《厌氧发酵的工程应用实例》讲义

厌氧发酵的工程应用实例 1瑞士考穆坡盖斯( KOMPOGAS公司的厌氧发酵工艺 越来越多的关心生态平衡的机构选择了分类处理垃圾的方法, 因为在市政垃圾中三分之一以上的成分是有机物和可以循环利用 的物质,分类收集的有机废物,特别是湿的和易降解的部分,以 生态和经济方面合理的方式循环利用。有机物中的能量用来产生 热能和电力。 考穆坡盖斯公司迄今已建成十几个 KOMPOGAS处理厂(详见 表5-3-9),每天接受有机废物,所有设备均能可靠的完成处理和 循环过程。 图2-3-30给出了这种处理厂的原理示意图,废物分解过程中 生的沼气转变为电力和热能,除了满足处理厂运行需要之外,还 有相当部分的剩余可以输出。沼气作为一种替代或混合能源,可 以提纯至天然气标准用来驱动机动车辆或发电。由于设备运行可 靠,所以可以获得高产气率。在这方面已经积累了相当多的经验, 利用新的核心模块降低了这类处理厂的造价

厌氧发酵的工程应用实例 • 1.瑞士考穆坡盖斯(KOMPOGAS)公司的厌氧发酵工艺 • 越来越多的关心生态平衡的机构选择了分类处理垃圾的方法， 因为在市政垃圾中三分之一以上的成分是有机物和可以循环利用 的物质，分类收集的有机废物，特别是湿的和易降解的部分，以 生态和经济方面合理的方式循环利用。有机物中的能量用来产生 热能和电力。 • 考穆坡盖斯公司迄今已建成十几个KOMPOGAS处理厂（详见 表5-3-9），每天接受有机废物，所有设备均能可靠的完成处理和 循环过程。 • 图2-3-30给出了这种处理厂的原理示意图，废物分解过程中产 生的沼气转变为电力和热能，除了满足处理厂运行需要之外，还 有相当部分的剩余可以输出。沼气作为一种替代或混合能源，可 以提纯至天然气标准用来驱动机动车辆或发电。由于设备运行可 靠，所以可以获得高产气率。在这方面已经积累了相当多的经验， 利用新的核心模块降低了这类处理厂的造价

工艺特点 (1)有机废物的处理符合生态学原则 (2)利用废物中的能量,产生可观的能源; (3)符合现有的卫生标准 (4)采用55~60℃高温厌氧发酵,卧式发酵罐可安装在工厂的地下室; (5)可获得高品质的腐殖质,不损失其中养分,可以配合堆肥厂使用 (6)无异味散发,填埋量最小; ·(7)占用空间小,减少二氧化碳的排放。 工艺流程 ·图2-3-31 KOMPOGAS处理厂的工艺流程图。整个工艺分供料准备 发酵、堆肥、废水处理、沼气利用和空气处理六大部分

• 工艺特点: • （1）有机废物的处理符合生态学原则； • （2）利用废物中的能量，产生可观的能源； • （3）符合现有的卫生标准； • （4）采用55~60℃高温厌氧发酵，卧式发酵罐可安装在工厂的地下室； • （5）可获得高品质的腐殖质，不损失其中养分，可以配合堆肥厂使用； • （6）无异味散发，填埋量最小； • （7）占用空间小，减少二氧化碳的排放。 • 工艺流程 • 图2-3-31KOMPOGAS处理厂的工艺流程图。整个工艺分供料准备、 发酵、堆肥、废水处理、沼气利用和空气处理六大部分

工艺流程说明: 1供料准备 ·1.1机动车闸门;12接收区(平台/槽);1.3供料系统;14螺旋粉碎机;1.5 分离不能处理物质;1.6减小体积;1.7磁力分选机 2发酵 2.1中间存贮;22带泵的供料罐;2.3换热器;2.4发酵装置;2.5出料口 26带供料罐的脱水机;27脱水贮存罐;2.8湿度调节系统 3堆肥和堆肥结束 3.1最后堆肥生产线;3.2供料系统;3.3筒形筛;3.4重力分离系统 4废水处理 4.1密封的贮存装置;42生物污水处理 5沼气利用 5.1沼气处理;52膜式贮存罐;5.3联合发电机组;54应急沼气燃烧器; 55热能分配装置;56配电装置; 57沼气处理;5.8充气站 6排放空气处理 6.1输气装置;62生物过滤器;6.3空气加湿器

• 工艺流程说明: • 1供料准备 • 1.1机动车闸门；1.2接收区(平台/槽)；1.3供料系统；1.4螺旋粉碎机；1.5 分离不能处理物质；1.6减小体积；1.7磁力分选机 • 2发酵 • 2.1中间存贮；2.2带泵的供料罐；2.3换热器；2.4发酵装置；2.5出料口； 2.6带供料罐的脱水机；2.7脱水贮存罐；2.8湿度调节系统 • 3堆肥和堆肥结束 • 3.1最后堆肥生产线；3.2供料系统；3.3筒形筛；3.4重力分离系统 • 4废水处理 • 4.1密封的贮存装置；4.2生物污水处理 • 5沼气利用 • 5.1沼气处理；5.2膜式贮存罐；5.3联合发电机组；5.4应急沼气燃烧器； 5.5热能分配装置；5.6配电装置； • 5.7沼气处理；5.8充气站 • 6排放空气处理 • 6.1输气装置；6.2生物过滤器；6.3空气加湿器

2芬兰斯堪斯卡( SKANSKA)公司的有机物厌氧发酵工艺 SKANSKA公司将城市污水处理中的污泥消化技术拓展到处理城 市生活垃圾,取得了很好的效果,已在芬兰和德国等地建立了示范 工厂,最近几年进入中国上海等地推广此技术 工艺特点: SKANSKA公司的工艺基本与 KOMPOGAS公司的工艺相同,其主 要区别是: (1)其备料罐是专利技术,在备料罐中实现水选,将轻质物料用刮 渣机刮岀来:砂石、玻璃等从备料罐下部用水反冲排除,备料罐还能调 节干固有机物进料的含量和温度。 (2)采用立式发酵罐(又称生物反应器),罐体室外露天安装,下 锥体和排渣口在地下室,实现洁净生产。 (3)采用中温35-37℃发酵工艺,参入发酵的菌种比较皮实,运行稳定 可靠

2.芬兰斯堪斯卡（SKANSKA）公司的有机物厌氧发酵工艺 • SKANSKA公司将城市污水处理中的污泥消化技术拓展到处理城 市生活垃圾，取得了很好的效果，已在芬兰和德国等地建立了示范 工厂，最近几年进入中国上海等地推广此技术。 • 工艺特点： • SKANSKA公司的工艺基本与KOMPOGAS公司的工艺相同，其主 要区别是： – （1）其备料罐是专利技术，在备料罐中实现水选，将轻质物料用刮 渣机刮出来；砂石、玻璃等从备料罐下部用水反冲排除，备料罐还能调 节干固有机物进料的含量和温度。 – （2）采用立式发酵罐（又称生物反应器），罐体室外露天安装，下 锥体和排渣口在地下室，实现洁净生产。 – （3）采用中温35-37℃发酵工艺，参入发酵的菌种比较皮实，运行稳定 可靠

工艺流程: 图2-3-32是 SKANSKA公司的发酵工艺流程图。破碎后的可腐有机物 被送入备料罐,在重力作用下,轻质物料被浮渣刮渣机刮走,惰性 固体废物如玻璃、砖瓦、石头、不带磁性金属的废电池等沉积到备 料罐底部,经过反冲洗后排出。同时,为适应厌氧发酵的需要,备 料罐还能调节干固有机物进料的含量和温度。在备料罐中经过充分 混合后的物料通过管道输送到生物反应器,反应器温度维持在35°C, 并按要求进行搅拌,15-20天完成厌氧发酵过程。发酵后的物料被送 到消毒罐,加热到70°C,维持时间不少于30分钟,然后经压榨机脱 水,形成固体腐殖质。这种腐殖质可直接用于改良土壤,也可作为 复合肥和生物菌肥(如固氮菌、解磷菌和解钾菌肥)等的原料。产 生的沼气经净化后直接用作燃料或发电。 图2-3-3是生物反应器和沼气罐的外观图,图2-3-34是生物反应器的 下锥体部分。 表53-14给出了用 SKANSKA公司的工艺流程,处理1000k千固体的 能量平衡

• 工艺流程： • 图2-3-32是SKANSKA公司的发酵工艺流程图。破碎后的可腐有机物 被送入备料罐，在重力作用下，轻质物料被浮渣刮渣机刮走，惰性 固体废物如玻璃、砖瓦、石头、不带磁性金属的废电池等沉积到备 料罐底部，经过反冲洗后排出。同时，为适应厌氧发酵的需要，备 料罐还能调节干固有机物进料的含量和温度。在备料罐中经过充分 混合后的物料通过管道输送到生物反应器，反应器温度维持在35C， 并按要求进行搅拌，15~20天完成厌氧发酵过程。发酵后的物料被送 到消毒罐，加热到70C，维持时间不少于30分钟，然后经压榨机脱 水，形成固体腐殖质。这种腐殖质可直接用于改良土壤，也可作为 复合肥和生物菌肥（如固氮菌、解磷菌和解钾菌肥）等的原料。产 生的沼气经净化后直接用作燃料或发电。 • 图2-3-33是生物反应器和沼气罐的外观图，图2-3-34是生物反应器的 下锥体部分。 • 表5-3-14给出了用SKANSKA公司的工艺流程，处理1000kg干固体的 能量平衡

3.南阳酒精厂厌氧接触工艺 (1)概况 南阳酒精总厂(现为天冠集团),采用薯类作原料,年产酒精10万吨。 该厂年排出酒精废糟液80多万吨,废气7万m3,废渣3万多吨。该厂是国 内最早采用厌氧发酵生产沼气的酒精厂,开始采用消化池发酵,1987年 投资建造两个5000m3的发酵罐,一个1000m3的储气罐,以及其他配套 工程,日处理糟液由原来的400~500m3提高到1500m3,日产沼气由 10000m3提高到4000m3。配合南阳市煤气、沼气混合工程,在市区南北 各建2万m3和3万m3的储气柜,铺设沼气输送管道55km,新建调压站7座, 与煤气混合,可解决10万户,40万人的生活用气,其规模之大,居亚洲 之首。 (2)处理工艺 南阳酒精总厂的废糟液处理整个工艺流程见图2-3-35。酒精厂排放1300 1500td酒糟废液。这一排放废液经过固液分离,分离出的DDG作为饲 料出售。经过固液分离后的废液量为10001100td,进入厌氧消化池。 值得说明的是在两种情况下,厌氧处理的糟液量是有变化的,一是如果 饲料销售价格低或销售不出去时;二是当城市需要更多的沼气时,均将 不进行固液分离而全部进入厌氧消化池以多产沼气。所以这是厌氧接触 工艺的一个优点,也是本系统的一个优点。因在产生沼气和饲料销售两 个渠道可以进行调节,增加了系统的灵活性

• 3.南阳酒精厂厌氧接触工艺 • （1）概况 • 南阳酒精总厂（现为天冠集团），采用薯类作原料，年产酒精10万吨。 该厂年排出酒精废糟液80多万吨，废气7万m3 ，废渣3万多吨。该厂是国 内最早采用厌氧发酵生产沼气的酒精厂，开始采用消化池发酵，1987年 投资建造两个5000m3的发酵罐，一个10000m3的储气罐，以及其他配套 工程，日处理糟液由原来的400~500m3提高到1500m3 ，日产沼气由 10000m3提高到40000m3 。配合南阳市煤气、沼气混合工程，在市区南北 各建2万m3和3万m3的储气柜，铺设沼气输送管道55km，新建调压站7座， 与煤气混合，可解决10万户，40万人的生活用气，其规模之大，居亚洲 之首。 • （2）处理工艺 • 南阳酒精总厂的废糟液处理整个工艺流程见图2-3-35。酒精厂排放1300- 1500t/d酒糟废液。这一排放废液经过固液分离，分离出的DDG作为饲 料出售。经过固液分离后的废液量为1000-1100t/d，进入厌氧消化池。 值得说明的是在两种情况下，厌氧处理的糟液量是有变化的，一是如果 饲料销售价格低或销售不出去时；二是当城市需要更多的沼气时，均将 不进行固液分离而全部进入厌氧消化池以多产沼气。所以这是厌氧接触 工艺的一个优点，也是本系统的一个优点。因在产生沼气和饲料销售两 个渠道可以进行调节，增加了系统的灵活性

(3)工厂效益 南阳酒精厂年转化为沼气的COD总量达到33000吨以上。由于市区 40%的居民用上了沼气,可少向大气排放二氧化硫、氮氧化物、烟尘 2,400吨以上;减少燃煤废渣6,000吨以上。南阳酒精厂沼气工程的建成, 沼气主要用于居民生活和工业原料,因此带来了巨大的经济效益、社会 效益和经济效益。 经济效益:年产沼气1200多万m3,年增收600多万元(0.5元/m3)。 社会效益:解决了南阳市区2万多户,10万人的烧气问题,甩掉了煤炉 子,年节约标准煤20,00多吨。同时每天供应南阳市石油化工 6,000~8,00m3沼气做工业原料,生产二氯甲烷、三氯甲烷等,使该厂 年增销售收入2,400万元,利税280万元。发酵池的消化液可做有机肥料 灌溉农田3-5万亩,年节约化肥6,00多吨,节水80多万吨。根据国家环 保总局测定,每年利用80万m3消化液,肥效相当于氮、磷、钾复合肥 6,900吨,可使农田增产2-3成,获效益200万元以上。 环保效益:年处理废液80多万吨,酒精废糟液经发酵后,COD、BOD 含量分别降低84%和90%,pH值由42上升到72-73,悬浮物由 200mg/降低到700mg/L。每年转化的COD总量在33.0吨以上。每 年2万多户居民用沼气代替煤球,减少排放二氧化硫等废气500多吨,减 少废渣10,000多吨

（3）工厂效益 • 南阳酒精厂年转化为沼气的COD总量达到33,000吨以上。由于市区 40%的居民用上了沼气，可少向大气排放二氧化硫、氮氧化物、烟尘 2,400吨以上；减少燃煤废渣6,000吨以上。南阳酒精厂沼气工程的建成， 沼气主要用于居民生活和工业原料，因此带来了巨大的经济效益、社会 效益和经济效益。 • 经济效益：年产沼气1200多万m3 ，年增收600多万元（0.5元/m3）。 • 社会效益：解决了南阳市区2万多户，10万人的烧气问题，甩掉了煤炉 子，年节约标准煤20,000多吨。同时每天供应南阳市石油化工厂 6,000~8,000m3沼气做工业原料，生产二氯甲烷、三氯甲烷等，使该厂 年增销售收入2,400万元，利税280万元。发酵池的消化液可做有机肥料 灌溉农田3~5万亩，年节约化肥6,000多吨，节水80多万吨。根据国家环 保总局测定，每年利用80万m3消化液，肥效相当于氮、磷、钾复合肥 6,900吨，可使农田增产2~3成，获效益200万元以上。 • 环保效益：年处理废液80多万吨，酒精废糟液经发酵后，COD、BOD 含量分别降 低84%和 90%， pH值由4.2 上升到7.2~7.3，悬浮物由 20,000mg/L降低到700mg/L。每年转化的COD总量在33,000吨以上。每 年2万多户居民用沼气代替煤球，减少排放二氧化硫等废气500多吨，减 少废渣10,000多吨

走 OMPCGAS 图2-3-30考穆坡盖斯( KOMPOGAS)工厂的原理示意 图

图2-3-30考穆坡盖斯(KOMPOGAS)工厂的原理示意 图

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图2-3-31KOMPOGAS处理厂的工艺流程图

序号 地点 开工时间能力(ha)发酵罐类型能量利用 Kyoto, Japan 1999/5 1.000 1个,钢结构电,示范 Alzey-worms, Germany 1999/6 2,4000 2个,钢结构电 Frankfurt, germany 1999/9 1.5000 1个,混凝土电 Volketswil. Switzerland 2000/7 5.000 1个,钢结构电 Bioabfallbehandlungsanlag2000/11 10000 1个,钢结构电 retyberaa usee 2001/春 10.000 1个,钢结构电 Otelfingen, Switzer land 1996/7 12.001,混凝土「电,燃料 Braunschweig germany 1997/6 24,000 2个,钢结构沼气用于已有电厂 Munchen-Erding, Germany1998002个,钢结构电 Lustenau. Austria 19979 10.000 2个,钢结构沼气用于已有电厂 Unstruck, Germany199121000002,钢结构电 Niederuzwil, S witzerland 1998/2 8.000 1个,混凝土电 Test-facility 1个,钢结构没用 Rumlang switzerland 1989 500 1个,钢结构没用,示范工 Rumlang. switzerland 1992/1 3.500 2个,混凝土「电,燃料,消化加 17 Bachenbulach, Switzerland 1994/1 6862个,钢结构鼇,燃气送入天然 18 Samsagerm. switzerland 1995/l 100002个,钢结构「奄供燃系入天然 Kempten, Germany19410002,钢结构龟供应系统

序号 地点 开工时间 能力 （t/a ） 发酵罐类型 能量利用 1 Kyoto ，Japan 1999 / 5 1 ,000 1 个 ，钢结构 电 ，示范 2 Alzey -worms,Germany 1999 / 6 2 ,4000 2 个 ，钢结构 电 3 Frankfurt,Germany 1999 / 9 1 ,5000 1 个 ，混凝土 电 4 Volketswil,Switzerland 2000 / 7 5 ,000 1 个 ，钢结构 电 5 Bioabfallbehandlungsanlag e Robben,Austria 2000 /11 10 ,000 1 个 ，钢结构 电 6 Oetwil am See 2001 / 春 10 ,000 1 个 ，钢结构 电 7 Otelfingen,Switzerland 1996 / 7 12 ,000 1 个 ，混凝土 电 ，燃料 8 Braunschweig,Germany 1997 / 6 24 ,000 2 个 ，钢结构 沼气用于已有电厂 9 Munchen -Erding,Germany 1997 / 8 24 ,000 2 个 ，钢结构 电 10 Lustenau,Austria 1997 / 9 10 ,000 2 个 ，钢结构 沼气用于已有电厂 11 Hunstruck,Germany 1997 /12 10 ,000 2 个 ，钢结构 电 12 Niederuzwil,Switzerland 1998/2 8 ,000 5 ,000 1 个 ，混凝土 1 个 ，钢结构 电 13 Test -facility 100 1 个 ，钢结构 没用 14 Rumlang,Switzerland 1989 500 1 个 ，钢结构 没用 ，示范工厂 15 Rumlang,Switzerland 1992 / 1 3 ,500 5 ,000 2 个 ，混凝土 电 ，燃料 ，消化加 16 Bachenbulach,Switzerland 1994 / 1 10 ,000 2 个 ，钢结构 热电 ，燃气送入天然 气供应系统 17 18 Samsagerm,Switzerland 1995 / 1 10 ,000 2 个 ，钢结构 电 ，燃气送入天然 Kempten,Germany 1996 /4 10 ,000 2 个 ，钢结构 气供应系统 电