技術(shù)應用

污水厭氧處理系統在厭氧反應過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生沼氣，其主要成分是CH₄、CO₂、并含有少量H₂S、CO等，具有易燃、易爆的特點(diǎn)，且大量的沼氣排放到空氣中會(huì )造成環(huán)境污染。厭氧系統產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過(guò)合理的利用之后一方面會(huì )產(chǎn)生很大的經(jīng)濟效益，另一方面減少了直排造成的環(huán)境污染。

以年產(chǎn)包裝紙35萬(wàn)噸企業(yè)為例，噸紙水耗按6m³計算（車(chē)間排入污水處理廠(chǎng)噸紙水量），處理水量在6000m³/d左右，厭氧系統進(jìn)水按COD值7000mg/L左右。

沼氣的產(chǎn)生量取決于厭氧系統進(jìn)水的COD負荷及去除效率。一般包裝紙廢水處理中常見(jiàn)塔式厭氧系統COD去除效率均值在60%~65%，而一體化厭氧系統（山東環(huán)發(fā)科技專(zhuān)利技術(shù)）COD去除效率可穩定在85%以上，COD去除效率相對常見(jiàn)厭氧系統高出20%以上，而相對厭氧塔COD去除效率可高出30%~40%。采用一體化厭氧系統日產(chǎn)沼氣量約13000m³左右，相對其他厭氧處理系統每天可多產(chǎn)生沼氣3500m³~5000m³。

厭氧系統產(chǎn)生沼氣量較高，且沼氣產(chǎn)量根據生產(chǎn)情況基本穩定的情況下，可以做以下幾方面利用，由企業(yè)根據實(shí)際需要選擇沼氣利用方式。厭氧系統所產(chǎn)生沼氣主要的處理方式：

在冬季廢紙制漿造紙排出的污水水溫較低，一般在16-23℃，需要采用直接加熱或換熱的方式升高厭氧系統進(jìn)水溫度，升溫費用占比很大（不升溫處理厭氧去除效率下降，后期加藥成本高，污泥量大）。加熱可以采用蒸汽加熱或其它換熱的方式，蒸汽一般來(lái)源于燃燒鍋爐。厭氧系統產(chǎn)生的沼氣，壓力一般在2000~5000Pa，流量與進(jìn)水量、COD去除效率有關(guān)，通過(guò)沼氣穩壓柜，可以穩定的提供給鍋爐用于燃燒，沼氣燃燒產(chǎn)生的熱量利用水為介質(zhì)，通過(guò)專(zhuān)用循環(huán)管路對厭氧進(jìn)水進(jìn)行加熱升溫或用于生產(chǎn)。

沼氣進(jìn)行資源化利用能夠帶來(lái)良好的社會(huì )效益及環(huán)境效益。CH₄的燃燒值為35000～40000KJ/m³，沼氣的燃燒值隨CH₄含量而異，污水厭氧處理系統在厭氧反應過(guò)程中產(chǎn)生的1m³沼氣中CH₄含量一般在65%以上，1m³沼氣燃燒值約為26500 KJ/m³。標煤燃燒值為29274KJ/Kg，按熱值換算1.1m³沼氣等于1Kg標煤。根據前面計算得出的一體化厭氧系統產(chǎn)生的沼氣量相當于日減少標煤用量10~12噸，年減少標煤用量約3400~4000噸。一噸標煤排放CO₂約為2.66~2.72噸，經(jīng)計算相當于年減少CO₂排放量9000~11000噸。

沼氣發(fā)電機組運行流程圖

一體化厭氧沼氣發(fā)電機組

沼氣提純后可作為天然氣，用于天然氣加氣站使用，這種處理方式主要用于沼氣產(chǎn)量較大（一般沼氣產(chǎn)量≥10000m³/d）的項目。

近幾年國內逐漸淘汰燃煤鍋爐，以氣代煤，以山東為例，區域天然氣價(jià)格約為4.5元/m³，該案例中一體化厭氧系統沼氣產(chǎn)量13000m³/d，每年（按照340天計算）可產(chǎn)生經(jīng)濟效益至少1790萬(wàn)元（相對于其他厭氧處理系統，采用一體化厭氧處理系統每年可多產(chǎn)生經(jīng)濟效益至少480萬(wàn)元）。

沼氣燃燒器（火炬）更多是作為以上三種方式無(wú)法正常運行時(shí)的應急處理方式。當沼氣鍋爐或發(fā)電機組出現故障或停機檢修等原因導致無(wú)法運轉時(shí)，厭氧系統運行過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣可臨時(shí)通過(guò)沼氣燃燒器進(jìn)行燃燒處理。

說(shuō)到應急處理就不得不提安全防護問(wèn)題。沼氣中的化學(xué)成分為CH₄、H₂、CO、H₂S等，燃點(diǎn)很低，CH₄本身對健康沒(méi)有什么危害，是非致癌物，不會(huì )對人體產(chǎn)生影響。但是對于高濃度的CH₄，由于它會(huì )取代空中的O₂，造成缺氧環(huán)境，從而危害人身健康，甚至危害生命。沼氣中含有少量H₂S、CO等氣體，會(huì )造成人員中毒、昏迷等，甚至死亡。沼氣雖然在一般情況下是穩定的，與空氣中的O₂混合，一點(diǎn)火星就極易發(fā)生燃燒或爆炸，其爆炸體積比為5%~15%。所以要經(jīng)常對作業(yè)區域進(jìn)行通風(fēng)換氣，在作業(yè)區域設置防止火災及爆炸的安全警示，并配備呼吸防護裝備，如空氣呼吸器等。

山東環(huán)發(fā)科技開(kāi)發(fā)有限公司研發(fā)的一體化厭氧系統自動(dòng)化控制程度相對較高，工人只需要負責正常的設備巡檢等工作，因此人工成本可忽略不計。一體化厭氧系統操作簡(jiǎn)單，除了常規的巡檢檢測，基本實(shí)現無(wú)人值守；而其他厭氧處理系統需要嚴格控制進(jìn)水溫度、pH、揮發(fā)酸(VFA)、SO₄^2-等指標，并且當處理高濃度廢水時(shí)，需要采用回流的方法，用更多的二沉池出水稀釋原水中的有害物質(zhì)，這樣便加大了好氧生化處理水量及難度，一體化厭氧系統則不需要稀釋?zhuān)A處理出水（一沉池出水）直接進(jìn)入即可。

制漿造紙廢水厭氧處理系統采用山東環(huán)發(fā)科技開(kāi)發(fā)有限公司的一體化厭氧系統，實(shí)現了廢水的資源化綜合利用。采用一體化厭氧系統將大大減少制漿造紙企業(yè)的電耗，同時(shí)大大減少CO₂的排放量，在實(shí)現低成本廢水處理的同時(shí)產(chǎn)生大量經(jīng)濟價(jià)值，廢水處理系統實(shí)現能源自給并使廢水處理系統實(shí)現盈利運行，為企業(yè)未來(lái)發(fā)展創(chuàng )造了更多的經(jīng)濟效益，也能夠帶來(lái)良好的社會(huì )效益以及環(huán)境效益。