污泥厌氧消化沼气安全系统的工艺设计
顶级专家解析城市污水处理厂污泥厌氧消化技术与设备(1)
例：某污水处理厂设计生污泥含有机固体量：约为 100吨/日
如果有机物降解率只提高 1%，则每日能多降解有机物 1吨
增加沼气产量：约800m³/日
增加发电量：约1800度/日
减少絮凝剂用量：约8kg/日
减少运泥量：约4吨/日
减少污泥干燥时水蒸发量：约3吨/日(减少耗热量：约2850度/日)
污泥消化技术与设备
污泥消化技术与设备
厌氧消化的工艺环节
—污泥进料和排出 —混合搅拌 —加热 —原污泥接种 —消除浮渣 —消化气收集和利用
污泥消化技术与设备
主要设备
• 热交换器 • 高效污泥混合器 • 消化罐辅助设备 • 采气设备 • 混合搅拌设备 • 沼气利用设备
WWTP Duisburg, 1964 Volume 2 x 5,000 m3
污泥消化技术与设备
建筑形状
a）英—美形状 c）蛋形
b）传统的中欧形状 d）欧洲平底形
污泥消化技术与设备
Dubai, VAE Saarbrücken
Bangkok, Thailand
污泥消化技术与设备
Großostheim
München II
Köln
Duisburg Wiesbaden
Landshut
*阴影部分搅拌效果比较佳
污泥消化技术与设备
沼气搅拌方式的优越性
1. 适合任何池型. 2. 不受泥位高度的限制. 3. 运行时便于维护. 4.拌死区.
污泥消化技术与设备
总处理费用(消化+脱水+焚烧+沼气发电或动力综合利用)
焚烧费用
无污泥消化 元/日 92131
污泥消化 (弱：35%)
76740
污泥消化 (中：45%)
废水厌氧生物处理原理与工艺
厌氧生物处理
厌氧生物处理的原理和过程示意:
Water Pollution Control Engineering
复 杂 有 机 物
挥 发 酸 醇
CO2+H2
乙酸
CH4
水解 酸化 产氢产乙酸 产甲烷
5%
20%
28%
72%
简 单 有 机 物
10%
13%
35%
17%
30%
其他厌氧生物处理
02
氧化还原电位：绝对厌氧条件, -0.2V以下.
03
有机负荷：过高, 产酸速率大于产甲烷, 酸积累, pH下降; 水力负荷大, 微生物流失; 过低, 反应器体积大, 运行投资费用大.
04
厌氧生物处理
01
搅拌与混合：需要搅拌措施，不能过度搅拌影响微生物的生活环境。因为产乙酸和产甲烷菌的严格共生关系。
Ks(mmol/L)
产酸发酵
0.125
0.14
39.6
未见报道
产氢产乙酸
3.5
0.03
6.6
0.4
产甲烷(用H2)
0.5
0.07
19.6
0.004
甲烷丝菌
7
0.02
5.0
0.3
甲烷八叠球菌
1.5
0.04
11.6
5.0
活性污泥
0.03
0.40
57.8
0.25
01
02
甲烷菌增殖速率慢, 世代周期长, 受环境影响大, 对pH敏感, 产甲烷菌是废水处理系统控制因素, 对废水厌氧生物处理的主要因素是甲烷菌的影响因素.
厌氧生物处理
厌氧生物处理
Water Pollution Control Engineering
市政污泥厌氧消化处理的工程设计
・ ５・
市 政 污 泥 厌 氧 消化 处 理 的 工程 设 计 串
李 光
（ 安徽 省城建 设计研究院 ，安徽 摘
泥 厌 氧 消化 工 艺 作 了经 济 分 析 ，提 出 了其 工程 目标 。
合肥
２ ３ ０ ０ ０ １ ）
要 ：阐述 了污 ，并对重要设计参数进行 了界定 ，同时对 污
关键词 ：市政污泥 ；厌氧消化 ；工艺设 计 ；工艺参数 ；降解率
中图 分 类 号 ：Ｘ ７ ０ ５ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ５ — ８ ２ ０ ６（ ２ ０ １ ３ ）０ ４ — ０ ０ ０ ５ — ０ ３
Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ａｎ ａ ｅ ｒ ｏ ｂ ｉ ｃ Ｄｉ ｇ ｅ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｍｕ ｎ ｉ ｃ ｉ ｐ ａ ｌ Ｓ ｌ ｕ ｄ ｇ ｅ
城 市市 政 污 水 处理 厂产 生 的脱 水 污 泥 （ 含 水
率８ Ｏ ％）输送至污泥浆 化调质一体机稀释混合后 进 入 调 配 池 内 ；在 调 配 池 内污 泥 进 行 搅 拌 调 质 ，
将 物料 含水 率 、温 度分别 调 至 ９ ２ ％和 ５ ０℃后 泵人 高 温 水解 罐 进 行 水 解 ，水 解 后 与鲜 料 换 热 泵 人 中 温 厌 氧反 应 罐 。经厌 氧 消化 后 的 消化 物 采 用板 框
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｓ ｌ ｕ ｄ ｇ ｅ ａ ｎ ａ ｅ ｒ ｏ ｂ ｉ ｃ ｄ ｉ ｇ ｅ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ａ ｓ ｅ ｘ ｐ ｏ ｕ ｎ ｄ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｅ ａ ｃ ｈ ｕ ｎ ｉ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｃ ｉｂ ｒ ｅ ｄ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ｏ ￣ ａ ｎ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｄ ｅ ｉ ｆ ｎ ｅ ｄ ．Ｍｅ ａ ｎ ｗ ｈ ｉ ｌ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍｉ ｃ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｓ ｌ ｕ ｄ ｇ ｅ ａ ｎ ａ ｅ ｒ ｏ ｂ ｉ ｃ ｄ ｉ ｇ ｅ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗａ ｓ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ， ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｇ ｏ ａ ｌ ｗａ ｓ ｐ ｕ ｔ ｆ ｏ ｒ ｗ ａ ｒ ｄ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｍｕ ｎ ｉ ｃ ｉ ｐ ａ ｌ ｓ ｌ ｕ ｄ ｇ ｅ ； ａ ｎ ａ ｅ ｒ ｏ ｂ ｉ ｃ ｄ ｉ ｇ ｅ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ； ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ； ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ； ｄ ｅ ｇ ｒ ａ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ
《污水处理用厌氧消化成套装置》国家标准研制
摘 要：污水处理厌氧消化技术是一项高效节能的专门针对高浓度有机废水处理的生物厌氧技术。
本文介绍了国内外污水处理厌氧技术发展概况，研制污水处理用厌氧消化成套装置国家标准的意义和基本原则，并对污水处理用厌氧消化成套装置的核心术语和定义、分类和标记，及核心技术要求进行了阐述。
通过该项国家标准的研制，将完善现有水污染防治技术标准体系，为整体提升厌氧消化成套装置的建设质量及稳定运行水平提供标准支持。
关键词：厌氧消化DOI编码：10.3969/j.issn.1674-5698.2021.05.012Development of National Standard on Complete Device ofAnaerobic Digestion for Sewage TreatmentHUANG Jin 1 ZHANG Xiao-xin 1 XIAO Cheng-bin 2 ZHANG Min-li 6 ZHENG Xiao-yu 2JIA Bo-lin 3 LIN Ling 1 ZHOU Yu-liang 3 CHU Hua-qiang 4 LIU Fa-xiu 5（1.China National Institute of Standardization; 2. Guangda Environmental Technology (China) Co., Ltd.;3. Jiangsu Jingyuan Environmental Protection Co., Ltd.;4. Tongji University;5. Fujian Longjing Environmental ProtectionCo., Ltd.; 6. Beijing Zhencheng Weiye Standardization Technology Service Co., Ltd.）Abstract: Wastewater treatment anaerobic digestion technology is a kind of high efficient and energy-saving biological anaerobic technology for high concentration organic wastewater treatment. This paper introduces the general situation of the development of anaerobic technology for wastewater treatment at home and abroad, the significance and basic principles of the development of complete anaerobic digestion units for wastewater treatment, and describes the core terms and definitions, classification and labeling, and the core technical requirements of the complete anaerobic digestion plant for wastewater treatment. The development of the national standard will improve the existing technical standard system of water pollution prevention and control, and provide standard support for improving the construction quality and stable operation level of the complete anaerobic digester.Keywords: anaerobic digestion《污水处理用厌氧消化成套装置》国家标准研制黄 进1 张晓昕1 肖诚斌2 张敏莉6 郑晓宇2 贾伯林3林 翎1 周宇亮3 褚华强4 刘发秀5（1.中国标准化研究院；2.光大环境科技（中国）有限公司；3.江苏京源环保股份有限公司；4.同济大学；5.福建龙净环保股份有限公司；6.北京臻成伟业标准化技术服务有限公司）基金项目： 本文获得了国家重点研发计划“国家质量基础的共性技术研究与应用（NQI）”重点专项2018年度项目“支撑重大环保设施高质 高效运营的关键技术标准研究及应用”（项目编号：2018YFF0213200）的支持。
厌氧消化工艺
吨/日（表 3），与每日 6795 吨的厨余垃圾产量相差甚远，处理能力
严重不足。2010 年北京市规划将新建综合处理厂 10 座，处理能力达
到 8000 吨/日（北京市环卫十一五规划）。这就为厌氧发酵技术的发
展提供了广阔空间。
表 3 北京市已有、在建生活垃圾综合处理厂
项目 南宫堆肥厂 怀柔垃圾综合处理厂 阿苏卫综合处理厂 董村综合处理厂 顺义综合处理中心
开发，处于发展阶段。目前，在瑞士、日本等国家建立大约 18 个垃 圾处理厂，其中年处理量 10,000t/a 以上的有 12 个。
有机垃圾首先经过预处理达到以下要求：固含率（DS)30%-45%， 挥发性固体含量(VS)55%-75%（of DS)。粒径<40mm，pH4.5-7，凯氏 氮<4g/kg，C/N>18。然后进入水平的厌氧反应器进行高温消化。消化 后的产物含水率高，首先进行脱水，压缩饼送到堆肥阶段进行好氧稳 定化，脱出的水用于加湿进料或作为液态肥料。产生的生物气效益： 10，000 吨有机垃圾可产生 118 万 Nm3 KOMPO-GAS 气体，其中蕴含的
总能量为 684 万 kwh，相当于 71 万升柴油，可供车辆行驶 1000 万 km。
3 北京地区的工程应用 北京市 2002 年开始实行垃圾分类，截至 2007 年底已有 2255 个
小区、大厦实行垃圾分类，垃圾分类人口覆盖率已达到 52％。目前 北京市居民区垃圾分成三类：厨余垃圾，可回收物，其他垃圾；其中 厨余垃圾是进行厌氧发酵的很好原料。以 2007 年为例，北京市生活 垃圾产量为 619 万吨，按厨余垃圾平均含量为 40％，那么厨余垃圾 量为 248 万吨，折合 6795 吨/日，具有很高利用潜力。由于垃圾分类 是一个系统工程，目前实际分类效果不理想。今后北京市垃圾分类工 作将以厨余垃圾分类为突破口，重点将厨余垃圾从其它垃圾中分离处 来单独进行处理。北京市已有、在建综合处理厂处理能力只有 2100
《城镇污水处理厂污泥厌氧消化工艺设计与运行管理指南》
城镇污水处理厂污泥厌氧消化工艺设计与运行管理指南1总则1.0.1编制目的为了深化对城镇污水处理厂污泥厌氧消化技术原理和工艺的理解，提升我国污泥厌氧消化的工艺设计和运行管理水平，在查阅国内外相关技术材料、调研国内相关工程的基础上，依据国家和行业相关法律法规和标准规范，编制本指南。
1.0.2 适用范围本指南适用于城镇污水处理厂污泥厌氧消化的工艺设计和运行管理。
2术语和定义2.0.1污泥厌氧消化sludge anaerobic digestion在无氧条件下，使污泥中的有机物生物降解和稳定的过程，该过程可产生沼气。
[T/CECS 496-2017，术语2.1.1]2.0.2 消化时间digestion time污泥在消化池中的平均停留时间。
[GB 50014-2006（2016年版），术语2.1.110]2.0.3 挥发性固体volatile solids污泥固体物质在600℃时所失去的重量，代表污泥中可通过生物降解的有机物含量水平。
[GB 50014-2006（2016年版），术语2.1.111]2.0.4 挥发性固体容积负荷volume loading rate of volatile solids单位时间内对单位消化池容积投入的原污泥中挥发性固体重量。
[GB 50014-2006（2016年版），术语2.1.113]2.0.5沼气biogas污泥厌氧消化时有机物分解产生的气体，主要成分为甲烷和二氧化碳，并有少量的氢、氮和硫化氢等。
[T/CECS 496-2017，术语2.1.9]2.0.6沼液digestion effluent污泥厌氧消化后的上清液。
[T/CECS 496-2017，术语2.1.10]3污泥厌氧消化工艺3.1 原理与作用3.1.1污泥厌氧消化及其优缺点污泥厌氧消化是利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应，分解有机物质，实现污泥减量化、稳定化和资源化的一种处理工艺。
污泥厌氧消化具有以下优点：∙产生甲烷这一能源气体，除满足厌氧消化自身的能量需求外，多余的甲烷气体可以用来供热及发电，或是用作电机燃料；∙由于挥发性固体在厌氧消化过程中转化为甲烷、二氧化碳和水，降低了固体总量。
沼气工艺流程
能源 （沼气） 健康
安全
EnvironTec PRODUCTS
Gas Dome 一体式沼气收集装置 ……………3 Gravel Filter 颗粒过滤器 ……………………4 Ceramic Filter 陶瓷过滤器…………………5 Condensate Pot 冷凝水罐…………………6 Biological Desulphurisation 生物脱硫……7 Chemical Washer 碱洗脱硫………………10 Dry type Desulphurization 干式脱硫……12 Gas Holder 双膜气柜………………………15 Gas Flare 沼气火炬…………………………18
环境
能源 （沼气） 健康
-2-
பைடு நூலகம்安全
GAS DOME 一体式消化池顶盖
密封罐、沼气室、观察窗功能三合一 直径 1000mm; 型号 GD 1000 GD1000 包含并代替了传统的密封罐、沼气室、观察窗的三个功能。传统的设计是在 消化池顶盖预留三个孔（比如 D800、D600、D500）分别安装有密封罐、沼气室、观 察窗，现仅需一个 D1000 的预留孔，安装一个 GD1000 产品即可完成所有功能。 带有擦拭器的观察窗使得外界可以看到消化 池的内部，可以选择安装防爆灯。 GD1000 能承受高达 700 mbar 的内部压力， 重量约为 210kg。出气管道标准接口设计为 DN150, PN10。 GD1000 设有 DN 100 PN 10 标准接口，用于 安装真空保护阀 （-5mbar 或可调） ； 以及 DN 80 PN 10 b 标准接口用于安装超压保护阀 （+50mbar 或可调） 。 GD1000 主体采用 W 1.4571 (AISI 316Ti )材质， 螺栓、螺母等连接件采用 1.4301(AISI 316)不 绣钢材质。 此外，GD1000 内部装配有一个 Rp½”接口用 于安装气体压力计（选配） ，一个 5/4”接口用 于安装液位传感器（选配） ，以及一个 1”接口用于连接观察窗水冲洗装置。
沼气工程工艺及设备
集中供气沼气工程技术及配套设备一、沼气发酵工艺类型目前，已经开发出的厌氧沼气发酵工艺技术类型很多，但就技术成熟、投资费用管理方便等方面来看，应用较多的主要有以下四类，即完全混合式厌氧消化技术（CSTR），升流式固体消化技术（USR），升流式厌氧污泥床消化技术(UASB)和污泥床滤器（UBF）。
分别介绍如下：1、完全混合式厌氧消化技术（CSTR）该工艺主体设施为完全混合式厌氧消化反应器（CSTR），该类型反应器对粪污中的固体浓度大小没有严格要求，可以是低浓度发酵（3%以下），也可以是高浓度发酵(8%以上)，是目前沼气工程建设最常用的工艺技术之一。
整套工艺以CSTR发酵罐为主体设施，配套原料收集池、酸化罐、储气罐、脱硫脱水净化装置等附属装备，组成一整套CSTR发酵工艺技术。
CSTR发酵罐内采用机械搅拌和加温技术，使发酵物料均质和发酵温度稳定，这是沼气发酵工艺的一项重要的技术突破，通过搅拌和加温，可使发酵速率和产气率大大提高，提高装置利用率，保证整套工艺正常运转。
另一方面，该工艺非常适合于高浓度物料发酵，传质和传热效果好，原料利用率高。
因此，完全混合式厌氧消化技术（CSTR）是目前沼气工程普遍采用的主要工艺之一，其主要特点如下：不受发酵浓度限制，便于管理，启动快，运行费用低，非常适合于以产沼气能源为主，周围有使用沼渣、沼液有机肥条件的地区。
该工艺已在全国多处应用，产气效果好、运行稳定，将会成为我国沼气工程建设的首选工艺。
2、升流式固体消化技术（USR）该工艺主体设施为升流式固体反应器（USR），该类型反应器是一种结构简单、适用于高固体原料发酵的反应器。
发酵原料从底部配水系统进入反应器内，依靠进料和产气的上升动力按一定的速度向上流经含有高浓度厌氧微生物的污泥床时，使原料得到快速消化产生沼气。
未消化的生物质固体颗粒和沼气发酵微生物靠自然沉降滞留于反应器内，上清液从反应器上部溢出，这样可以得到比水力滞留期高得多的固体滞留期(SRT)和微生物滞留期 (MRT)，从而提高了固体有机物的分解率和反应器的利用效率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
污泥厌氧消化沼气安全系统的工艺
设计
污泥厌氧消化沼气安全系统是一种处理污水的生物技术，主要用于污水处理厂中有机物分解和沼气的生产。
该技术具有成本低、运行稳定、节能环保等优点，广泛应用于国内外的污水处理行业。
本文将围绕污泥厌氧消化沼气安全系统的工艺设计进行介绍和探讨。
一、污泥厌氧消化沼气安全系统的概念
污泥厌氧消化沼气安全系统，简称厌氧沼气系统，是指采用厌氧反应器处理污泥、有机废物等生物质，通过厌氧反应产生沼气，再将沼气收集利用的一种生物技术。
该技术适用于不同规模的城市污水处理厂、工业废水处理厂或畜禽养殖厂等。
厌氧沼气系统的主要组成包括厌氧消化器、沼气收集系统和消化液固液分离系统等。
二、厌氧消化器的设计
厌氧消化器是厌氧沼气系统的核心部件，其设计过程需要考虑污泥性质、温度、水质等因素。
一般而言，厌氧消化器的设计应该满足以下几个方面的要求：
1、适当的容积：厌氧消化器的容积应该根据污泥产生量、水质等情况进行综合考虑，一般计算方法是污泥日产生量×3-5
天至10-20天的处理时间。
2、合适的外观形状：厌氧消化器应该尽量采用环保节能、实用美观的外观形式。
3、适宜的操作方式：厌氧消化器的操作方式应该尽可能
简单、方便，能够便于对生化反应的维护、监测和调控。
三、沼气收集系统的设计
沼气收集系统是厌氧沼气系统的重要组成部分，其设计过程需要考虑沼气产生量、沼气组成、管道敷设等因素。
一般而言，沼气收集系统的设计应该满足以下几个方面的要求：
1、合适的吸气方式：沼气收集系统的吸气方式应该考虑
沼气产生量、地形、压力等因素，可以选择真空吸气、微压吸气等方式。
2、科学的管道布局：沼气收集管道应该在水平面上尽量
保持平整、不对地形造成障碍，同时还需要进行适当的斜度设计，保证沼气能够顺利地流入倾倒泵或储气罐等设备中。
3、安全的防爆措施：沼气本身具有较大的爆炸危险，沼
气收集系统需要安装合适的排风、通风和防爆设备。
四、消化液固液分离系统的设计
消化液固液分离系统是厌氧沼气系统中重要的后处理设备，其设计过程需要考虑过程操作的便利性和处理效果。
一般而言，消化液固液分离系统的设计应该满足以下几个方面的要求：
1、适当的分离率：消化液固液分离系统需要达到较高的
分离率，以节约处理成本。
2、合适的处理能力：消化液固液分离系统需要根据厌氧消化器的产生量进行合理的规模设计，以保证系统性能和效益。
3、科学的处理措施：消化液固液分离系统除了需要考虑高效分离的处理技术，还应该考虑固液分离后的处理措施，以达到节能减排、循环利用的目的。
综上所述，污泥厌氧消化沼气安全系统的工艺设计需要全面考虑各种因素，对核心部件进行科学和合理的设计，以保证系统稳定可靠、高效环保。
未来随着技术的发展，厌氧沼气系统在污水处理行业中发挥的作用将越来越大，密切关注该技术的发展非常必要。