《固體廢棄物處理與處置》課程設(shè)計(jì)-日處理20t餐廚垃圾資源化處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PAGEPAGE25TOC\o"1-4"\h\z\u18911引言 2319201設(shè)計(jì)說(shuō)明書 3175781.1工程概況 328571.1.1設(shè)計(jì)題目 3220441.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 369941.2.1厭氧發(fā)酵定義 433811.2.2厭氧發(fā)酵處理對(duì)象 4131261.2.3厭氧發(fā)酵影響因素 421143底物組成 429191溫度 524187pH值 51500抑制 518172攪拌與回流 646771.2.4厭氧發(fā)酵的基本原理 6100141.2.5厭氧工藝類型與類型選擇 764841.2.6預(yù)處理系統(tǒng) 898251.2.7厭氧發(fā)酵系統(tǒng)與主要構(gòu)筑物 81.2.8其它相關(guān)系統(tǒng) 962781.2.9工藝流程圖 9196782設(shè)計(jì)計(jì)算書 1041402.1預(yù)處理池大小計(jì)算 1055182.2消化池容積 10316983其他設(shè)計(jì)說(shuō)明 19213433.1漿液泵及輸送管道 1989183.2閥門控制 1947453.3儀表裝置 19183923.4厭氧發(fā)酵處理后沼渣設(shè)計(jì) 19324193.5泥餅烘干 2127212參考文獻(xiàn) 22引言餐廚垃圾是來(lái)自家庭、餐飲單位剩余食物的通稱，是城市生活垃圾的重要組成部分。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市化進(jìn)程的逐漸加快，餐廚垃圾的產(chǎn)量呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)。在國(guó)內(nèi)的大型城市中如北京、上海、深圳等，餐廚垃圾的日產(chǎn)量已達(dá)數(shù)千噸，全國(guó)餐廚垃圾的年產(chǎn)量達(dá)到千萬(wàn)噸，單純填埋的話，梅會(huì)占用大量土地，產(chǎn)生的垃圾滲濾液和填埋氣體也需要后期處理，耗費(fèi)大量人力，物力。餐廚垃圾目前在很多城市尚未進(jìn)行規(guī)范化管理，最主要的危害是城市餐飲企業(yè)的垃圾多被養(yǎng)殖戶收集，作為養(yǎng)殖飼料直接使用，未經(jīng)任何處理進(jìn)入人類食物鏈；同時(shí)地溝油被收集起來(lái)重新煉制成為廉價(jià)食用油，在市場(chǎng)上再次流通，危害人民群眾的身體健康。因此，餐廚垃圾處理向無(wú)害化、減量化、資源化發(fā)展迫在眉睫。1設(shè)計(jì)說(shuō)明書1.1工程概況1.1.1設(shè)計(jì)題目日處理20t餐廚垃圾資源化處理工藝設(shè)計(jì)1.1.2原始數(shù)據(jù)及基礎(chǔ)課設(shè)資料餐廚垃圾是家庭、餐飲服務(wù)、單位供餐等活動(dòng)中產(chǎn)生的食物殘?jiān)蛷U料，是城市垃圾的重要組成部分。餐廚垃圾主要包括米和面粉類食物殘余、蔬菜、植物油、動(dòng)物油、肉骨、魚刺等，還有一定量的廢餐具、牙簽、食品、飲料包裝物等。根據(jù)編制的《餐廚垃圾處理工程可行性研究報(bào)告》，餐廚垃圾理化成分見(jiàn)表1。表1餐廚垃圾理化成分一覽表序號(hào)成分平均誤差±誤差本次評(píng)價(jià)取值備注1含水率/%76.19±4.70762有機(jī)碳/%51.96±7.5052以干基計(jì)3凱氏氮TN/%3.91±1.404以干基計(jì)4總磷TP/%1.02±0.701以干基計(jì)5氯化物Cl-/%20.22±8.2020以干基計(jì)6蛋白質(zhì)/%5.96±2.006以濕基計(jì)本項(xiàng)目按照處理規(guī)模20t/d餐廚垃圾。本項(xiàng)目工藝主要由七部分組成，分別為預(yù)處理系統(tǒng)、厭氧發(fā)酵系統(tǒng)、沼氣凈化與利用系統(tǒng)、沼渣利用系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、廢氣處理系統(tǒng)及自動(dòng)化控制系統(tǒng)1.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀我國(guó)城市生活垃圾年產(chǎn)量達(dá)1億多噸，且每年以8%～10%速率增長(zhǎng)。隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，垃圾產(chǎn)量將持續(xù)增長(zhǎng)，其中動(dòng)植物類有機(jī)垃圾占45%以上，餐廚垃圾作為有機(jī)垃圾的重要組成，成分表現(xiàn)為有機(jī)物含量高，但含水量大，導(dǎo)致垃圾熱值較低等特點(diǎn)。目前，我國(guó)各地主要采用的垃圾處理方式為衛(wèi)生填埋，也有一些城市采用了焚燒、堆肥與衛(wèi)生填埋相結(jié)合的方式對(duì)垃圾進(jìn)行綜合處理。但是這些方法處理餐廚垃圾時(shí)存在嚴(yán)重問(wèn)題。因?yàn)橛袡C(jī)垃圾若進(jìn)行填埋，在降解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高濃度的滲瀝液和易燃易爆的氣體，若不妥善處理，不但會(huì)嚴(yán)重污染水體和空氣，甚至可能產(chǎn)生爆炸事故。大量有機(jī)餐廚垃圾進(jìn)入填埋場(chǎng)，也會(huì)使填埋場(chǎng)對(duì)環(huán)境存在潛在污染的時(shí)間延長(zhǎng)；隨著填埋場(chǎng)地選址難度的增加，過(guò)分依靠衛(wèi)生填埋來(lái)處理有機(jī)餐廚垃圾顯然是不合理的。歐盟各國(guó)已強(qiáng)調(diào)垃圾填埋只能作為最終處理的手段，到2005年之后，有機(jī)物含量大于5%的垃圾不能進(jìn)入填埋場(chǎng)。焚燒處理則因?yàn)橛袡C(jī)餐廚垃圾含水量較高，熱值較低等使焚燒處理成本高。處理有機(jī)垃圾最好的方式是生化處理。好氧堆肥是生化處理的一種形式，但完全依靠堆肥也存在不少問(wèn)題，主要表現(xiàn)為：一方面，在有機(jī)物濃度較高的情況下，由于濕度加大，好氧堆肥難度增大，容易形成厭氧狀態(tài)；另一方面，由于堆肥產(chǎn)品體積較大，運(yùn)輸成本較高，影響了堆肥處理的經(jīng)濟(jì)性。因此，在我國(guó)應(yīng)該積極探索新的處理有機(jī)垃圾的有效方式。近年來(lái)，歐洲許多國(guó)家進(jìn)行了垃圾厭氧消化系統(tǒng)的研究和探索，并已得到了廣泛的應(yīng)用。在世界各地，大約運(yùn)行有1000座高效率的厭氧消化器用于廢水處理；有120多座運(yùn)行或在建的厭氧消化器，用于處理城市生活有機(jī)垃圾，總處理能力達(dá)每年500萬(wàn)噸。利用這種方式處理有機(jī)餐廚垃圾，不僅可以生產(chǎn)大量可供利用的沼氣，而且可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料。考慮到目前常用的垃圾處理方法的局限性及我國(guó)垃圾的特點(diǎn)，垃圾厭氧消化技術(shù)對(duì)于餐廚垃圾資源化處理尤為關(guān)鍵，且在我國(guó)推廣應(yīng)用應(yīng)具有廣闊的前景。1.2.1厭氧發(fā)酵定義厭氧發(fā)酵是指在厭氧微生物的作用下，有控制地使廢物中的可生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和穩(wěn)定物質(zhì)的生物化學(xué)過(guò)程。1.2.2厭氧發(fā)酵處理對(duì)象以前厭氧消化法的主要處理各類污泥和各類廢水、污水?，F(xiàn)在引用到了處理城市生活垃圾，如各類有機(jī)垃圾，食品廢料（餐廚垃圾），又叫做厭氧發(fā)酵處理。這方法對(duì)于處理那些有機(jī)物濃度較高的，在缺氧的情況下易于分解的有機(jī)餐廚垃圾非常有效。1.2.3厭氧發(fā)酵影響因素底物組成不同餐廚垃圾組成，其可生化降解性大不相同。餐廚垃圾組成不同，在厭氧發(fā)酵過(guò)程中的營(yíng)養(yǎng)需求與調(diào)控也不同。一般厭氧發(fā)酵適宜的C／N比為(30~20)：1，氮含量過(guò)多，pH值可能上升，氨鹽容易積累，會(huì)抑制消化過(guò)程。厭氧消化對(duì)磷(磷酸鹽)的需求量大約為氮的1/5。如果污泥中碳、氮、磷比不能很好地滿足厭氧消化的需要，可以通過(guò)投加一定的輔助原料，以達(dá)到厭氧消化適宜的C／N比。由于給出的餐廚垃圾C／N比為（8.4~23.7）：1，當(dāng)不滿足適宜條件時(shí)需要添加貧氮物質(zhì)（如木屑、農(nóng)作物秸稈等）的合理調(diào)節(jié)，改善物料碳氮比。同時(shí)也應(yīng)該對(duì)其它微量元素（如P、Na、K、Ca等）加以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和控制。溫度按照厭氧發(fā)酵的溫度范圍可以分為常溫厭氧發(fā)酵、中溫厭氧發(fā)酵和高溫厭氧發(fā)酵。中溫發(fā)酵條件下，溫度控制在28℃～38℃。高溫消化可以比中溫消化有更短的固體停留時(shí)間和更小的反應(yīng)器容積，溫度控制在48℃～60℃。高溫消化所需熱量多，需要加溫和保溫設(shè)備，對(duì)設(shè)備工藝、材料要求高，運(yùn)行也不穩(wěn)定。常溫消化的主要特點(diǎn)是消化溫度隨著自然氣溫的四季變化而變化，其反應(yīng)速率、產(chǎn)氣率、有機(jī)物分解率均明顯低于中、高溫消化，為獲得同一程度的產(chǎn)氣率和有機(jī)物分解率，中高溫需要12～30d，常溫消化通常需要150d以上的停留時(shí)間。由資料表明，對(duì)于分解餐廚垃圾的微生物來(lái)說(shuō)，中溫最佳溫度是其所生存的原始溫度，即消化處理溫度37℃。在餐廚垃圾的厭氧發(fā)酵處理工程中，溫度的控制是一個(gè)十分重要的方面，因?yàn)榧淄榫鷮?duì)溫度的急劇變化比較敏感，要求厭氧發(fā)酵過(guò)程溫度相對(duì)穩(wěn)定，一天內(nèi)的變化范圍在±2℃內(nèi)。pH值水解過(guò)程與發(fā)酵菌及產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌對(duì)pH值的適應(yīng)范圍大致為5～6．5，而對(duì)產(chǎn)甲烷菌的pH值的適應(yīng)范圍為6.6～7.5。pH值的微小波動(dòng)有可能導(dǎo)致微生物代謝活動(dòng)的終止，pH值低于6.1或高于8.3時(shí)，產(chǎn)甲烷菌可能會(huì)停止活動(dòng)。研究發(fā)現(xiàn)，餐廚垃圾經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)膲A液處理或者調(diào)節(jié)pH值至8.0以上，可以提高餐廚垃圾的水解速率。將發(fā)酵原料的pH值控制為酸性4.0～6.0或者堿性8.0～11.0，在較長(zhǎng)時(shí)間的厭氧發(fā)酵過(guò)程中(大于4d左右)，SCOD值與時(shí)間成正比。抑制厭氧發(fā)酵過(guò)程中抑制作用包括pH抑制、氫抑制、氨抑制、弱酸弱堿抑制、長(zhǎng)鏈脂肪酸抑制等。當(dāng)氨氮濃度從740mg/L至3500mg/L時(shí)，有機(jī)物降解速度急劇下降。常溫消化當(dāng)總氨氮濃度從0.40g/L依次升至1.20、3.05、4.92、5.77g/L時(shí)，呈現(xiàn)慢性抑制的現(xiàn)象。常溫下原料的含水率低于91％時(shí)甲烷產(chǎn)量減少，這主要由于系統(tǒng)中高氨含量對(duì)氫營(yíng)養(yǎng)甲烷菌的抑制作用。這里提供的餐廚垃圾含水率為76.19±4.70，需要在預(yù)處理時(shí)加水稀釋到適當(dāng)含水率。由于滲濾液回流與pH值調(diào)節(jié)相結(jié)合可以降低酸積累的抑制效應(yīng)，加速消化降解速率。然而當(dāng)系統(tǒng)中活性產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌數(shù)量較少時(shí)，回流滲濾液會(huì)引起長(zhǎng)鏈脂肪酸積聚。攪拌與回流餐廚垃圾厭氧發(fā)酵中，水解階段為整個(gè)反應(yīng)的限制性階段。消化過(guò)程中應(yīng)充分混合以促進(jìn)反應(yīng)器中酶和微生物的均勻分布。試驗(yàn)表明降低攪拌程度可以提高反應(yīng)器的效率。在啟動(dòng)階段應(yīng)采取適量攪拌，此時(shí)反應(yīng)器內(nèi)底物濃度較大，高強(qiáng)度攪拌對(duì)水解起促進(jìn)作用。因此為達(dá)到有機(jī)物厭氧轉(zhuǎn)化的最佳條件，應(yīng)綜合考慮攪拌所帶來(lái)的積極和負(fù)面影響。還有一部分發(fā)酵以后的有機(jī)漿液從反應(yīng)器底部出來(lái)以后有再回流至反應(yīng)器頂部，與新加入的垃圾摻雜，從而起到混合的作用（位消化垃圾與已消化垃圾之比約為1:6）。1.2.4厭氧發(fā)酵的基本原理厭氧發(fā)酵是一種普遍存在于自然界的生物學(xué)過(guò)程，是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。筆者所提出的厭氧消化工藝是人為地控制厭氧消化所需要的環(huán)境條件和營(yíng)養(yǎng)條件，使整個(gè)發(fā)酵過(guò)程快速、高效、穩(wěn)態(tài)地進(jìn)行，將自然厭氧發(fā)酵的時(shí)間降低了幾十倍。餐廚垃圾的厭氧發(fā)酵處理是指垃圾中的有機(jī)物質(zhì)在厭氧菌的作用下，由高分子物質(zhì)降解成為小分子物質(zhì)，最終轉(zhuǎn)化為沼氣的過(guò)程。由于餐廚垃圾中含有大量的有機(jī)質(zhì)，固體降解率最高可達(dá)到90%。餐廚垃圾經(jīng)厭氧發(fā)酵降解后產(chǎn)生的沼氣可通過(guò)熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)化為電能和熱能，電能可接入電網(wǎng)供生產(chǎn)生活實(shí)用，熱能在供應(yīng)垃圾處理設(shè)備自身使用后可補(bǔ)充市政供熱設(shè)施部份熱能需求，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益與社會(huì)效益共贏的局面。發(fā)酵后產(chǎn)生的沼液經(jīng)過(guò)脫氮，脫鹽，脫硫處理后可作為液態(tài)有機(jī)肥料在農(nóng)業(yè)灌溉園林種植等領(lǐng)域廣泛使用。沼渣也可作為肥料使用，從而實(shí)現(xiàn)垃圾的減量化，資源化處理。厭氧發(fā)酵技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是垃圾的無(wú)害化，資源化處理效果好，產(chǎn)生的沼氣發(fā)電可作為新能源補(bǔ)充現(xiàn)有常規(guī)能源。厭氧發(fā)酵過(guò)程中無(wú)臭氣逸出，發(fā)酵后不會(huì)產(chǎn)生二次污染，社會(huì)大眾的接受程度較高。該技術(shù)成熟，在國(guó)外已有較為廣泛的應(yīng)用，工程案例很多。厭氧發(fā)酵具體過(guò)程可分為4個(gè)階段：水解、酸化階段在一定溫度下，借厭氧生物菌群的作用，將不溶性大分子的有機(jī)物(蛋白質(zhì)、纖維素、脂肪、淀粉等)分解為小分子水溶性的低脂肪酸(葡萄糖、甘油、脂肪酸、氨基酸等)。不溶性大分子有機(jī)物經(jīng)過(guò)水解溶入水中。發(fā)酵細(xì)菌將有機(jī)單體轉(zhuǎn)化為H2、CH3COOH、CH3CH20H等。酸化階段產(chǎn)酸過(guò)程進(jìn)行得很快，致使料液pH值迅速下降，發(fā)出腐霉性的氣味。②產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段(又叫酸性衰退階段)專性產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌對(duì)還原性有機(jī)物的氧化作用，生成H2、H2C03、CH3COOH。同型產(chǎn)乙酸細(xì)菌將H、HC03-轉(zhuǎn)化為CH3C00H。生成少量的CH4、CO2、N2。此階段會(huì)產(chǎn)生硫化氫、硫酸、糞臭素等副產(chǎn)物。在此階段，由于大量有機(jī)酸的分解導(dǎo)致pH值上升。③甲烷化階段產(chǎn)甲烷菌將醋酸轉(zhuǎn)化為CH4、和C02，利用H2還原C02成甲烷，或利用其他細(xì)菌產(chǎn)

程，是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。筆者所提出的厭氧消化生甲酸形成甲烷。1.2.5厭氧工藝類型與類型選擇厭氧消化處理通過(guò)技術(shù)革新逐步形成了高固體厭氧消化技術(shù)和低固體厭氧消化技術(shù)為主的工藝形式。厭氧干發(fā)酵又稱高固體厭氧消化，在傳統(tǒng)的厭氧消化工藝中固體含量通常較低，而高固體消化中固體含量可達(dá)到20％～35％。高固體厭氧消化主要優(yōu)點(diǎn)是單位容積的產(chǎn)氣量高、需水量少、單位容積處理量大、消化后的沼渣不需脫水即可作為肥料或土壤調(diào)節(jié)劑。隨著固體濃度的加大，干發(fā)酵工藝中需設(shè)計(jì)抗酸抗腐蝕性強(qiáng)的反應(yīng)器，同時(shí)還得解決干發(fā)酵系統(tǒng)中輸送流體粘度大以及高固體濃度帶來(lái)的抑制問(wèn)題。且目前，高固體厭氧消化工藝在國(guó)際上還沒(méi)有大規(guī)模商業(yè)化運(yùn)行。低固體厭氧消化是一種生物反應(yīng)，在固體濃度等于或者小于4%~8%的情況下，有機(jī)廢物被發(fā)酵。世界上很多地方使用低固體厭氧發(fā)酵工藝，從人、畜、農(nóng)業(yè)廢物和城市生活垃圾的有機(jī)成分中產(chǎn)生甲烷。應(yīng)用在固體廢物上的低固體厭氧消化工藝的缺點(diǎn)是廢物中必須加水，以使固體濃度達(dá)到所需的4%~8%。在這里我選擇低固體厭氧消化技術(shù)。消化反應(yīng)器分為一階段系統(tǒng)和二階段系統(tǒng)，干濕之分。一階段完全混合濕式處理系統(tǒng)應(yīng)用最早也最為廣泛。此工藝條件下固體含量維持在15％以下，液化、酸化和產(chǎn)氣3個(gè)階段在同一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行，具有工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、投資小、運(yùn)行和管理方便的優(yōu)點(diǎn)。這種工藝條件下漿液處于完全混合的狀態(tài)，容易受到氨氮、鹽分等物質(zhì)的抑制，因此產(chǎn)氣率較低。二階段完全混合濕式處理系統(tǒng)即濕式兩相厭氧消化工藝。兩相厭氧消化工藝即創(chuàng)造兩個(gè)不同的生物和營(yíng)養(yǎng)環(huán)境條件，如溫度和pH等。Ghosh最早提出優(yōu)化各個(gè)階段的反應(yīng)條件可以提高整體反應(yīng)效率，增加沼氣產(chǎn)量，從而提出了兩相厭氧消化。兩相消化比傳統(tǒng)單相式反應(yīng)器甲烷產(chǎn)量提高20％左右。兩相厭氧工藝的主要優(yōu)點(diǎn)不僅是反應(yīng)效率的提高，而且還增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，加強(qiáng)了對(duì)進(jìn)料的緩沖能力。二階段系統(tǒng)與一階段系統(tǒng)比較是二階段系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活，處理纖維素少的餐廚垃圾更可靠，但同時(shí)頭質(zhì)量更大，二階段系統(tǒng)產(chǎn)氣量相對(duì)較少。這里是處理餐廚垃圾所以選用二階段完全混合濕式處理系統(tǒng)。1.2.6預(yù)處理系統(tǒng)垃圾粉碎后進(jìn)入預(yù)處理池，加水稀釋攪拌后得到4%~8%固體濃度的餐廚垃圾漿液。粉碎的目的是將大的生物質(zhì)垃圾粉碎，增大后續(xù)反應(yīng)產(chǎn)物的表面積，而且通過(guò)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得知，在粉碎過(guò)程中，垃圾中的油脂隨著粉碎程度的不同會(huì)乳化，這樣都會(huì)有利于后續(xù)反應(yīng)厭氧發(fā)酵的進(jìn)行。主要部分為垃圾傳送帶、垃圾破碎機(jī)，攪拌機(jī)、預(yù)處理池。預(yù)處理池應(yīng)根據(jù)處理廠的處理流程按照停留時(shí)間等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入一級(jí)厭氧消化池的餐廚垃圾性質(zhì)。這里設(shè)置停留時(shí)間為一天。消化停留時(shí)間一般為20-30d，即總投配率為3%-5%。一級(jí)消化池與二級(jí)消化池的停留天數(shù)的比值，可采用l:l、2:l或3：2。進(jìn)入消化池的新鮮污泥含水率，應(yīng)盡量減少，但根據(jù)污泥中有機(jī)物的含量以及污泥泵抽送的困難和保持消化池的充分混合等要求，固體含量設(shè)計(jì)采用值－般為3%-4%，目前最大可行的污泥固體濃度范圍為10%-12%。二級(jí)消化后的污泥含水率一般可達(dá)92%左右。1.2.7厭氧發(fā)酵系統(tǒng)與主要構(gòu)筑物這里厭氧發(fā)酵技術(shù)采用低固體厭氧消化處理技術(shù)，而且采用二階段完全混合濕式處理系統(tǒng)。餐廚垃圾厭氧發(fā)酵系統(tǒng)所涉及的構(gòu)筑物包括：一級(jí)厭氧消化他、二級(jí)厭氧消化池、厭氧消化控制室和空氣壓縮機(jī)等。厭氧消化池、厭氧消化控制室二者的布置比較靈活。厭氧消化池一般是一個(gè)錐底或平底的圓池。大型消化池由現(xiàn)澆鋼筋混凝土制成，體積較小的消化池一般用預(yù)制構(gòu)件或鋼板制成。圓形消化池的設(shè)計(jì)直徑：6～30m，柱體的高約為直徑的一半，而總高接近直徑。1.2.8其它相關(guān)系統(tǒng)沼氣凈化與利用系統(tǒng)、沼渣利用系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、廢氣處理系統(tǒng)及自動(dòng)化控制系統(tǒng)，在這里這些系統(tǒng)不做介紹。1.2.9工藝流程圖圖1二階段厭氧消化處理流程圖2設(shè)計(jì)計(jì)算書2.1預(yù)處理池大小計(jì)算餐廚垃圾含水率為76.19±4.70，即含固率為19.11%~28.51%，由于使用低固體厭氧消化技術(shù)的要求為4%~8%的固體濃度，需要進(jìn)行加水稀釋?，F(xiàn)稀釋為原來(lái)質(zhì)量的四倍，得到4.77%~7.13%的垃圾漿液，漿液密度取1kg/L，日處理餐廚垃圾20t。預(yù)處理池體積v=20x4/1=80立方米。2.2消化池容積一級(jí)消化池總?cè)莘e；采用2座一級(jí)消化池，則每座池子的有效容積為，取800m3消化池直徑D采用8m（參見(jiàn)圖9）集氣罩直徑d1：采用2m；池底下錐底直徑d2采用2m；集氣罩高度h1采用2m；上錐體高度h2采用3m；消化池柱體高度h3應(yīng)大于=4m，采用8m；下錐體高度h4采用lm；則消化池總高度為H=h1+h2+h3+h4=14m圖2消化池消化池各部分容積的計(jì)算：集氣罩容積為弓形部分容積為圓柱部分容積為下錐體部分容積為則消化池的有效容積為二級(jí)消化池總?cè)莘e為采用1座二級(jí)消化池，兩座一級(jí)消化池串聯(lián)一座二級(jí)消化池，則每座二級(jí)消化池的有效容積，取800二級(jí)消化池各部尺寸同一級(jí)消化池。2.3消化池各部分表面計(jì)算池蓋表面積：集氣罩表面積為池頂表面積為則池蓋總表面積為池壁表面積為（地面以上部分）（地面以下部分）池底表面積為2.4消化池?zé)峁び?jì)算2.4.1提高新鮮污泥溫度的耗熱量中溫消化溫度TD=35℃新鮮污泥年平均溫度為Ts=17.3℃日平均最低氣溫為T=12℃每座一級(jí)消化池投配的最大生污泥量為則全年平均耗熱量為最大耗熱量為2.4.2消化池體的耗熱量消化池各部傳熱系數(shù)采用：池蓋℃)]池壁在地面以上部分為℃)]池壁在地面以下部分及池底為℃)]池外介質(zhì)為大氣時(shí)，全年平均氣溫為℃冬季室外計(jì)算溫度為℃池外介質(zhì)為土壤時(shí)，全年平均溫度為℃，冬季計(jì)算溫度℃池蓋部分全年平均耗熱量為最大耗熱量為池壁在地面以上部分全年平均熱量為：最大耗熱量為：池壁在地面以下部分全年平均熱量為：最大耗熱量為：池底部分全部平均耗熱量為：最大耗熱量為：每座消化池池體全年平均熱量為：最大耗熱量為：2.4.3.每年消化池總耗熱量為最大耗熱量為2.4.4熱交換器的計(jì)算消化池的加熱，采用池外套管式泥－水熱交換器。全天均勻投配。垃圾漿液在進(jìn)入一級(jí)消化池之前，與回流的一級(jí)消化池污泥先行混合后進(jìn)入熱交換器，其比例為1：2。則每個(gè)池子的生污泥量為回流的消化漿液量為進(jìn)入熱交換器的總漿液量為漿液的日平均最低溫度為漿液與沼液混合后的溫度為熱交換器的套管長(zhǎng)度按下式計(jì)算熱交換器按最大總耗熱量計(jì)算內(nèi)管管徑選用DN60mm時(shí)，則污泥在內(nèi)管中的流速為外管管徑選用DN100mm平均溫差的對(duì)數(shù)按下式計(jì)算漿液循環(huán)量熱交換器的入口熱水溫度采用Tw＝85oC采用10oC（見(jiàn)圖10）則循環(huán)熱水量為圖3核算內(nèi)外管之間熱水的流速為則熱交換器的傳熱系數(shù)選用,則每座消化池的套管式泥－水熱交換器的總長(zhǎng)度為設(shè)每根長(zhǎng)4m,則其根數(shù)為2.4.5.消化池保溫結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算消化池各部傳熱系數(shù)允許值采用池蓋為池壁在地上部分及池底為池壁在地下部分及池底為池蓋保溫材料厚度的計(jì)算設(shè)消化池池蓋混凝土結(jié)構(gòu)厚度為，導(dǎo)熱系數(shù)采用聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料作為保溫材料，導(dǎo)熱系數(shù)，則保溫材料的厚度為池壁在地面以上部分保溫材料厚度的計(jì)算設(shè)消化池池壁混凝土結(jié)構(gòu)厚度為采用采用聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料作為保溫材料，則保溫材料的厚度為池壁在地面以上的保溫材料延伸到地面以下的深度為凍深加上0.5m。池壁在地面以下部分以土壤作為保溫層時(shí)，其最小厚度的計(jì)算土壤導(dǎo)熱系數(shù)為λB=1.163w/(m·K)[1.0kcal/(m·h·℃)]設(shè)消化他池壁在地面以下的混凝土結(jié)構(gòu)厚度為δG=400mm，則保溫層厚度為池底以下土壤作為保溫層，其最小厚度（）的計(jì)算消化池池底混凝士結(jié)構(gòu)厚度為=700rnm,地下水位在池底混凝土結(jié)構(gòu)厚度以下，大于1.7m，故不加其它保溫措施。池蓋、池壁的保溫材料采用聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料。其厚度經(jīng)計(jì)算分別為25mm及27mm，均按27mm計(jì)，乘以1.5的修正系數(shù)，采用50mm。二級(jí)消化池的保溫材料及厚度與一級(jí)消化池相同。2.5沼氣混合攪拌計(jì)算消化池的混合攪拌采用多路曝氣管式（氣通式）沼氣攪拌。2.51．?dāng)嚢栌脷饬繂挝挥脷饬坎捎?m3/(min·l000m3池容），則用氣量q=6×2500/1000=15m3/min=0.25m3/s2.52．曝氣立管管徑曝氣立管的流速采用12m/s，則所需立管的總面積為0.25/12=0.0208m2選用立管的直徑為DN=60mm時(shí)，每根斷面A=0.00283m2，所需立管的總數(shù)則為0.0208/0.00283=7.35根，采用8根。核算立管的實(shí)際流速為，符合要求3其他設(shè)計(jì)說(shuō)明3.1漿液泵及輸送管道污泥泵至少為兩臺(tái)。電極一般選用防爆型，按自灌運(yùn)行設(shè)計(jì)。污泥壓力管道的最小流速，按下表設(shè)計(jì)，經(jīng)濟(jì)流速為0.9—1.5m/s。表污泥壓力管最小流速3.2閥門控制閥門操作間需設(shè)置在消化池附近。沼氣管線及其閥門應(yīng)盡量減少穿過(guò)其它機(jī)械設(shè)備的情況。3.3儀表裝置在消化池的中心或池壁處需設(shè)置溫度計(jì)，同時(shí)還應(yīng)測(cè)定消化他的液位以決定污泥的投入量和排除量，用吹氣法測(cè)定液位較為準(zhǔn)確．同時(shí)還應(yīng)設(shè)置pH計(jì)和壓力計(jì)等．3.4厭氧發(fā)酵處理后沼渣設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)厭氧消化的沼渣，含水率還是很高，在80%以上。還需要進(jìn)行進(jìn)一步的處理，才能達(dá)到處置的條件。沼渣脫水的目的是降低含水率，減少體積。沼渣脫水的方法主要有干化、機(jī)械脫水、烘干及焚燒等。由于工藝的不同，沼渣脫水主要可以使用自然干化、真空過(guò)濾、加壓過(guò)濾、離心脫水和帶式壓濾。1.真空過(guò)濾真空過(guò)濾主要用于沼渣的脫水。它可以連續(xù)生產(chǎn)，運(yùn)行平穩(wěn)，可以自動(dòng)控制，但附屬設(shè)備多，工序復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用較高。真空過(guò)濾機(jī)一般采用折帶式過(guò)濾機(jī)和盤式過(guò)濾機(jī)。2.加壓過(guò)濾加壓過(guò)濾（壓濾）一般是間歇操作，初投資高，脫水效率較低。但脫水效果好，一般沼渣含水率在65%以下。整個(gè)壓濾機(jī)是密封的，過(guò)濾壓力一般為0.392—0.49MPa以上。目前常用的加壓過(guò)濾設(shè)備有板框壓濾機(jī)和框式壓濾機(jī)。（l）用壓濾機(jī)為城市污泥脫水時(shí)，過(guò)濾能力一般為2—10kg干污泥/m2·h；當(dāng)為城市消化污泥時(shí)，投加三氯化鐵量為4%—7%，氧化鈣為11%—22.5%，過(guò)濾能力一般為24kg干污泥/

m2·h，過(guò)濾周期一般為1.5—4h。（2）壓濾機(jī)設(shè)置臺(tái)數(shù)應(yīng)不少于2臺(tái)。（3沼渣壓入過(guò)濾機(jī)一般有兩種方式：一種是用高壓泵直接壓入；另一種是用壓縮空氣，將沼渣壓人過(guò)濾機(jī)，常用的高壓污泥泵有離心式或柱塞式．當(dāng)采用柱塞式水泵時(shí)，應(yīng)設(shè)減壓閥及旁通回流管。每臺(tái)過(guò)濾機(jī)應(yīng)單獨(dú)配備一臺(tái)污泥泵。壓濾機(jī)脫水工藝流程見(jiàn)圖14。（4）沼渣壓濾后需用壓縮空氣來(lái)剝離泥餅，所需的空氣量按濾室容積每平方米需氣2m3/m3·min計(jì)算，壓力為0.1—0.3MPa。（5）當(dāng)用轉(zhuǎn)送帶運(yùn)送泥餅時(shí)，應(yīng)考慮卸落時(shí)的沖力，并應(yīng)附有破碎泥餅的鋼絲格柵，以防泥餅塑化。3.離心脫水離心脫水機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，附屬設(shè)備少，臭味小，能長(zhǎng)期自動(dòng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)．缺點(diǎn)是噪聲大，脫水后污泥含水率較高，污泥中若含有砂礫，則易磨損設(shè)備。離心脫水機(jī)種類很多，適用沼渣脫水的一般是臥式螺旋卸料離心脫水機(jī)。4.帶式壓濾帶式過(guò)濾包括輥壓型和擠壓型等。該脫水方法的特點(diǎn)是：濾帶可以回旋，脫水效率高、噪聲小、能源消耗省，附屬設(shè)備少，操作管理維修方便，但必須正確地選用有機(jī)高分子混凝劑。沼渣必須預(yù)先進(jìn)行充分的絮凝，形成大而強(qiáng)度高的絮凝體。脫水后泥餅的含水率較高，大致與離心脫水相等。由于考慮運(yùn)行的連續(xù)性、脫水效果、操作難度、維護(hù)難度以及投入資金，本設(shè)計(jì)使用帶式壓濾的方法，對(duì)經(jīng)過(guò)厭氧消化的沼渣進(jìn)行進(jìn)一步的脫水。帶式壓濾的工藝流程見(jiàn)圖16。圖4帶式壓濾脫水工藝流程3.5泥餅烘干通過(guò)泥餅烘干，其含水率可降到30%以下，變?yōu)楦晒腆w。泥餅烘干前，要選用適當(dāng)?shù)拿撍畽C(jī)，先進(jìn)行機(jī)械脫水，最大限度地把污泥顆粒中的游