生物工程与设备工程设计

1、一、总 论（1） 设计任务建成日处理城市垃圾20000吨的垃圾工厂，该工程主反应器规模为16000m3沼气工程。日产气约20000m3左右，沼气工程常年自身加热耗气(夏季1000m3冬季3000m3)平均自身耗气约2000m3，系统自身加热主要靠发电余热加温和太阳能温室增温。（2） 设计依据该项目依据以下相关：1.沼气工程技术规范第1部分：工艺设计 （NY/T1220.1-2006）2.沼气工程技术规范第2部分：供气设计 （NY/T1220.2-2006）3.沼气工程技术规范第3部分：施工及验收 （NY/T1220.3-2006）4. 沼气工程技术规范第4部分：运行管理 （NY/T1220.4

2、-2006）5. 沼气工程技术规范第5部分：质量评价 （NY/T1220.5-2006）（3） 设计的特点设计本着建设生态生产的宗旨，以节能减排、循环经济的原则，依据“资源-能源-有机肥” 资源循环再生的生态模式，用沼气供应人们生产生活用能或发电使用；大部分沼液循环用于系统中稀释垃圾使用，多余沼液和沼渣作生产复合有机肥使用。（4） 设计范围以发酵技术为基础的沼气生产、废渣废液利用、有机肥制作。（5） 建设规模随着地方的经济的发展，城市垃圾的处理已经成为急待解决的难题，严重制约地方的城市发展和生态环境的改善。为提升地方的城市建设的质量和水平，更好的服务于经济发展，按照城市规划总体要求和国家有关部

3、委关于投资垃圾处理的文件精神，经多方考察研究，决定引进现代先进垃圾处理技术，筹集资金，投资建设“-城市垃圾20000t/d综合处理厂”工程。工程概况：项目名称：-城市垃圾20000t/d综合处理厂建设单位：-公司建设地点：-建设性质：新建，属城市环境基础设施建设工程-城市垃圾综合处理厂建成后，将服务于城市及周边乡镇，主体机械设备年限为15年，主体设备为50年。建设内容：整个工程按工艺构成可划分为：城市垃圾贮料及上料系统；消解及排料系统；消解产物分选系统；筛上物焚烧系统；制建材系统等五部分。公用及辅助工程包括：供水、排水、消防、供配电自控及通讯设施。入场及厂区道路，绿化工程及环境监测系统等。另外

4、配套建设管理办公设施为综合办公楼。垃圾处理工艺：垃圾消解技术与焚烧相结合形成综合处理技术，可最大限度地体现出垃圾的无害化、减量化、资源化，使垃圾处理技术有效地结合起来，先采用垃圾消解法对垃圾进行处理，再进行分类，分出可焚烧部分及可再生资源利用部分，不仅为垃圾焚烧创造了条件，提高效率，也为垃圾资源化提供了能源，形成了良好的综合处理工艺。（6） 产品方案1. 沼气生产方案2. 有机肥生产方案 （详见下文具体设计）（7） 经济技术指标1经济效益分析年可用沼气量6570000m3，年可发电约9855000度；年产复合有机肥35000吨。沼气发电价为0.75元；复合有机肥市场价以1600元计。11 效益

5、分析本项目投资回收效益如下：1、年收入：7981.625万元1）沼气发电 9855000×0.75元=739.125万元2）复合有机肥 35000吨×1600=5600万元3）垃圾处理费 182500吨×90=1642.5万元2、年支出：5874.64万元1）设备折旧 5837.7÷10（年）=583.77万元2）沼气运行能源及化学试剂费： 5000×360天=182.5万元3）沼气运行人工费： 40人×2.8万元/年=112万元4）设备维护费 100万元5）复合有机肥 35000吨×1300=4550万元6）沼气发电 98

6、55000×0.25元=246.37万元7）复合有机肥销售业务及广告费 100万元3、年收益： 7981.625-5874.64=2106.985万元4、 年利润： 2106.985万元 5、回收期： 5837.7÷2106.985=2.8年6、投资回收率： 36（8） 工作制度及定员工作制度 工厂每年工作300天，其余时间为开机前，开机后的维修、保养时间，行政人员不实行轮班制，每天工作8小时，节假日不工作。对于生产人员，实行白班、中班、晚班轮班制，每七天调换一轮。停产大检修期间，按照8小时上班制。劳动定员整个项目劳动定员为160人（不含垃圾收集及运输人员），其中沼气工程日

7、常管理（含发电厂）定员为40人；有机肥生产工人定员为80人；塑料回收及建材生产定员为20人；整个项目管理及业务定员为20人。（9） 公用工程及辅助工程1 公用辅助工程1.1 给排水工程给水工程沼气站用水主要包括生产、生活用水及消防用水，生活用水用水量3m3/d，年用水量为1095m3。供水系统的供水量和水质应满足站内用水要求。消防用水直接从好氧后处理池中取水，无需专用管网及设施。排水工程项目日排水量100m3，主要为生活用水和雨水，可直接进入植物净化池，需铺设站内排水管网500m。排污系统需铺设站内排污管网150m。12 供电工程沼气站用电主要包括生产、生活，设有200kW低压配电柜，实际用电

8、量160kW，以满足项目供电需要。输电设备1250kW一套。13 供热工程 生活及办公区供冷制热面积1000m2，项目建筑物采用散热器采暖，单位面积热指标40W/m2，热负荷约为40kW。由发电余进行供给，可满足项目供热需要。项目供热管线600m，管材为PE管，管径DN75。14 绿化、道路项目绿化面积3000m2，主要建设内容包括土地平整、林床整治、苗木购置与定植等建设。道路总长度2000m，宽8m，结构为混凝土路面。（10） 厂址概况1 总平面布置原则沼气工程既有燃气防火的特殊性，又有环境保护和能源回收利用的专业性，在工程总体规划布局时，遵循以下原则： 沼气站布局及建筑单体必须符合建筑防火

9、设计规范（GBJ16-87）的要求。 根据场地的周边关系及建设条件，合理综合布置各线路，力求安全、经济、合理。2 总平面布置根据工艺流程和总体布局要求，站区被分为两块区域，道路西侧从北到南分别布设有进料池、酸化池、计量调节泵房、发酵池、沼液贮存池和固液分离车间；道路西侧从北到南分别设有发电机房、沼气净化室、储气柜、沼渣堆场、有机肥生产车间成品棚。总平面图见附图。3 竖向设计按照工艺及相关专业对高程设置的要求，站区竖向设计充分利用现有地形特征，以达到减少土方、降低费用的目的。站区场地较为平坦，在设计时建议整个站区设计坡度由北向南倾斜，坡度不小于0.1%。道路设计高程基本低于设计地面高程0.15m

10、，以保证各建筑物周围排水的通畅，使雨雪水能顺利排出。同时，充分考虑到养殖园区排水管道的出口标高及最终出路来确定构筑物的高程设计。厂内建筑物的±0.00高出室外地面0.30m。（11） 三废处理及综合利用节能措施节能措施综述1 生产工艺过程设计：a.总图布置上，采用集中布置，缩短供料与供能的距离，减少管网长度，减少沼气中途的消耗。从工艺流程设计上考虑使物流、能源供应便捷合理。b.在生产过程中，沼渣可进行综合利用，生产选择节能的设备，综合利用热能、水、电，减少能耗。c.项目采暖面积不大，主要是冬季需供暖保障沼气生产，为此项目拟利用太阳能温室，为项目提供温度保障。2 废水的利用沼气项目生活

11、废水直接排入沼气池中处理，节约了用水，可经处理后排入农田用来灌溉，也可进行绿化灌溉。3 电力系统的设计及能源的合理安排：供电设备选用节能型电力变压器及照明灯具。供电系统根据需要和可能，用电负荷尽量集中布置，且接近变电所，缩短低压送电距离，可有效降低系统电力输送过程中的电能损耗。4有机肥制作该工艺是将餐厨垃圾全部经过沼气化处理后，将沼渣制成无公害高效肥使用，这样减少了用干粪等生产复合肥的生产成本。这种肥料是目前唯一具有防虫防病功能的高效有机肥，它不光使粮食增产，还可实现粮食安全，提高粮食品质。如种植蔬菜，可直接获得环保型无公害蔬菜。使用该工艺可使资源多元化使用，从而实现最佳的循环经济模式。41

12、固体有机肥工艺流程图1固肥工艺流程图液体有机肥工艺流程示意图：图2液肥工艺流程图42 有机肥市场 随着全球有机农业的发展，国内市场：随着我国进入WTO及世界经济一体化进程的加快，我国的农产品必然要走向国际市场，在全球关税壁垒逐步取消的情况下，与环境保护相关的绿色标志已成为一种新型的非关税贸易壁垒。我国所面临的国际竞争将日趋激烈，目前我国农产品尤其是蔬菜瓜果等园艺产品虽然价格上有一些优势，但农产品的品质与国际市场的要求尚有较大差距。据统计，我国目前蔬菜农药等药残超标达47.5%，无公害蔬菜出口率不到蔬菜产量的1%。随着我国农产品国际化的发展，无公害蔬菜、绿色蔬菜、有机蔬菜市场将会有一个较大的发展

13、，对商品有机肥等相关产品的需求将越来越大。国际市场：二十世纪八十年代以来，可持续发展思想得到世界各国的一致响应，欧、美、日等发达国家以及一些发展中国家，为解决农业生产过程中由于农用化学品不合理使用引起的食品污染和品质下降，降低农业生产对生态系统的影响，有机农产品的生产和发展已成为农业生产的主流。从发展的规模和数量上看，北欧、日本、美国等有机食品生产和需求发展较快，近十年来在国际市场上有机农产品的上市量每年增长速度为20%30%，有机农产品成交额已达200亿美元。而且在发达国家销售的有机农产品中，大部分依赖进口，其中德国、荷兰和英国进口量分别占消费量的60%、60%、70%。日益高涨的有机农产品

14、贸易和消费需求得益于人类对生态环境和自身健康的关注。因此，国际上的有机肥的需求量越来越大，价格也居高不下。随着无公害农产品、绿色食品生产的发展，对商品的有机肥等相关产品的需求将越来越大。我国政府在“2010年远景规划”和“中国二十一世纪议程”中都将发展生态农业，保持农业的可持续发展放到了重要位置。城乡有机废料的综合处理和资源化综合利用，完全符合我国农业的发展方向和长期发展规划，对推动我国有机生态农业的发展将会起到有力的促进作用。我国现有的农田种植面积约20亿亩，每年使用各种肥料数以亿吨计，其中90%以上是化肥。有关资料表明，目前全国的化肥年用量达1.4亿吨。许多地区由于长期施用单一化肥，有机肥

15、施用量不足10%，从而造成土壤板结、环境污染、作物品质下降。而从发达国家的情况看，有机肥料的使用普遍受到重视，欧洲一些国家的有机肥使用量已占肥料总量的45 60%。美国从上世纪七、八十年代就进行农用肥料的变革，将有机肥的使用量从10%提高到了90%。因此，在我国大力推行有机肥的使用已经成为刻不容缓的重大任务。据有关资料，我国有机肥料的用量若能达到化肥使用量的10，其市场容量便将达到1400万吨。而且每年还会以400-500万吨的速度递增。目前我国有机肥料生产企业约有500多家，大致可分三种类型：一是精制有机肥料类，以提供有机质和少量养分为主，是绿色农产品和有机农产品等的主要肥料，生产企业占31

16、%；二是有机无机复合肥料类，既含有-定比例的有机质，又含有较高的养分，生产企业占58；三是有机肥料类：产品除含有较高的有机质外，还含有改善肥料或土壤中养分释放能力的功能菌，生产企业占1l。目前市场上精制有机肥出厂价格每吨在1000至1200元之间，有机无机复合肥出厂价格每吨在1100至1600元之间。该项目生产的复合有机肥是具有综合特性的新型产品, 利用沼渣沼液加工的高效有机肥系列产品，优点有：1、有机营养与无机营养结合；2、大量元素与微量元素结合；3、肥效与药效结合；4、速效与缓效结合；5、植物体内酶激活与土壤肥力有效性相结合；几年来经受了市场检验，在国内已有多个示范点，试种农作物品种有黄果

17、、棉花、油菜、花生、茶叶、水稻、小麦等30个，经大面积、较长时间的实验结果表明：与施用投入等价化肥比较，蔬菜增产1530%，粮食作物增产515%，经济作物增产1520%。而且，作物抗逆性增强，病虫害降低，产品品质提高、耐贮存，因此，深受广大用户和农民的欢迎。有机肥产品技术要求项目剂型颗粒液肥沼渣(脱水后)有效活菌数(cfu)，亿/g0.200.20有机质(以干计算)，%25.020水份，%15.045PH 值5.58.55.58.55.58.5粪大肠菌群数，个/g (ml) 100蛔虫卵死亡率，%95 有效期，月6目前，国内的肥料市场上，与用沼渣沼液深加工的高效有机肥以及类似的产品相

18、比，市场价分别为颗粒固定有机肥批发价900-1200元/吨（零售约1400-1800元/吨），液体叶面有机肥批价为8000-9000元/吨（零售约12000-18000元/吨不等）。利用沼液深加工生产的液体肥包括高浓度的有机叶面肥和营养液，市场售价约1000020000元/吨（稀释后使用，一个生长季节只需610元/亩）。进口的同类产品市场价高达10万元以上。从国内有机肥市场情况看，在可预见的时期内，有机肥的生产和供应都远远不能满足市场的需要。本项目利用沼渣沼液加工生产的高效有机复合肥是未来有机肥市场中的高端产品，具有肥效高、可防病抗虫害和改良土壤的独特性能，可实现粮食安全和无公害瓜果、蔬菜的生

19、产，可大幅度为农民增收增效，无疑有着巨大的现实和潜在的市场。（12） 机械化和自动化程度1 控制系统功能1、数据采集：W1（0-3m）、W2（0-1m） 、W3（0-1m）、 W4（0-1m）、T1（料液温度）、T2（温室温度）、T3（热水箱）、T4（环温）。2、控制输出：E1（220V/0.5kW）、E2（220V/0.5kW）、E3（220V/0.5kW）P1（220V/1kW）、P2（380V/5kW）、P3（380V/5kW）、P4（220V/4.5kW）、P5（380V/5kW）、P6（220V/1kW）、P7（220V/1KW）、热泵开关机（开关信号）。时间控制220V/2.2kW

20、（开关信号），预留（220V/1kW）电源接线柱两对（带空开）。3、系统配置标准立式控制柜1个、带漏电保护空气开关1个、6寸液晶彩色触摸屏1个、松下FPX型PLC控制器1个、水位采集模块4个，温度采集模块2个，温度传感器4个、压力传感器4个、定时控制器1个、中间继电器11个、指示灯8个，配件若干。4、控制功能：液晶水温水位显示：6寸彩色液晶触摸屏可显示水温、水位，各种外接负载的运行状态和动态运行图。P1控制：温度T1低于设定温度下限，启动泵P1，温度达到设定上限时停止。热泵开关机：温度T3低于设定温度下限，启动热泵，温度达到设定上限时停止。P2控制：W4高于设定上限，启动P2，到设定下限时停止

21、；并可定时启动和停止，但当W4在下限时，时控不能启动，在下限以上启动，到下限时应停止。具备手动开关功能。P3控制：到设定时间启动P3，启动一段时间后停止。每天定时启动6次，每次启动60分钟；另具有连续启动功能。P4控制：受W1和W2互锁控制。当W1高于下限时，W2低于上限时P4启动，当W2高于上限时停止，当W1低于下限时也停止。P5控制：定时启动，每天工作2次，每次0120分钟可调；具有手动开关功能。P6和P7控制：P6启动120分钟后,关闭P6,启动P7，交替运行。P6和P7并分别具有手动开关功能。E1控制：当W1超过设定上限时，打开电磁阀E1， W1低于设定上限时停止。具有手动开关功能。E

22、2控制：W3低于设定低水位时打开E2，到达到高水位时停止。E3控制：PH值控制器给出的使220V电源开关（受PH值控制仪控制，低于设定低值时开，到设定高值时关）信号。需要控制器给出PH值控制器220V用电电源和220V输出接线柱。时间控制（卷帘用）：一路时间控制220V/2.2kW电源，每天顺向定时启动一次，到所定位置时停止。每天逆向启动一次，到所定位置时停止。定位信号为接近开关。环境温度测定（T4）故障报警：将可能发生的故障显示在屏幕上，便于故障确认及维修。宽电压工作：可以承受较宽的电压波动，耐高压、耐低压幅度较大。安全防护：设有短路、过流、漏电、过温断电四种安全防护功能。密码设置：系统设置

23、为三级密码管理，一级密码为制造商对该系统的最高管理，输入一级密码可直接启动系统的运行和管理。关停系统的运行，可设置3090天（可调）延时停止系统工作，只能凭一级密码恢复系统工作；也可设置为永久性工作状态。二级密码为用户管理员使用，可调节修改相关参数等。三级密码为操作员使用，可开关各泵、阀等，可从电脑上下载运行参数等。2 计算机控制系统计算机控制系统把现场控制器通过有线的形式和计算机相连。 无论是参数设置，状态显示，运行曲线，计算机系统中都有多个分离界面，方便显示和设置。所有的实际输出状态将被再采样以判别是否执行设备有故障。计算机界面参考已提供的界面要求（可根据本文确立的系统功能修正界面）。一、

24、开机界面 图一1、 点击“*”输入密码，进入2、 点击“修改密码“出现下图所示界面密码修改以后需点击“确认“键方可修改成功。注： 密码错误或者不输入密码将无法进入主界面初始密码为“1111”二、自动锁机功能 在上图的界面下，输入密码二，点击“进入”出现下图所示：输入需要锁机的年、月、日，例如上图所示到2008年8月30号，本系统将自动停机，点击图中的“取消“键即可永久性去掉锁机功能。三、菜单“首页”说明（略）四、菜单“公司介绍”说明（略）五、菜单“状态图”说明 图二1、当前界面是SCDR沼气工程实时显示图，温度T1、温度T2循环泵P1、P2、P3、P5、热泵3、 点击下一页进入下一块（显示功能

25、同上）菜单“状态表”说明 图三1、 当前界面以文字形式显示实时状态，红色图标闪动代表正在运行此状态。六、菜单“参数设置”说明（一） 图六1、 点击要修改的数字如图7所示， 图七输入你要设置的参数值点击”ENT”、再点击下载即可输入成功，如果点击”ES”即可退出设置。2、点击“下一页”进入别的参数设置（略）七、菜单“参数设置”说明（三）1、此界面是由用来设置各种功能的启用和停止，默认状态为启动），只要点击“取消”，就可取消此功能（闪动为取消成功）。八、菜单“手动控制”说明 图十点击手指所指图标即可各种循环泵和电磁阀。在手动界面下，没有自动功能，必须恢复到其他界面才能进入自动状态。本界面主要用于调

26、试过程中使用.点击手指所指图标即可启动手动加热、管路循环、手动上水功等功能能。温差循环P1手动启动一分钟以后自动停止.上水阀E1、E2在水箱水满一分钟以后自动停止管路循环E4在达到设定温度一分钟以后自动停止.九、菜单“曲线图”说明十、菜单“留言板”说明（13） 安全及环保措施1 安全与消防11 消防整个厂区设有储水池和水塘，可满足消防用水的需求。沼气是可燃气体，适量与空气混合，遇明火便会发生爆炸，因此，厌氧消化器、贮气柜等场所严禁明火，本工程必须配有消防水路及消防栓各一个，以供消防备用。同时备齐二氧化碳典灭火器和干粉灭火器材，并由专人负责，定时检查，确保安全。12 脱硫沼气中含有一定量的硫化氢

27、，对人体有害，对设备也产生腐蚀，工程中设置了脱硫塔，采用湿法脱硫，运行中经常观察、测试，待含量大于20mg/m3时应及时调好脱硫开关，确保气体净化。13 避雷贮气柜、厌氧消化器均设有避雷装置，需每年测试一次，保证接地良好，以防雷击。14 防冻每年冬季前必须做好防冻前检修保养工作，冬季经常检查防冻设施是否完好，确保冬季安全运行。15维修贮气柜每年除锈油漆一次，贮气柜内的水半年更换一次，以此减少腐蚀，延长使用寿命，厌氧消化器、贮气柜维修要尽量专业队伍维修，若自行维修，要防止缺氧窒息，放料后，通水和空气稀释，待小动物放进去一小时不窒息，人方可入内维修，如需动用明火，必须抽样测试空气含甲烷量，以防明火

28、爆炸。16电路整个项目按照建筑规范、防护规范进行设计。电器设备设短路保护，过载保护及接零保护措施，电器设备与电网电源采取换接连锁结构，并严格按照电器安装规范设计。17其他建立安全生产及机械保养制度，要参照“设备说明书”、“操作规程及注意事项”和“沼气手册”执行。2 环保21 执行依据和环境标准1、畜禽养殖业污染物排放标准（GB18596-2001）2、建设项目环境保护管理条例（国务院第253号令）3、地表水环境质量标准（GB3838-2002）4、恶臭污染物排放标准（GB14554-93）根据建设方提供的数据，该项目建成后可日处理餐厨垃圾总量约(不含雨水)，餐厨垃圾温度为常温。可年产沼渣复合有

29、机肥35000吨；年产沼气总量730万立方米。年减排温室气体81000吨。22 结论该项目是以治理城市垃圾为目的开发利用这些城市垃圾的综合利用工程，其目的是实现的无害化处理及资源化利用，促进该场的清洁生产和生态循环，从而提高人们的生活和生产质量。项目建成后可年处理餐厨垃圾20000吨，使餐厨垃圾达以彻底的治理，并可在治理城市垃圾污染时起着环境治理工程的示范作用。该项目本身是一环境治理工程，使垃圾在处理过程中变为资源，达到在处理城市垃圾过程中的污染物零排放；且不存在对环境不良影响等问题。23 主要环境问题1.城市垃圾经完全的厌氧发酵后，一些产生臭味的物质，大多进行了转化、降解，最终产品是不带有恶

30、臭味的。但在厌氧发酵过程的前后端（调节池及好氧池），在发酵过程中产生的臭味是难免的。这些臭味对工作人员的操作环境有所影响，因此，操作人员不宜在好氧池和调节池周边长期逗留。2.厌氧发酵过程中所产生的沼气中，含有微量的硫化氢，操作人员应经常检查设备和管网，避免沼气泄漏，以免造成硫化氢伤人事故。3.沼气是易燃气体，操作人员应禁止使用明火，更不能在沼气站内吸烟或使用明火采暖。24 环境保护对策和措施为防止污染，保护环境，为工作人员提供一个良好的工作环境，需做好以下环境保护工作：1.操作人员应保持沼气站内外地清洁卫生，及时清理道路上洒落的垃圾，避免造成厂区内的污染。2.当天清理出来的沼渣，应及时生产成复

31、合有机肥产品，以免造成二次污染。3.多余的沼液应经好氧或MBR处理后排放，以免造成二次污染。25 环境管理和安全防护本项目的环境管理和安全防护工作由项目法人机构和综合治理领导组协同配合，制定相应政策，签订有关协议，落实环境保护和安全防护的对策措施，确保沼气站的正常运行。 二、工艺流程 工艺采用“FBBR厌氧发酵生产沼气、沼气净化后发电供热、沼渣液作有机肥，多余沼渣作燃烧（用能）或脱水后直接作沼肥出售，多余沼液用于稀释城市垃圾或用BBR系统处理后达标排放”。工艺路线是：注：分检方法先采用水力分检，再二次人工分检出可回收物。沼气部分详细工艺流程如下：工艺创新点和先进性创新点1、建立全新的观念，将城

32、市垃圾视为资源，不再认为餐厨垃圾是废弃物，并以系统工程的观点，全方位、多层次、多功能、快速的开发城市垃圾资源。2、系统以垃圾处理、沼气发电、有机肥加工为一体，以沼气能源开发为纽带，实现城市垃圾处理过程中的零排放，生产过程的零排物，从而达到垃圾处理与资源综合利用两大目标。技术开发路线是建立和实现能源、肥料共生体系。 3、工程的技术特色是集成式，优化组合国内外成功的、先进的实用技术，将城市垃圾蕴含的燃料、肥料等多种物质充分开发出来，最大限度地调动物料的能流与物流潜力，并不断开发出高新产品。4、我们建立的城市垃圾处理系统，积极面对入世后的挑战，使城市垃圾走向资源大循环，以市场经济为导向，具有生态、环

33、保、无害化、资源化、商品化和经济回报率高的特色。 先进性主要创新点、先进性：项目采用的FBBR沼气处理工艺是在吸收国内外实践经验的基础上，在沼气发酵工艺上增加了前端酸化发热工段,并采用太阳能加温、发电余热加温和出液余热升温于一体，使发酵原料达到恒温（35-40）发酵的条件；利用提升式仿生菌床加快发酵速度；采取分段分温及动态发酵等新工艺。这样确保了厌氧处理工段稳定的恒温发酵条件，提高沼气的产气效率，并促进消化反应速度，从而缩短发酵周期。使单位容积的负荷为3kgCOD，产气量大于0.8-1.25m3/m3·d（在目前是用常温产生沼气的大型工程中处于领先水平），这样实现了投资少、效益高的目

34、的。利用太阳能给沼气工程加温，这是沼气工程中的一项重要突破。利用该工艺技术可保证温度较低的北方地区一年四季正常产气。而且根据沼气产生的不同阶段、不同过程分区处理，实现了沼气的工业化生产。这种工艺改变了现有的沼气工程发酵粗放型工艺，避免了沼气在寒冷地区冬天不能正常使用的缺点。系统反应器内增设的仿生菌床，是菲涅尔公司的一项专利技术，把仿生学利用到了沼气工艺中，它可大大提高沼气菌的寄生数量，加快厌氧反应速度，是提高沼气产量的一项重要措施。把沼液中的余热回用到调节池内可大大提高发酵原料的温度，减少使用其它能源的总量，达到减少运行费用的目的。在沼气工程的结构用料上吸取了历年用钢板制作的发酵罐易腐蚀、寿命

35、短和混凝土发酵罐易渗气，且造价高等缺点，本方案中的主体结构为：发酵间的料液储存间用混凝土结构，上部的气室用高强橡塑材料制作，这样既确保了使用寿命，又减少了维护费用。沼气工程可同时实现经济效益、社会效益和生态环境效益，资源获得高效的开发利用，为建设单位提供了一种投资少、效果好、效益高、运行稳定的新型环境工程。根据当前国际、国内市场需求开发的废弃物沼气化处理成套技术（FBBR），可广泛适用于工业有机废水、农业废弃物、城乡人们城市垃圾等各种有机物资源化处理。且可满足大、中、小型不同处理规模的需要，能使环境工程在实现环境效益的同时获得经济效益。以沼气工程为纽带，实现沼气、沼肥、中水联产的资源化利用。该

36、项技术在国内及欧、亚、非等国投入应用后，体现了投资少、效率高、管理简便、运行可靠等优点，具有广阔的应用前景和实用价值。目前，该工艺在同类工程中属于首创。在国内外处于领先水平。3、 全厂的物料衡算 沼气物料平衡物料平衡表 单位:t/d序号入方出方物料名称数量燃气(m3)复合有机肥液体有机肥水其它1垃圾200004000004440440600060002粪污说明：1、城市垃圾厌氧降解后的物质一部分转化为沼气，一部分水被沼气携带，还有一部分在系统中被挥发。2、粘土量根据固体有机肥的品种不同，用量有所增减。3、火碱为沼气的脱硫所用，脱硫后的水进入酸化调节池作原料的前期脱硫使用。4、 水、电、气、冷及

37、压缩空气消耗1 能耗指标及分析项目主要能耗为水、电。其综合能耗见表7-1 表1 设备配套电力明细表序号设备名称单位数量单台功率kW合计功率kW每天耗电量kWh1潜水切割泵(一用一备)台62012024002潜水切割泵(二用一备)台312.537.59003潜水污泥泵(一用一备)台44.591084污泥泵(一用一备)台22.55605热水泵(一用一备)台43.514566螺杆提升泵(一用一备)台34.518547脱水、脱硫塔(一用一备)台21.53368系统控制柜套10.050.051.29增压泵(二用二备)台43.51416810罗茨风机（一用一备）台27.51518011防腐泵（一用一备）台

38、22.24.452.812固液分离机(二用一备)台27.522.5360合计35262.454376注：每天各泵工作时间不等，均为间歇工作。不制造有机肥能耗。2厌氧、好氧中的处理效率表3-1 好氧、厌氧中的处理效率（粪便加水后）工艺段项目CODcr（mg/l）BOD5（mg/l）SS（mg/l）沙、泥及金属（mg/l）分检进水（初始）出水去除率2300023000210002100017000163004%2505080%调节酸化进水出水去除率23000218005%21000200005%16300156004%501080%SCDR反应器进水出水去除率21800330080%2000030

39、008010190%脱水机及一沉池进水出水去除率330060090%300030090%310020093%10980%BBR反应器（二沉池的部分出水）进水出水去除率6007097%3002595%2005095%5、 主要设备的设计与选型1沼气主要工艺及设施11 结构及结构简图分级分温发酵、压差式自动出液、太阳能和发电余热增温。每级反应器内采用连续动态下进上出形式进出料，渣液出口处设有渣液分离器，反应器内设有料液和热循环系统等装置。主体反应器的料液间现场浇注，反应器的上端气室部分及配套设备和构件采取工厂化制造，现场组装固定。在BBR内设有好氧酸化区和热交换器，利用太

40、阳能、好氧发热、发电余热和出液余热给FBBR增温，FBBR反应器内分为接种区、仿生消化区和渣液粗分离循环区。系统结构采用分级分温动态仿生发酵，有效利用热能，发挥最佳效率。沼气输配装有增压、净化、恒压、安全等装置。沼气主体结构简图： 1.日光温室 2.滤渣池 3.主池 4.集气口 5.集气储气罩 6.破壳喷管 7.输气管 8.调节池 9.进料口 10.保温被 11.水压式排气阀 12.电动排气阀 13.脱硫塔 14.脱水塔 15.压力探头 16. 16.太阳能集热器 17.设备间 18.增压机 19.增压器 20.阻火阀 21.沼气锅炉 22.控制柜 23.热水循环泵 24.加热管 25.菌床

41、26.回喷管 27.回喷泵 28.回液泵 29.破壳泵 30.好氧池 31.充气管 32.气泵 33.固液分离池（脱水池） 1.2 主要设备121 预热池：考虑到减少投资和节约用地，该池设在MBR（多余沼液后处理池）上端，由于冬季城市垃圾的初温较低，如直接进入调节酸化池，会影响调节酸化池的酸化效率。因此，餐厨垃圾在预热池内先预热后再流入调节酸化池，预热的热量来源于日光、好氧发热、沼液余热。122 分捡池：该工程规模较小，分捡池设在进口池内，城市垃圾含有大量泥沙，重金属和浮漂物等，粪污在进入调节池前，必须先进行分捡，将泥沙、重金属和浮漂物取出，方法是用水重力使各物质分层，然后各自流向不同的去处。

42、123 调节酸化池：由于城市垃圾的排放量不均匀，不同工段、不同时间的流量波动较大，所以将城市垃圾先引入调节池中停留一定的时间，保证餐厨垃圾在池内与温度进行充分的混合；然后再流入厌氧间发酵，其流量由泵来控制。另外，城市垃圾可在该池内充分进行酸化处理，使杂气排出，酸碱度适中。因此，调节池不可缺少，它是保证整个系统正常运行的关键。124 FBBR反应器：（1）好氧反应器为仿生结构生物反应器。利用仿生菌床是我公司的一项核心自主的专利技术，是利用仿生菌床来加速好氧生物反应的速度，并将好氧反应所产生的热能用于原料加热。好氧反应是微生物为了自身生命及生长繁殖，吸附污水中的有机物作为营养进行合成和分解代谢的全

43、程。好氧工艺采用BBR反应器，可用人为的办法来增加好氧菌的菌群，并在菌床的作用下，实现仿动物的消化性能，加速有机物的分解。通过热交换器将好氧中产生的热量交换与新进入的餐厨垃圾中，达到提高餐厨垃圾初始温度的目的。（2）FBBR：柔性集气仿生沼气反应器新工艺（Flexible Bionic Biogas Reactor，简称FBBR）新工艺，也是我公司的发明专利之一。该工艺是在吸收国内外实践经验基础上，结合沼气发酵工艺的特点，并考虑沼气对防腐和密封性的要求等综合因素，在行业内首创了该新型沼气工艺结构。该工艺在结构和用料上都进行了较大的改进，采取太阳能温室增温和内部仿生结构。对各种发酵原料首先进行砂

44、石杂物分离并预热后入池，原料分级分温动态发酵。将气室和发酵间采用不同的材料，彻底解决了设备强度、密封、防腐、寿命、造价问题。将主池置于地下，这样大大减少了投资，并提高了保温性能，减少运行动力。为确保沼气的产气效率，多处采用仿生结构，促使消化反应速度及产气率进一步提高。为确保产气量和缩短发酵周期，提高降解率，利用自身好氧发热、沼渣余热和太阳能使粪污加热至恒温（约35-40度左右）；发酵池内利用料液循环进行搅拌，实现动态发酵，渣液出口处设有渣液分离池等。该工艺结构目前在同类工程中处于较领先的技术水平。在沼气领域中，有太阳能沼气，仿生菌床，分级分温和动态发酵四项重要理念，这些理念已在多处工程中体现出

45、较好的效果。运行使用这些新技术，可使发酵的低温原料能在厌氧发酵中确保高效、正常运行。（3） BBR和FBBR的优点在于：提高了好氧和厌氧的反应速度，缩短了分解时间，确保了厌氧反应所需的温度。因此，该工艺流程具有以下优点：1）提高了分解速度，利用人造仿生菌床消化器，人为增加生物菌的种群，加速消化分解。2）实现了厌氧段的恒温发酵，该工艺为降低自身能耗，原料增温来源于太阳能、发电余热或沼气加热、好氧段的自身发热和沼液中的热回收于一体，使发酵料液提高到35-40左右，实现厌氧段中恒温发酵，确保厌氧段的高负荷和冬季的正常运行。3）实现了动态发酵，动态发酵可提高分解效率。料液在运动时可充分与生物菌接触，在

46、同等条件下，可使好氧和厌氧效率提高20%以上。4）造价低，用地少，系统结构简单、紧凑，造价低，占地面积少。并方便维护和使用。5）自身多能互补，耗能少，运行费用低。利用太阳能和自身的余热可使系统耗能减少40%以上（在同等温度条件时）。加上余热利用，可实现厌氧发酵中的能源自给，不需再用外来能源。2厌氧、好氧中的处理效率表3-1 好氧、厌氧中的处理效率（粪便加水后）工艺段项目CODcr（mg/l）BOD5（mg/l）SS（mg/l）沙、泥及金属（mg/l）分检进水（初始）出水去除率2300023000210002100017000163004%2505080%调节酸化进水出水去除率230002180

47、05%21000200005%16300156004%501080%SCDR反应器进水出水去除率21800330080%2000030008010190%脱水机及一沉池进水出水去除率330060090%300030090%310020093%10980%BBR反应器（二沉池的部分出水）进水出水去除率6007097%3002595%2005095%3 膜生物反应器（MBR）该设备是沼液再处理的实施设备，该设备安装在植物吸收及晒池后端。本工艺设计采用国内外最先进的污水处理回用技术，膜-生物反应器（MBR）技术，是国家经贸部公布的“2001年度优先推广的节水新技术”。MBR

48、工艺是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术。它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留住。因此，膜-生物反应器工艺通过膜的分离技术大大强化了生物反应器的功能。膜-生物反应器在优化生化作用的优越性：1. 对污染物的去除率高，抵抗污泥膨胀能力强，出水水质稳定可靠，出水中没有悬浮物；2. 膜生物反应器实现了反应器污泥龄STR和水力停留时间HRT的彻底分离，设计、操作大大简化；3. 膜的机械截流作用避免了微生物的流失，生物反应器内可保持较高的污泥浓度，从而能提高体积负荷，降低污泥负荷，且MBR工艺略去了二沉池，大大减少了占地面积；4. 由于SRT很长，生物反应器又起到了“污泥

49、硝化池”的作用，从而显著减少污泥产量，剩余污泥产量很低；5. 由于膜的截流作用使SRT延长，营造了有利于增殖缓慢的微生物。如硝化细菌生长的环境，可以提高系统的硝化能力，同时有利于提高难降解大分子有机物的处理效率和促使其彻底的分解；6. MBR曝气池的活性污泥不因产水而损失，在运行过程中，活性污泥会因进入有机物浓度的变化而变化，并达到一种动态平衡，这使系统出水稳定并有耐冲击负荷的特点；7. 较大的水力循环导致了污水的均匀混合，因而使活性污泥有很好的分散性，大大提高活性污泥的比表面积。MBR系统中活性污泥的高度分散是提高水处理的效果的又一个原因。这是普通生化法水处理技术形成较大的菌胶团所难以相比的

50、；8. 膜生物反应器易于一体化，易于实现自动控制，操作管理方便。膜-生物反应器技术作为一项最先进的污水处理回用技术获得了国家“863”高科技专项资金的支持。在国内外已经得到了广泛应用，在我国有非常多的生活污水处理项目、食品厂污水处理、化工厂污水处理等高浓度有机废水处理，采用了MBR技术。6、 工程造价 汇总表序号工程项目名称工程造价（万元）备注1建筑物构筑物1763.8土建部分2沼气工程主要设备1996.753主要安装材料费190.6364复合有机肥生产设备383.15其它费用1303.4136项目调研、咨询、勘探、规划费等2007125亩0基础设施，政府提供合计5837.699注：不含场地的三通一平费用。1表 建筑物构筑物清单名称规模结构工程量单价（元）造价（万元）配备设备备注调节池800m3钢砼320m31200.0038.4潜水切割泵，回转隔栅机钢砼以1200元/m3计，含防水，砼以1000元/m3下同