沼气工程—大中型沼气工程PPT课件
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行技术要求较高。
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内循环厌氧反应器（IC）
• 1986年由荷兰派克公司研 究成功并用于生产内循环厌 氧反应器，是目前世界上效 能最高的厌氧反应器。该反 应器是集UASB反应器和流化 床反应器的优点于一身，利 用反应器内所产沼气的提升 力实现发酵料液内循环的一 种新型反应器。
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• IC厌氧反应器的基本构造如同 把两个UASB反应器叠加在一起， 反应器高度可达16-25m，高径比 可达4-8。在其内部增设了沼气提 升管和回流管，上部增加了气液 分离器。该反应器启动时，投加 了大量颗粒污泥。运行过程中， 用第一反应室所产沼气经集气罩 收集并提升管上升作为动力，把 第一反应室的发酵液和污泥提升 至反应器顶部的气液分离器，分 离出的沼气从导管排走，泥水混 合液沿回流管返回第一反应室内， 从而实现了下部料液的内循环。
7
（4）反应器容积和其他尺寸
Vn=QS0/Lorg
Vn：反应器液体部分的有效容积，m3 Q：进液流量，m3/h S0：进水COD浓度，kgCOD/m3 Lorg：反应器有机负荷率，kgCOD/(m3.d)
VL=VBaidu Nhomakorabea/E
VL反应器液体部分总容积； E：有效系数，在0.8~0.9之间选取。
HL=VL/A
9
• 升流式厌氧污泥床工艺 优点：
（1）除三项分离器外消化器结构简单，没搅拌装置及填料； （2）长的SRT及MRT使其实现了很高负荷率； （3）颗粒污泥的形成使微生物天然固定化，增加了工艺的
稳定性； （4）出水SS含量低。 缺点： （1）需要安装三项分离器； （2）需要有效的布水器，使进料能均匀布于消化器底部； （3）进水要求低SS含量； （4）在高水力负荷或高SS负荷时易流失固体和微生物，运
5
• 升流式厌氧污泥床 （UASB）
有反应区、沉淀区和集气室三 部分组成。
废水从污泥床底部进入，与污 泥床中的污泥进行混合接触，微 生物分解废水中的有机物产生较 强烈的搅动，在污泥床上部形成 悬浮污泥层。气、水、泥的混合 液上升至三相分离器内，沼气气 泡碰到分离器下部的反射板时， 折向气室而被有效地分离排出； 污泥和水则经孔道进入三相分离 器的沉淀区，在重力作用下，水 和泥分离，上清液从沉淀区上部 排出，沉淀区下部的污泥沿着斜 壁返回到反应区内。在一定的水 力负荷下，绝大部分污泥颗粒能 保留在反应区内，是反应区具有 足够的污泥量。
HL：反应器液体部分高度：
HT=HL=HG
HT ：反应器总高度，m; HG :反应器集气部分高度，m。
8
（5）布水器 保证污水和污泥之间充分接触，一般采用多 点进水方式。 布水点数量的设计： 表7-8 UASB反应器布水点数量的计算依据。 进水方式设计：分为连续进水和脉冲进水 （6）三相分离器 功能：1.收集从分离器下的反应区产生的沼气； 2.使在分离器之上的悬浮物沉淀下来。 目前所采用三相分离器多为专利产品。
4
• 厌氧处理的方法很多，但目前国内在养殖场应用最多的还 是完全混合式消化器和UASB工艺两种： • 完全混合工艺可使畜禽粪水全部进行厌氧处理， • 优点是处理量大，浓度高，产沼气量多，便于管理，易起 动，运行费用低； • 缺点是需消化器容积大，投资多，后处理麻烦。一般适宜 于以产沼气为主，有使用水肥习惯的地区。 • UASB工艺是先将粪水进行分离，只处理有机废水， • 优点是需消化器容积小，投资少，处理效果好； • 缺点是产沼气量相对较少，起动漫，管理复杂，运行费用 稍高，一般适宜于以废水达标排放，减少环境污染为目的的 地方。
6
• UASB设计主要考虑的几个参数：
（1）废水水质 厌氧污泥的颗粒化：COD含量；总固体浓度TSS 高蛋白，高脂肪含量的废水：消泡设施和装置 （2）反应器容积负荷 废水浓度、不溶性COD比率、出水TSS浓度确定能否采用UASB。 表7-5，7-6 UASB容积负荷推荐值 P176 （3）水流上升速度 主要取决于反应器的进水流量和反应器的水平截面积。 允许出现短时间6m/h和2m/h的高峰值。
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集约化禽畜场沼气工程
• 利用畜禽粪便制取沼气的全套工程设施 ，包括原料的预 处理、厌氧消化、沼气净化及输配、发酵残留物后处理以 及工艺流程的控制、监测五个部分组成。
大中型沼气工程 设计和建造
1
大中型沼气工程建设范围和内容
• 集约化畜禽养殖场沼气工程 • 工业有机废水沼气工程 • 沼气民用：集中供气--炊事 • 沼气供热：锅炉 • 沼气发电：
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基本概念——（1）常用反映原料有机物含量的指标
（1）总固体(total solid，TS)： 又称干物质，是指原料中除去水分以后剩下的物质。 （2）挥发性固体（volatile solid，VS）： 原料中总固体中除去灰分以后剩下的物质。 （3）化学需氧量（chemical oxygen demand，COD）: 指用强氧化剂重铬酸钾，在强酸溶液中将有机物氧化为CO2、H2O所消 化的氧量，用CODCr 以一般写成COD，其单位为mg/L。 （4）生物需氧量（biochemical oxygen demand，BOD）： 指在有充足氧气存在的条件下，由于微生物的活动，降解有机物所需 的氧量，其单位为mg/L。 COD和BOD是目前国际上普遍采用的用来表示水中有机物浓度的指标。 BOD/COD的值称为可被生化指标，用来衡量废弃物是否适宜于采用生物化 学法进行处理。比值越大，表示越容易被生化处理，一般认为 BOD/COD>0.3的废弃物才适用于采用生化处理。
3
基本概念——（2）厌氧消化器的分类：
• 厌氧处理方法的很多，按消化器的类型分，可分为常规型、污泥滞留 型和附着膜型。 • 常规型消化器包括常规消化器（也称常规沼气池）、完全混合式消化 器（也称高效消化器）和塞流式消化器（也称推流式消化器）。 • 污泥滞留型消化器包括厌氧接触工艺、升流式固体反应器（USR）、 升流式厌氧污泥床反应器（UASB）、折流式反应器等。 • 附着膜型反应器包括厌氧滤器（AF）、流化床（FBR）和膨胀床（EBR） 等。 • 常规型消化器一般适宜于料液浓度较大、悬浮物固体含量较高的有机 废水。 • 污泥滞留型和附着膜型消化器主要适用于料液浓度低、悬浮物固体含 量少的有机废水。
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内循环厌氧反应器（IC）
• 1986年由荷兰派克公司研 究成功并用于生产内循环厌 氧反应器，是目前世界上效 能最高的厌氧反应器。该反 应器是集UASB反应器和流化 床反应器的优点于一身，利 用反应器内所产沼气的提升 力实现发酵料液内循环的一 种新型反应器。
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• IC厌氧反应器的基本构造如同 把两个UASB反应器叠加在一起， 反应器高度可达16-25m，高径比 可达4-8。在其内部增设了沼气提 升管和回流管，上部增加了气液 分离器。该反应器启动时，投加 了大量颗粒污泥。运行过程中， 用第一反应室所产沼气经集气罩 收集并提升管上升作为动力，把 第一反应室的发酵液和污泥提升 至反应器顶部的气液分离器，分 离出的沼气从导管排走，泥水混 合液沿回流管返回第一反应室内， 从而实现了下部料液的内循环。
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（4）反应器容积和其他尺寸
Vn=QS0/Lorg
Vn：反应器液体部分的有效容积，m3 Q：进液流量，m3/h S0：进水COD浓度，kgCOD/m3 Lorg：反应器有机负荷率，kgCOD/(m3.d)
VL=VBaidu Nhomakorabea/E
VL反应器液体部分总容积； E：有效系数，在0.8~0.9之间选取。
HL=VL/A
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• 升流式厌氧污泥床工艺 优点：
（1）除三项分离器外消化器结构简单，没搅拌装置及填料； （2）长的SRT及MRT使其实现了很高负荷率； （3）颗粒污泥的形成使微生物天然固定化，增加了工艺的
稳定性； （4）出水SS含量低。 缺点： （1）需要安装三项分离器； （2）需要有效的布水器，使进料能均匀布于消化器底部； （3）进水要求低SS含量； （4）在高水力负荷或高SS负荷时易流失固体和微生物，运
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• 升流式厌氧污泥床 （UASB）
有反应区、沉淀区和集气室三 部分组成。
废水从污泥床底部进入，与污 泥床中的污泥进行混合接触，微 生物分解废水中的有机物产生较 强烈的搅动，在污泥床上部形成 悬浮污泥层。气、水、泥的混合 液上升至三相分离器内，沼气气 泡碰到分离器下部的反射板时， 折向气室而被有效地分离排出； 污泥和水则经孔道进入三相分离 器的沉淀区，在重力作用下，水 和泥分离，上清液从沉淀区上部 排出，沉淀区下部的污泥沿着斜 壁返回到反应区内。在一定的水 力负荷下，绝大部分污泥颗粒能 保留在反应区内，是反应区具有 足够的污泥量。
HL：反应器液体部分高度：
HT=HL=HG
HT ：反应器总高度，m; HG :反应器集气部分高度，m。
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（5）布水器 保证污水和污泥之间充分接触，一般采用多 点进水方式。 布水点数量的设计： 表7-8 UASB反应器布水点数量的计算依据。 进水方式设计：分为连续进水和脉冲进水 （6）三相分离器 功能：1.收集从分离器下的反应区产生的沼气； 2.使在分离器之上的悬浮物沉淀下来。 目前所采用三相分离器多为专利产品。
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• 厌氧处理的方法很多，但目前国内在养殖场应用最多的还 是完全混合式消化器和UASB工艺两种： • 完全混合工艺可使畜禽粪水全部进行厌氧处理， • 优点是处理量大，浓度高，产沼气量多，便于管理，易起 动，运行费用低； • 缺点是需消化器容积大，投资多，后处理麻烦。一般适宜 于以产沼气为主，有使用水肥习惯的地区。 • UASB工艺是先将粪水进行分离，只处理有机废水， • 优点是需消化器容积小，投资少，处理效果好； • 缺点是产沼气量相对较少，起动漫，管理复杂，运行费用 稍高，一般适宜于以废水达标排放，减少环境污染为目的的 地方。
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• UASB设计主要考虑的几个参数：
（1）废水水质 厌氧污泥的颗粒化：COD含量；总固体浓度TSS 高蛋白，高脂肪含量的废水：消泡设施和装置 （2）反应器容积负荷 废水浓度、不溶性COD比率、出水TSS浓度确定能否采用UASB。 表7-5，7-6 UASB容积负荷推荐值 P176 （3）水流上升速度 主要取决于反应器的进水流量和反应器的水平截面积。 允许出现短时间6m/h和2m/h的高峰值。
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集约化禽畜场沼气工程
• 利用畜禽粪便制取沼气的全套工程设施 ，包括原料的预 处理、厌氧消化、沼气净化及输配、发酵残留物后处理以 及工艺流程的控制、监测五个部分组成。
大中型沼气工程 设计和建造
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大中型沼气工程建设范围和内容
• 集约化畜禽养殖场沼气工程 • 工业有机废水沼气工程 • 沼气民用：集中供气--炊事 • 沼气供热：锅炉 • 沼气发电：
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基本概念——（1）常用反映原料有机物含量的指标
（1）总固体(total solid，TS)： 又称干物质，是指原料中除去水分以后剩下的物质。 （2）挥发性固体（volatile solid，VS）： 原料中总固体中除去灰分以后剩下的物质。 （3）化学需氧量（chemical oxygen demand，COD）: 指用强氧化剂重铬酸钾，在强酸溶液中将有机物氧化为CO2、H2O所消 化的氧量，用CODCr 以一般写成COD，其单位为mg/L。 （4）生物需氧量（biochemical oxygen demand，BOD）： 指在有充足氧气存在的条件下，由于微生物的活动，降解有机物所需 的氧量，其单位为mg/L。 COD和BOD是目前国际上普遍采用的用来表示水中有机物浓度的指标。 BOD/COD的值称为可被生化指标，用来衡量废弃物是否适宜于采用生物化 学法进行处理。比值越大，表示越容易被生化处理，一般认为 BOD/COD>0.3的废弃物才适用于采用生化处理。
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基本概念——（2）厌氧消化器的分类：
• 厌氧处理方法的很多，按消化器的类型分，可分为常规型、污泥滞留 型和附着膜型。 • 常规型消化器包括常规消化器（也称常规沼气池）、完全混合式消化 器（也称高效消化器）和塞流式消化器（也称推流式消化器）。 • 污泥滞留型消化器包括厌氧接触工艺、升流式固体反应器（USR）、 升流式厌氧污泥床反应器（UASB）、折流式反应器等。 • 附着膜型反应器包括厌氧滤器（AF）、流化床（FBR）和膨胀床（EBR） 等。 • 常规型消化器一般适宜于料液浓度较大、悬浮物固体含量较高的有机 废水。 • 污泥滞留型和附着膜型消化器主要适用于料液浓度低、悬浮物固体含 量少的有机废水。