德國STRABAG 干式厭氧處理工藝
 
餐廚垃圾厭氧發酵工藝說明-1

[2013-10-30] [點擊:3190]

1.工藝流程

餐廚垃圾處理工藝采用濕式、單相、連續、中溫厭氧消化技術。厭氧發酵產生的沼氣除滿足廠內用熱外,剩余沼氣用于提純制CNG;產生的沼渣經脫水并達到填埋場要求的標準后,運至附近的衛生填埋場進行填埋處理。生產中產生的廢水按相關要求進行處理后除部分用于回流外,其余排入市政管網。餐廚垃圾中的油脂進行分離后,與經過預處理后的地溝油采用兩步脂化法生產生物柴油。其工藝流程圖如下:

3.預處理及厭氧消化系統技術要求 

總體要求:工藝生產線能夠安全、穩定、可靠運行。沼氣、廢渣、廢水、廢氣的量及性質參數。所有設備和設施必須考慮預留被抽取臭氣的功能,并保證整條工藝生產線密閉運行。

 

3.1 物料接收系統

該系統主要功能是接收儲存餐廚垃圾,并保證后續處理的穩定。

該系統主要技術要求如下:

(1)物料接收系統能夠滿足4小時接收輸送日處理量65%(即4小時接收輸送130噸)的要求;

(2)接收系統設置2條生產線,單條生產線輸送能力≥20 m3/h;

(3)卸料工位能夠滿足裝載能力為8m3的餐廚垃圾轉運車的正常卸料作業;

(4)接料斗技術要求:

-- 有效容積≥15m3/個,數量2個

-- 材質:過料部分的材質為SS304不銹鋼,其余材質為Q235B

-- 有加熱、瀝水功能

-- 能加入自來水或循環稀釋水進行沖洗或稀釋

-- 能夠承受8噸餐廚垃圾一次性傾倒產生的沖擊載荷

-- 接料斗上部加設局部排風罩

(5)輸送系統

輸送螺旋性能可靠,不纏繞、耐磨、耐腐蝕,不結渣、不卡死,過料部位的材質為SS304不銹鋼。

 

3.2粗分選系統

該系統主要功能是去除餐廚垃圾中的雜質(如塑料袋、酒瓶等物料以及金屬制品等),保證粗分選設備的安全、穩定運行,并對餐廚垃圾進行固液分離。

該系統主要技術要求如下:

(1)設置2條生產線,生產線的設置應考慮與相應設備能力匹配、保證輸送連續、可靠、安全、穩定的運行;

(2)分選設備能實現粗大物料如玻璃瓶、盤、碟、塑料等雜物的有效分選,保證分選過程中脆性雜物不破碎,去除率≥90%,系統出料粒徑≤60mm;

(3)除鐵設備能對鐵磁類雜物有效去除,去除率≥90%;

(4)固液分離設備能將垃圾進行固液分離,經固液分離后的垃圾含水率約為65%~70%;

(5)主要工藝設備材質:過料部分的材質為SS304不銹鋼,其余材質為Q235B;

(6)需要明確有機質損失量,粗大料含水率。

 

3.3油水分離系統

該系統主要功能是對餐廚垃圾進行油脂分離,為后續廢油深加工提供保證,實現油脂最大程度的資源化。

該系統主要技術要求如下:

(1)生產線設置應考慮與相應設備能力匹配、保證輸送連續、可靠、安全、穩定的運行;

(2)油水分離系統處理后的混合漿液含油率≤0.5%;

(3)三相分離出的水相中的含油率≤0.3%;

(4)油相中的含水率≤3%;

(5)主要工藝設備材質:過料部分的材質不低于SS304不銹鋼;

(6)熱的品質和數量。

 

3.4制漿系統

該系統主要功能是對餐廚垃圾進行破碎制漿、除雜、除砂,為后續厭氧發酵創建良好的條件。

該系統主要技術要求如下:

(1)制漿系統的生產線設置應滿足并適應前端物料處理系統的對接處理要求,保證輸送處理連續、可靠、安全、穩定的運行;

*(2)破碎制漿雜物去除設備將物料制成的漿料顆粒粒徑≤8mm,能將物料中塑料類的輕物質進行有效去除,去除率≥90%;

(3)除砂系統設備能將物料中重物質如玻璃碎片、陶瓷碎片、砂石、小塊金屬等進行有效去除。顆粒直徑在5mm以上的重物質去除率≥90%;顆粒直徑在2~5mm的重物質去除率≥80%;顆粒直徑在1~2mm的重物質去除率≥60%;

(4)物料中的花椒殼、辣椒籽等能有效去除;

(5)餐廚垃圾在經過制漿系統處理以后,有機質損失量≤5%;

*(7)破碎制漿雜物去除設備主要要求:

-- 設備配置滿足前端單條生產線處理能力≥20 m3/h時的來料處理

-- 同時具備破碎功能、制漿功能、雜物去除功能

-- 根據自身工藝進行設備優化配置,過料部分的材質不低于SS304不銹鋼,且結構件便于檢修維護。

 

3.5均質系統

該系統主要功能是對來料進行均質,實現對漿液的溫度、C/N、漿液的含固率的調整,以保證進入厭氧消化罐的漿液穩定、均質。

該系統主要技術要求如下:

(1) 均質系統設置2條生產線,生產線設置考慮與相應設備能力匹配、保證輸送連續、可靠、安全、穩定的運行;

(2) 漿液含固率:8~12%;

(3)通過在均質池的不同高度測量物料的含固率,來檢驗調質的效果,均質池上、中、下物料含固率的平均值正負偏差不大于15%;

(4)可以結合自身工藝對砂石、輕質物或纖維物進一步去除,并考慮城市污泥的添加。

3.6厭氧消化系統 

通過專有設備去除消化池上部浮渣和下部沉砂,以確保消化過程的順利進行。通過工藝控制最大限度提高產氣量。

該系統主要技術要求如下:

(1)生產線數量不應超過3條,生產線設置考慮與相應設備能力匹配、保證輸送處理連續、可靠、安全、穩定的運行;

(2)在劃定的區域內進行合理布置并滿足國家現行的消防安全、防火設計規范以及有關標準和規定;

(3)厭氧消化罐為完全混合式發酵罐,并采用可靠的機械攪拌方式;

(4)厭氧消化罐內應設有必要的設施,以解決長期運行時的排砂、排浮渣問題。厭氧發酵罐清罐時間間隔不少于10年;

(5)每座厭氧消化罐沼氣出口管路上設有必要的在線監測設備;

(6)厭氧消化罐設有必要的安全保護裝置;

(7)厭氧消化系統使用年限不少于20年;

*(8)工藝技術指標如下: 

-- 發酵罐接料揮發性固體負荷:≥3.5kgVS/m3.d

-- 揮發固體分解率:≥75%

-- 單位分解揮發固體產甲烷量:≥400L/kg分解的揮發固體

-- 容積動力比能耗:≤10W/m3 

-- 沼氣中甲烷含量:≥50%

*(9)熱交換器主要技術要求:

-- 物料流動通道管徑不小于DN80,管道直管段每6米可拆卸,管道彎管每90度可拆卸

-- 供熱介質:熱水 

-- 材質:與物料接觸部分的材質不低于SS316不銹鋼,其他部分的材質不低于SS304不銹鋼

 

3.7消化后污泥儲存及脫水系統

系統主要功能是對厭氧消化后的污泥進行儲存和脫水處理。

該系統主要技術要求如下:

(1)生產線數量為2條。生產線設置考慮與相應設備能力匹配、保證輸送處理連續、可靠、安全、穩定的運行;

(2)厭氧消化后的污泥儲存設施應有足夠的有效容積和吹脫設施,以保證后續設施長期有效的運行。污泥儲池應有防止沉淀、泡沫產生和外溢的措施;

(3)采用投資省、運行成本低、效率高的脫水設備,并充分考慮沼渣污泥的去向,脫水后的含水率不大于60%。

 

3.8物料輸送系統 

投標人根據自身工藝的需求,設置物料輸送系統,物料輸送系統應保證輸送能力滿足整條工藝線的順暢運行,密閉性好;長期運行不結垢、不淤堵、磨損小且能夠便于疏通、維護及維修。 

 

 

3.10自控儀表系統

主要技術要求:

(1)餐廚垃圾處理間內設立PLC控制系統一套,負責對處理站各系統中的設備及整個處理工藝進行自動控制。中控室設立監控計算機及軟件一套,良好的人機界面實現遠程處理站設備及過程的監控。系統功能包括但不限于以下要求: 

-- 數據采集功能:采集本標各個生產過程的工藝儀表參數、電氣設備運行狀態和電氣參數等信息。數據采集須具備三種機制:周期性采集、逢變則報、外部事件觸發采集

-- 生產過程監視功能:通過監控管理計算機動態顯示全廠工藝流程圖以及工藝參數、事故報警顯示的各種數據圖表

-- 控制功能:控制系統對工藝過程和控制設備按時序控制要求自動進行控制與調節

-- 報警功能:系統對生產狀況實時數據進行監控和分析以對設備及工藝過程中發生故障時發出警報,顯示故障點和故障狀態,按照報警等級做出相應反應,記錄故障信息。提供的報警日志可以記錄事件,信息和報警。并且可以根據要求對相應內容進行歸檔,觸發相應動作等

-- 生產數據管理及報表功能:根據采集到的信息,建立實時信息數據庫,保存工藝參數、電氣參數、電氣設備運行數據、控制數據、報警數據、故障數據。完成數據傳送和報表打印

-- 安全操作功能:提供的用戶管理器允許設置用戶權限。針對不同的操作者設置相應的加密等級,記錄操作員及操作信息.

 

-- 過程監控功能:以消化池運行監控為例,消化池內部設置檢測裝置對消化池內部沼氣壓力等指標進行測定和監控。整個消化過程通過自動控制系統對消化池的進料、出料、攪拌、pH、溫度以及沼氣成分及含量(如H2S、甲烷、二氧化碳等)、溫度、壓力、流量等進行在線監測和監控,此外定期取樣消化液和沼氣,對更多的指標(如進出料的干物質含量和有機物質含量、揮發酸等)進行實驗室測試,測試結果及時反饋,以便操作人員利用這些測量、分析結果及時調整消化池運行參數,保證厭氧消化過程的持續和穩定

(2)預處理車間、厭氧發酵罐區需設閉路電視監視系統;

(3)儀表要求選擇滿足工藝要求的全新的國際著名品牌。

 

4沼氣提純系統技術要求

4.1基礎資料

4.1.1 處理規模

本項目厭氧罐的沼氣發生量約為1.56×104m3/d(650m3/h),產生的沼氣首先滿足鍋爐用量,富裕沼氣經脫碳精制壓縮天然氣(CNG),供雙燃料汽車或小區居民使用。

4.1.2 范圍

(1)設備供貨范圍

一套完整的沼氣凈化精制壓縮天然氣(CNG)處理系統,包括沼氣的過濾、脫硫、儲存、脫水、脫碳、加壓以及管道、支架等;還應包括自動化控制系統、動力配電系統、靜電接地避雷系統;同時也包括(不僅限于此)所有設備、材料的備品備件以及潤滑油、密封油(如果有)等消耗品一年的備用量。

(2)服務范圍

完整的沼氣凈化精制壓縮天然氣(CNG)處理系統進行平立面設計、工藝管道、操作平臺、自控系統以及動力配電系統的詳細設計;設備材料的運輸、現場安裝、單體調試、聯動調試和試運行期間的生產指導、人員培訓以及生產操作手冊的編制。

4.1.3 原料及產品品質

(1)原料品質

來自發酵罐的沼氣品質如下表所示:

沼氣流量

650 m3/h 

沼氣壓力

~2.5 kPa

溫度

<55℃

密度

1.23Kg/m3

CH4

45~70%

CO2

30~55%

H2S

3000~5000PPm

NH3

200~400PPm

02

<0.5%

N2

<1%

H2O

飽和蒸汽

(2)凈化處理后沼氣品質

經凈化精制處理后的沼氣質量要求如下:

供鍋爐燃燒用沼氣:H2S≤13ppm,含水率≤70%。

供車輛用壓縮天然氣(CNG):滿足《車用壓縮天然氣標準》GB18047-2000要求。

4.2工藝系統及控制要求

沼氣凈化精制壓縮天然氣(CNG)處理系統工藝應該具有技術先進,運行穩定可靠的特點,并已應用于工業化生產的實用技術。

4.2.1 工藝系統要求及參考流程

(1)工藝系統一般要求

考慮到本項目工作介質的特殊性,

沼氣凈化精制壓縮CNG處理裝置具備以下功能:

1. 降低粉塵等固體雜質的含量;

2. 降低氣體的露點溫度,減少水蒸氣含量;

3. 自動增壓和超壓保護功能,穩定系統氣體的出口壓力、溫度和流量;

4. 在線監測、報警功能,保證系統安全可靠的長期運行;

5. 全自動運行,具備自身數據采集、顯示和遠程通訊的功能;

(2)工藝流程(僅供參考)

 

沼氣凈化精制壓縮天然氣系統工藝流程框圖

 

4.2.2 工藝控制方案

(1)壓力控制與流量調節

沼氣凈化系統入口的沼氣壓力為0~2.5kPa,考慮安全性和經濟性,出口壓力在滿足鍋爐用氣要求的情況下要盡可能的小,鍋爐要求凈化系統的出口壓力達到30.0kPa左右。

升壓風機采用變頻控制,保證供氣壓力穩定。

正常情況下,風機的出力大于650 m3/h,升壓能力為大于30kPa,系統采用臺升壓風機,一用一備。

(2)濕度與溫度控制

要求在10~50℃范圍內,保證系統的出口的相對濕度小于70%,對生產CNG還需要按照國家標準高度脫水。

沼氣在管道和設備中遇冷后會產生凝結水,需要及時排除。冷凝器和汽水分離器的凝結水排往廠區的排水系統。

(3)硫化氫控制與調節

要求采用成熟可靠脫硫工藝,同時確保脫硫后氣體硫化氫含量小于9ppm。

(4)甲烷控制與調節

產品甲烷要有充足的工藝保障措施,不得出現不合格品輸送到后端。要求脫碳后甲烷含量在線顯示,有超限的聲光報警,并可在電腦上進行相應的操作和調節。

(5)二氧化碳控制與調節

要求脫碳后二氧化碳含量在線顯示,有超限的聲光報警,并可在電腦上進行相應的操作和調節,脫碳提純系統效率不應低于95%。

(6)氧控制與調節

要求在精制裝置后設置氧氣含量檢測裝置,并在線顯示,有超限的聲光報警。

(7)系統控制

控制系統可編程控制器(PLC)和工業控制計算機構成,控制系統具有數據采集(DAS)功能、模擬量控制(MCS)功能、順序控制(SCS)功能、在線檢測、超限報警和安全聯鎖自動停機保護等功能,并提供與上位機進行數據通訊的端口。要求控制系統在控制室內通過上位機的監控下可實現全自動運行的功能,PLC的配置不應該低于S7-300系列。

4.4 工藝系統主要設備、設施技術要求

4.4.1主要工藝設備

(1)脫硫

本項目脫硫工藝分為兩級,第一級為生物脫硫,第二級為干法脫硫,脫硫工藝的處理規模不應小于650m3/h。生物脫硫后的沼氣H2S含量不大于150ppm,干法脫硫后不大于9ppm。

生物脫硫應采用技術成熟先進、運行安全可靠的工藝方案,制造商應該具有豐富的生產經驗,至少完成三個以上類似業績。

完整的生物脫硫系統設備須配備安全、有效及可靠運行所需的附件和安裝所需的固定件。需提供所有設備及部件的清單。

主反應塔為生物滴濾結構,塔體、填料的材質按照20年的使用壽命設計。

生物脫硫塔的自動運行功能通過現場控制完成,控制柜可以實現手動以及PLC遠程控制?刂乒窨上蛏蠈涌刂葡到y傳輸系統運行狀態信號,例如系統開關狀態、故障狀態、PH值、硫化氫、氨、空氣量、循環液流量、溫度、沼氣流量、液位報警信號等。

系統所需的在線監測儀表需包括(但不限于)pH計、進出口硫化氫含量、進口氨含量、液位計(三臺)、氣體流量計、溫度計和循環液流量計。

生物脫硫系統的電氣設備需考慮防爆要求。

設備間作為可能發生沼氣泄漏的區域,必須考慮防爆。安全裝置應由防爆監測探頭、通風裝置、緊急關閉控制板以及相應的自控系統組成。

(2)雙皮膜儲氣柜

雙膜氣柜容積1000m3,氣柜工作壓力3.0 kPa,氣柜耐壓15 kPa。

氣柜所有膜材均采用耐腐蝕的環保專用進口膜,具有防腐、抗老化、抗微生物及紫外線等功能,并且防火級別達到B1級,膜的抗拉強度大于5000N/5cm。氣柜內膜為防腐產品,能耐受沼氣內5000ppmH2S和400 ppmNH3的長期腐蝕,使用壽命應能達到25年。

氣柜出口沼氣壓力恒定,罐內氣體使用率應達到90% 。

氣柜應具有容積顯示功能,隨時了解氣體容積,掌握使用狀況,并設報警停機信號。氣柜需設置可靠的安全閥和卸壓裝置,防止氣柜內部超壓導致發生危險。

氣柜內、外膜內都必須設置排水裝置,排水裝置必須確保在氣柜工作壓力下,能排出冷凝水,同時又無氣體泄漏。

氣柜應能抵抗強風的吹刮及積雪的重壓,保證設備安全運行。

氣柜加壓裝置和控制回路采用雙系統,一用一備,確保正常運轉。

氣柜加壓裝置在導入空氣處應設有阻火器,以防止火焰進入氣體區域。

氣柜須設置相應監測儀表,監測內膜壓力、外膜壓力、溫度、氣柜容積、內外膜夾層甲烷濃度等。氣柜上的所有監測儀表需采用防爆產品,其他配套設備也需滿足國家安全防爆標準。氣柜控制系統需設置UPS,在短暫停電時候同樣可以控制氣柜壓力,確保安全運行。

氣柜外膜上須設置監視窗口,能夠隨時了解氣柜內部情況。

氣柜采用全自動控制,能根據膜內外壓差,自動注入或排出內外膜間的空氣,平衡內外膜壓力,并能將相關監測信號、系統運行狀態信號、報警信號等上傳到上一級控制單元。

投標人應根據氣柜的總圖位置合理設置避雷設施。

(3)壓縮系統

● 壓縮系統根據工藝要求確定相關參數,并且能較好的滿足工藝要求

● 要求壓縮機選用知名品牌,并有成功運行業績

 通過自動、手動方式實現系統排污

 系統要有一定的氣量調節措施,單機排氣量不得有負偏差

 單機持續運行時間不小于4300小時

 配備本系統的專用工具至少1套以上,以滿足日常檢修需要

 設備采用水冷形式降溫,水冷芯子要求選用不銹鋼材料;排氣溫度不大于上水溫度+10℃

 控制采用PLC控制,觸控面板采用西門子MP277-10液晶觸摸屏

(4)脫碳脫水

● 脫碳脫水系統要求將二氧化碳降到不大于2%、水露點低于交接點處的環境溫度5℃,甲烷收率損失最小。系統壓力降不大于30 KPa

● 系統設備和管道所選材料或經防腐處理后應滿足15年的使用壽命要求

● 脫碳脫水系統控制要簡單方便、易控易操作

 

● 脫碳脫水系統要設置應急工藝措施,確保系統能達標運行

● 脫碳脫水塔(/罐)應能抵抗雨水侵蝕、強風吹刮及積雪重壓

● 脫碳脫水系統出口須設置相應監測儀表和就地取樣點,監測壓力、溫度、流量、硫化氫濃度、甲烷濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度等。所有監測儀表需采用防爆產品,其他配套設備也需滿足國家安全防爆標準

● 脫碳脫水系統持續運行時間不少于8400小時

● 脫碳脫水系統出口要設置精密過濾器,確保粉塵過濾精度≤0.3μm

(5)高壓儲存

要求選用管束式儲存設備,并為知名品牌。設計壓力25MPa,水容積~20m3。

5地溝油預處理及生物柴油制取系統技術要求

5.1.1簡介

本項目主要處理從餐館隔油池中撈出的地溝油以及從餐飲垃圾中分離出來的潲水油。從餐館隔油池中獲得的地溝油收集量為20t/d,從餐飲垃圾中分離出來的潲水油為4t/d。

地溝油經預處理后與潲水油合并進入生物柴油預處理和生物柴油制取工序,生物柴油的得率根據不同原料不小于85%。年產生物柴油3156t/a,產品質量應滿足國家標準GB20828-2007。

5.1.2處理規模

本工程建設規模:處理地溝油20t/d,處理潲水油、餐飲廢油20t/d,最終產品為生物柴油。地溝油預處理的生產班制按1班制(8小時)考慮,年運行時間為330天。

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