1、沙河粪便和餐厨垃圾处理厂工程一、建设规模及服务区域日处理城市粪便400吨，年总处理粪便量14.6万吨。日处理餐厨垃圾100吨，年总处理餐厨垃圾3.65万吨。粪渣、沼渣堆肥能力：35-40吨/日。二、处理工艺技术选择的原则(1) 保证粪便和餐厨垃圾的有效处理，确保出水达到排放标准；(2) 工艺可靠、稳定、抗冲击负荷能力强，已得到使用、推广；(3) 工艺流程相对简单、占地少、运行维护方便；(4) 自动控制程度高。(5) 需综合考虑设备运营效果及运营成本的性价比。(6) 技术先进、可靠，技术安全性好，符合国家产业政策和发展方向，能耗低。(7) 适合规模化生产，处理能力达到规划设计要求。三、各处理工艺2、包的工艺选择（一）粪便处理技术选择本项目采用固液分离+絮凝脱水+厌氧生物(MBR)处理工艺组合处理粪便，出水达到北京市水污染物综合排放标准(DB11/307-2005)要求。4.4.1 固液分离与絮凝脱水技术固液分离工艺主要用于分离出粪便中的杂物和大部分悬浮固体，保证处理系统物料输送过程中畅通，同时去除95%以上的悬浮物，大幅度降低粪便中有机物含量。絮凝脱水技术是在经过固液分离后的污水中添加絮凝剂，添加絮凝剂的粪液在设备中充分絮凝并脱水，絮凝剂为聚丙烯酰胺。絮凝后的出水中固含量约为0.05%-0.5%，COD去除率约为50%以上。二、 餐厨垃圾处理技术选择依据现有昌平餐厨垃圾现状和餐厨垃圾处理3、技术条件，北京市昌平区餐厨垃圾处理选择厌氧发酵技术4.4.2.1 厌氧发酵工艺类型按照厌氧反应发酵罐(反应器)的操作条件，如进料的含固率、运行温度等，餐厨垃圾厌氧消化处理技术可分为以下几类：(1)、按照固体含量可分为：湿式、干式。(2)、按照温度可分为：中温、高温。(3)、按照阶段数可分为：单相、两相。(4)、按照进料方式可分为：序批式、连续式。4.4.2.6 厌氧发酵罐池型的选择餐厨垃圾湿式发酵罐主要有两种，即“瘦高型”和“矮胖型”两种，如图4-1所示，这两种罐体都为圆柱型的罐体，主要差别在于高径比大小的差别。图4-1 矮胖型及瘦高型罐体(1) 对搅拌器的要求：“瘦高型”发酵罐因高径比大（高4、度能达到18米左右），对搅拌器要求非常高，搅拌方式一般采用在反应器中心设置搅拌器进行搅拌，因高度较大，这种搅拌方式易出现搅拌器局部受力不均，从而会导致搅拌器搅拌过程中出现机械故障。而高径比小的罐体，该罐体采用特殊设计的侧入式搅拌器，在搅拌过程中能将表面上的浮渣打回浆液内部，有效的避免了表面浮渣层的形成，对于高径比较大的反应罐，则很难避免此问题，其顶部易形成很厚的浮渣板结层，清除时需要耗费大量的人力，并有安全隐患。图4-2 美国DODA公司搅拌器实物图(2) 布水方式：“矮胖型”反应器采用一点或多点式布水，优点是不堵塞，且能使物料混合均匀。“瘦高型”反应器采用池底部均匀布水方式，采用穿孔管进行布5、水。优点是布水均匀，可以保证液体均匀上升，避免短路和沟流；缺点是出水孔易被物料堵塞，严重时影响整个系统的运行。本工艺选用高径比比较小且半地上式罐体。5 项目工艺设计5.1总体工艺方案5.1.1 处理规模餐厨垃圾：100吨/天，粪便：400吨/天。餐厨垃圾进行湿法分选后，无机物填埋处理，有机物厌氧发酵产沼气，沼渣堆肥，沼液进行深度处理后排入沙河再生水厂。粪便先进行固液分离，无机物填埋；液体絮凝脱水，固体和沼渣堆肥；絮凝出水和沼液合并进行深度处理。主要工艺思路见图5-1：图 5-1 主要工艺流程及物料、能量平衡图3.65106 kJ需提供沼气量5.28107 kJ 5.47106 kJ 2.2216、07 kJ锅炉293.2t/d循环水有机物10.58 t/d无机物质、塑料0.2 t/d细砂:0.22 t/d水89t/d锅炉79.3t/d循环水蒸汽120,8.93 t/d 厌氧发酵系统破袋打浆池 均质池餐厨垃圾80608060油水分离除砂调节罐离心脱水100 t/d 108.49t/d108.73t/d 细砂0.22t/d 无机物质、塑料0.2 t/d 10144m3/d沼气收集 1658m3/d8486m3/dUASB反应粪便絮凝沉淀固液分离沼气加热沼气发电 400 t/d 94.89 t/d固体物20 t/d TS:30%12.79t/d 固体物2 t/d 固体填埋378.0 t/d废7、水达标排放废水处理系统UASB反应82.1t/d518.1t/d固体堆肥沼渣堆肥生物除臭塔35.77t/d 厂区生产污水58.0t/d5.1.2 餐厨垃圾来源及性质（1）餐厨垃圾产生源根据餐饮企业产生餐厨垃圾的性质，以及企业规模等特点，将餐厨垃圾产生源分为五大类，具体分类如下：a）大型中餐类餐馆，主要为大规模经营各式中餐的酒楼、宾馆等； b）中小型中餐类餐馆，主要为中小规模的餐馆、快餐店等；c）机关、团体、学校等单位食堂；d）火锅（汤锅）餐馆；e）西餐类餐馆。（2）餐厨垃圾的性质和成分餐厨垃圾中主要包括水、无机物、油脂、木竹及塑料金属等物质。餐厨垃圾特点主要是含水量高，水份占到垃圾总量的85左8、右；有机物含量高，油脂高，盐分含量高；易腐烂变质，易发酵，易发臭；易滋长寄生虫、卵及病原微生物和霉菌毒素等有害物质。餐厨垃圾具有以下特性：a）含水率高。b）易腐性，富含有机物。c）油脂及盐分含量高。（3）餐厨垃圾组分根据类似工程资料及相关经验，设计北京市沙河项目餐厨垃圾组分如下表。表5.1 餐厨垃圾物理性质表项目单位指标含水率()%84.82总固体含量%15.18灰分%0.70有机质%14.48易降解有机质%10不易降解有机质%2.282油份%2.20容重kg/m310105.1.3粪便组分及性质根据以往项目经验，设计北京市沙河项目粪便组分如下表。表5.2 粪便的主要性质粪便物理成份百分含量（9、%）总固体含量DM含水率595易降解有机干物质含量其他60405.1.4 工艺说明(1) 餐厨垃圾处理工艺：餐厨垃圾处理系统包括：预处理系统：由破袋打浆、轻物质分离和均质池单元构成；除砂系统：在均质后的物料经泵送入缓冲罐，罐旁安装旋流除砂器和砂水分离器，以便完成物料的除砂；厌氧消化系统：由厌氧消化反应器、双膜生物沼气储气罐单元组成；污泥处理系统：由污泥沉淀池、污泥脱水设备组成。(2) 粪便处理工艺：粪便处理系统包括：粪便处理固液分离； 絮凝脱水系统；堆肥处理系统：主要处理絮凝产出的粪渣和餐厨垃圾厌氧消化产生的污泥。(3) 沼气处理及利用系统：沼气处理系统包括：餐厨垃圾厌氧消化加热系统；沼气发电10、系统。(4)污水处理系统工艺描述厌氧出水及污泥脱水清液送入污水处理系统经“MBR膜生物反应器+UF”处理后达标排放。产生的污泥送入污泥脱水系统进行泥水分离后，堆肥处理。5.2 餐厨垃圾处理工艺设计5.2.1 餐厨垃圾处理破袋打浆系统餐厨垃圾破袋打浆系统由破袋打浆池和均质池组成。(1) 破袋打浆池破袋打浆池内主要有破袋打浆机器、混合提升泵、轻物质分离器三部分组成。收集车收集的餐厨垃圾投入到破袋打浆池中，破袋机的主要作用是将塑料袋内的包容物释放出来，从而有利于制浆过程的进行。破袋打浆池需要定期补水，补充水来源为污泥脱水机脱泥后的滤液，或者补充新鲜水。破袋打浆过程示意图见图5-2、5-3和图5-4。11、图5-2 餐厨垃圾图片图5-3 破袋打浆池图5-4 破袋打浆示意图(2) 混合泵混合提升泵的功能是将破袋后的餐厨垃圾进行混合破碎，混合制浆泵底部带有绞刀，能将餐厨垃圾中大的颗粒物质破碎，将其粒径破碎至8-10mm，同时该泵带有喷射头，能将浆液从泵底部抽吸后从喷头喷出，对池内的浆液起到混合搅拌的作用。混合破碎泵(见图5-5)有三个作用：一是能将大的颗粒物破碎，二是对池内的浆液起到混合搅拌，防止浆液在池内沉淀下来，三是当浆液混合破碎至一段时间后，带有喷射头的装置切换为关闭状态，泵从底部抽取破袋打浆后的浆液，并将其提升至轻物质分离器。图5-5 混合粉碎泵(3) 轻物质分离器餐厨垃圾被破袋制浆后，浆液12、中含有破碎后的轻物质，如塑料、纸屑等。如果这些物质不从浆液中去除，将会对后续的厌氧发酵系统产生严重的影响。在本设计中，利用轻物质分离器将浆液中的轻物质分离去除。轻物质分离的原理为：利用浆液中物质的性质不一样，在离心场中重的物质及相对轻物质会出现分离，轻物质分离器内部带有螺旋搅拌结构，顶部为电机，在电机的高速旋转下对物料进行搅拌打碎，同时产生较强的离心力，重的物质（浆液）被甩至分离器内壁，并在重力作用下沿分离器内壁下降至浆液池，轻物质及不易破碎物质，通过内部搅拌系统螺旋上升至分离器侧面的出料孔出料，分离后的浆液进入后续储存池中，图5-6、5-7为轻物质分离器及分离出的塑料等碎片。图5-6 轻物质13、分离器(Organic separator)图5-7 轻物质分离器分离出的塑料等碎片(4) 制浆池加热（推荐使用蒸汽）由于餐厨垃圾浆液在常温下的粘度在10000 mpa.s左右，所含砂粒受周围颗粒物的影响较大，根据流体力学控制方程核算其下沉速度，不适用于现有的曝气沉砂、旋流除砂等工艺。而经过加热升温到53时，物料的粘度会降低到350 mpa.s左右，这时除砂是可行的。本工艺拟采用SZS型蒸汽喷射加热器（加热方式可以自由选择），加热地点在破袋打浆池，加热温度为53 。蒸汽喷射加热器加热原理为：蒸汽经高速喷射，带动液体向前流动并与之混合，实现加热目的。加热器引起的循环则确保了物料的充分混合。根据需14、要设备可以入“空气”或“惰性气体”使加热更加迅速，噪声更小，见图5-8。图5-8 蒸汽喷射加热器原理(5) 大块物料的去除因餐厨垃圾中可能会带有大块物料，如破碎的碗片、石块等，这些大块物料如果不从系统中去除，将会对后续的处理系统产生不良影响，在本方案设计中考虑了该部分物质的去除。在破袋池中，大块物料因比重较大，可以依靠其自身的重力沉淀在池底部，需要定期从池中捞出。由于机械自动清捞，设备维护检修复杂，本工艺采用人工简单清捞。具体做法是：在混合打浆池旁边设置阀门井，底部设人孔，进料间隙，破带打浆池内放空，由人工定期清捞池底大颗粒物，颗粒物经水葫芦提升至池外固体物料储料箱内，运至填埋场填埋。池体顶部15、加盖，餐厨垃圾卸料后，关闭卸料口盖，使池内成为微负压状态，微负压状态可抑制臭气外溢，避免污染环境，收集后的恶臭气体由引风机引出进入除臭系统进行除臭处理。(6) 均质池轻物质分离器分离后的浆液和除油池污泥混合进入均质池。均质池内有混合提升泵，起到进一步混合破碎的作用。也可作为调节池，如含固率调节，PH值调节等。均质池顶部加盖，空气被收集进行除臭处理。(7)油脂去向及再利用方式餐厨垃滤液经过油水分离后油脂的利用方式有多种，生产生物柴油、工业用油或用于生化原料，但不能生产食用油或食品加工油。油脂的运输需委托专业运输队伍，运至政府指定有处理资质的企业处理，可加工成粗甲酯，粗甲脂等作为制取生物柴油等基础16、原料。餐厨垃圾油脂的再利用需符合北京市餐厨垃圾和废弃油脂排放登记管理暂行办法(2011年通告第8号)的规定要求。5.2.2 餐厨垃圾处理除砂系统打浆均质后的物料经泵送入缓冲罐，罐旁安装旋流除砂器和砂水分离器，以便完成物料的除砂。温控系统检测到温度达到工艺要求时，开启砂泵，以一定压力和流速将浆液沿切线方向旋入水力旋流器循环除砂，由于砂子和浆液比重不同，在离心力和重力的作用下，砂子被去除。然后用泵将除砂后的物料送入后续的水解酸化池，水力旋流器底部的砂经砂水分离器洗砂清洗后填埋。除砂罐设有保温系统和加热补偿系统，维持物料温度53左右。5.2.3 餐厨垃圾处理厌氧发酵系统(1) 水解酸化池餐厨垃圾经水17、解酸化池可将大分子物质转化为小分子物质，将环状结构转化为链状结构，进一步提高了厌氧段处理效果。水解酸化池圆柱型，底部平底，池结构采用钢筋混凝土防腐结构， 水力停留时间5天，维持物料温度53。池有效容积550立方米。(2) 厌氧消化反应器湿式发酵反应器是完全混合式圆柱型反应器，采用双膜沼气储气罐拱顶，底部平底，反应器采用钢筋混凝土防腐结构。根据设计温度与大气温度最低温差，反应器需要进行隔热处理，罐外部有绝缘保温层。由于本项目拟选用的厌氧细菌的温度范围为5060，为补偿热损失和反应器中料液的加热，在反应器内部安装有内部热循环装置，用以保持处理温度在53左右。水力停留时间22天，反应器有效容积24018、0立方米。 厌氧消化储存在水解缓冲罐中的浆液通过半连续操作方式配送至两个湿式反应器中。每工作日单个反应器有812次进料。反应器通过内部通过机械搅拌器进行搅拌混合。发酵液通过设置在反应器内的混合液输送泵抽送至污泥沉淀池中进行污泥沉淀。 温度控制本工艺为高温厌氧发酵工艺，发酵罐内部温度需维持在53C左右。发酵罐罐体外部表面设置保温隔热装置，防止热量散失。另外，需要对进入发酵罐的混合液通过热交换器进行预加热，达到53C后再进入发酵罐发酵。发酵罐罐体外部设置温度补偿装置，补充散失的热量，使发酵罐内部温度维持在53C。 搅拌方式为了使物料在发酵罐内更好地混合均匀，本工艺采用机械搅拌方式搅拌反应物料，促进19、反应物料的混合、均质。用机械搅拌有效防止物料中不同比重的物料能充分搅拌均匀，特别是对于油脂这类物质，可以有效的使油脂扩散到混合液中，见图5-9。图5-9 生化池搅拌器及安装过程图 工艺参数监控发酵罐内部设置检测装置对发酵罐内部压力值、甲烷以及二氧化碳含量等指标进行测定和监控，见图5-10。整个发酵过程通过自动控制系统对发酵罐的进料、出料、搅拌频率、pH值、温度等参数进行在线检测和监控。此外，应该定期取样发酵液，对更多的指标(挥发酸、氨氮等)进行实验室测试。测试结果及时反馈，以便操作人员利用这些测量、分析结果及时调整发酵罐运行参数，保证厌氧消化过程的持续和稳定。图5-10 生化池观察窗和沼气水封20、压力在线测定器 含水率调节为达到最佳的微生物降解条件，餐厨垃圾在进入发酵罐消化之前，需要进行必要的稀释、混匀，使进料达到工艺要求的固含率10%，需要的稀释用水部分由污泥脱水单元产生的废水提供，部分补充新鲜水。 进料、出料发酵罐采用半连续方式进料，正常情况下每个工作日进料。发酵罐中物料体积需保持恒定，因此发酵罐的排料时间、排料量与进料时间、进料量相同，即发酵罐中餐厨垃圾进料与发酵残渣排料同时进行，由于发酵罐体为圆柱形结构，出料通过泵排放到污泥池，随后进入固液分离系统。(3) 双膜生物沼气储气罐双膜生物沼气储气罐的结构简单，无须过多维护，膜材均采用耐腐蚀的环保专用复合材料，见图5-10。该罐主要由21、高强抗拉纤维、气密性防腐涂层、表面涂层（pvdf）组成，具有防腐、抗老化、抗微生物及紫外线等功能，并且防火级别达到欧洲标准。内膜和外膜是根据各种不同形状规格使用专用充气膜软件设计，然后使用大型热合机在防尘车间加工而成。大型设备将分开的膜片热合成整体保证了热和缝气密性的高要求，同时也使热和缝的寿命与材料相同，保证了耐久性。底膜主要用于密封基础防止气体从基础流走，内膜为球形的一部分跟反应器池体相连形成一个空间用于储存气体。外膜为一个比内膜稍大的同形状球形组成，边界与内膜及反应器边界连接，在内外膜中间形成一个空间，这个空间作为调压室装调压空气。利用气泵注入空气或者放出空气从而进行调压和稳定外膜结构。22、双膜生物沼气储气罐特点： 沼气可全部压出。普通固体气罐罐内气体使用率一般只有一半，一般不能将气体全部抽出。而双膜生物沼气贮存罐为柔性材料可折叠，可以将罐内气体全部压出，使用率为100%。 投资少占地面积少。作为干式储气使用可以直接建于地面，外形美观，耐腐蚀寿命长。主要部件为耐腐蚀专用柔性膜，不需要防腐处理，无须冬季防冻。采用专用材料，寿命可达15-20年，如果使用PTFE材料，寿命达50年。 自动恒压输出。双膜生物储气罐配备自动控制系统，在调压室充气注气或泄气来调节沼气内膜曲张从而调节压力和稳定其建筑结构。 安全性高。内膜始终处于压力平衡中，不会泄露储蓄气体，外膜即使泄露少量气体，泄露的的气体23、也只是空气。图5-11 双膜生物沼气储气罐剖面图 重量轻，基础建设要求低，建设成本低。 作为发酵罐顶盖，拆装便利，方便检修。5.2.4 餐厨垃圾处理污泥处理系统图5-12 污泥脱水单元Screw Press Separator(1) 污泥沉淀池，厌氧发酵后的出料进入污泥沉淀池，污泥经沉淀后，滤液进入后续滤液储存池，污泥进入污泥脱水单元，见图5-12。(2) 污泥脱水单元，污泥脱水单元由滚压分离器 (Compression Roller Separator)和挤压分离器(Screw Press Separator)组成，见图5-13、图5-14和图5-15。滚压分离器系统主要起脱水作用，挤压分离24、器具有进一步脱水和粉碎的作用，这套系统脱水效果可以达到70%。污泥和残渣脱水系统后的滤液部分回流到破袋打浆池，这样可以减少自来水的消耗。(3) 脱水后污泥和残渣经高温处理后，可以达到良好的灭菌效果，由于脱水后的污泥和残渣都是可生化的有机质，且污泥的含量占总残渣量的8%不到，因此可以堆肥，制作成提高土壤肥力的有机肥。图5-13 滚压分离器图5-14 滚压分离器出料口图5-15 挤压分离器5.2.5 餐厨垃圾处理系统主要建构筑物表5-1 构筑物设计参数表构筑物名称单座尺寸/m数量/座破袋打浆池554.51均质池554.51缓冲罐5.25(超高0.5)，倾角=301水解酸化池116.5(超高0.5)25、1厌氧罐166.5(超高0.5)2滤液池9.28.0(超高0.5)1污泥池9.28.0(超高0.5)1餐厨垃圾预处理车间813.7平方米，层高8m1污泥脱水机房329.53平方米，层高8m15.2.6餐厨垃圾处理主要设备(1) 餐厨垃圾预处理系统设备一览表表5-2 餐厨垃圾预处理系统主要设备序号设备名称规格参数数量(台/套)1混合粉碎设备SUPER 200SUPER 200,材质AISI 316,Q=660m3/h,H=20m, P75kw12破袋机材质AISI 316,铰刀直径150mm, P22kw13混合粉碎设备Ultra 150Ultra 150,材质AISI316,Q=390m3/h26、,H=30m, P30kw14轻物质分离器轻物质分离器AISI 316 ,P75kw15液压盖材质AISI 304 ,1.5m2.5m16带式传送带10 m0.8 m17螺旋洗砂器Q10m3/h18固体垃圾收集箱碳钢防腐29水解酸化池进料泵Q=10m3/h, H=20m, P5.5kw210砂石收集箱碳钢防腐，2m3111旋流除砂器及泵处理量Q=10m3/h ；Q=10m3/h, H=15m, P5.5kw112破碎餐厨垃圾缓冲罐250m3113锅炉及配套设备产蒸汽量：1.5t/h，热水温度：80214热水循环泵Q=10m3/h, H=15m, P5.5kw215设备密闭/1 (2) 餐厨垃圾27、厌氧消化单元设备一览表表5-3餐厨垃圾厌氧消化单元设备序号设备名称规格及参数数量(台/套)沼气集气囊1500m321搅拌器BGS 80, P22kw82污水污泥输送泵Q=10m3/h,H=17m43渣浆泵Q10m3/h,H20m, P7.5kw44观察窗不锈钢AISI316、1m1m25电磁流量计量程120m3/h36放空泵Q=600m3/h,H=20m, P30kw47加酸罐5m3,材质HDPE28加碱罐5m3,材质HDPE29微量元素罐1m3,材质HDPE210加药泵电磁计量泵Q076L/h,H40m,P0.55kw411在线温度计0100,管式安装212热交换器非标213在线pH计11428、,管式安装414液位计量程8m415沼气压力水封在线监测系统非标216双膜生物沼气储气系统50m31 (3) 厌氧消化后出料及脱水单元设备一览表表5-4厌氧消化后出料及脱水单元设备序号设备名称规格参数数量(台/套)1进料缓冲罐10m312污泥脱水给料泵材质AISI 316, Q20m3/h, P10kw23上清液提升泵立式排污泵,材质AISI 304, Q15m3/h,H30m, P2kw24清洗水箱及水泵Q30m3/h,H15m,P10kw25脱水机处理量10m3/h ,P12.5kw26无轴螺旋输送机输送量10m3/h,螺旋长度5m，安装角度22, P1.1kw17絮凝剂投加装置18电磁流29、量计参量范围050m3/h49液位计量程10m25.3 粪便处理工艺设计5.3.1 粪便固液分离固液分离设备主要去除粪便中10mm以上的固体杂物中，经处理后的滤液中固含量低于5%，COD浓度去除率约为20%左右，该设备采用筛筐式分离设备，具有不缠绕、分离脱水一体、密闭性好等优点，原理图见图5-16。图5-16 固液分离设备5.3.2 粪液处理絮凝脱水絮凝脱水设备(见图5-17)是在经过固液分离后的污水中添加絮凝剂，添加絮凝剂的粪液在设备中充分絮凝并脱水，絮凝剂为聚丙烯酰胺。絮凝后的出水中固含量约为0.05%-0.5%，COD去除率约为50%以上。图5-17 絮凝脱水设备5.3.3 电气自控系统30、粪便处理的所有设备通过PLC控制面板集中控制，所有设备的编程都在该控制面板中完成，设备厂家提供全套设备的安装及电气自控调试，直至设备正常运行。5.3.4 主要建构筑物表5-5 构筑物设计参数表构筑物名称规格尺寸数量/座粪便处理车间521.32平方米，层高6米1粪便调节池11286m1粪便调节池2336m15.3.5主要设备(1) 粪便固液分离单元设备表5-6 固液分离段主要设备表 序号设备名称单位数量型号规格功率(kw)材料1固液分离机台2100t/h 100mm以上13.25不锈钢2电气控制柜台1600*500*2000.23螺旋输送机台1WLS-280 L=74002.2不锈钢4加药箱个131、1m3不锈钢5管道泵台1Q=12.1L/hr P0.15MPa 22w0.022不锈钢6接口套2f200 L=800/L=1600不锈钢(2) 粪便絮凝脱水单元设备一览表絮凝脱水处理段包括调节池和絮凝脱水处理2部分。表5-7 调节池和絮凝脱水设备序号设备名称单位数量型号规格功率(kw)材料一调节池（1）1排污泵台3100WL45-17-5.5 Q=45m3/h 16.5不锈钢2手轮刀型平板阀DN125套10YTZ71X10C-125不锈钢3手轮刀型平板阀DN300套2YTZ71X10C-300不锈钢4管道m120DN125不锈钢二絮凝脱水1脱水压榨机套2f1069*4080*2145 Q12m32、3/h15不锈钢2稀浆传送泵台21.812m3/h1不锈钢3全自动絮凝液制备装置套11600*650*12001.1PVC4絮凝加药泵台21102200L/h4.4不锈钢5泥/药混合器套2分配器、加药环6无轴螺旋输送机台2d=280mm L=7000mm2.2不锈钢7进粪调节罐个11.5m3不锈钢8水箱个1140014001200不锈钢9管道泵台2Q=7m3/h H=56m N=5.5kw SLZ40-250B11不锈钢5.4 沼气利用工程设计5.4.1 生物气产生量按照理论计算，每克易腐有机物可以产生0.8-1L沼气，按照监测数据，北京市昌平区餐厨垃圾成分易腐有机物占：15%75.14%=133、1.27%则每天产气量为10011.27%0.91000=10143.9 m3/d。即422.7 m3/h，相当于每吨湿餐厨垃圾产气约为101.4 m3。表5-8 一般厌氧反应器产生的生物气与天然气成分的比较成分天然气沼气CH4 Vol%855570CO2 Vol%0.893045C2H6 Vol%2.85-C3H8 Vol%0.37-C4H10 Vol%0.14-N2 Vol%14.35-O2 Vol%0.5-H2S mg/m35015NH3 mg/m3-0450湿度露点10饱和热值 MJ/ m3323520 5.4.2 沼气利用方案选择沼气发电本项目工艺生产中需要给垃圾厌氧消化过程中的垃圾34、加热。发电除部分供应工厂自用。为了达到能够满足这些标准，采取干燥、脱硫等措施。首先，采用冷凝法干燥沼气，使得沼气的湿度控制在80%以下。再采用生物脱硫，硫化氢浓度可以由1000 mg/m3减少到100mg/m3以下。该处理方式脱硫精度高，可以达到1 mg/m3以下，经过脱硫处理后的燃气经过沼气内燃机燃烧后排放的尾气中二氧化硫浓度小于350 mg/m3。工艺流程如下：从消化器出来的沼气通过砂砾滤层以除去残余的冷凝物。这些气体中会有一部分通过鼓风机注入消化器的导流管，以同于湿式消化工艺部分所述匀化反应器里的物质。沼气被通向一个具有2000 m3的储气罐中，储气罐可平衡沼气系统的产气量波动，并装备有35、一个冷凝水收集系统。储气罐的压力和以及充气水平值皆由自动控制系统进行实时监视。当沼气在流经接管、过滤器、气体容器、放空燃烧装置等过程中冷却时，冷凝水被收集到管道，并且为这个目的提供一些内置组件。它将被收集到冷凝凹坑中，以回用于生产车间的用水系统。储气罐器可提供作为干式贮存系统，罐体为钢结构，内部设有隔层。沼气系统及相关设备的维护在紧急状况下，多余的气体可以由火炬燃烧处理。在紧急情况下，过量气体由一个处理能力为1000 m3/h的沼气燃烧器全封闭式非明火燃烧处理。在该情况下，贮气罐的充气达至一定水平后，将启动沼气火炬燃烧装置，该装置备有自动操作的设施。沼气燃烧器设计可满足全部气体产量的处置需要，36、避免出现整个沼气利用单元都失败而导致沼气外漏的情况。沼气经过干燥、脱硫塔脱硫进入沼气发电系统。发电系统由沼气内燃机组成。为厂区提供用电。该系统包括隔音进气/排气闸，尾气排气管，备用冷凝器，废气换热交换器和润滑油自动供应器。5.4.3 沼气利用能量平衡计算沙河餐厨垃圾处理中需进行加热的工艺环节包括：预处理系统加热装置、除砂油水分离系统和厌氧消化系统3部分，加热的能源采用采用餐厨垃圾厌氧系统产生的沼气，加热设备采用气/油两用型锅炉。(1) 加热搅拌装置蒸汽消耗量计算本工程设计餐厨垃圾处理量为100t/d，经过加热搅拌装置。其他计算条件如下：设计进料温度5，设计物料升温至53餐厨垃圾的比热按照42037、0J/（kg*)0.2MPa饱和蒸汽的焓值为2706.3kJ/kg53饱和水的焓值为221.6kJ/kg物料由5升温至53所需热能2.22107kj，蒸汽为8.93t/d，计算公式如下：(2) 除砂脱油装置蒸汽消耗量计算油水分离系统浆液缓冲罐设有加热保温系统以确保冬季设备的正常运行，采用蒸汽将富油液相加热至60。浆液缓冲罐中的物料来自于均质池，考虑到输送过程中的热损失，初始温度为50，具体计算如下：餐厨垃圾沥液为108.49t/d，按50计算，加温至60，所需热量5.47106kj，蒸汽为2.23t/d。设计物料升温至60水和餐厨垃圾的比热均按照4200J/(kg*)0.2Mpa饱和蒸汽的焓值38、为2706.3kJ/kg60饱和水的焓值为251.09kJ/kg冗余系数取1.2(3) 厌氧消化系统保温能耗计算厌氧消化系统包括：水解酸化罐1座，尺寸11m6.5m，半地下水泥砼结构，外覆保温层，有效容积550立方米；厌氧消化反应器2座，单体有效容积1200立方米，单体尺寸16m6.5m，半地下水泥砼结构，外覆保温层。计算过程如下表。表5-9 罐体散热量计算项目反应器座数水解酸化罐1座，厌氧反应器2座有效容积（m3）2950直径（m）水解酸化罐11，厌氧反应器16高度（m）6.5(地下4m，地上2.5m)外表面面积（m2）877.63罐顶面积（m2）496.9底面积（m2）496.9设计罐内温39、度（）53设计极端环境最高温度（）40设计极端环境最低温度（）0散热冗余系数1.10 每天最大散热量（万KJ）364.46根据厌氧反应器的尺寸及其所选用材质的传热系数，计算出热损失量。罐体地上部分：地上部分传导系数K取2.53kj/m2h罐体地下部分：地下部分传导系数K取0.34kj/m2h管道损失0.075(344600kj+5470000kj)=683000kj/d厌氧消化系统保温用蒸汽量：水和餐厨垃圾的比热均按照4200J/(kg*)0.2Mpa饱和蒸汽的焓值为2706.3kJ/kg53饱和水的焓值为221.6kJ/kg保险系数1.2(4) 沼气量消耗计算如上述各工段工艺所需蒸汽通过沼气40、/燃油两用锅炉燃烧沼气产生，则对应的沼气消耗量计算如下：预处理加热装置所消耗的沼气量：除砂油水分离系统有机浆液缓冲罐保温所消耗的沼气量： 厌氧消化系统散热补偿所消耗的沼气量：归纳如下表：表5-10 沼气、蒸汽消耗表设备名称热量（万KJ）蒸汽量（t/d）沼气量（Nm3/d）预处理加热装置22208.931151除砂脱油5742.23283厌氧消化系统4332.09224合计322713.251658由上表可见，每天消耗的蒸汽量约13.25吨，预处理系统为两班制，厌氧系统为三班制。故蒸汽单位最大消耗量约1.48t/h。综合考虑，采用2台1.5t/h气/油两用型锅炉设备，其中1台为备用锅炉。每天产气41、量为10143.9 m3/d，即422.7 m3/h，根据计算将8485.9 Nm3/d的沼气输送至沼气发电系统，将1658Nm3/d的沼气输送至1.5t/h蒸汽锅炉；利用蒸汽锅炉产生的蒸汽量即可满足本项目预处理系统、油水分离系统以及厌氧反应器的加热和保温。本项目沼气利用与粪便和餐厨垃圾处理同步实施。5.4.4 沼气发电利用工艺流程本工艺流程如图5-20所示。从发酵罐出来的沼气经脱水、脱硫系统处理后，达到燃气发电机进气要求后，进行发电。发酵罐脱硫系统提纯CH4废气 发电图5-20 生物气利用示意图本工程产生的生物气主要用作发电，生物气平均产量为422.7 m3/h，采用生物气脱硫塔2台（一用一42、备），处理后的沼气部分用于发电，部分用于油气两用锅炉生产蒸汽作为餐厨处理系统加热热源，当调试初期供气量不足以满足厌氧发酵所需的热量时，采用燃油作为能源生产蒸汽，以保证厌氧反应所需要的热量。可用于发电的沼气量为8485.9 Nm3/d，每立方沼气发电量按1.42kwh/m3计算，每日发电量为12050kwh/d，配备500kw的发电机2台。5.4.5沼气预处理系统每套完整的装置由一套前置气液分离、粉尘去除系统，经过分离后气体中的大量冷凝液和粉尘被分离出来，保证了系统后续设备的正常运行。加压风机按所配系统110%额定发电工况设计，采用变频调节随时保持最佳工况。后置冷却采用双通道逆流冷却方式，可最大43、效率的热传导，使得压缩气体的温度尽快地降下来。经过初步冷却的气体再经过电制冷机和热交换器将气体迅速下降，气体中的水分和水合物被冷凝分离，沼气进一步的干躁，气体中的酸性气体和硅化和物被基本分离。经过冷冻分离后的气体再进入一细过滤器，将气体中的固态粉尘进行过滤，过滤后气体中粉尘粒径小于3微米。在后端系统设计了气体调温装置，经过上述处理的气体温度比较低，为了使气体适应燃气发动机的需要，必须将气体温度调整到适宜温度。系统将处理过的气体自动调整到机组需要的温度。5.4.6 生物脱硫原理生物脱硫塔的工作原理是：将一定量的空气导入含有硫化氢的沼气中，混合气体通过生物滤池以去除硫化氢。在反应器内部安装有特殊的44、塑料填料，它们为脱硫细菌繁殖提供充分的空间。营养液的循环使填料保持潮湿状态，并且补充脱硫细菌生长繁殖所需的营养。专门氧化硫化氢的好氧菌（如丝硫菌属或者硫杆菌属），借助营养液开始在填料中繁殖。在这种情况下，他们从混合沼气中吸收硫化氢，并将他们转化为单质硫，进而转化为硫酸，化学反应式如下：H2S + 2O2 H2SO42 H2S + O2 2 S + 2 H2OS + H2O + 1.5 O2 H2SO4生成的硫酸在营养液的缓冲中和作用下，与营养液一起排出系统，此过程周而复始。根据气体中的硫化氢浓度（对于一般情况而言），每1m3的混合沼气要求空气量的供应为20 到80L。硫化氢去除的效率依赖于进入45、气体中的硫化氢浓度，效率可达90-98%。生物脱硫塔基本结构如下图5-21所示：图5-21生物法去除硫化氢原理示意图1 反应塔5 营养液供应9 热交换器13 营养液液位控制器2 填料6 稀释用水10 气体分析仪14 空气流量计3 沼气入口7 营养液11 pH 控制仪15 营养液废液排出口4 空气供应8营养液泵12 温度计16安全流量控制开关气体（3）进入反应器（1）底端，并从底端穿过生物填料层到达顶端。空气（4）引到入口处，其流量通过气体分析仪（10）对脱硫后的气体中剩余氧的浓度来控制。如果沼气流量为零或者过低，安全流量控制开关（16）就会控制关闭空气进入。营养液（7）存储在反应器底端，通过泵46、（8）使其循环流过填料层。营养液液位由液位开关（13）控制。为了保证细菌的最佳活性，采用热交换器 （9）和温度计（12）对其温度进行控制。PH控制仪（11）用来控制营养液的质量（酸碱度）。新鲜的营养液（如采用污水）（5）和稀释用水（6）通过营养液进料口添加到脱硫塔中，在此同时，废液（15）自动排出。由于沼气与空气的混合物可能发生爆炸，系统根据需要装配有一些列的安全装置：n 空气供应量大小由进入沼气气体流量信号精确控制， 使得氧气占到混合气体的百分比控制在一定范围，可保证不会因设计或供货缺陷造成安全事故n 气体/空气管线中的所有电器设备都具有防爆保护或配备本质安全电源n 如果沼气流量过低甚至为零47、，气体流量开关（16）能关闭空气供应管线n 如果发生泄漏，止回阀能够阻止气体的回流n 阻火器能防止火焰进入气体区域5.4.7沼气发电机组说明沼气发电机系统组成l 气体混合器采用世界最先进技术的混合器，空气和燃气的混合后具有最佳的空/燃比，使燃气得到充分燃烧，降低了燃气消耗，提高了发动机的热效率，有效降低了排放气体中NOX等有害气体，达到世界先进排放标准。l 电子点火系统采用先进的高能量（ECU）点火系统，具有点火定时准确、启动迅速等特点，大大减少了爆震机率，提高了发动机运行的稳定性。l 选用高精度燃气机专用调速器，具有调速精度高、抗突加负载能力强、恢复时间快等优点，更好地适应于不同类型负载。l48、 配备国内品牌发电机，无论是从电气，力矩还是机械配合结构特性以及动态力学指标考量，发电机都具有良好的匹配性能。5.4.8 紧急火炬系统(1)、设计目的 当生物反应器产生的生物气体泄漏或垃圾处理厂遇到险情的时候，紧急火炬会负责将整个系统内所有的生物气体燃烧处理。 以避免因生物气泄漏而导致的消防问题。 本项目共设有一个火炬，其设计原则是在1小时内将所有的生物气体燃烧。(2)、设计资料生物气体类型：厌氧消化成分：甲烷55%70%，其余为CO2等温度：55 流量：500 m3/h（最大）燃烧温度：760 982 燃烧率：98%99%(3)、紧急火炬系统操作描述：紧急火炬接收到操作信息后，火炬就会点燃，49、在生物气体还没有传送到达火炬时，火炬的点燃是通过前期导入天然气或煤气。通过控制火炬底部的控制阀来控制火炬的温度，当阀门开启后，冷空气进入，从而达到降温的效果。由于生物气体中甲烷含量不稳定，为避免对装置造成损害，控制温度是必要的。火炬系统的控制是通过设置在火炬里面的温度计以及火焰探测器来实现。当火炬的温度高于1100 或低于760 时火炬就会自动关闭，同时若火焰探测器没有探测到火焰，也会自动关闭火炬。5.4.9 沼气净化单元设备一览表该车间主要设备见表5-4-2。表5-4-2 车间主要设备序号设备名称数量技术参数备注设备来源一、锅炉部分1锅炉2额定压力：0.6MPa国产2齿轮油泵2额定流量：3.50、0 m3/h0.33Mpa，电机功率：1.5kW一用一备国产3锅炉给水泵2额定流量：5m3/h扬程：1.6MPa一用一备国产4日用油箱11m3国产5卧式柴油储罐115m3国产二、脱硫部分6变频防爆引风机215m3/min国产7生物气预处理单元21800x5800国产8分离缓冲罐1600x1500国产9冷凝水泵1Q= 10 m/h， H=10m国产10冷凝液池2m国产11冷凝水分离器11000 m/h国产三、其他12电动单梁起重机1电机功率：5.0 kW，起重量3t国产13发电机1500kw国产14密闭式火炬1500 m/h国产5.5 废水处理工程5.5.1 废水处理设计条件5.5.1.1 处理51、规模餐厨垃圾处理系统日产水量：餐厨垃圾厌氧消化出水82.12吨，清洗稀释用40吨，总计122.12吨。粪便处理系统日产水量：粪便处理出水378吨，冲洗水3吨，总计381吨。车辆冲洗日用水产水：15吨。污水总量518.12吨/日，污水处理系统设计总处理量为560 t/d。5.5.1.2 进水水质粪便废水设计进水水质如下：表5-5-1 粪便废水进水水质项目进水量t/dSS(mg/L)CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)NH3-N(mg/L)浓度380300-4008000-100005000-60001000-1200沼渣脱水滤液设计进水水质如下：表5-5-2 沼液进水水质项目进水量t/dS52、S(mg/L)CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)NH3-N(mg/L)浓度98.551000200022000-260006000-800010002000混合废水进水水质设计如下：表5-5-3 混合进水水质项目进水量t/dSS(mg/L)CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)NH3-N(mg/L)浓度507.7860013000600012005.5.1.3 出水水质污水经处理车间处理后的水质达到北京市水污染物综合排放标准(DB11/307-2005)中市政污水管网排放标准。表5-5-4 出水水质项目SS(mg/L)CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)浓度40050030053、5.5.2 工艺流程图本项目废水处理工艺的流程图和水平衡图如图5-5-1所示。废水滤液池UASB沼气收集缺氧池（A）回流剩余污泥碳氧化池（O）硝化池（O）回流UF集泥池堆肥达标排放，出水水质在线监测图5-5-1 废水处理工艺流程图5.5.3 单元描述5.5.3.1 滤液池在水处理系统中滤液池主要作用有以下两个：(1) 在水质、水量变幅周期内使不同浓度废水充分均匀混合，适应水质、水量冲击负荷，减轻水质水量变幅对后续处理设施的压力，使后续处理达到最优去除量和稳定的去除率。(2) 一定池型、池容的滤液池对相应污染物也有一定程度的去除能力，相对于不同浓度的进水水质具有不同的去除量，使废水中污染物得到有54、效去除并使调节池出水水质趋于相对稳定，利于后续处理。5.5.3.2 厌氧发酵池升流式厌氧污泥层反应器(UASB)是一种技术先进、成熟的高效厌氧反应器，目前已经普遍运用于高COD浓度的有机废水处理，与另外几种厌氧工艺如厌氧接触法、厌氧流化床、厌氧复合床反应器相比，其突出优点是处理效率高，操作管理简便。反应器主要有以下几个部分组成：a. 进水分配系统配水系统位于UASB反应器底部，其功能是把废水均匀地分配到整个UASB反应器，使废水中的有机物均匀分布，有利于废水与微生物充分接触反应，是提高反应器容积利用率的关键，同时还具有搅拌混合的作用。b. 反应区反应区包括污泥床和污泥悬浮层区，是UASB反应器55、的核心，是培养和富集厌氧微生物的区域，废水与微生物在这里产生生化反应，有机物主要在这里被厌氧菌分解。c. 气、固、液分离器简称三相分离器，由沉淀区、集气室和气封组成，其功能是把混合液中的气体（沼气）、固体（厌氧污泥）和液体分离。首先气体被分离后进入集气室，然后固液混合液在沉淀区分离，固体靠重力返回反应区，三相分离器的效果直接影响UASB反应器的处理效果。d. 出水系统出水系统主要是把沉淀区液面的澄清水均匀地收集起来，排出反应器外。e. 排泥系统排泥系统定期将反应器内的剩余污泥排出反应器外。g. 沼气收集UASB产生的沼气接入餐厨厌氧发酵的沼气收集装置中。(1) 布水系统的优化厌氧颗粒污泥是高效56、厌氧反应器的重要特征之一。因为污泥的颗粒化使其不易被出水携带流出，而是保留在反应器内，保持反应器内较高的生物量，提高处理效率和抗冲击负荷能力。较高的上升流速有助于污泥的颗粒化。但在工程应用中，为了保证有机负荷的要求，UASB的水力负荷往往不高。在反应器设计中，我们增加了内部循环系统，提高上升流速，促进污泥的颗粒化。布水的合理设计是厌氧反应器取得稳定运行的关键，本方案中将原先的一管一孔布水方式改为连续进水脉冲布水，与其它布水方式相比，在运行过程中能更好实现均匀布水，同时也克服了布水管的堵塞问题，更加满足设计要求。(2) 三相分离器的选择三相分离器是UASB的一个重要组成部分，一般的三相分离器都是57、一体式的固定安装在UASB反应池中，由于腐蚀作用，三相分离器可能需要维修。但是由于是一体式固定安装，因此维修过程中需要将UASB池中的污泥排空，增加再次启动的时间，而且由于反应池中会有残存的沼气，维修过程中容易发生意外事故。本方案中三相分离器采用碳钢材质，同时设备本体采用箱体单元模块式，即可以便携拆卸维修，维修过程可以在生产线下操作，更加安全，同时减少了因三相分离器维修而造成UASB的停运时间。5.5.3.3 A/O2工艺混合液是成分复杂的废水，而且沼液水质变化较大导致混合废水水量不稳定，通常的调查数据表明，发酵后的沼液可生化性较差，因此为了提高原水的生化性和脱氮需要的可生化性碳源，原水首先进58、入水解酸化池进行水解酸化，提高水质可生化性，然后采用A/O/O工艺，它可以达到设计的理想去除效果，该工艺将氧化池分成两个，碳氧化和硝化过程分开进行，这样可以充分利用本身水质的碳源脱氮，同时还可以利用部分内源碳脱氮，同时该工艺流程上复合微生物菌群的变化，反应效果有明显增强。然后硝化液经过MBR系统，出水排入城市污水下水道。5.5.3.4 MBR系统超滤（UF）分离技术采用特定的膜，在一定的工作压力下，去除或浓缩原液中的物质。薄膜过滤属于错流过滤不同于传统的过滤全流过滤，传统的粗过滤是将溶液垂直通过滤媒来除去其中的悬浮固体。所有的液体在通过滤媒后由同一出口流出。此类过滤装置包括袋式过滤器，砂滤等，59、粗过滤法只能去除超过1um的不溶性颗粒（原理详见下图）。薄膜分离系统可以去除小颗粒及溶盐其原理是：加压的原液平行通过薄膜表面，部分的水流通过薄膜，被截留的颗粒在剩余的水流中浓度越来越高。由于溶液是连续性地流过，被截留的颗粒不会沉积，反而会被浓缩液带走。因此，一进水流在通过薄膜后便分为两道：通过薄膜的溶液（渗透液）和残留的浓缩液。错流过滤这种过滤方式的主要优点是：薄膜截留下来的物质被流体不断的带走，这在一定程度上相当于膜表面被连续的清洗，这样就延长了膜的寿命，并降低了维护和清洗的费用。相反，传统过滤中被截留的物质积累在过滤介质上，必须定期清洗更换介质。图5-5-2 两种过滤方式的比较膜技术应用及60、膜处理装置简述（如下图）：图5-5-3 错流过滤原理示意图以一高压泵连续地加压于原液并输送至膜处理装置内，装置包含一压力容器和膜元件，进水在膜组件内被分离为含低盐分的渗透液和高盐分的浓缩液，浓缩液和渗透液的百分比由流量控制阀来控制。膜组件除了压力容器外，还有几组螺旋卷式膜元件，压力容器内最多可以装填7只膜元件。原液在经过下一个膜元件时，杂质浓度会逐渐增加，最终由最末一组膜元件流出，进入浓缩液控制阀，并在此减压。每一膜元件产生的渗透液由膜元件中央的渗滤液管收集流入位于压力容器外的渗滤液收集管中。 图5-5-4 超滤膜工作原理示意图5.5.3.5 出水水质在线系统超滤(UF)出水口安装水质在线监测61、系统，随时监控污水处理系统运行情况。5.5.4 处理效果一览表表5-5-5 处理效果一览表处理单元项目CODBOD5NH3-NSS混合污水560m3/d1300060001200600滤液池进水1300055001200600出水1300060001200540去除率/%10UASB进水1300060001200540出水450018001200200去除率/%657063一级A/O2系统进水450018001200200出水10004008075去除率/%78789363MBR进水10004008075出水40020025985.5.5 主要工艺参数设计5.5.5.1 UASB设计表5-5-62、6 UASB设计参数日进水流量QQ=560m/d， 设计进水CODinSo=13000mg/L=13kg/m3设计出水CODeffSe=4500mg/L =4.5kg/m3去除率x65%容积负荷NsNs=8kgCOD/(m3d)f0.95厌氧VAVA=960m3数量2座上升流速0.6m/h结构10m6.5m，三相分离器高度2.5m,超高0.5m，钢砼2座日剩余污泥QesQes= =354 kg/d设计温度531.5污泥泥龄SRT40d设计nbSSnbSS=0.4kg/m3污泥增长常数YY=0.06mgMLVSS/mgCOD微生物自身氧化率KdKd=0.03 d-1污泥浓度SS1540g/L甲烷63、产量QCH4=1513m3/d甲烷当量CH4CH4=0.35m3/kgCODf0.75气体流量Q气Q气=1973m3/d5.5.5.2 A/O2设计表5-5-7 A/O2设计日处理量QQ=560m/d， 设计进水CODinSo=4500mg/L=4.5kg/m3设计出水CODeffSe=1000mg/L =1.0kg/m3设计进水NH3-NinNo=1200mg/L=1.2kg/m3设计出水NH3-NeffNe=80mg/L=0. 08kg/m3设计进水悬浮物SSoSSo=200mg/L=0.2kg/m3设计nbSSnbSS=0.06mg/L设计水温TT=12C 设计污泥溶度XX=10000m64、g/L =10kg/m3/h脱氮速率qDNqDN=0.15kg NO3-N/kgMLSS/d 污泥泥龄SRTAae = 15天(按好氧段计算)污泥增长常数YY = 0.3mgMLVSS/mgCOD微生物自身氧化率KdKd=0.06d-1硝化菌增长常数YnYn=0.08mgMLVSS/mgNH3-N硝化菌自身氧化率KdnKdn=0.06fd0.15RI8.0日剩余污泥量QesQes= 553.4 kg/d好氧池总容积VO：VO=874m3，取900m3f0.95碳氧化池容VcVc=488m3，取500 m3UU=0.422硝化池容积VNVN=VO-VC=400 m反硝化池VAVa=251.5 m65、，取260m3生化需氧量RORO=3893.2kgO2/d标准需氧量NoNo=7325.4kgO2/d=5500kgO2/h(取0.7,F取0.9)标态下饱和溶解氧浓度CsCs=8.2 mg/L12下饱和溶解氧浓度Csm()Csm()=10.75 mg/LCsw()Csw()=Csm()=9.48mg/L(取0.98,取0.9)好氧池DO浓度CoCo=2.0 mg/L需空气量QairQair =90500 m3/d=62.9 m3/min氧转移率EAEA=0.2碳氧化池需空气量QairQair=20 m3/min硝化池需空气量QairQair=42.9 m3/min表5-5-8 A/O2池结构66、设计反硝化池结构设计10m4.5m7m, 超高1 m数量1座结构钢砼碳氧化池结构设计10m8.5m7m, 超高1m数量1座结构钢砼硝化池结构设计10 m7 m7m, 超高1m数量1座结构钢砼5.5.5.3 UF设计表5-5-9 UF设计参数设计参数 数值处理量 m3/d560日工作时间 h22膜通量L/(m2.h)68单根膜面积m227膜孔径nm30膜丝直径mm8膜元件数量支14错流速度m/s3.55.5.6主要设备一览表表5-5-10 主要设备一览表设备名称规格数量备注滤液池(1)提升泵潜污泵,Q30m3/h,H15m,P10kw2台1用1备(2)流量计电磁流量计040m3/h，DN100167、个UASB(1)pH计014，管道式安装2个(2)水封罐1.23m2个(3)阻火器DN200,不锈钢4个(4)三相分离器非标2套(5)温度计温度0100，管道式安装2个(6)电导率仪电导率020ms/cm2个(7)沼气收集系统非标2套AO2工艺(1)罗茨鼓风机风量65m3/min，风压0.07MPa2台1用1备(2)潜水搅拌器P4KW，不锈钢2台1用1备(3)1#射流泵流量300m3/h，扬程10m1台(4)2#射流泵流量650m3/h，扬程10m1台(5)射流器曝气头，材质PP9个碳氧化池8路曝气头，材质PP10支硝化池(6)消泡剂投加泵流量076L/h，扬程40m2台1用1备(7)在线溶氧68、仪010mg/L，精度0.01mg/L2个O1，O2各一只(8)电动葫芦起重量3t，起升高度10米1个(9) 在线pH计014，精度0.013个A、O1、O2各一只(10)循环泵225m3/h,扬程25m2台1备1用(11) 电磁流量计225m3/h，DN3001个装于射流管道上(12) 电磁流量计300m3/h，DN3501个装于射流管道上(12) 电磁流量计650m3/h，DN5001个装于射流管道上(13)超声波液位计量程0-10m1个装于反硝化池(14) ORP探测仪-1500-1500mv1个装于反硝化池(14)冷却回流泵流量120m3/h，扬程20m2台1用1备(16)冷却清水泵流69、量250m3/h，扬程35m1台(17)板式换热器换热面积50m21台(18) 冷却塔冷却水量250m3/h，温度变化34.631.31个玻璃钢UF系统(1)UF进料泵Q=250m3/h,H=30m2台1用1备(2)UF循环泵Q=275m3/h,H=45m1台(2)UF循环泵Q=275m3/h,H=30m2台(3)UF膜组件数材质PVDF, 膜孔径30nm,单支膜面积27 m214支(4)超滤清洗泵Q=100m3/h,H=25m2台1用1备(5)超滤清洗水箱容积3m3,材质PE1个(6)超滤预过滤系统篮式过滤器，过滤孔径1mm,流量50m3/h,承压10bar2套1用1备(8)清洗药剂溶解罐容70、积1m3,材质PE1个(9)桨叶式搅拌器搅拌棒长度0.8m,材质不锈钢或衬胶防腐 1个(10)支架2个(9) 化工泵Q2m3/h,H8m,P0.75kw,1台(10) 流量计流量计40400m3/h4个出水水质监测在线监测系统COD、SS、氨氮、重金属1套5.6 臭气处理工程5.6.1 概述粪便和餐厨垃圾处理过程中，会有一定量的臭气逸出，因此需要建设臭气处理系统。臭气处理系统包括两部分，一是收集系统，主要对产生臭气的源点进行臭气收集(如粪便处理的进粪口、固液分离设备，餐厨垃圾处理的混合泵、脱水系统、储水池、消化残渣传送带等地点)，二是臭气处理设备，对收集的臭气进行净化处理。粪便处理过程中，在进71、粪和固液分离期间散发着硫化氢(H2S)、氨(NH3)等恶臭气体。餐厨垃圾处理的臭气主要来自分选和脱水，臭气的也是H2S和NH3，此外还有少量的有机气体如甲硫醇、甲胺、甲基硫等。这些恶臭气体挥发性较大，易扩散在大气中，而且部分气体有毒、刺激性气味。为防止臭气危害人的健康、污染空气，必须采用除臭技术有效遏止对空气的污染。沙河粪便和餐厨垃圾处理厂选址属于GB3095所规定的二类环境空气质量区。处理厂臭气经过处理后，排放的气体应符合GB14554-93中规定的恶臭污染物厂界标准中的新扩改建二级标准与15 m高空排放标准值，见表5-6-1。表5-6-1 主要除臭指标去除项目除臭设备进口除臭设备出口去除率72、(%)H2S(mg/m3)150 90NH3(mg/m3)40 90臭气强度20000 2000-5.6.2 臭气处理工艺选择目前国内外污染气体处理技术有：活性炭吸附法、土壤脱臭法、热氧化法、植物提取液除臭法、离子除臭法、生物洗涤法等。活性炭吸附法：利用活性炭吸附污染气体中的污染物质，达到消除污染物的目的。通常针对不同气体采用各种不同性质的活性炭进行吸附。当污染气体和活性炭接触后，污染物质被活性碳吸附，最后将清洁气体排出吸附塔。污染物经解吸附后，需要进行再处理。土壤脱臭法：主要可分为物理吸附和生物分解两类，水溶性恶臭气体（如胺类、硫化氢、低级脂肪酸等）被土壤中的水分吸收去除，而非溶性臭气则被土73、壤表面物理吸附继而被土壤中的微生物分解。热氧化法：利用高温下的氧化作用将臭气分解成其它元素对应的氧化物的方法，也是从一种气体转变为另一种气体的过程。该方法的优点是对可燃污染物有效；缺点是运营成本高，适合重度污染的大型设施的高流量。在焚烧过程对大气有二次污染。 植物提取液除臭法：利用臭气中的某些物质和药液产生中和反应的特性，利用液滤或者喷淋的形式进行污染气体处理的一种方法，其优点是见效快，易于控制，初次投资费用低，占地面积小。离子除臭法：是利用高压静电装置（离子发射电极）使双离子管产生正、负离子，在常温常压下将臭气分解成CO2、H2O或是部分氧化的化合物的方法。该方法的优点是对臭气和挥发性有机化74、合物效果明显，设备占地小，投资中等设备无需满负荷运行，用户可根据自身的情况选择。生物洗涤过滤法：采用液体吸收和生物处理的组合作用。废气首先被液体（吸收剂）有选择地吸收形成混合污水，再通过微生物的作用将其中的污染物降解。该方法的优点是对中、低浓度有机废气进行处理，具有适应性强，投资、运行费用低，但对气体水溶性和生物降解性有要求。针对本项目的情况，推荐使用生物洗涤过滤技术。生物洗涤过滤工艺综合了液体吸收和生物处理的组合作用。废气首先被液体（吸收剂）有选择地吸收形成混合污水，再通过微生物的作用将其中的污染物降解。具体过程是：先将人工筛选的特种微生物菌群固定于填料上，当污染气体经过填料表面初期，可从污75、染气体中获得营养源的那些微生物菌群，在适宜的温度、湿度、pH值等条件下，将会得到快速生长、繁殖，并在填料表面形成生物膜，当废气通过其间，有机物被生物膜表面的水层吸收后被微生物吸附和降解，得到净化再生的水被重复使用。 污染物去除的实质是以废气作为营养物质被微生物吸收、代谢及利用。这一过程是微生物的相互协调的过程，比较复杂，它由物理、化学、物理化学以及生物化学反应所组成。生物洗涤过滤脱臭可以用下式表达：污染物 + O2细胞代谢物 + CO2 + H2O污染物的转化机理可用下图表示：图8-1 污染物转化机理示意图污染物中的硫系物、氮氧化物将被氧化分解成硫（硝）酸盐和亚硫（硝）酸盐，沉集在系统的滤液中76、，定期或定量进行排放。工艺流程见下图8-2。图8-2工艺流程图5.6.3 工艺单元说明(1). 处理量确定：所有臭源采取密闭或半密闭措施，并对臭气产生点进行排风，然后将臭气引入生物洗涤过滤塔净化处理。餐厨垃圾处理过程中沼渣脱水间、滤液池、污泥池中产生的臭气通过通风系统进入生物洗涤过滤塔进行处理后达标排放。其中，滤液池等构筑物内集气容积按6次/h进行换气处理，保证构筑物内处于负压状态，避免恶臭气体逸散。餐厨垃圾处理臭气量计算见下表。表5-6-2 餐厨垃圾处理臭气量计算表序号名称数量（座）换气次数（次/时）气量（容积*换气次数）（m3/h）1餐厨垃圾预处理车间1639059.042污泥脱水机房1677、15817.443污泥池161195.984滤液池161195.985合计57268.44从表5-6-2可知，餐厨垃圾处理排风量共计57268.44m3/h（沼渣车间除外），考虑到风量损失，实际设计按照60000 m3/h。粪便处理车间面积为521.32平方米，车间换气次数按6次计算，设计换气量20000m3/h。堆肥车间面积为1070.63平方米(含库房)，车间换气次数按6次计算，设计换气量40000m3/h。综合粪便处理、餐厨垃圾处理和堆肥车间的总排风量，设计按照120000m3/h。(2)气体输送：本系统主要由气体输送管道、调整阀门组成。输送管道采用池顶与抽气管线相联的方式，通过玻璃钢管78、道将臭气输送至生物洗涤过滤塔。(3)生物洗涤过滤塔：废气中的污染物，如硫化氢、氨、甲烷等在此装置内被特定的微生物群所捕获、消化、降解而去除，生成二氧化碳、水和其它元素对应的酸性氧化物。(4)气体排放系统：本系统主要由2台离心风机和PVC（U）管道组成，离心风机同时做为整个工艺的动力来源。生物氧化系统出口设置标准气体采样口，以便于对生物滴滤系统的处理效果进行监测。(5)应急排放装置为保证生物过滤除臭系统的稳定达标排放和在调试、事故、生物过滤器系统维修或更换填料时的应急处理，系统后段设置了高效的应急处理装置，其方式为在风机出口扩大的风管上安装若干雾化喷嘴，用高压泵将专用异味净化工作液送至喷嘴，雾化79、后与风管中异味气体接触、混合，消除异味，在生物处理系统气体浓度过高、设备维修、更换填料及出现异常事故情况下对排放的气体直接进行应急净化，保证应急排放时的处理要求。生物除臭布置图见图5-6-3。图5-6-3 除臭系统布置形式图5.6.5 主要设备清单生物除臭系统主要设备清单见表5-6-3。表5-6-3 主要设备清单序号设备名称规格参数数量(个台套)备注一生物洗涤系统1生物洗涤塔LS-SW-23000, 材质玻璃钢，塔体规格40005080,洗涤气速：0.50m/s,停留时间：10s， 32除臭系统抽风机BF4-72-4A系列, 材质玻璃钢,风量：40000m3/h，全压2.5Kpa，功率：30 80、KW；33风机变频器KV2000-P0055C-4T, 额定容量(KVA)：30，额定输入/出电流（A）：13/1134营养水泵FYS系列, 耐腐蚀，流量：3.5m3/h，扬程：22m，P1.1kw25室内喷淋装置P=2.2kw26负氧离子净化器P=2.2kw37废气排放管不锈钢，25米，直径600mm 二配套设备6应急处理装置LS-ZW-4, 5501200，雾化喷嘴：4个，雾化粒径：0.060mm，雾化量：47ml/min/个1 7除臭剂罐（控制柜内置）4006008001 8除臭水泵（控制柜内置）1533系列, Q1.2m3/h，H29m，P0.6kw1 9PH检测仪L-3000，控制精81、度：0.1110温度计111湿度计112液位计量程：08m，精度：0.5%FS， 输出信号：420mA1 13鞍形支撑玻璃钢1 14自动控制系统PLC全自动控制1 15臭气处理在线监测CH4、H2S、NH355.7 粪渣和沼渣堆肥系统5.7.1 堆肥处理规模(1) 粪便经过固液分离、絮凝脱水处理后，絮凝粪渣进行堆肥处理，设计处理规模为20 t/d。(2) 沼渣堆肥处理量15.77 t/d。(3) 堆肥处理总量为35.77吨/日。5.7.2 堆肥处理工艺原理沙河粪便和餐厨垃圾处理厂堆肥处理工艺采用动态好氧堆肥工艺。好氧堆肥是在有氧条件下，好氧细菌对废物进行吸收、氧化、分解。微生物通过自身的生命活82、动，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，同时释放出可供微生物生长活动所需的能量，而另一部分有机物则被合成新的细胞质，使微生物不断生长繁忙殖，产生出更多的生物体的过程。好氧堆肥过程是微生物自发活动的过程，它可简单表示为： CaHbOc+O2=aCO2+H2O+能量在保证垃圾堆有一定的水分和通风条件，微生物就能在垃圾中生长，分解垃圾中的有机物并产生热量，垃圾堆肥发酵过程可分为三个阶段：第一阶段，适温菌、放线菌、酵母菌分解葡萄糖、脂肪和碳水化合物，原生动物则以细菌、真菌为食，堆肥温度逐渐上升到4050。第二阶段，堆肥一开始存在的所有微生物几乎全部死亡，取而代之的为一系列的嗜温菌，其生长产生的热83、量使温度上升到70左右，这时，所有病原微生物，除一些孢子外，在几小时内都会被杀死，当温度持续高温时，高温菌在垃圾中没有适合的食物，就会停止产热，堆肥温度就会慢慢降下来。第三阶段，冷却下来的堆肥中，一系列新的微生物将借助于剩余有机物而生存，使堆肥完全腐熟。其最终产品为一批由剩余物组成的有机物料，这些物料极像土壤中动植物残余经过同样的生物过程而构成的腐植土。由于粪渣中含水率约在75%左右，堆肥前需要添加1020%的植物性辅料，一方面调节水分，另一方面调节碳氮比。5.7.3 堆肥处理工艺影响因素控制堆肥化过程是复杂的。物料经混匀后，受营养平衡、水分含量和物理结构等的影响。工艺过程中要控制的各种参数，84、就是那些对堆肥过程有影响的物理、化学和生物因素。它们决定微生物活动的程度，从而影响堆肥的速度与质量。(1) 水分含量 在堆肥过程中，水分是一个重要的物理因素。水分含量是指整个堆体的含水量。水分的主要作用在于：（1）溶解有机物，参与微生物的新陈代谢；（2）水分蒸发时带走热量，起调节堆肥温度的作用。(2) 通气量供气是好氧堆肥成功的重要因素之一。供气的作用主要有三个方面。(1)为堆体内的微生物提供氧气。如果堆体内的氧气含量不足，微生物处于厌氧状态，使降解速度减缓，产生H2S等臭气，同时使堆体温度下降。(2)调节温度。堆肥需要微生物反应而产生的高温，但是，对于快速堆肥来讲，必须避免长时间的高温，温度85、控制的问题就要靠强制通风来解决。(3)散除水分。污泥堆肥的一个目的是降低其水分含量。在堆肥的前期，通气主要是提供微生物O2以降解有机物，在堆肥的后期，则应加大通气量，以冷却堆肥及带走水分，达到堆肥体积、重量减少的目的。(3) 有机质含量有机物是微生物赖以生存和繁殖的重要因素。堆肥反应的特性是它需要一个合适的有机物范围。当有机物含量低于20%时，堆肥过程产生的热量不足以提高堆层的温度而达到堆肥的无害化，也不利于堆体中高温分解微生物的繁殖，无法提高堆体中微生物的活性，最后导致堆肥工艺的失败。当堆体有机物含量高于80%时，由于高含量的有机物在堆肥过程中对氧气的需求很大，而实际供气量难以达到要求，往往86、使堆体中达不到好氧状态而产生恶臭，也不能使好氧堆肥顺利进行。(4) c/n比c/n比是堆肥原料与填充料混合物的c/n比。c/n比低、特别是当pH值和温度高时，使废弃物中的氮以NH3的形成挥发损失，散发出臭味,当c/n比高于35时，微生物必须经过多次生命循环，氧化掉过量的碳，直到达到一个合适的c/n比供其进行新陈代谢，因而c/n比高会降低降解速度。(5) pH值在堆肥过程中，ph值是一个重要的因素。低的ph值有时会严重地抑制堆肥反应的进行。 (6) 温度温度是堆肥系统微生物活动的反映，是影响微生物活动和堆肥工艺过程的重要因素。堆肥中微生物分解有机物而释放出热量，这些热量使堆肥温度上升。堆肥初期，87、堆层基本呈中温，嗜温菌较为活跃，大量繁殖。它们在利用有机物的过程中，有一部分转化成热量，堆层温度不断上升，12天后可以达到5060。在这个温度下，嗜温菌生长受到抑制，大量死亡，而嗜热菌的繁殖进入激发状态（见表1）。嗜热菌的大量繁殖和温度的明显提高，使堆肥发酵直接由中温进入高温，并在高温度范围内稳定一段时间。正是在这一温度范围内，堆肥中的寄生虫和病原菌被杀死。5.7.4 堆肥处理工艺参数设计 碳氮比: 1735 含水率：35%55% 有机物含量：30%60% 仓内垃圾净高： 1.21.5m 供氧方式:强制通风加翻堆 通风量: 0.71m3/m3垃圾h (约500m3/h) 通风方式: 间歇式(根88、据仓内温度调节通风量) 温度: 55 周期:10日（55维持5-7天） 粒径:10mm 堆体内氧含量控制 10%5.7.5 堆肥处理工艺主要设备表5-7-1 堆肥设备清单序号设备名称单位数量材质额定功率(kw)规格及性能备注1翻堆机套2碳钢12.52混料机台2碳钢1.53辅料输送机套2碳钢3.54输送装袋系统套13.55污水提升泵台10.75Q=15m3/h H=8m6风机台27.57风管套26.2.3 建筑物一览表表6-2-1 主要建筑物技术经济指标序号建筑名称建筑面积(m2)占地面积(m2)层数(层)层高(m)建筑高度(m)备注1餐厨垃圾预处理车间813.73813.7318.09.02粪89、便处理车间521.32521.3216.07.03污泥脱水机房329.53329.5318.09.04堆肥车间及堆肥仓库1070.631070.6316.07.05膜处理车间552.50276.2526.013.06锅炉房、发电车间156.25156.2516.07.07变配电室285.37285.3716.07.08传达室19.4219.4213.04.09地磅房及计量间48.0948.0913.04.010辅助用房1354.96450.3633.612.3合计5151.83970.96.2.4构筑物一览表表6-2-2 主要构筑物技术经济指标序号名 称规格尺寸数量单位备注1水解酸化池11*690、.5m1座半地上钢砼结构2厌氧罐16*6.5m2座半地上钢砼结构3污泥池9.2*8.0m1座半地上钢砼结构4滤液池9.2*8.0m1座半地上钢砼结构5硝化池15*6.5*7m1座半地上钢砼结构包含集水井6碳氧化池15*7.5*7m1座半地上钢砼结构包含集泥池7反硝化池12*4.0*7m1座半地上钢砼结构8消防泵井及消防水池15*5.0*5.1m1座半地上钢砼结构9沼气处理系统基础1座钢砼结构10沼气储罐基础沼气储罐体积50m31座钢砼结构11UASB10*9m2座半地上钢砼结构12密闭式火炬基础火炬尺寸：3.5*7m1座钢砼结构13破袋打浆池554.51座钢砼结构14均质池554.51座钢砼结构15粪便调节池11286m1座钢砼结构16粪便调节池2336m1座钢砼结构65b