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8.3 厌氧消化工艺(一)在线视频

8.3 厌氧消化工艺(一)

下一节:8.4 厌氧消化工艺(二)

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8.3 厌氧消化工艺(一)课程教案、知识点、字幕

大家好 这节课我们学习

厌氧消化工艺第一部分

厌氧消化工艺的基本任务是

保证高效稳定可靠地处理固体废物

并获得符合质量要求的厌氧消化产物

这是一个典型的厌氧消化工艺流程图

我们从这个图可以看出

厌氧消化一般由以下单元组成

前处理单元

生物转化单元

消化后混合物处理单元

沼气后处理单元

以及其他操作支持单元

其中生物转化单元是主要的

生物转化单元包括

发酵和甲烷化等生物反应器

其目的是生物质固体降解

和转化为稳定的腐殖化产品

并获得能源化气体 沼气

前处理单元它的目的是受料

分选

粒度调整

接种

预处理

消毒等等

可以分离出金属

塑料

玻璃等

资源化的产品或产物

消化后混合物处理单元包括去除杂质

沼渣和沼液分离

沼液浓液浓缩和脱水

沼渣好氧堆肥化

生物干化

除杂

粒度调整

肥分和微生物加富

沼液处理

消毒以及残渣的填埋等等

再一个是沼气后处理单元

沼气的贮存

应该符合防火防爆的

有关安全管理规定

沼气经过适当处理以后

可等同于天然气使用

沼气的利用方式

可以是蒸汽锅炉供热

热电联产

燃料电池的原料

机动车的燃料

并入天然气管网等等

依据不同的利用要求

沼气利用时需去除硫化氢

水蒸气

二氧化碳

卤代烃和硅烷等物质

再一个是其他操作支持单元

比如说pH

温度等重要参数的过程控制

臭气的控制以及沼液的利用

和污染控制等等

我们主要来看厌氧消化的生物转化工艺

生物转化单元按照分类方法的不同

可以有不同的类型

按照温度来分

可以分为中温消化和高温消化

按照含固率可以分为湿式

半干式和干式消化

按照分段来分

可以分为单段

两段和多段消化

按照进料方式分

分为间歇式消化

半连续式消化

以及连续式消化

按照搅拌来分

可以分为有搅拌和无搅拌

按照搅拌的方式又分为机械搅拌

气体搅拌

以及液体搅拌

尽管分类方式众多

但最主要的还是根据

含固率和分段来进行分类

因为这两种分类方式

极大地影响了厌氧消化工艺的流程

成本

运行效果和稳定性

后面我们对这几种

厌氧消化工艺类型分别介绍

那么比较着重介绍根据含固率和分段

来进行分类的方式

我们先来看按照消化温度来分

也就是说根据产甲烷菌

最适宜的温度范围来分

那么厌氧消化工艺

可以分为常温

中温和高温厌氧消化

常温的消化也称为自然消化

消化的温度随着自然气温的变化规律而变化

沼气的产量不稳定

转化的效率比较低

一般用于粪便 污泥

和中低浓度有机废水的处理

比如说垃圾填埋场

农村的小型沼气池

中温的消化一般温度控制在28-39摄氏度

反应的速率比较低

但是沼气的产量比较稳定

转化的效率较高

适应性比较强

主要用于大中型产沼的工程

和高浓度有机废水的厌氧消化

高温消化一般温度控制在50-55摄氏度

停留时间大概是12-14天

反应的速率比较高

沼气的产量也比较高

能够有效杀死寄生虫卵

但是稳定性比较差

易受温度变化的影响

高温的消化主要适用于

高浓度的有机废水

城市生活垃圾

粪便以及农作物秸秆的处理

根据含固率

厌氧消化工艺分为湿式消化

干式消化和半干式消化

湿式消化也称为低固体厌氧消化

固体含量在12%以下

一般是4-8%

发酵物质呈流动态的

这个液态物质的厌氧发酵

比如说有机废水的厌氧处理

农村水压式沼气池的发酵等

干式消化也称为高固体厌氧消化

也称为干发酵

它尽量保持固体废物的原始状态

进行厌氧消化

原料含固率在20%以上

大多介于20-40%

一般很少采用稀释的操作

适用于垃圾发酵和农村部分地区

特别是缺水的北方地区的禽畜粪便的处理

半干式消化介于湿式消化和干式消化之间

总固体含量一般在15-20%

适用于农村的沼气发酵

粪便的厌氧发酵等等

下面我们分别看一下

典型的低固体厌氧消化

和高固体厌氧消化的工艺流程

这是一个城市生活垃圾

低固体厌氧消化的工艺流程

无论何时使用低固体厌氧消化的工艺

从生活垃圾的有机成分当中产生甲烷

都包括三个基本的步骤

第一步是生活垃圾的有机成分的准备

对于混合的固体废物

包括接收 分选和破碎

第二步包括增加水分和养分

混合 调节pH值到6.8左右

加热泥浆到55-60摄氏度

在浓度完全混合的连续流反应器里

进行厌氧消化

在一些工程当中

已经使用了一系列的批处理反应器

来代替一个或者是几个连续流

完全混合反应器

对于大多数低固体消化系统

所需要的水分和养分

可以以废水污泥或者是粪肥的形式加入

有时也需要额外

的加入一些养分

这主要取决于污泥和粪肥的化学特性

在实际的运行中

可能会有气泡和表面硬壳的形成

因此在设计和运行的时候

应该考虑充分的混合

第三步主要是沼气的

收集

储存

分离

以及消化污泥的脱水和处置

一般来说

低固体厌氧消化技术

产生的消化污泥的处理费用很昂贵

这也限制了该类工艺的推广应用

我们再来看一下高固体厌氧消化

和好氧堆肥组合工艺

它是把高固体厌氧消化

和好氧堆肥结合起来

该工艺可以用来混合处理

城市生活垃圾和污水处理厂的污泥

它的主要优点是

有机物得到了完全的稳定化

伴有净能量的回收

不需要脱水的设备

还能杀灭病原菌和减少体积

高固体厌氧消化和好氧堆肥组合工艺

是个两级过程

第一级包括城市垃圾的高固体厌氧消化

产生甲烷和二氧化碳

在嗜热条件55-56摄氏度运行

第二级包括厌氧消化污泥的好氧堆肥

把固体含量从25%

提高到65%或者是更高

第二级的产物是高质量的腐殖质类的物质

热值大约是14000-15000kJ/kg

密度是560kg/m3

因为产生的腐殖质可燃

可以混合其他燃料在锅炉里直接点燃

或者是制成颗粒 用作燃料

也可以作为肥料 用作土壤的改良剂

产生的沼气也可以用来生产甲醇

厌氧和好氧反应器需要的热量可以利用

从流化床燃烧产生的余热

按照操作状态

厌氧消化工艺可分为间歇式

半连续式和连续式

间歇式厌氧消化是物料一次投入

消化完成以后排出

全部重新换入新的消化原料

可以观察到厌氧消化的全过程

产气不均衡

由于固体废物是以原状进料

一般是干式消化

半连续式进料是在正常发酵的情况下

定期补料和出料

以使产气均衡

具有较强的适应性

连续式进料是指

厌氧发酵正常运行以后

便按照一定的负荷量连续进料

或者是以很短的时间间隔连续进料和出料

可以使产气均衡

提高运行的效率

间歇式厌氧消化多用于

小型厌氧消化设备

连续和半连续式厌氧消化

主要用于大中型消化设备

间歇式厌氧消化系统在市场应用中

所占的份额比较小

主要是由于间歇式系统产气效率

通常比连续式系统低

而且占地面积比较大

容易堵塞

但是间歇式系统技术比较简单

投资费用比较低

对固体废物的前处理要求比较简单

对水的需求量也比较小

间歇式系统类似于土地填埋

但是产气率比土地填埋要高50-100倍

它的原因主要有两个

一个是由于渗滤液连续不断地回流

使接种物

养分和有机酸能够均匀地分布

第二个是运行温度比一般的土地填埋

温度要高得多

间歇式厌氧消化系统常采用单段

或者是多段的形式

它的特点是将快速的产酸阶段

和慢速的产甲烷阶段完全分开

那么常用的设计方案有三种

单段序批式处理

串联序批式处理

以及序批-UASB混合式处理

间歇式厌氧消化系统中

液体在各反应器间的循环和自循环

起着重要的作用

包括物料的传输

传质均质等等

该系统的主要特点是如何避免堵塞

确保液体的均匀分布和流动

我们来看单段序批式处理系统

渗滤液从同一反应器的底部

回流到它的顶部

荷兰的Biocel工艺

是基于该原理运行的

每年来处理35000吨厨余垃圾

垃圾的降解在14个同样的反应器当中进行

渗滤液在反应器下部集中

然后喷到垃圾的表面

但是渗滤液通过

穿孔底板容易造成孔洞的堵塞

一般我们将物料的厚度限制在4米之内

并且避免压实

并加入膨松剂

可以有效地缓解堵塞的现象

消化后脱水的垃圾

也可以起到疏松的作用

还能起到接种

和稀释新鲜垃圾的作用

再来看串联序批式的处理

处于不同甲烷化代谢阶段反应器的出水

采用不同的循环方式

产酸阶段的渗滤液

流到产甲烷阶段的反应器

产甲烷阶段的渗滤液通过泵

回流到产酸阶段的反应器

这种设计确保了生料和熟料之间的接种

不需要直接混合新鲜垃圾和腐熟的垃圾

成熟的反应器自身循环

来改善反应器的传质条件

当大部分有机物被降解以后

反应器被清空

然后重新加入新鲜的物料

在序批-UASB混合式中

UASB反应器取代了串联序批式系统中

装熟料的反应器

固相反应器与液相甲烷化反应器的出水

相互循环

以促进固相反应器进入甲烷化代谢阶段

将固相反应器流出的有机物转化为沼气

在UASB反应器中

厌氧微生物以颗粒态聚集

适合处理高负荷率条件下

含有高浓度有机酸的液体

厌氧消化工艺按消化段数可以分为

一阶段系统厌氧消化

和两阶段系统厌氧消化

这个我们在下节课再讲

这节课就到这里 谢谢大家

固体废物处置与资源化课程列表:

绪论

-绪论

--绪论

第一章 固体废物的环境问题及管理

-1.1 固体废物定义及分类

--1.1 固体废物定义及分类

-1.2 固体废物的特点

--1.2 固体废物的特点

-1.3 固体废物的环境问题

--1.3 固体废物的环境问题

-1.4 固体废物的管理原则

--1.4 固体废物的管理原则

-1.5 我国固体废物的管理体系

--1.5 我国固体废物的管理体系

-第一章 讨论

--关于中国发布“洋垃圾禁令”的讨论

-第一章测试题--作业

第二章 固体废物的产生、特征及采样方法

-2.1 固体废物产生量预测

--2.1 固体废物产生量预测

-2.2 固体废物的性质

--2.2 固体废物的性质

-2.3 危险废物的特性及鉴别

--2.3 危险废物的特性及鉴别

-2.4 固体废物的采样方法

--2.4 固体废物的采样方法

-第二章 讨论

--第二章 讨论

-第二章测试题--作业

第三章 固体废物的收集、运输及中转

-3.1 固体废物的收集方式

--3.1 固体废物的收集方式

-3.2 固体废物的收运系统及其分析方法

--3.2 固体废物的收运系统及其分析方法

-3.3 固体废物的收集路线及规划设计

--3.3 固体废物的收集路线及规划设计

-3.4 固体废物的运输

--3.4 固体废物的运输

-3.5 生活垃圾的中转运输

--3.5 生活垃圾的中转运输

-第三章 讨论

--关于垃圾分类的讨论

-第三章测试题--作业

第四章 固体废物的预处理

-4.1 固体废物的压实

--4.1 固体废物的压实

-4.2 固体废物的破碎(一)

--4.2 固体废物的破碎(一)

-4.3 固体废物的破碎(二)

--4.3 固体废物的破碎(二)

-4.4 固体废物的分选(一)--筛分

--4.4 固体废物的分选(一)--筛分

-4.5 固体废物的分选(二)--重力分选原理

--4.5 固体废物的分选(二)--重力分选原理

-4.6 固体废物的分选(三)--重力分选方法

--4.6 固体废物的分选(三)--重力分选方法

-4.7 固体废物的分选(四)--磁选和电选

--4.7 固体废物的分选(四)--磁选和电选

-4.8 固体废物的分选(五)--浮选和半湿式选择性破碎分选

--4.8 固体废物的分选(五)--浮选和半湿式选择性破碎分选

-第四章 讨论

--第四章 讨论

-第四章测试题--作业

第五章 固体废物焚烧技术

-5.1 焚烧技术及其发展

--5.1 焚烧技术及其发展

-5.2 固体废物的焚烧特性

--5.2 固体废物的焚烧特性

-5.3 焚烧效果评价及影响因素

--5.3 焚烧效果评价及影响因素

-5.4 焚烧主要参数及热平衡计算

--5.4 焚烧主要参数及热平衡计算

-5.5 固体废物的焚烧系统

--5.5 固体废物的焚烧系统

-5.6 典型焚烧炉工作原理(一)

--5.6 典型焚烧炉工作原理(一)

-5.7 典型焚烧炉工作原理(二)

--5.7 典型焚烧炉工作原理(二)

-5.8 焚烧产生的大气污染物及其控制(一)

--5.8 焚烧产生的大气污染物及其控制(一)

-5.9 焚烧产生的大气污染物及其控制(二)

--5.9 焚烧产生的大气污染物及其控制(二)

-5.10 焚烧产生的灰渣及其控制

--5.10 焚烧产生的灰渣及其控制

-第五章 讨论

--垃圾焚烧厂“邻避效应”

-第五章测试题--作业

第六章 固体废物热解技术

-6.1 热解概念及原理

--6.1 热解概念及原理

-6.2 热解的影响因素

--6.2 热解的影响因素

-6.3 固体废物的热解处理技术

--6.3 固体废物的热解处理技术

-第六章 讨论

--第六章 讨论

-第六章测试题--作业

第七章 固体废物堆肥处理技术

-7.1 生物处理的基本概念

--7.1 生物处理的基本概念

-7.2 堆肥化基本概念及发展过程

--7.2 堆肥化基本概念及发展过程

-7.3 堆肥化原理

--7.3 堆肥化原理

-7.4 堆肥化的影响因素及其控制

--7.4 堆肥化的影响因素及其控制

-7.5 堆肥工艺

--7.5 堆肥工艺

-7.6 堆肥设备

--7.6 堆肥设备

-7.7 堆肥产品及其腐熟度评价

--7.7 堆肥产品及其腐熟度评价

-第七章 讨论

--第七章 讨论

-第七章测试题--作业

第八章 固体废物厌氧消化

-8.1 厌氧消化概念及特点

--8.1 厌氧消化概念及特点

-8.2 厌氧消化影响因素

--8.2 厌氧消化影响因素

-8.3 厌氧消化工艺(一)

--8.3 厌氧消化工艺(一)

-8.4 厌氧消化工艺(二)

--8.4 厌氧消化工艺(二)

-8.5 厌氧消化工艺(三)

--8.5 厌氧消化工艺(三)

-8.6 餐厨厌氧案例_陈婷

--8.6 餐厨厌氧案例_陈婷

-第八章 讨论

--第八章 讨论

-第八章测试题--作业

第九章 固体废物填埋处置技术

-9.1 固体废物填埋处置概述

--9.1 固体废物填埋处置概述

-9.2 填埋场分类

--9.2 填埋场分类

-9.3 填埋场总体规划和场址选择

--9.3 填埋场总体规划和场址选择

-9.4 填埋场地表水和地下水控制

--9.4 填埋场地表水和地下水控制

-9.5 填埋气体的产生

--9.5 填埋气体的产生

-9.6 填埋气体收集和处理

--9.6 填埋气体收集和处理

-9.7 渗滤液的产生及性质

--9.7 渗滤液的产生及性质

-9.8 渗滤液的处理

--9.8 渗滤液的处理

-9.9 填埋场防渗系统

--9.9 填埋场防渗系统

-9.10 填埋场终场覆盖与环境监测

--9.10 填埋场终场覆盖与环境监测

-第九章 讨论

--第九章 讨论1

--第九章 讨论2

-第九章测试题--作业

第十章 固体废物系统的生命周期评价

-10.1 生命周期评估的意义_赵岩

--10.1 生命周期评估的意义_赵岩

-10.2 生命周期评估的定义与内容_赵岩

--10.2 生命周期评估的定义与内容_赵岩

-10.3 生命周期评估的方法_赵岩

--10.3 生命周期评估的方法_赵岩

-10.4 生命周期评估的应用_赵岩

--10.4 生命周期评估的应用_赵岩

-第十章测试题--作业

8.3 厌氧消化工艺(一)笔记与讨论

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