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1、发酵法生产甲烷生产线设计(年产 1000t)第一局部发酵生产沼气一沼气发酵生产工艺流程图1.1 厌氧发酵原理有机物的厌氧消化过程主要包括产酸和产甲烷两个阶段。而对于不溶性有机物(有机垃圾)，一般可认为在上述两阶段之前多一个“水解阶段”。水解阶段起作用的细菌包括纤维素分解菌、脂肪分解菌、蛋白质水解菌：他们在水解酶大的作用下，转化产生单糖、肽或氨基酸、脂肪酸和甘油。产酸阶段起作用的细菌是产氢细菌产乙酸细菌在包内酶的作用下，转化产生挥发性脂肪酸、醇类、氢和二氧化碳；产甲烷阶段是甲烷菌利用H 、C0 、乙酸、甲醇等C22l类化合物为基质，将其转化成甲烷，其中，H 、C0 和乙酸是主要基质。221.2
2、沼气发酵工艺条件沼气发酵微生物要求适宜的生活条件，对温度、酸碱度、氧化复原势及其它各种环境因素都有肯定的要求。在工艺上满足微生物的这些生活条件，才能到达发酵快、产气量高的目的。沼气池或沼气发酵罐发酵产气的好坏与发酵条件的掌握亲热相关。在发酵条件比较稳定的状况下产气旺盛，否则产气不好。实践证明，往往由于某一条件没有掌握好而引起整个系统运行失败。因此，掌握好沼气发酵的工艺条件是维持正常发酵产气的关键。1.严格的厌氧环境沼气发酵微生物包括产酸菌和产甲烷菌两大类，它们都是厌氧性细菌，尤其是产生甲烷的甲烷菌是严格厌氧菌，对氧特别敏感。它们不能在有氧的环境中生存，哪怕微量的氧存在，生命活动也会受到抑制，甚
3、至死亡。因此，建筑一个不漏水、不漏气的密闭沼气池罐，是人工制取沼气的关键。沼气发酵的起动或颖原料入池时会带进一局部氧，但由于在密闭的沼气池内，好氧菌和兼性厌氧菌的作用，快速消耗了溶解氧，制造了良好的厌氧条件。2.发酵温度沼气发酵微生物是在肯定的温度范围进展代谢活动，可以在865产生沼1气，温度凹凸不同产气速度不同。在865范围内，温度越高，产气速率越大， 但不是线性关系。4050是沼气微生物高温菌和中温菌活动的过度区间，它们在这个温度范围内都不太适应，因而此时产气速率会下降。当温度增高到53 55时，沼气微生物中的高温菌活泼，产沼气的速率最快。沼气发酵温度突然变化，对沼气产量有明显影响，温度突
4、变超过肯定范围时，则会停顿产气。一般常温发酵温度不会突变；对中温顺高温发酵，则要求严格掌握料液的温度。概括地讲，产气的一个顶峰在35左右，另一个更高的顶峰在54左右。这是由于在这两个最适宜的发酵温度中，由两个不同的微生物群参与作用的结果。前者叫中温发酵，后者叫高温发酵。3. 沼气发酵原料原料有机物是供给沼气发酵微生物进展正常生命活动所需的养分和能量， 是不断生产沼气的物质根底。农业剩余物秸秆、杂草、树叶等，猪、牛、马、羊、鸡等家畜家禽的粪便， 工农业生产的有机废水废物如豆制品的废水、酒糟和糖渣等，还有水生植物都可以作为沼气发酵的原料。4. 适宜的酸碱度pH值是指消化器内料液的pH值，而不是发酵
5、原料的pH值。沼气微生物最适宜的pH值范围是6.87.5。一般来说，当pH值小于6或大于8时，沼气发酵就要受到抑制，甚至停顿产气。5. 搅拌搅拌的目的是使发酵原料分布均匀，防止大量原料浮渣结壳，增加沼气微生物与原料的接触面，提高原料利用率，加快发酵速度，提高产气量。6. 接种物在发酵运行之初，要参加厌氧菌作为接种物亦称为菌种。在条件具备时，宜承受生态环境全都的厌氧污泥作为接种物。当没有适宜的接种物时，需要进展菌种富集和培育，即选择活性较强的污泥或是人畜粪便等，添加适量菌种量的5%10%有机废水或作物秸秆等，装入可密封的容器内，在适宜的条件下， 重复操作，扩大接种数量。发酵法生产甲烷生产线设计(
6、年产 1000t)1.3 沼气生产工艺流程图沼气生产工艺流程可分为3个阶段，即预处理阶段、中间阶段和后处理阶段。料液进入消化器之前为原料的预处理阶段，主要是除去原料中的杂物和沙粒，并调解料液的浓度。假设是中温发酵，还需要对料液升温。原料经过预处理使之满足发酵条件要求，削减消化器内的浮渣和沉沙。料液进入消化器进展厌氧发酵， 消化掉有机物生产沼气为中间阶段。从消化器排出的消化液要经过沉淀或固液分别，以便对沼渣进展综合利用，这为后处理阶段。沼气生产工艺流程图二发酵生产沼气工艺设计主要内容2.1 发酵原料选择及其预处理2.1.1 原料选择以淀粉质为原料发酵法生产酒精，每吨酒精约排放12一15吨糟液。糟
7、液富含有机物，C0D值高达5万mg/L左右。假设直接排放，一个年产8万吨酒精厂所产生的污染负荷相当于一个140万人口城市产生的生活污水负荷。目前，酒精行业已成为我国其次大有机物污染源。然而，酒精糟液作为一种有机污染源并无毒性，反而可以说是蕴含着丰富的养分物质。假设将其作为有用的原料来处理，回收其中的有用成分，不仅能解决环境污染问题，还能变废为宝，制造出较大的经济效益。薯干是我国发酵法生产酒精的主要原料，其酒精产量占酒精总产量的40%以上。薯干酒精糟液含蛋白质少，饲料价值低，所以厂家均用大池沉降或其他简洁机械分别，将浓糟或湿糟渣直接出售给农民作饲料，而将稀糟液打人厌氧消化器， 制取沼气。薯干(木
8、薯)糟液制取沼气简洁，一般容积处理率可达20左右，COD 负荷可达10kgCODmd，每1kgC0D可产沼气0.5m。厌氧后的消化液含C0D约3发酵法生产甲烷生产线设计(年产 1000t)8000mgL。此工艺路线投资少，产沼气量大,节煤效益较高。因此，本设计将以薯干为原料的酒精厂产生的糟液为原料，发酵生产沼气， 有争论说明，此方法生产的沼气中甲烷含量约为58%。2.1.2 原料预处理薯干酒精槽液属高浓度有机废水，主要含有固形物、有机物、纤维素、剩余4总糖等。其水质PH 值在 4.5 左右，COD 与 BOD5L 左右。1. 酒精糟液预处理流程图：分别在 50000mgL 和 25000mg酒
9、精糟液 沉沙池浓糟卧式螺旋离心机 颗粒物厌氧消化器换热器 稀糟液饲料2. 卧式螺旋离心机选择本设计要求年产甲烷 1000 吨，按每年 300 天、24h 进展生产，依据阅历产率，计算可得到反响器的日发酵原料量，相关计算如下：沼气日产量：1000000kg300d0.72kg/m58%=7982m/d 日发酵原料：7982m/d0.5m50kg/m=319m/d则每天需要发酵原料应不小于 319m，本生产设计取 400m。依据市场供给，可选卧式螺旋离心机型号为 LW4501800，生产力量为 5 30m/h。3. 换热器设进水温度为 t，反响器的设计温度为 35C。那么所需要的热量：QH = d
10、F g F (tr - t) qv /hQ 加热废水需要的热量，kJ/h；Hd 废水的相对密度，按 1 计算；F 废水的比热容，kJ/(kg.K)；Fq 废水的流量，m3/hFt 反响器内的温度，Crt废水加热前的温度，C 热效率，可取为 0.852.2 发酵消化器的设计2.2.1 消化器的设计要求由于沼气发酵的原料不同，发酵处理的最终目标不同，工程设计承受的发酵工艺也有所不同。因此进展沼气工程设计时，必需要依据政府部门批准的打算任务书要求和所处理原料的特性，依据沼气发酵工艺参数要求，选定工艺类型和运行温度常温、中温或高温，最终确定消化器的总体容积和构造形式。消化器的设计应留意：应最大限度地满
11、足沼气微生物的生活条件，使消化器内能保存大量的微生物；应具有最小外表积，以利于保温，使其散热损失量最少；要使用很少的搅拌动力，可使进的料液与消化器内的污泥混合均匀；易于破除浮渣，便利去除器底沉积污泥；要实现标准化、系列化生产；能适应多种原料发酵，且滞留期短；应设有超正压和超负压的安全措施。2.2.2 消化器设计主要参考内容设计消化器要依据所处理原料的物性特点，以尽力为沼气微生物制造良好的活动条件为目的。依据生物化学、传热学、流体力学和机械原理等相关内容进展设计。消化器构造形式是由该工程所处理原料的水质条件和最终要到达的处理目标要求来打算的。水质特性包括所处理原料的 TS、SS悬浮物、CODGr
12、 和 BOD5含量以及原料的温度和 PH 值凹凸等。工程最终处理目标是要明确该处理工程是达标排放的环保工程，还是对沼气、沼渣、沼液综合利用的生态工程工程。消化器容积大小与沼气发酵原料的物料特性、消化液浓度和水力滞留期有关。2.2.3 上流式厌氧污泥床消化器USAB综合消化器的设计要求和消化器设计主要参考内容，本设计选择 USAB 消化器。USAB 消化器能维持很高的生物量污泥 VSS 浓度可达 50100g/L ,VSS 为挥发性悬浮物，一般污泥龄微生物代谢更间隔时间在 30d 以上，所以处理废水的力量很高。中温发酵，进水容积 CDD 负荷率可达 1015kg/m.d。（1） USAB 消化器
13、运行特点USAB 消化器是一个无填料的空心圆柱体，器底层形成污泥床是消化器的反响区；上部设有气固液三相分别器。废水经布水器进入消化器底部，经污泥床中发酵法生产甲烷生产线设计(年产 1000t)的沼气微生物分解消化后上升，经三相分别器后进入沉淀区。沼气入气室外排， 固体污泥与气水分别后返回污泥床，经沉淀后的液体外排。（2） 三相分别器三相分别器具有气液分别、固液分别、污泥回流3种功能。由气室、污泥回流缝和沉淀区组成，如以下图所示。虽然构造较简单一些，然而污泥回流通道和液流通道分开了，提高了固液气分别的效果。在固液气三相分别区，要求构造对称， 以促使气流、液流、固流分布均匀，反响区内负荷均衡和液流
14、稳定，不能产生短流现象。6发酵法生产甲烷生产线设计(年产 1000t)（3） 污泥床的污泥要求颗粒化UASB消化器的污泥床内污泥应呈颗粒状，污泥颗粒化标志消化污泥性能成熟，使消化器能在高的COD容积负荷下运行，污泥的沉降性能好，消化器工作稳定；与此相反，假设消化器内的污泥以松散的絮状体存在时，往往简洁消灭污泥上浮流失，使消化器不能在较高的负荷下稳定运行。2.2.4 USAB 厌氧消化器设计计算本设计要求年产甲烷 1000 吨，按每年 300 天、24h 进展生产，依据阅历产率，计算可得到反响器的日发酵原料量，相关计算如下：气日产量：1000000kg300d0.72kg/m58%=7982m/
15、d 日发酵原料：7982m/d0.5m50kg/m=319m/d则每天需要发酵原料应不小于 319m，本生产设计取 400m。1.设计参数1污泥参数设计温度 T=35容积负荷 Nv=12kgCOD/m.d 污泥产率 0.1kgMLSS/kgCOD产气率 0.5m/kgCOD(2)设计水量 Q=400m/d=16.67m/h水 质 指 标CODLBODLSSL进 水 水 质500002500030000设计去除率85%90%/设计出水水质7500250030000表 UASB 反响器进出水水质指标2.USAB 反响器容积及主要尺寸确实定(1) USAB 反响器容积确实定本设计承受容积负荷法确定其
16、容积 V V=QS /Nv0V反响器的有效容积m7S 进水有机物浓度kgCOD/m0V=40050kg/m12=1666.7m取有效容积系数为 0.8，则实际体积为 2100m. (2)主要构造尺寸确定UASB 反响器承受圆形池子，布水均匀，处理效果好。取水力负荷 q =0.6m/.h1反响器外表积 A=Q/q =16.670.6=27.78 1反响器高度H=V/A=210027.78=75.6m 取 H=76m承受 8 座一样的 USAB 反响器，则每个单池面积 A 为：1A =27.78 ，高为 H/8=768=9.5m14 27.783.14取反响器高度为 10m4A1pD = 5.9m
17、取D=6m则实际横截面积 A =3.14D4=28.26 2实际外表水力负荷 q =Q/A =16.6728.26=0.59m/.h12q 在 0.51.5m/.h之间，符合设计要求。13. USAB 进水配水系统设计（1） 设计原则进水必需要反响器底部均匀分布，确保的单位面积进水量根本相等，防止短路和外表负荷不均；应满足污泥床水力搅拌需要，要同时考虑水力搅拌和产生的沼气搅拌；易于观看进水管的堵塞现象，假设发生堵塞易于清洗。 本设计承受圆形布水器，每个 USAB 反响器设 13 个布水点。（2） 设计参数每个池子的流量 Q =16.678=2.08m/h1（3） 设计计算查有关数据，对颗粒污泥
18、来说，容积负荷大于 4m/.h时，每个进水口的负荷须大于 2 则布水孔个数 n 必需满足 p D4n2即 n p D/8=3.14668=14.1取 n=13 个则每个进水口负荷 a= p D4n=3.1436413=2.17 可设 3 个圆环，里面的圆环设 3 个孔口，中间设 4 个，最外围设 6 个，起草图如下。 内圈 3 个孔口设计效劳面积：S =32.17=6.51 1折合为效劳圆的直径为：4Sp 14 6.513.14= 2.88 m用此直径做一个虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布 3 个孔口，则圆环的直径计算如下：3.14d 4=S /22S1p1d1 =中圈 4 个孔
19、口设计12 6.513.14= 2.04 m效劳面积：S =42.17=8.68 24 (6.51+ 8.68)3.14折合为效劳圆的直径为：4 S1+ S =2= 4.40mp则中间圆环的直径计算如下：3.144.40-d 4=S /2则d =3.72m2 外圈 6 个孔口设计效劳面积：S =62.17=13.02 34 S + S+ S 123p折合为效劳圆的直径为：=则中间圆环的直径计算如下：224 (6.51+ 8.68 +13.02)3.14= 5.99m则d =5.25m33.145.99-d 4=S /233布水点距反响器池底 120mm；孔口半径 23cm。发酵法生产甲烷生产线
20、设计(年产 1000t)USAB 布水系统示意图4. 三相分别器设计1设计说明UASB 的重要构造是指反响器内三相分别器的构造，三相分别器的设计直接影响气、液、固三相在反响器内的分别效果和反响器的处理效果。对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起格外重要的作用，依据已有的争论和工程阅历， 三相分别器应满足以下几点要求：沉淀区的外表水力负荷1.0m/h；三相分别器集气罩顶以上的掩盖水深可承受 0.51.0m；沉淀区四壁倾斜角度应在 4560 之间，使污泥不积聚，尽快落入反响区内；沉淀区斜面高度约为 0.51.0m；进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速2m/h；总沉淀水深应1.5m；水力停留时间介于
21、1.52h；分别气体的挡板与分别器壁重叠在 20mm 以上。以上条件如能满足，则可到达良好的分别效果。(2) 设计计算本设计承受无导流板的三相分别器。10发酵法生产甲烷生产线设计(年产 1000t)三相分别器设计计算草图 沉淀区的设计沉淀器集气罩斜壁倾角 =50 沉淀区面积： A=3.14D2/4=28.3m2外表水力负荷：q=Q/A=16.67/28.3=0.59m3/(m2.h)1.0 m3/(m2.h) 符合要求 回流缝设计h 的取值范围为 0.51.0m,h21一般取 0.5取 h =0.5m h =0.7m h =2.4m123依据图 5 中几何关系， 则 b =h /tan13b
22、下三角集气罩底水平宽度1下三角集气罩斜面的水平夹角h 下三角集气罩的垂直高度，m3b =2.4/tan50=2.0mb =D2b =62 2.0=2.0m121下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速 v ,可用下式计算：1v= Q / S111= 4Q1/ 3.14b 22Q 反响器中废水流量m3/h1S 下三角形集气罩回流缝面积m21=16.67/8v= 0.67m/ h 0.2m取 CE=1.0m CF上三角形集气罩底宽，取 CF=4.0mEH=CEsin50=1.0sin50=0.766m EQ=CF+2EH=4.0+2 1.0sin50=5.53mS =3.14(CF+EQ).
23、CE/2=3.14 (4.0+5.53) 1.0/2=14.96m22v =16.67/8/14.96=0.14m/h2v v vaAB， 故设计满足要求.。5. 排泥系统设计计算每日产泥量为X=500000.850.140010=1700kgMLSS/d则每个反响器每日产泥量为W=17008=212.5kgMLSS/d可用 200mm 的排泥管，每天排泥一次。6产气量计算每日产沼气量G=500000.850.540010=8500m13发酵法生产甲烷生产线设计(年产 1000t)7. 加碱系统在厌氧生物处理中，产甲烷菌最正确pH 值是 6.87.2，由于厌氧过程的简单性，很难准确测定和掌握反
24、响器内真实的 pH 值，这就要和靠碱度来维持和缓冲， 一般碱度要 20235000mgCaCO /L 时，就会导致其 pH 值下降，所以，反响器内3碱度须保持在 1000mgCaCO /L 以上，由于为保证厌氧反响器内 pH 值在适当的范3围内，必需向反响器中直接参加致碱或致酸物质。间接调整 pH 值。主要致碱药品有：NaCO 、NaHCO 、NaOH 以及 Ga(OH) 。332在 UASB 反响器中安装 pH 指示仪，并在加碱管路上设有计量装置，将计量装置和 pH 指示仪用信号线连接起来，依据 UASB 反响器中 pH 值的大小来调整加碱量，当 UASB 反响器中 pH 值过低时，翻开加碱
25、管路上的开关，往 UASB 反响器中加碱，使 pH 值上升；反之，当 UASB 反响器中 pH 值过高时，关闭加碱管路上的开关，停顿加碱，使 pH 值下降。8. 设备材料的选择腐蚀是全部 UASB 反响器遇到的一个主要问题，由于有硫化氢等腐蚀性气体的产生，反响器，特别是其顶部往往会发生严峻的腐蚀。为了防止或减轻腐蚀， 一方面可以承受不锈钢或工程塑料等耐腐蚀材质,如钢筋混凝土构造，另一方面还要考虑进展涂层保护。本设计承受钢筋混凝土构造。2.2.5 消化器的保温设计本设计消化器内料液的温度是35，而消化器四周环境温度却随着四季更替或昼夜交换而变化，为确保消化器能在恒温条件下运行，必需以当地最严寒时
26、刻的气温条件，确定保温层的厚度，对消化器进展保温设计。假设只考虑消化器壁与四周环境的热传导因素，建立热量平衡等式。在一昼夜里由于进料供给消化器的热量不考虑排料带走的热量时等于这一天消化器通过外外表散失给四周环境的热量，即：15Q = 24 lF T 2- T1dQ = CG(T 3 - T2 )式中：Q每天进料热量或消化器散失的热量，kJ；C料液比热，kJ/(kg.)； G日进料液量，kg；T 进料料液温度，；3T 消化液温度，；2T 最低环境温度，；1保温材料的导热系数，kJ/(m.h. ) ； F消化器导热面积，； 保温层厚度，m。把的参数代入上式中，就可求出值。保温层外表还要安装保护层，
27、以防自然风化而破损。三沼气发酵的启动沼气发酵的启动是指从投入接种物和原料开头，经过驯化和培育，使发酵器中厌氧活性污泥的数量和活性逐步增加，直至发酵器的运行到达设计要求的全过程。这个过程所经受的时间称为启动期。对于一个建的 UASB 反响器来说，启动过程主要是用未驯化的絮状污泥如污水处理厂的消化污泥对其进展接种，并经过肯定时间的启动调试运行，使反响器到达设计负荷并实现有机物的去除效果，通常这一过程会伴随着污泥颗粒化的实现，因此也称为污泥的颗粒化。由于厌氧生物，特别是甲烷菌增殖很慢，厌氧反响器的启动需要很长的时间。但是，一旦启动完成，在停顿运行后的再次启动可以快速完成。当没有现成的厌氧污泥或颗粒污
28、泥时，承受最多的是城市污水处理厂的消化污泥。污泥的接种浓度以 68kgVSS/m3 按反响器总有效容积计算为宜，至少不低于 5 kgVSS/m3，接种污泥的填充量应不超过反响器容积的 60%。从负荷角度考虑 UASB 的初次启动和颗粒化过程，可分为三个阶段：阶段 1：即启动的初始阶段，这一阶段是低负荷的阶段(2Kg COD/(m3d)。阶段 2：即当反响器负荷上升至 25Kg COD/(m3d)的启动阶段。在这阶段污泥的洗出量增大，其中大多为细小的絮状污泥。实际上，这一阶段在反响器里对较重的污泥颗粒和分散的、絮状的污泥进展选择。使这一阶段的末期留下的污泥中开头产生颗粒状污泥或保存沉淀性能良好的
29、污泥。所以在 5.0 Kg COD/(m3d) 左右是反响器中以颗粒污泥或絮状污泥为主的一个重要的分界。阶段 3：这一阶段是反响器负荷超过 5.0 Kg COD/(m3d)。在此时，絮状污泥变得快速削减，而颗粒污泥加速形成直到反响器内不再有絮状污泥存在。在启动运行时，要装备监测手段。简洁的做法是掌握好发酵料液的温度和pH 在最正确范围之内。无论是哪种类型的发酵装置，其启动方式都是将接种物和首批料液投人发酵罐后，停顿进料假设干天，在料液处于静态下，使接种污泥临时聚拢和生长，或者附着于填料外表。待大局部有机物被分解去除时，即产气顶峰过后，料液的 PH 在7.0以上，或产气中甲烷含量在50以上或CO
30、D去除率到达80左右时，再进展连续投料或半连续投料运行。每次进料要在预处理阶段升温到高出系统运行温度 3-5，并使料液pH调质到6.5-7.0范围内，每次进料量是发酵罐内料液量的5一10%，进料量的多少， 由发酵罐内料液面凹凸来确定。每间隔7-8天进料一次，直至发酵罐内的料液向外溢流，这为该系统启动的第一阶段。此后，渐渐缩短每次进料间隔，渐渐增加每次进料量，直至通过实践得出每天的最大进料量，并能满足发酵罐正常运行。在启动过程中，最常见的障碍是负荷过高所引起的发酵液有机酸含量上升、pH 降低，这会引起污泥沉降性能变差而严峻流失。排解的方法，首先应停顿进料，待 pH 恢复正常水平后，再以较低负荷开
31、头进料。当觉察 pH 已经降至 5.5 以下，需要添加石灰水、碳酸钠和碳酸氢铁等碱性物质进展中和。同时也可排出局部发酵液，再加人一些接种物，以起到稀释、补充缓冲性物质和增加活性污泥的作用。(四) 沼液后处理本设计承受低本钱的自然生态净化技术。自然净化处理主要是利用氧化塘(稳定塘)、土地处理系统、人工湿地等自然处理系统对沼液进展处理。承受土层渗灌方式把沼液的自然净化处理和革施肥技术有机地结合起来，固液分别设施简易，分别效果好，能有效地防止渗孔堵塞。利用农田排水暗管建成的渗灌网络，既能充分利用土壤空间，提高土地处理负荷， 又能满足农艺要求。在埋设深度，渗灌量适宜的状况下对地下水的污染是能够避开的。
32、自然净化处理投资比较省，可持续运行，运行治理费用低，无少)耗能，污泥量少，不需要简单的污泥处理系统，厌氧处理系统根本无臭味，没有简单的设备，治理便利，对四周环境影响小，无噪音。发酵法生产甲烷生产线设计(年产 1000t)其次局部沼气纯化分别甲烷一 沼气纯化分别甲烷工艺流程沼气主要成分为55%70%的甲烷、28%44%的二氧化碳、0.51.5%的硫化氢。二氧化碳是一种温室气体，影响沼气燃烧效率;硫化氢是一种剧毒气体，它不但会造成管道和设备的腐蚀，而且会危及人类的安康。因此，将沼气净化提纯得到甲烷，使沼气中的甲烷的到高效利用。沼气纯化一般包括沼气的脱水、脱硫及脱二氧化碳。以下图为沼纯化化工艺流程图
33、：沼气纯化分别甲烷工艺流程 1水封；2气水分别器；3脱硫塔；4脱二氧化5枯燥塔；6再生同期放散阀；7NaOH 溶液入口二沼气纯化分别甲烷系统设计主要内容2.1 沼气脱水从发酵装置出来的沼气含有饱和水蒸气，应当去除。方法是对厌氧反响生成的沼气进展适当降温后，通过重力法，即常用沼气气水分别器的方法，将沼气中的局部水蒸气脱除。沼气中水分宜承受重力法脱除，承受重力法时，沼气气水分别器空塔流速宜为0.210.23m/s。18发酵法生产甲烷生产线设计(年产 1000t)2.2 沼气脱硫设计本设计承受氧化铁法脱硫。干法脱硫中最常见的的方法是氧化铁脱硫法。它在常温下沼气通过脱硫剂床层，沼气中的硫化氢与活化氧化
34、铁接触，生成硫化铁和硫化亚铁，然后含有硫化物的脱硫剂与空气中的氧接触，当有水存在时，铁的硫化物又转化为氧化铁和单体硫。这种脱硫再生过程可循环进展屡次，直至氧化铁脱硫剂外表的大局部空隙被硫或其它杂质掩盖而失去活性为止。一旦脱硫剂失去活性，则需要将脱硫剂从塔中御出，摊晒在空地上，然后均匀地在脱硫剂上喷洒少量稀氨水，利用空气中的氧，进展再生。氧化铁法脱硫剂的用量不应小于下式的计算值：1673CV =frS式中 V每小时1000m沼气所需脱硫剂的容积，m； Cs气体中硫化氢含量，%； f脱硫剂中活性氧化铁含量，%； 脱硫剂的密度，t/m。干法脱硫装置设两套，一备一用。氧化铁脱硫剂的装置高度按以下原则确
35、定：颗粒状脱硫剂装填高度以11.4m为宜，当脱硫装置床层高度过高时，应承受分层装填，每层脱硫剂厚度以1m为宜；粉状脱硫剂宜承受分层装填，每层脱硫剂高度以300500mm为宜；沼气与脱硫剂接触时间，一般取50300s。构造设计承受圆柱体外形，其脱硫剂高度与脱硫单元直径满足下公式：H =VAT 67858.4 D2式子中 H脱硫剂高度;m V消化器容积；m A料液产气率；m/m.d19T沼气与脱硫剂应接触时间；d D脱硫器直径；m依据计算结果HD=0.858，结合阅历值脱硫器的直径D，一般按H/D=23选取取H/D=2.5，脱硫单元承受高度H=1.75m，直径D=0.70m。2.3 沼气脱二氧化碳
36、设计除二氧化碳单元承受氢氧化钠溶液法吸取二氧化碳，该方法具有组成简洁、本钱低、操作简洁的特点，且氢氧化钠溶液在吸取二氧化碳的同时还能吸取上一步骤残留的硫化氢。在实际应用中，一般选两个容器串联，以提高吸取率。2.4 枯燥单元设计沼气经以上分别步骤后剩余水分可用硅胶物理吸附法除去，沼气纯化设备除水枯燥单元的流体力学状况影响着整个枯燥过程，其主要表达在单元设计的一些参数，如高度、直径、压降等。依据流体力学原理，枯燥单元塔径满足公式：pV s4uD r=式中 Dr塔径，m Vs在操作条件下混合气体的体积流量，m/s u混合气体的空塔速度，m/s选择塔径大时，枯燥单元中空塔气速较低，压降小，动力消耗少，
37、但不利于气体与枯燥剂充分结合，且设备占地大，投资大。塔径小时，设备投资相对较小， 但塔内压降大，需要动力消耗。所以要在实际生产中对方案进展优化。三甲烷产品纯度分析及产率计算承受ZS一2型沼气成分分析器测试甲烷产品纯度。它是依据化学吸取原理， 依据测容法和比色法同时并行的测定方式来测定沼气中甲烷(CH )、二氧化碳4(CO )、硫化氢(H S)和氧气(0 )等多种成分。222沼气成分分析器工作原理见以下图:发酵法生产甲烷生产线设计(年产 1000t)沼气成分分析器工作原理图沼气成分分析器主要的工作过程为：测定时气样由进样器进入分析器，待测气样中的H S，CO ，0 被相应的检测管吸取而转变颜色，
38、依据色柱在检测管浓度222标尺上的刻度值直接读出含量；CH 不与检测管发生化学反响，而是定量地通过4各检测管后，进入甲烷体积计量管，借助管内的液膜测量其体积。通过相应的计算公式计算各气体的百分含量，并进一步算出甲烷产率。四贮气罐设计最终产品甲烷直接供气外，剩余要送入贮气罐，可以承受卧式中压贮气罐。将甲烷承受压缩机升压，使甲烷压进储气罐中的压力到达1105 2106Pa。使用甲烷时，应按使用要求降低到规定压力，通常有减压阀调整压力。卧式中压贮气罐构造如以下图所示。储气柜容积一般依据日产气量的 25%40%设计，大型的消化系统取高值， 小型取低值，本设计取 37%。卧式中压贮气罐21发酵法生产甲烷生产线设计(年产 1000t)第三局部参考文献1. 孙孝政夏吉庆 田晓峰厌氧发酵技术工厂化生产沼气的现状及展望东北农业大学工程学院 黑龙江哈尔滨1500302. 李泉临酒精厂薯干糟液厌氧消化综合治理的应用争论 安徽省农村能源技术推广总站 2300013. 韩沛张少倩 赵艳芳 薯干酒精糟液综合利用及治理 南阳市环境保护科学争论所 河南 南阳4730614. 田晓东强健陆军 大中型沼气工程技术讲座一 厌氧发酵及工艺条件 吉林省能源争论所 长春1300125. 田晓东强健陆军大中型沼气工程技术讲座二 工艺流程设计吉林省能源争论所 长春 1300126. 田晓东 强健 陆军 大中型沼气工程技术讲座三