数字化低碳微循环项目配套方案
编号:2024-018
数字化低碳微循环项目方案已经基本确定，关于项目有机部分的配套内容有如下思考，需要在后续配套建设中履行。
1、厌氧消化全工艺链
厌氧消化全工艺链中包含下述环节，即原料预处理、原料调制浆料、原料序批式厌氧消化、沼渣沼液固液分离、沼渣资源化、沼液高倍浓缩、沼液资源化、碱性净化水综合利用、碱性净化水深度净化等九个环节。
1.1、原料预处理
原料预处理中包括餐厨垃圾与果蔬垃圾分选净化制浆、绿化垃圾及秸秆预处理制浆、养殖粪便与人粪便制浆、浆料混合定浓度定PH值调浆、分选杂物处置等五个工艺环节。
1.1.1、餐厨垃圾与果蔬垃圾分选净化制浆
在我们的厌氧消化反应中，餐厨垃圾所占原料比例不超过20%，因此，餐厨垃圾所含的油脂成分对厌氧消化反应过程没有影响，而韶关地区餐厨垃圾中油脂含量比较低，属于粤菜、赣菜、湘菜系的混合体，油脂含量比常规的粤菜高，但是与川菜相比，油脂含量还是比较低的，常规不超过3%，对应到整个厌氧消化物料中，其总油脂含量不超过0.6%，对厌氧消化过程没有影响，反而会增大沼气产量，因此餐厨垃圾的分选净化不考虑单独分离地沟油，只考虑分离出餐厨垃圾中的杂质，包括塑料成分、碗筷等不可制浆成分；
果蔬垃圾的分选主要分离其中含有的纸箱、塑料袋、竹篾筐等包装物以及所有不可制浆的成分。
因此在餐厨垃圾和果蔬垃圾分选中只需要配套简单的餐厨垃圾杂质分选机即可，不需要复杂的分选系统。
分选完成后，将餐厨垃圾和果蔬垃圾统一制浆，制浆采用两种模式之一，一种是机械高压挤压制浆，通过机械螺旋压力将餐厨垃圾和果蔬垃圾中可以制浆成分挤出成浆料，剩余干渣分离；第二种是机械粉碎制浆，利用机械刀锤将分选后的物料全部粉碎成渣并与液体成分混合成浆料。第一种方式可以制得纯粹的浆料，剩余的干渣成分比较多，但是干渣中宝贵的碳成分失去了；第二种方式可以制成混合浆料，具有一定的颗粒度，但是碳成分得到了最大程度的保存。我们计划工艺选择中，选择机械粉碎制浆，对后期厌氧消化有利。
粉碎制浆使用的设备是机械粉碎制浆设备。
分选出来的不可制浆成分送到热解气化工艺中处置。
我们的储备人员中，蒋成强、何煌坤、石令、崔德军均可以做该工艺的主管人员，有丰富的工作经验。
1.1.2、绿化垃圾和秸秆柴草的预处理
要使绿化垃圾、秸秆、柴草等碳元真正在厌氧消化中参加反应，发挥碳元的作用，首先要使碳元材料发生初步水解反应，使有效的碳元直接参与到厌氧消化产生甲烷的反应中，从而改变厌氧消化浆料的碳氮比，有效增强反应过程产生甲烷的能力，提高甲烷的纯度。
要使碳元材料发生初步水解反应，总计有两个手段，第一手段是使碳元材料预发酵，预发酵周期比较长，一般掌握碳元材料如秸秆、柴草、树枝树叶、林下废弃物等发酵产生一定量的液体并透出酒香味即可，碳元材料呈现为泥状，达到这种状态，碳元材料预发酵的周期可以确定为10天（夏季）—15天（冬季）；第二手段是使用闪速水解爆破工艺，即常规所说闪爆工艺，将碳元材料粉碎后投入水解喷爆罐中，经过高温水蒸气（160℃）水解半小时左右，立即爆破喷出物料，使碳元材料发生部分水解腐熟，全部碳元材料的植物纤维结构和木质素结构遭到彻底破坏（化学和物理破坏），物料呈现泥状，这种状态的碳元物料在参加厌氧消化反应时，一般只需要15天左右就可以彻底完成反应，最快只需要7天左右时间，水解闪爆工艺全部预处理过程只需要2小时左右，效果理想。我们计划采用水解闪爆工艺。
因此该单元应配套1台容量为10吨的水解闪爆罐，每个喷爆周期约为2小时（含上料），每日处置37.5吨绿化垃圾，4个工作周期即可；另需要给水解闪爆罐配套1台2T/h的燃气蒸汽锅炉。
我们的储备人员中，何煌坤、张晓江、崔德军均有水解闪爆工艺操作经验。
1.1.3、调浆
调浆工艺中包括人粪便与养殖粪便混合调浆和多种物料混合调制浆料两个环节，首先是人粪便与养殖粪便混合调浆，调制的浓度标准为12%—15%，我们假定养殖粪便收来的平均浓度为8%，人粪便收来的平均浓度为40%，按照日制浆总量700吨考虑，收集养殖粪便按照每日400吨考虑，人粪便日收集100吨，调配后得到500吨浆料，浓度为14.4%；
其次是多物料混合调浆，闪爆绿化垃圾37吨/日，可获得预处理浆料73吨，固体含量约30%；餐厨和厨余垃圾制浆总量60吨/日，固体含量10%，另外加入碱性净化水67吨，再加上500吨浓度14.4%的粪便浆料，总和调制的混合浆料浓度为14.17%，总量700吨/日。
由于碱性净化水的PH=9.6左右，因此粪便与餐厨垃圾显示的弱酸性（PH=6左右）被彻底中和，得到的混合浆料PH大约6.8—7.2。混合浆料的碳氮比约为23：1，是理想的碳氮比。
浆料混合调浆池单池容积为50吨，共3个，分批次调浆，分批次投料，调浆结束后，随即将调制好的浆料投放到厌氧消化罐中。
浆料调节是熟练工种，我们储备人员中任一人员均可。
1.2、厌氧消化
我们采用的工艺是序批式厌氧消化与连续式厌氧消化相结合工艺，在前端设置12台1000吨容量的厌氧消化罐，实际日安全处置量为700吨混合浆料；在工艺后端设置1台12000标立容量的连续投料厌氧消化罐，实际容量为8400吨，这样就保障了物料实际厌氧消化周期为24天。
在投料中，必须严格监控投入浆料的PH值，不得低于6.8。
工艺执行中，每12天为一个投料循环周期，每天投料进入一个罐，投料完成后立即密封，并打开输出气体阀门收集气体。在投料4天后，每天检测一次产生气体的质量情况，使用便携式气体分析仪器（进口），每天检测一次气体产生量，使用气体计量表。
每台罐投料12天后，将该罐内全部物料转移到连续投料罐中继续发酵，而该罐则继续投入新的物料。投料和物料转移中使用污泥泵，型号为100T/h，扬程25米，同时使用3台。
物料转移到连续投料罐中后，照常每日检测产气质量和产气总量。
物料转移到连续投料罐中12天后，每日从连续投料罐中抽出700吨物料进行固液分离，抽出方式是：从罐体底部沼渣沉积部位抽出140吨，从固体中部渣液混合部位抽出560吨，以保证底部没有长年淤积的沼渣沉渣，杜绝微生物系统崩溃现象发生。
在厌氧消化工艺正常进行中，需要每日对每个罐内部的温度进行检测，温度低于38℃时，需要启动加热系统对罐体中物料加热，当温度高于50℃时停止加热。
日常维护中，还需要注意保持检测口气流畅通。
厌氧消化工艺过程必须有熟悉的人员带班工作，我们的储备人员中，石令、蒋成强跟随王光明工作超过6年，始终处于第一线，对此工作非常熟悉，是本工艺初期负责人的不二人选。
检测中需要使用便携式气体分析仪器，需要配备4台。
产生的所有沼气全部输送到双膜储气柜中，以3—6KPa的压力储存待用。配套的双膜储气柜按照2小时的产气量设计容量。
序批式罐采用钢筋混凝土浇筑成方形，以减少厌氧罐的占地面积，并且将序批式厌氧罐集群直接建成平台结构，不必另设操作平台。这种厌氧罐计划委托山东中环环保能源有限公司完成，原因在于该公司的厌氧消化罐工程案例比较多，目前业务也比较多，并且做过序批式厌氧消化罐，有实际工程经验。
后面的连续式厌氧消化罐同样委托山东中环做，采用钢板焊接方式完成，包括双膜储气柜。
罐体内的搅拌系统和加热系统按照我们自己设计的方案完成。