餐饮有机废弃物厌氧处理可行性研究报告文档格式.docx
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200立方米物料
日工作时间:
16小时
(3)预储存罐
将已经切碎并用水融解混合的物料泵入一个地面预储存罐内,这个总容积为700立方米的预储存罐将备有三天的物料以备厌氧消化使用,在预储存罐中设有搅拌器用于均匀物料。
装置有效容积:
600立方米
水力停留时间:
3天
TS容积负荷率:
26–50kgTS/m3.d
餐厨有机废弃物经以上预处理后,物料中的较大的有机物组织已基本被粉碎和分解,并且处于良好的流动状态,有利于后续二级厌氧消化工艺的顺利进行。
3.2.2厌氧消化处理
餐厨有机废弃物的厌氧消化处理包括液态物料的水解酸化和厌氧消化发酵反应二部分工艺过程,是整个工艺过程的关键工艺段。
(1)水解酸化反应阶段
水解酸化是在一个总容积为1400立方米的兼性厌氧全混合式的水解酸化罐中进行,进料为经过预处理的液态的物料,经螺杆泵从预储存罐泵入水解酸化池中。
水解酸化池产酸阶段的发酵温度为35℃左右,有机物在此产酸阶段经过高度集中的水解和产酸微生物的作用,被降解为大量的中间物如葡萄糖和有机挥发酸等,这些中间产物为后续厌氧消化的高效进行创造了有利条件。
在水解酸化罐中设有较大功率的搅拌器以保证物料均匀、不沉积在池底部,在水解酸化过程中产生的主要含有CO2和H2S的废气将由生物过滤器处理吸收。
装置有效容积:
1200立方米
6天
日处能力:
14–25kgTS/m3.d
pH值:
3–5
VS去除率:
20%
(2)厌氧消化反应阶段
厌氧消化反应是在二个容积为2100立方米的全混合式高温厌氧发酵反应器中进行,酸化处理后的物料由螺杆泵从酸化池泵入厌氧反应器中。
厌氧反应器厌氧消化阶段的发酵温度为55℃左右,进料采取半连续式,即每天进料6-8次。
在厌氧消化反应阶段集中了大量有效的产甲烷微生物,水解酸化反应阶段产生的有机酸直接被这种产甲烷微生物利用,产生甲烷。
在此阶段的容积产甲烷率很高,可达到3m3CH4/mR3.d,所产生的沼气中甲烷的含量可达到70%左右。
在厌氧消化反应罐中设有较大功率的搅拌器以保证物料均匀、不沉积在池底部。
二个厌氧消化反应气日生产沼气量可达12000-14400立方米,生产的沼气通过一个有效容积为1000立方米的无压干式储气柜并经脱硫净化后送入沼气发电机组生产阳性能和热能。
1800×
2立方米
18天
200立方米物料
3.6–6.7kgTS/m3.d
7–8
80-90%
产气率:
0.5m3CH4/kgVS
单位容积产甲烷率:
3m3CH4/mR3.d
沼气中甲烷含量:
60–75%
沼气中硫化氢含量:
0.03–0.1%
3.2.3厌氧后处理
厌氧后处理包括厌氧消化反应后的剩余固形物(沼渣)和出水(沼液)的处理装置。
在水解酸化和厌氧消化反应之后,有机物料中的VS几乎全部完全被消化。
从厌氧消化反应器流出的废水经沉淀池沉淀处理,沉淀上清液约含有3%左右的固形物,主要由一些飘浮物和矿物质组成,经分离器分离后污水被泵入储存罐,分离后的固形物通过输送带送入储箱。
而沉淀后含固形物5–8%的液态的沉降污泥则被泵回到水解酸化池中。
(1)沉淀池
用于厌氧消化反应器出水沉淀的沉淀池共二座,每座总容积为440立方米。
400×
4天
3.2–6kgTS/m3.d
沉淀后出水含固率:
3%
沉淀后沉淀污泥含固率:
5–8%
(2)固液分离系统
沉淀后出水中由于含泥量较高,仍需经脱水机脱水。
脱水后含固率为20%的固态物质可作为肥料出售。
脱水机日处理量:
200立方米
10小时
脱水机处理能力:
20m3/h
(3)储水罐
经脱水机脱水处理后的污水被送入一个储水罐中储存,可用于农业、林业和园艺业的灌输用肥料水,用柔性软管连接运水车送至用户。
储水罐有效容积:
2000m3
最大储存周期:
10天
3.2.4沼气净化与储存
沼气的净化与储存包括沼气生物脱硫系统和干式储柜。
(1)生物脱硫系统
生物脱硫系统的目的是为了脱除沼气中的H2S成份以保证发电机组的正常有效运行。
最大处理能力:
600m3/h
H2S去除率:
≥90%
(2)沼气储柜
考虑到沼气发最机组的连续稳定消耗沼气量与厌氧消化反应器每日不同时段生产沼气量之间的矛盾而设立的装置,用于保证沼气发电机组的连续与稳定用气。
储存型式:
干式
最大储存能力:
1000m3
最大储存压力:
500Pa
3.2.5沼气发电系统
沼气发电机组为二套500Kw的热电联产发电机组,所生产的热能用于厌氧消化反应器的增温。
发电机组型式:
集成化发电机组
发电能力:
500Kw×
2
日生产电能:
24000Kw.h
供热能力:
465Kw×
日供应热能:
22320Kw/d
3.2.6备用沼气火炬
当发电机组检修或其它原因致使厌氧罐生产的沼气不能全部被正常使用时启用,自动点火。
3.2.6有机废弃物厌氧处理工艺流程图
3.3主要设备选型设计
3.3.1厌氧前预处理段
序号
名称
用途
预计尺寸与
结构性能
数量
输入
功率
处理
能力
备注
1
切碎机
切碎物料,使出料的最大尺寸小于20mm。
长度3米,宽度2.5米
30kw
15
m3/h
浸渍器
优选物料,与混合器器储罐联用,使较大固体物质细化
长度2.5米,宽度2米
15–20
3
预储存罐
储存三天的物料以备后续处理使用
直径10.3米;
高度8.7米
地上式利浦罐结构
7.5kw
200
m3/d
罐内附设搅拌器;
温度、压力与液位传感器与阀门、爬梯等
4
预储存罐进料泵
将物料泵入地上预处理罐
Q=15m3/h
H=20米
容积泵
一用一备
3.3.2厌氧处理段
水解酸化池
用于高分子有机物的水解酸化
直径14.5米;
高度10米
地上式利浦罐结构,有保温层和增温设施
15kw
水解酸化池进料泵
将物料由预储存罐泵入水解酸化池
厌氧消化反应器
厌氧消化产生甲烷
高度13米
地上式利浦罐结构有保温层和增温设施
×
厌氧消化反应器进料泵
将物料由水解酸化池泵入厌氧消化反应器
二用一备
3.3.3厌氧后处理段
沉淀池
用于厌氧消化反应器出水沉淀
直径7米;
高度12米
沉淀污泥回流泵
将沉淀污泥泵回至水解酸化池
Q=5m3/h
2.2kw
带式压滤机系统
用于将经沉淀后的出水泥水分离处理
20
包括混凝、加药、搅拌、冲洗等设备
储水罐
用于储存泥水分离后的厌氧出水,作为肥料
直径16米;
高度10.75米
10天
设液位传感器和爬梯等
5
污水泵
用于将泥水分离后的厌氧出水泵入储水罐
Q=20m3/h
H=15米
3kw
3.3.4沼气净化与储存设备
生物脱硫器系统
用于脱除沼气中的H2S成分
直径2米;
高度6米
750
沼气
包括循环水泵、微型风机等设备
沼气储柜
用于储存沼气
地上式利浦罐结构,干式储气柜
1000
m3
包括沼气储量显示、安全阀,爬梯等
3.3.5沼气发电设备及其它
沼气发电机组
用于生产电力和热能
集成化系统
安装在一个标准运输集装箱内
500Kw电力和465kw热能
包括沼气输送泵等设备
沼气火炬
用于当发电机组维护或沼气储柜满溢时的应急燃烧设备
根据设定值自动运行
500
附设安全装置与自动控制系统
生物过滤器
用于清洁水解酸化池和厌氧预处理段排出的异味气体
10kw
2000
包括整套设备系统
3.4建筑结构设计
3.4.1构(建)筑物概述
构(建)筑物包括全厂范围内地下和地上池体、设备基础和必要的车间与管理用房等。
3.4.2构(建)筑物一览表
预计尺寸或容积
结构型式
物料储池
200m3
地下钢砼结构
预处理段车间
200m2
框架结构
砖砌填充墙
脱水机房
200m2
配电室
100m2
工具间
6
管理楼
600m2
3.4.3结构设计
(1)设计依据
我国现行施工设计规范。
(2)结构形式及材料
1)本工程地下储池、利浦罐基础采用钢砼结构;
水解酸化池、厌氧罐等地上构筑物均采用利浦罐体结构。
混凝土:
贮水构筑物砼强度等级C25,抗渗等级S6~S8,钢筋砼梁、板砼强度等级不低于C20,基础强度等级不低于C20;
钢筋:
水池、梁和柱纵筋均为二级,梁和柱箍筋为一级;
砖砌体:
地面以下采用MU10普通机制砖,M5水泥砂浆砌筑。
2)建筑物
管理楼:
二层框架结构,抗震等级为六级。
脱水机房等车间:
一层框架结构,抗震等级为六级。
填充墙:
地下采用MU10粘土砖,M5水泥砂浆,地上部分采用轻骨料混凝土砌块,M5混合砂浆。
(3)活荷载标准值
2.0KN/m2
化验室、厕所:
2.5KN/m2
水池与利浦罐基础:
考虑水压力、土压力、实际设备荷重等。
基本风压:
0.55KN/m2
抗震设计:
设防震烈度六级。
(4)基础处理
在施工设计时,根据拟建厂区的地质勘查报告确定。
3.5电气设计
3.5.1设计范围
本方案包括污水处理厂低压配电系统、站内电气设备配电及控制、动力及照明布置、防雷接地等。
3.5.2设计依据
(1)《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-1992)
(2)《低压配电设计规范》(GB50054-95)
(3)《10KV及以下变电所设计规范》(GB50053-94)
(4)《低压配电装置及线路设计规范》(GBJ54-83)
(5)《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-93)
3.5.3供电电源
厂区内由电力部门提供一路10kv的电源供电,变压器容量不小于250kVA。
厂区内采用低压计量,无功功率采用低压集中自动补偿,补偿后功率因素达到0.9以上。
3.5.4设备选型
设备选择应以先进、可靠、经济适用为原则。
3.5.5设备控制
设备控制分为手动控制和自动控制。
其中大部分设备的手动控制采用二地控制,即设备现场控制按纽箱、配电室低压配电柜二地手动控制,自动控制由自动控制操作台控制。
3.5.6防雷接地
厂区内的建筑一般属于三类防雷,为了防止直接雷击,在需要防雷击的厌氧罐、储气柜、管理楼与配电室安装避雷带保护网。
厂区内设直接接地网,接地系统采用TN–C–S系统。
3.5.7负荷计算
工程名称:
200吨/日餐厨有机废弃物厌氧处理沼气发电工程
用电设备
设备
容量
工作
需要
系数
因素
计算负荷
有功
无功
视在
(kw)
(Kx)
COSΦ
(kvar)
(kVA)
厌氧前预处理段
82.5
75
0.60
0.80
45.0
33.8
厌氧消化段
67.5
40.5
30.4
厌氧后处理段
42.6
37.4
0.5
18.7
14.0
沼气净化与
储存设备
1.00
2.4
1.8
沼气发电设备及其它
40
24.0
18.0
50
40.0
30.0
7
机修车间
0.30
6.0
5.3
8
全厂照明
0.50
10.0
7.5
9
小计
233.8
剩同时系统0.95
177.3
133.8
222.1
补偿
-100
共计
600
468.2
0.97
180.5
若考虑变压器损耗
12
合计
0.96
180.3
45.8
186
选用250kVA变压器
变压器负荷率为75%
3.6自控设计
为了保证餐厨有机废弃物厌氧处理站生产的稳定和效率,减轻劳动强度,改善工作环境,同时为了实现餐厨有机废弃物厌氧处理站现代化生产管理,因此在本工程的自控设计中,充分考虑到餐厨有机废弃物厌氧处理工艺的特点,选用质量可靠的先进电子检测仪表和分布式计算机集散控制系统,以保障检测数据的准确和控制的及时有效。
本工程拟采用分布式计算机集散控制系统,对餐厨有机废弃物厌氧处理工艺过程进行集中控制管理,可做到场外监控,无人值守管理。
计算机集散控制系统由工艺过程监控系统、通讯系统、可编程序逻辑控制(PLC)及检测仪表组成。
拟在管理楼设中央控制室,内设工艺过程监控系统,该系统包括:
1台监控计算机、组合软件、通讯系统、模拟显示屏、2台打印机、不间断电源、操作台等。
该系统具有以下功能:
(1)采集全厂生产过程的工艺参数、电气参数、电气设备运行状态。
(2)在操作终端计算机上显示工艺流程图,如温度、压力、pH值等工艺参数,电气参数,设备运行状态等。
(3)通过操作终端设定工艺参数,对电气设备进行控制。
(4)建立数据库,长时间保存各种工艺参数、运行数据、报警数据、故障数据,并自动生成趋势曲线。
通过数据及参数分析,为改进工艺运行方案,提高生产效率提供可靠依据。
(5)打印运行报表,报警、故障报表及趋势图表。
设不间断电源,保证在停电故障时系统仍能安全可靠地运行一段时间。
3.7给排水设计
3.7.1给水
厂区内给水主要们于以下几个方面:
(1)厌氧前预处理浸渍部分用水;
(2)脱水机生产车间冲洗用水;
(3)生产区清洗用水;
(4)消防用水;
(5)管理楼内生活用水。
除消防用水外最大用水量估计小于10m3/h,可用DN80从给水管网引至厂区内。
3.7.2排水
厂区内沿主干道设雨水井及砼雨水管,雨水收集后接入厌氧前预处理地下预存储罐。
各类冲洗用水、生活用水也均排入厌氧前预处理地下预存储罐。
3.8人员编制
厂区内人员编制见下表:
岗位
班次
编制(人/班)
定员
厂长
行政管理兼财务
生产技术
生产操作
1.5
机修
4.餐厨有机废弃物厌氧处理沼气工程预期产出
4.1电力
日处理200吨含有非富有机物质的餐厨废弃物的厌氧处理沼气工程,如果有机废弃物中TS和VS含量达到10%和8.5%以上时,通过其沼气生产量的测定计算,厂区内厌氧处理沼气工程将生产至少12000m3/d的沼气,沼气中的CH4含量将达到60–70%。
在这样的情况下,二台热电联产沼气发电机组所生产的电能将达到1000kw,日生产电力24万度,输出电力的三相电压为400伏,频率为50Hz。
4.2热能
相应于1000kw的电能输出,二台热电联产发电机组的热能输出为950kw,热能将以80℃热水的方式输出,输出的热能将使厌氧处理装置中的水解酸化池保证在35℃左右进行中温发酵,保证厌氧消化池在55℃左右进行高温发酵。
这种增温方式将通过附加在利浦结构发酵罐体外侧的增温盘管进行,对罐体内物料的温度进行实时监控,通过电动阀门调节增温热水流量的大小,以确何罐体内发酵温度在合理的预期的范围之内。
多余的热能将作为生活洗涤用热水水源,通过简单的热交换器使厂区内职工洗澡用水达至40-50℃左右。
4.3肥料
通过对餐厨有机废弃物的厌氧处理,厌氧处理沼气工程在生产出电能与热能的同时,每日还将产生30吨左右的含水率在80%左右的沼渣和200吨左右的沼液。
这种经高温厌氧处理之后产生的无毒、无害的沼渣和沼液是一种高效的有机肥料。
5.项目管理及实施计划
5.1项目实施原则与步骤
5.1.1工程项目的实施首先应符合国内基本建设的产业投资指导方向与审批程序。
5.1.2建立专门机构作为项目的法人和执行单位,负责项目实施的组织协调与管理工作。
5.1.3项目的设计、设备供货、施工及安装等履行单位应与项目执行单位办理必要的法律手续,违约责任应按国家有关法律法规处理。
5.1.4项目执行单位应与项目履行单位协商项目执行计划表,并在履行前通知有关各方。
项目执行单位应为项目履行单位开展工作创造有利条件,项目履行单位应服从项目执行单位的指挥与调度。
5.2项目实施的管理机构职能
本项目应建立专门机构作为项目法人和执行单位,其主要职能为:
(1)行政管理
(2)项目选址
(3)项目招标
(4)计划财务
(5)技术施工管理
(6)设备材料管理
(7)对外联络与协调
(8)项目建成后的运行管理
5.3预期工程进度
日期
项目
2004年
2005年
11月
12月
1月
2月
3月
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