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污泥高温厌氧消化和沼气净化
普拉克环保系统（北京）有限公司
普拉克中国沼气利用项目业绩表
运行中的沼气项目
•
北京高碑店二期500,000m3/d污水厂的污泥中温消化沼气利用（1999年）
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山东曲阜40,000m3/d污水处理厂污泥的中温消化沼气利用（2000年）
•
山东兖州40,000m3/d污水处理厂污泥的中温消化沼气利用（2000年）
•
广东梅山马利酵母污水厌氧沼气利用（2001年）
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哈尔滨马利酵母废水厌氧沼气利用（2001年）
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华泰纸业高浓度造纸废水60,000m3/d厌氧沼气利用（2005年）
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河北马利酵母废水厌氧沼气利用（2005年）
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河南银鸽纸业15,000m3/d废水厌氧沼气利用（2007年）
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河南白云纸业48,000m3/d废水厌氧沼气利用（2008年）
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青岛胶南600吨/天生活垃圾沼气发电项目（2008年）
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重庆市500吨/天餐厨垃圾沼气发电项目（2009年）
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曹妃甸生态城家庭垃圾（黑水）沼气利用示范项目（2009年）
中标项目或在建 的沼气项目:
•
昆明市200吨/天餐厨垃圾沼气发电项目（2010年）
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海南海口市500吨/天混合垃圾车用燃气项目（2010年）
内容
• 污泥厌氧高温消化
• DEAMON脱氮工艺
• 沼气利用
污泥厌氧消化
• 可以产生甲烷，回收能量
• 包括中温消化(35oC)，高温消化(55oC)
厌氧高温消化
Thermophilic Anaerobic Digestion
• 污泥分解速度快，产气速度高
Quick speed reaction
• 所需消化时间短，消化池容积小
Short retention time, small tank
• 改善污泥脱水性能
Easy to be dewatered after digestion
• 杀灭寄生虫卵和致病菌
Hygiene sludge, kill pathogens
厌氧高温消化
Thermophilic Anaerobic Digestion
• 能量消耗大，热量损失大
Consumption of heat and energy
• 搅拌效率影响
Need of effective mixing
• 池型选择 (卵型，圆柱形)
Selection of tank shape (cylindrical or egg-shaped)
消化器搅拌器
Digester Agitator
机械搅拌器 Mechanical Mixing
加入
0,40
0,20
8.20
8.40
9.00
9.20
9.40
10.00
10.20
10.40
11.00
11.20
11.40
12.00
12.20
12.40
13.00
13.20
13.40
14.00
14.20
14.40
15.00
15.20
15.40
16.00
16.20
16.40
17.00
mg Li/l
氯化锂测试 Lithium Chloride Test
2,00
理论值 1.65 mg/l
1,80
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,00
time
消化罐搅拌器 Digester Agitator
• 专为消化罐设计的污泥搅拌器
Designed for Anaerobic Digestion Tank
• 低能耗、高效率
Low energy consumption, High efficiency
• 经济的圆柱形消化罐，不会形成污泥沉降的死
角。
Economic cylindrical tank, no dead zones
泥/水，泥/泥热交换器
Sludge/Water，Sludge/Sludge Heat Exchanger
•
•
•
•
•
专为污泥介质设计
Unique design specially for sludge
热传导能力强，交换面积大
Large throughput area
使用专利技术的回流腔结构，热转移效率高，
且不易堵塞。
Patented turning chamber High heat
transfer
安装体积小，设计紧凑，仅需极少维护。
Compact unit that is easy to install
Simple inspection and maintenance
可灵活应用的封闭循环回路
Closed water circuit between two
separate heat exchangers
-6
Kinematic Viscosity *10 ( m2/s)
Viscosity
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
50
100
150
200
250
300
Shear rate S -1
Kalmar Raw Sludge
Kristianstad Rawsludge
Madison Digested 95 °F
Vimmerby Digested
Bromma Raw sludge
Linköping
Bromma Digested
Madison Raw 50 °F
Luleå Digested 68 °F (20°C)
Piteå Raw (20°C)
Water
Kalmar Digested
Vimmerby Raw
Luleå Raw 68 °F (20°C)
Piteå Digested (20°C)
泥/泥热交换器
Sludge/Sludge Heat Exchanger
工艺优势 Process benefits
•增强消化池的效果
Enhances efficiency of digestion and hygenisation
•平衡污泥的温度曲线
Equalizes the sludge’s temperature profile
•维护更容易并避免了法兰过多带来的麻烦
Makes maintenance easier and eliminates problems
with multiple flanges
•减少水头损失
Reduces pressure loss
•堵塞的风险最低
Minimizes risk of clogging
•没有污泥污染的风险
Eliminates risk of sludge contamination
•能量节省回收
Energy saving and recovery
Sludge/Sludge heat exchanger
泥/泥热交换器
35℃
8℃
55℃
35℃
35℃
8℃
28℃
8℃
Gässlösa WWTP Borås
内容
• 污泥厌氧高温消化
• DEAMON脱氮工艺
• 沼气利用
DEAMON脱氮工艺
进水
预处理设施
FeSO4
COD
BOD
SS
总氮
总磷
300 mg/L
150 mg/L
150 mg/L
30 mg/L
4 mg/L
吸附曝气池
沼气发电
初次沉淀池
厌氧高温消化池
磷的化学沉淀
生物硝化反硝化池
二次沉淀池
DEAMON
超声消解装置
污泥处理工艺
回用水处理
出水
污泥脱水
COD
BOD
SS
总氮
总磷
<60 mg/L
<20 mg/L
<20 mg/L
<15 mg/L
<0.5mg/L
外运
污泥脱水上清液
Supernatant of Sludge Dewatering
• 流量小，仅为污水流量的1-2%
• Small flow，1-2% of the wastewater influent
• 氮浓度高，>400mg/L
• High N concentration，>400mg/L
• 进水总氮负荷的15-20%
• 15-20% of the total nitrogen load of the influent
微生物氮转化途径
Possible Microbial N-conversions
NO3
O
2
NO2
CO
D
CO
D
N2
O
2
NH4
硝化 / 反硝化脱氮
亚硝化 / 反亚硝化脱氮
DEAMON 脱氮 （亚硝化+厌氧氨氧化）
DEAMON工艺需氧量和碳源
Oxygen demand and carbon sources
• 硝化/反硝化
Nitrification/Denitrification
4.6kgO2/kgN，5.5kgCOD/kgN
• 亚硝化/反亚硝化 Nitritation/Denitritation
3.4kgO2/kgN，3.7kgCOD/kgN
• DEAMON脱氮（亚硝化+厌氧氨氧化）
DEAMON (Nitritation + Deammonification)
1.7kgO2/kgN，不需COD
DEAMON 悬浮填料
DEAMON 试验厂
DEAMON试验厂反应速度和氮去除效果曲线
NO2-N Ablauf
NO3-N Ablauf
N anorg Zulauf
N anorg Eliminiert
500
2,5
400
2,0
300
1,5
200
1,0
100
0,5
0
0,0
-1
2
12
12
-1
1
-0
5
-1
0
12
-9
12
-8
12
-7
-0
5
3,0
-0
5
600
-0
5
3,5
-0
5
700
-0
5
4,0
N anorg [g/m2*d]
NH4-N Ablauf
800
12
NH4-N, NOx-N [mg/l]
NH4-N Zulauf
斯德哥尔摩Himmerfjärden污水厂
DEAMON 脱氮工艺
DEAMON Nitrogen Removal
•
•
•
•
需氧量仅为硝化-反硝化过程的35%，节省能耗
Oxygen demand is only 35% of the nitrificaiton / dinitrification
process，energy saving process
脱氮效率可达80%
Nitrogen removal efficiency could reach 80%
无需有机碳源
No carbon source needed
在脱氮过程中与硝化-反硝化相比只产生25%的剩余污泥
25% Sludge production of the Nitrification / Denitrification process
内容
• 污泥厌氧高温消化
• DEAMON脱氮工艺
• 沼气利用
Harbin Mauri Yeast Wastewater Treatment Plant
哈尔滨马利酵母污水处理厂
热能
污泥干化
沼气利用
热电联供
车用燃料
Steam Boiler
蒸汽锅炉
Drying of sludge and heat recovery
污泥干化和热量回收
挪威奥斯陆
Bekkelaget污水厂
污泥干化
热能
沼气利用
污泥干化
热电联供
车用燃料
干化后污泥 Sludge after drying
Gas Engine of Gaobeidian WWTP
沼气电机，高碑店污水处理厂
热能
沼气利用
污泥干化
热电联供
车用燃料
沼气发电机效率
Efficiency of Gas Engine
沼气发电机 Gas Engine
• 电能供污水处理厂使用
Electrical energy could be used by the plant
• 热能用于加热高温消化污泥，DEAMON池
Heat could be recovered for heating DEAMON process
• 热能也可用于供暖
Thermal recovery as heating source
Contents of raw gas
沼气成分
• Methane, CH4
60-70%
• Carbondioxide, CO2
30-40 %
热能
• Water, H2O
saturated
• Hydrosulphide, H2S
30-100 ppm
• Traces of oxygen, nitrogen etc.
沼气利用
污泥干化
热电联供
车用燃料
Methods of upgrading 沼气提纯方法
•
Water scrubbing 水洗涤
CO2 is absorbed in water. Due to high pressure, some methane is
absorbed together with CO2 and lost to the atmosphere.
二氧化碳被水吸收。在高压状态下，部分甲烷会和二氧化碳一起被水吸收，
并最终释放到大气中。
•
PSA (Pressure Swing Absorption)变压吸附
Alternating pressure in filter columns with special absorbent. Methane
lasting in columns during pressure relief is lost.
在过滤柱中装填吸收调料，通过变压吸附吸收二氧化碳。在吸附柱释放压力
过程中，部分甲烷会被释放到大气中。
•
CAPure Contact technology Cooab吸收技术
CO2 is absorbed at low pressure enabling no absorption of methane and
thereby no loss.
二氧化碳在低压状态下被吸收，甲烷没有损失
Gas upgrading – CAPure System
H2S
adsorption
CO2
adsorption
CO2
stripping
Activated Chemical
Heat
carbon
filters
exchanger with steam
heating
Heat recovery
adsorption
in
liquid
Stripping
Gas
drying
Odourisation High pressure Fuel gas
compression filling
and storage
station
Benefits with CAPure-technology
CAPure 工艺的优势
• No methane loss to atmosphere 无甲烷排放
• Upgrading at low pressure 低压净化
• Less need for electrical power 电耗低
• Excess heat can be used for heating of
digester or houses 产生余热可用于加热
• Prooven technology in the field of natural gas
成熟的天然气净化技术
Biogas Upgrading Plant in Boras， Sweden
沼气提纯为车用燃料——天然气
CAPure沼气提纯
提纯沼气加气站
The end