啤酒厂污水处理车间沼气的利用.doc

《啤酒厂污水处理车间沼气的利用.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《啤酒厂污水处理车间沼气的利用.doc（5页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、啤酒厂污水处理车间沼气的利用 麒麟啤酒（珠海）有限公司在新工厂污水处理车间设计招标时，选择了既保护环境同时又能给公司创造更多经济效益的工艺方案。 概况 近年来随着我国人均消费水平的提高，国内的啤酒消费量不断增加，各大啤酒生产厂家纷纷扩建或新建啤酒厂。基于市场的需要，麒麟啤酒（珠海）有限公司在2006年开始筹建一个年产20万千升啤酒的新工厂，本着“生产高品质生啤的充满清洁感的节能型新工厂”的宗旨，通过精心设计和施工，工厂于2007年建成投产。 啤酒厂最大的污染是废水排放，平均每生产1千升啤酒就会产生近5吨的废水，这些废水主要含糖类和醇类等有机物。有机物浓度较高，无毒，但排入水体要消耗大量的溶解氧

2、，对水体环境造成严重危害。国内啤酒厂废水中CODcr含量一般在1000 mg/L2500mg/L，BOD5含量为600 mg/L1500 mg/L，具有较高的生物可降解性。 企业本着高度的社会责任感，在新工厂污水处理车间设计招标时，就提出了不仅要达到GB19821-2005 啤酒工业污染物排放标准，更要达到广东省地方标准DB4426-1989 水污染物排放标准中的一级标准。在此前提下，污水处理采用厌氧+好氧的模式几乎是唯一的选择。在污水的厌氧处理过程中，会产生出大量的沼气，早先的处理方式几乎全部采用火炬高点燃烧放空，不仅巨大的热量被浪费，而且未经脱硫处理的沼气燃烧后产生的SO2对空气也造成了污

3、染。选择一种环境友好，同时又能给公司创造最大收益的处理方法，是摆在我们面前的一个课题。 一、污水处理工艺 通过比较论证，新工厂的污水处理选用了厌氧IC反应器+好氧活性污泥法+砂滤的处理工艺。其基本流程为： 集水井粗格栅细格栅均衡池预酸化池IC反应塔兼氧池曝气池二沉池砂滤排水明渠。 厌氧处理的核心IC反应塔含有上下两个类似于UASB的反应室。其中一个负荷高，一个负荷低，它的特点是沼气在整个反应器中分两个阶段进行分离。在第一阶段收集的气体驱动气流上升，并形成内部循环流，故此给这种反应器起名为内循环反应器。 该工艺具有效率高、运行成本低、抗冲击负荷能力强的优点。经过处理后的废水，远远超过国家一级排放

4、标准，被大量用于新工厂的清洁、绿化和锅炉柴油储罐的降温，甚至被用于污水处理车间饲养金鱼。 麒麟啤酒新工厂污水处理系统的设计最大能力为：6000m3/d，COD 3000。正常生产情况下，平均污水处理量为1,000,000 m3/y，COD 2000左右。在IC反映塔中，大约75%的COD被生物降解转化为甲烷，理论上，每去除1kg COD，产生0.35m3的CH4，由于沼气中甲烷的含量在70%左右，所以，每年可以产生75万Nm3的沼气。根据以往的经验，沼气的燃烧值在6500kcal/Nm3左右。 二、沼气利用方法 近年来新建的啤酒厂，几乎全部采用了厌氧+好氧的污水处理工艺，厌氧的处理过程中会产生

5、大量的沼气。因为沼气的主要成分甲烷是一种温室气体，国家明令禁止直接排放，所以对于沼气的处理和利用，已经不单单涉及到经济效益问题，而是上升到了环境保护问题的高度。不同的啤酒厂对沼气的处理方法不尽相同，大致有以下几类：1.副产沼气用于内燃机发电； 2.副产沼气用于燃料电池发电； 3.副产沼气用于大型燃煤锅炉的助燃； 4.副产沼气用小型锅炉生产蒸汽； 5.少数企业采用火炬高点燃烧放空。 在我们新工厂的设计过程中，也有几种不同的意见，大部分的人倾向于将沼气用于内燃机发电，最终采用哪种利用方法，我们就各种方案的投资和收益状况进行了调查和分析。 三、沼气用于内燃机发电 本世纪来，国内许多的设备制造厂家已经

6、推出了一系列的内燃机，可以使用像污水沼气这样的低压低热值气体来发电，每立方米沼气大约可以产生1.8KWH2KWH的电能，发电装置热效率约为30%35%，内燃机的高温尾气热量还可以进行回收，副产低压蒸汽、热水或用于空调机组。 沼气用于发电的基本流程为： 厌氧反应器沼气储罐增压风机脱硫脱水计量阻火器发电机组 该技术已成熟并工业化，在部分啤酒厂已经有安装投入使用的实例。建设两套100KWH的发电机组总投资约120万元。 如果我们采用本方案，预期总收益计算如下： 总沼气气量： 750,000 Nm3/a 发电效能： 2 KWH/ Nm3 电单价： 0.68元/ KWH 年收益： 1,020,000元

7、四、沼气用于燃料电池发电 截至2000年为止，全球市场上已经有近千台工业化的燃料电池投入测试运行，燃料电池的高效率、无污染、建设周期短、易维护以及低成本的潜能将引爆21世纪新能源与环保的绿色革命。如今，在北美、日本和欧洲，燃料电池发电正以惊人的势头快步进入工业化规模应用的阶段，将成为21世纪继火电、水电、核电后的第四代发电方式。 目前已经投入运行的以天然气和净化煤气为燃料的MCFC和SOFC发电效率高达55%65%，而且还可提供优质余热用于联合循环发电，是一种优良的区域性供电电站。热电联供时,燃料利用率可以高达80%以上。在麒麟公司日本的一家工厂里，使用了利用沼气为燃料的熔融碳酸盐燃料电池系统

8、，综合热效率达到了72%以上（发电效率47%以上、废热回收效率25%以上）。 按照以上数据，我们每年可以获得的电量为：750,000Nm36500kcal/Nm34.247%3600=2,673,125KWH年收益： 1,817,725元。但燃料电池发电装置还处于发展阶段，不能做到工业化、市场化和标准化，初期的投资也十分的庞大，当年的报价超过2万元/KW。 五、沼气用作锅炉燃料 上世纪90年代后期，因为沼气发电的技术还不十分成熟，也有一些公司采用了将沼气送入燃煤锅炉燃烧的方法来回收能源。这种方法只需要在现有的锅炉炉膛中增加一套燃烧装置，再对锅炉进行一些调整就可以了。投资很少，但经济效益依然十分

9、可观，计算如下： 燃煤发热值：5200 kcal/kg 燃煤价格：600元/吨 年收益：750,000Nm36500kcal / Nm3600 / 600元/吨（5200kcal /kg1000）=562,500元 我公司所在的珠海市是一个环境美丽的旅游城市，被誉为“最适合居住的城市”，1998年，珠海市还荣获“联合国改善居住环境最佳范例奖”。为了保证空气的质量，珠海市政府禁止在辖区内新增任何使用煤炭、重油和秸秆的锅炉，在没有管道天然气和石油气供应的情况下，使用0#柴油成为公司唯一的选择。根据啤酒厂蒸汽用量波动大的特点，新工厂锅炉车间采用了安装20台1.7吨小型贯流式锅炉的配置。 如果将沼气用

10、于锅炉燃烧，相关计算如下： 沼气总燃烧值： 6500750,000=4.875109 kcal 沼气锅炉热效率： 93% 燃油锅炉热效率： 93% 柴油燃烧值： 10,200 kcal/kg 折合柴油数量： 478 Ton 柴油价格 4800 元/吨 年收益： 2,294,400 元 使用低热值沼气的工业锅炉装置已经是十分成熟的工业技术，为我们提供燃油锅炉的三浦公司也生产同规格的低压燃气锅炉，二者安装尺寸和外形基本一致，能够使用同一个台数控制器进行联动控制，并将沼气锅炉设定为优先启动，能够保证最大限度的利用沼气，减低柴油的消耗。增加两台1.7吨的燃气锅炉，包括电气控制和管路系统在内，投资仅为6

11、0万元左右。以上三种方式比较见表1。表1. 内燃机发电 燃料电池 锅炉燃料 沼气储罐 需要 需要 需要 沼气脱硫 需要 需要 需要 沼气脱水 需要 不需要 不需要 主要设备 2100KW内燃发电机 2200KW燃料电池 21.7吨锅炉 投资概算 120万元 800万元 60万元 年收益 102万元 182万元 229万元 运行、维护费用 高 中 低将沼气作为锅炉燃料用于生产蒸汽，从而降低柴油消耗的方案，因为其投资回收快，设备、工艺技术成熟，运行维护简单，不需要额外的厂房等众多优点，成为我们最终的选择。六、实际运行2007年夏季，新工厂投入运行，污水处理系统经过2个月的生物启动后，开始稳定的产出

12、沼气，实测沼气的主要成分如表表2 单位 脱硫前 脱硫后CH4 % 60.34 73.33CO2 % 8.33 5.92O2 % 6.26 7.92N2 % 25.07 12.83H2 ppm 25 23H2S ppm 480 26燃烧值 kcal/Nm3 6357 至今为止，整个系统运行稳定，仅发生过一次故障，原因为：沼气增压风机进口带水，导致轴承损坏。在更换轴承后，我们又在风机的入口增加了一条自动排水管道，彻底解决了这个问题。2008年，新工厂试运行实际啤酒产量不高，沼气产量没有达到设计的数据，同时2008年的0#柴油价格暴涨，全年平均柴油价格超过6800元/吨，但我们的实际收益依然非常可观。七、综述维护我们周围环境的碧水蓝天是每个企业人的义务，充分利用每一份资源不仅能够保护环境，也能给企业带来巨大的经济效益。在林林总总的节能方案中，企业要根据自身的具体情况进行分析，选择最适合自己的工艺方案。5