液中存留了丰富的氨基酸、B族维生素、各种水解酶、某些植物激素和对病虫害有抑制作用的物质或因子。因此，沼液有着较为广泛的综合应用前景。,目前，沼液主要用于：a.农田、果园、蔬菜地等的灌溉；b.沼液沼液浸种；c.农作物无土栽培。,4沼渣的利用,沼渣含有较全面的养分和丰富的有机物，除了含有丰富的N、P、K和大量的元素外，还含有对作物生长起重要作用的B、Cu、Fe、Mn、Zn等微量元素，是一种缓速兼备有改进土壤成效的优质肥料。连年施用沼气渣肥的实验说明，使用沼渣的土壤中，有机质与氮磷含有都比未时沼渣肥的土壤有所增加，而土壤容重下降，孔隙率增加，土壤的理化性状得到改善，保水保肥能力增强。沼渣还可用于作物营养土。,一、工程规模,发酵罐容积：1000 m3有效容积900 m3,日处理粪污量：35 t/d,干物质TS含量：10%,干物质TS总量：35 10%=3.5 t/d,牛粪：TS 18%粪便20 t/d 900头奶牛 产气量：20 t/d45m3/d=900 m3/d,猪粪：TS 20%粪便17.5 t/d 10000头存栏猪 产气量：17.5 t/d55m3/d=960 m3/d,鸡粪：TS 25%粪便15 t/d 15万羽存栏蛋鸡,产气量：15 t/d70m3/d=1050 m3/d,五、热电肥联产沼气工程案例,停留时间：25 d 发酵温度：35,以猪粪为例，沼气产量为960 m3/d，其中：,用于食堂或集中供气：60 m3/d,其余用于发电：900 m3/d1.5 kWh/m3=1350 kWh/d,采用80 kW国产纯沼气发电机组，每天工作18 h。,发电：1350 kWh/d，电效率按30%计,供热：1800 kWh/d，热效率按40%计用于厌氧罐增温,配套：沼气贮柜 250 m3,沼液贮池 700 m3沼液储存时间 20 d,五、热电肥联产沼气生态工程案例,厌氧罐湿式贮气工艺流程,双膜一体式厌氧罐工艺流程,二、工程造价概算,名称,厌氧罐,+,湿式贮气柜,双膜一体式厌氧罐,预处理,格栅,1,套,0.20,0.20,集粪池,100 m,3,4.00,4.00,搅拌机,1,套,1.80,1.80,进料螺杆泵,1,台,3.60,3.60,小计,9.60,9.60,厌氧,反应器,厌氧罐罐体,1000 m,3,45.00,45.00,罐顶,25.00,无,双膜贮气,无,23.00,搅拌器,9.00,9.00,回流泵,0.80,0.80,增温保温,10.60,7.60,小计,90.40,85.40,湿式贮气柜,250 m,3,23.00,无,脱硫净化系统,1,套,5.00,5.00,固液分离机,1,台,8.00,8.00,沼液贮存池,700 m,3,18.00,18.00,工艺管道及电气、自控,16.00,16.00,其它,发电机组,80