萍乡餐厨废弃物资源化利用和无害化处理项目技术方案100吨.pdf
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1、 萍乡市餐厨废弃物 资源化利用和无害化处理项目 技术方案 目录 第一章 概况.4 1.1 基本情况.4 1.2 餐厨垃圾产生情况.4 1.3 项目名称及处理规模.5 1.4 餐厨废弃物成分.6 第二章 项目用地及选址.7 2.1 项目用地.7 2.2 选址原则.7 2.3 厂址选择.7 第三章 方案设计原则.8 第四章 工艺介绍.9 4.1 工艺流程图.9 4.2 工艺流程简述.10 第五章 工艺说明.11 5.1 前处理系统.11 5.2 JS-ST 系统.12 5.3 除油系统.14 5.4 厌氧消化系统.15 5.4.1 工艺原理.15 5.4.2 技术特点.16 5.4.3 厌氧消化系
2、统主要工艺参数.17 5.5 沼气净化与利用.17 5.6 沼渣脱水.20 5.6.1 工艺流程简述:.20 5.6.2 主要处理单元简述:.21 5.7 污水处理系统.22 5.7.1 工艺流程简述:.22 5.7.2 主要处理单元简述.24 5.8 除臭系统.32 5.8.1 各类除臭工艺特点.32 5.8.2 除臭工艺选择.32 5.8.3 工艺原理.33 5.8.4 工艺说明.35 5.9 供热系统(根据焚烧厂供给蒸汽品质选用).36 第六章 主要工艺设备.37 6.1 餐厨垃圾处理主要工艺设备一览.37 第七章 物料平衡及热量平衡估算.44 7.1 物料平衡.44 7.2 能量平衡.
3、45 第八章 产品方案.46 第九章 设备投资估算.47 第十章 运行成本分析.52 10.1 直接运行成本分析.52 第一章第一章 概况概况 1.1 基本情况基本情况 萍乡乃古之吴楚咽喉,今之赣西明珠,是中国近代工业起始最早的城市之一,改革开放以来,经济快速发展,商贸繁荣,已成为江西重要工业城市之一,下辖芦溪县、上栗县、莲花县、安源区、湘东区,全市土地面积 3823.99Km2,人口 185.16 万,人口密度 484 人/Km2。萍乡市位于江西省西部,东与本省宜春市、南与吉安市、西与湖南省株洲市、北与湖南省浏阳市接壤。地处东经 1133511417,北纬 2720280之间。萍乡是江西的“
4、西大门”,在赣西经济发展格局中处于中心位置,素有“湘赣通衡”、“吴楚咽喉”之称。萍乡处于长株潭经济圈的辐射核心区域,同时接受泛珠三角经济区和闽东南经济区的辐射。境内沪昆铁路横穿市内腹地与京广、京九两大动脉相连,随着沪昆铁路电气化改造工程的完成,中国第一条设计时速 200Km/h 的铁路干线将成为连接长江三角洲和珠江三角洲的重要通道。319 和 320 国道呈十字型在市区交汇通过,沪昆高速、萍洪高速贯穿全境。市中心城区距湖南长沙黄花机场仅 120Km,具有优越的区位地理条件。1.2 餐厨餐厨垃圾垃圾产生情况产生情况 萍乡市餐厨垃圾目前主要分布于以下 4 个方面:(1)城市居民家庭、城市公共场所和
5、旅游景点的垃圾收集点等;(2)各类食品批发和零售市场;(3)宾馆、饭店和各类小吃店等;(4)政府机关、企事业单位和学校及食堂等。目前,前两类产生源的易腐性垃圾均进入城市生活垃圾收集运输系统,是生活垃圾中厨余、果皮类的主要来源,而后两者产生点集中、产量大,还未形成一套规范的管理系统。目前,萍乡市现有各种餐饮服务单位 3620 家,其中涉星饭店 31 家,单位职工食堂 1100 家。按照我国城市人口与餐厨垃圾产生量估算,萍乡市餐厨废弃物日产生量 100 吨左右。萍乡市餐厨垃圾的主要特点为:(1)高含水率。餐厨垃圾的含水率高(水的质量分数大于 80%),这给其收集、运输和处理都带来很大难度。垃圾渗滤
6、水可通过地表径流和渗透作用,污染地表水和地下水,而且由于餐厨垃圾单位质量的热值在 2100kJ/kg 左右,不能满足垃圾焚烧发电的热值要求。(2)易腐烂。餐厨垃圾中有机物含量高(约占干物质质量的 95%以上),易腐败发臭,易滋生病菌,会造成疾病的传播。(3)营养丰富。除了有机物含量高外,餐厨垃圾还富含氮、磷、钾、钙以及各种微量元素,具有营养元素齐全,再利用价值高等特点。厨余中的糖类含量比率大,而泔脚则以蛋白质、淀粉和动物脂肪类等为主要成分,且含盐、油脂量高(可达泔脚总量的 20%30%,其中相当部分是游离态)萍乡市主城区餐饮垃圾性质、组份见下表 1-1.表表 1-1 餐厨餐厨组分表组分表 序号
7、 成分名称 百分含率 1)异物质(干基)1%2)总固体 TS(干基),包含油 16.11%其中 油脂(干基)3%有机质 VS(干基),油份除外 11.5%悬浮固体(干基),SS 11.28%溶解性固体(干基),DS 4.83%由上表可见,餐厨垃圾具有油脂含量高,有机质多,水份多,极易产生沼气(主要成分是甲烷)的特点,其成分包括但不限于:油、水、果皮、蔬菜、米面、鱼、肉、骨头以及废餐具、玻璃容器、金属器物、塑料、纸巾等,较为复杂。1.3 项目名称及项目名称及处理规模处理规模 项目名称:项目名称:萍乡市餐厨废弃物资源化利用和无害化处理项目 项目地址:项目地址:萍乡市 处理规模:处理规模:100t/
8、d。1.4 餐厨餐厨废弃物成分废弃物成分 本项目餐厨废弃物成分如下表 1-2 所示:表表 1-2 餐厨餐厨组分表组分表 序号 成分名称 百分含率 含量(t/d)1)异物质(干基)1%1.0 2)总固体 TS(干基),包含油 16.11%16.11 其中 油脂(干基)3%3.0 有机质 VS(干基),油份除外 11.5%11.5 悬浮固体(干基),SS 11.28%11.28 溶解性固体(干基),DS 4.83%4.83 3)水 82.89%82.89 合计 100.00%100.0 第二章第二章 项目项目用地及选址用地及选址 2.1 项目项目用地用地 用地总面积:22.030.0 亩 2.2
9、选址原则选址原则 目前,全国尚未有统一的餐厨垃圾处理技术规范和工程建设标准,也没有可供参考的相应地方标准规范,因此本工程餐厨垃圾处理厂选址时,遵循“合理规划、分步实施、政策引导、严格管理”的原则,重点考虑作为一类特殊生活垃圾处理设施所需要满足的规划用地、环境影响、社会反映、交通运输、给排水、供电等条件进行选址,基本原则包括:1.符合国家现行相关法规、规划和标准的规定,餐厨垃圾处理厂选址应符合规划用地要求,并具备扩大工程规模的建设空间;2.餐厨垃圾处理厂应位于城市规划建成区边缘或以外,并应设置在城市交通便利、给水排水管线和供电距离适中的地方;3.尽可能将餐厨垃圾处理厂与其它生活垃圾处理设施合并建
10、设,以利于减少对环境和居民的影响、减少工程建设投资、减少垃圾处理后产品和残渣的运输费用。4.对于沼气上网发电利用方式,选址宜近 10 千伏变电站附近,考虑节约上网接入系统费用。2.3 厂址选择厂址选择 拟建餐厨垃圾处理厂的选址除了要遵循前述的选址原则外,还需要考虑资金筹措能力、区域发展规划等问题。在规划要求基础上,进行餐厨垃圾集中处理建设。第三章第三章 方案设计原则方案设计原则 根据本项目的实际情况优先考虑采用国内外技术成熟、效率高、能耗低、运行可靠的设备,坚持技术的先进性、工艺的可行性和经济的合理性相结合的原则。本设计方案主要遵循以下原则:a)坚持“统一收运、集中处理”的原则。充分借鉴国内其
11、它城市餐厨垃圾处理经验,保证餐厨垃圾处置设施资源配置合理,提高处理质量,避免二次污染,形成规模效益,做到资源的充分回收、合理利用。b)坚持“统一规划、突出重点、因地制宜”的原则。充分考虑工程分期实施的可行性、经济性和合理性,尽量做到既经济实用,又合理可行。c)坚持“无害化、减量化、资源化”的原则。餐厨垃圾有机含量高,极具回收利用价值,应满足无害化处理的基本要求,尽可能实现资源化目标。d)坚持“先进、可靠、高效”的原则。项目设计应有一定的前瞻性和可延续性,留有一定的发展空间,有利于推行垃圾从末端治理向全过程控制转变,促使从源头减少废物产生量。e)餐厨垃圾处置工程的规划、设计、建设和管理,应符合国
12、家环保方面的法律、法规和标准的要求,符合国家循环经济政策,符合行业和地区规划,满足卫生环境和城市景观环境的要求,为市民创造一个清洁舒适、优美和谐的生活环境。f)总体布置合理,与周围环境协调,“三废”治理方案有效、合理。g)综合考虑厂址、环境、地质、水文等条件,坚持因地制宜、从西宁市的实际出发的原则,做到工程项目的环境效益、社会效益和经济效益相统一。第四章第四章 工艺介绍工艺介绍 4.1 工艺流程工艺流程图图 餐厨垃圾称重计量原料仓破碎分选装置异物质亚临界装置亚临界出料池除油系统厌氧消化系统沼渣脱水系统污水调节池污水处理系统沼气焚烧厂掺烧填埋、焚烧或回收粗油脂外卖沼气处理系统垃圾焚烧发电厂符合要
13、求的蒸汽(来自焚烧厂)污水达标排放滤液脱水试剂其他废水剩余污泥废渣沼渣剩余沼气脱气罐废蒸汽焚烧厂掺烧图 4-1:工艺流程框图 4.2 工艺工艺流程流程简述简述 餐厨垃圾经过收集后,经专用餐厨垃圾车运输至餐厨垃圾处理厂,经称重后纳入餐厨垃圾原料仓。原料仓中的餐厨垃圾采用输送机输送至破碎分选机,原料仓及输送机具有固液分离(滤水)功能,可滤出大部分的滤液,剩余的固渣在破碎分选机中进行异物质分选。经过破碎分选后物料进入亚临界装置,在高温高压下进行有机物水解、液化,生成高浓度的有机废液。亚临界处理产生的废蒸汽进入脱气罐,直接加热原料固液分离的滤液,加热后的滤液进入亚临界出料池,与亚临界处理的有机废液混合
14、。混合后的物料进入除油系统的离心式固液分离机进行一次固液分离,分离出来的液相油水混合物通过格栅分离机进行二次固液分离,去除悬浮和漂浮的异物后,进入油水分离系统,分离油水混合物中的油脂。经过油脂分离后的脱脂液与一次固液分离的固相残渣混合进入厌氧消化系统。进入厌氧消化系统的物料在厌氧微生物的作用下,大部分有机物被分解生成沼气,剩余的消化液进行沼渣脱水,液相废水进入污水处理系统处理达标排放,固相沼渣运至焚烧厂焚烧处置。除油系统中分离出的油脂外卖出售。第五章第五章 工艺工艺说明说明 5.1 前处理系统前处理系统 餐厨垃圾中混杂着一些无法被微生物转化的物质,为了不影响后续工艺,必须对餐厨垃圾进行预处理,
15、去除这部分物质。无法被微生物转化的物质可以分为两大类:比重比较大的(如金属、石块、玻璃等)和比重比较小的(如塑料包装袋、棉织品、纸张等)。前处理系统主要有称重、原料仓、破碎分选机、螺旋输送机等设备。餐厨垃圾由收运车收集、称重后送至原料仓进行储存,原料仓及其后端螺旋输送机都具有滤水功能,在储存及输送过程中对物料进行滤水处理,滤出液在集水槽中进行收集后泵送至亚临界出料池,固相物料由螺旋输送机输送至破碎分选机进行异物质分选,分选后的餐厨物料进行后端亚临界系统进行处理,分离出的异物质由皮带输送机输送至异物质收集箱进行储存、送至焚烧厂进行焚烧处理。1、称重系统、称重系统 餐厨垃圾在运至处理厂后,首先经过
16、地磅称重计量后运送至原料仓卸料;卸料后的收运车再一次通过地磅称重计量。以确定每车的收运量。地磅主要设计参数如下主要设计参数如下:规格:20T;外观尺寸:3.0m8.0m(LW);数量:1 座 2、原料仓、原料仓 餐厨垃圾经地磅房称重,进入到预处理车间。然后卸入原料仓内。原料仓用来密闭盛放收集来的餐厨垃圾,将餐厨垃圾通过组合双轴螺旋输送机输送到破碎分选机进行破碎分选,螺旋输送机设置孔径为 8mm 的滤水孔,滤出餐厨垃圾中50%以上的渗沥液。原料仓出料螺旋与组合螺旋输送机之间设有阀门,可以随时关闭阀门,对设备进行检修。原料仓设有自动密闭盖,预处理车间采用自动密闭门,结合臭气引风收集和除尘除臭系统,
17、实现进料过程的清洁生产。原料仓主要设计参数如下主要设计参数如下:有效容积:120m3 外观尺寸:4.5m5.0m6.5m(LWH);数量:1 座 输送螺旋输送螺旋 规格:10m3/h 数量:1 套 3、破碎分选机、破碎分选机 餐厨垃圾由原料仓经螺旋输送机输送至破碎分选机进行轻型异物质分离。轻物质分离的原理为:轻物质分离器为螺旋结构,在电机的高速旋转下会产生强离心力,进入分离器中的有机物料被甩至分离器内壁,并沿着分离器内壁下降,进入后端的中间暂储槽中,轻物质则通过内部螺旋上升,再通过设置在分离器侧面的出料孔出料至收集箱内。设备内壁设有螺旋刀具,在实现分选功能的同时对物料进行一定程度的进一步破碎。
18、破碎分选机主要工艺参数主要工艺参数:破碎分选机分选尺寸:30mm;设备运行时间为:16h/d。数量:1 台 5.2 JS-ST 系统系统 该工艺段主要由中间暂储槽、JS-ST 进料泵、JS-ST 装置、JS-ST 水储罐、脱气罐、亚临界水输送泵主体设备构成。JS-ST 装置工作原理是将餐厨废弃物置于高温高压下,餐厨废弃物中的有机物质发生物理、化学性质变化,实现颗粒有机物的水解、増溶,同时将部分大分子有机物分解为小分子有机物。前分选系统分离出且经过异物分选及破碎的固体餐厨物暂存于中间暂储槽中,经亚临界输送泵输送至亚临界装置,利用水在高温、高压下的特性变化将餐厨物料中固体有机物进行颗粒的水解、増溶
19、,很大程度上减少了颗粒状有机物的浓度,同时固态油脂的溶解液化促进了油脂的液滴聚集和上浮,从而有利于油脂的分离。亚临界处理完成后,先充分利用前端螺旋滤液在脱气罐内回收二次蒸汽,剩余二次蒸汽再用补充冷却水回收。当亚临界装置内压力降至常压后开启该装置缷料阀,亚临界水自流至亚临界水储罐,经过一段时间静置以使比重较大的异物质沉降后,上部清液与脱气罐内混合物料共同进入除油系统进行油水分离处理。JS-ST 装置运行参数运行参数:工作温度:180;工作压力:1.1MPa;运行时间:16h/d。数量:1 套 图 5-1:JS-ST 装置 JS-ST 装置主要功能如下:(1)通过 JS-ST 装置,在设定时间内用
20、蒸汽将物料直接加热进行高温高压处理,可将有机物分解、液化。(2)本设备的主要目的是将细胞破碎以及实现有机物的溶出,同时将大分子的蛋白质等有机物,分解成小分子片段,提高物料的可生化性。经过处理后的物料更适合于厌氧发酵(沼气基质)的有机物,能显著提高废弃有机物厌氧消化时的总 COD 去除率,提高沼气产率。(3)JS-ST 装置是高温高压的密闭容器,不但提高了餐厨垃圾中油的分离率,同时还可以达到灭菌的效果,在处理过程中无有害气体及恶臭产生,为后端处理的副产品的应用提供了卫生和安全保障。(4)JS-ST 装置采用蒸汽加热,蒸汽来自焚烧厂,如果焚烧厂蒸汽品质达不到亚临界要求,则采用蒸汽锅炉供气,蒸汽锅炉
21、采用厌氧消化产生的沼气作为燃料。系统设计过程中充分考虑废热的回收和利用,系统整体能耗较低。5.3 除油系统除油系统 餐厨垃圾废液除油技术是指在对餐厨垃圾经过蒸汽高温高压湿热水解后,垃圾中的油脂可浮性大幅增强,利用高效分离设备进行油脂回收的技术。通过前端加热后使餐厨垃圾中的固态油脂液化,同时降低物料粘度,提高固液分离效率。另外将传统的重力沉降隔油改为机械强制分离(油水分离机),缩短了隔油时间,提高了油水分离效率。该系统主要由固液卧螺离心机、固液格栅分离机、碟式分离机、一体式油水分离机、废液分离液储槽、脱脂液储槽、混合槽等组成。亚临界装置湿热水解处理后的餐厨垃圾,通过输送泵在卧螺离心固液分离机作用
22、下,将较重颗粒的废渣进行分离,剩余的餐厨液流入 1 次分离液储槽。通过输送泵将 1 次分离液储罐的物料泵送至固液格栅分离机实现悬浮颗粒及漂浮颗粒物的固液分离,剩余的餐厨液流入 2 次分离液储槽,2 次分离液经泵送至碟式分离机进行油水分离,分离后的脱脂液与固液卧螺离心机分离出的废渣一同进入混合槽,混合均匀后进入调整槽,分离后的油相(含水率约为 3%)自流至储油槽进行暂存后送至一体式油水分离装置进行油水分离(含水率约为 0.5%),分离出油脂进入生物柴油系统进行深度处理。除油系统主要技术指标:主要技术指标:固液卧螺离心机:固体去除率 95%,料渣含水率小于 80%;固液格栅分离机:SS 损失率 5
23、%,异物质去除率 95%;碟式分离机:油脂回收率为 90%,分离后水中含油率小于 0.3%。数量:1 套 5.4 厌氧厌氧消化消化系统系统 5.4.1 工艺原理工艺原理 厌氧消化是指在隔绝氧气的情况下,物料中的有机物先是被厌氧细菌代谢,转化为有机酸,然后厌氧的甲烷细菌降解有机酸为甲烷和二氧化碳。厌氧消化的过程是由许多中间步骤组成的复杂过程,其基本原理目前被人们广泛接受的是三阶段理论。此理论将复杂的厌氧生化过程大致可以分为三个阶段,即:水解发酵阶段;产氢产乙酸阶段;产甲烷阶段。相应的,将厌氧发酵微生物分为发酵细菌群、产氢产乙酸菌群和产甲烷菌群三个主要的细菌群。三个阶段过程是相互独立但又相互联系的
24、。第一阶段为水解发酵阶段。在该阶段,复杂的有机物在厌氧菌胞外酶晦作用下,首先被分解成简单的有机物,如纤维素经水解转化成较简单的糖类;蛋白质转化成较简单的氨基酸;脂类转化成脂肪酸和甘油等。继而这些简单的有机物在产酸菌的作用下经过厌氧发酵和氧化转化成乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类。参与这个阶段的水解发酵蘸主要是厌氧菌和兼性厌氧菌。第二阶段为产氢产乙酸阶段。在该阶段,产氢产乙酸菌把除乙酸、甲酸、甲醇以外的第一阶段产生的中间产物,如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类等转化成乙酸和氢,并有 CO2产生。第三阶段为产甲烷阶段。在该阶段中,产甲烷菌把第一阶段和第二阶段产生的乙酸、H2和 CO2等转化为甲烷。三阶段理论
25、认为产甲烷菌不能利用除乙酸、H2/CO2和甲醇等以外的有机酸和醇类,长链脂肪酸和醇类必须经过产氢产乙酸菌转化为乙酸、H2和 CO2等后,才能被甲烷菌利用。5.4.2 技术特点技术特点 本项目的废弃有机物经过亚临界装置的预处理后,有机物(生物质等)中的细胞得到了充分的破碎,同时溶解性有机物的比例得到很大的提升,提高了污泥厌氧消化的速率和降解程度;另一方面,由于亚临界的处理对物料的物理性质也进行了很大程度的改善,使得物料在厌氧消化系统中的传质、传热性能得到很大的提升,有利于厌氧消化反应的进行。本项目将发酵液调整槽和厌氧消化槽分开,提高了沼气发酵的效率。同时设置了 1 座调整槽及 1 座厌氧消化槽,
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