隨著我國市場經(jīng)濟發(fā)展快速，人民生活水平穩(wěn)步提高，日益發(fā)達的畜禽養(yǎng)殖業(yè)、日益增多的餐廚垃圾以及每年大量的農(nóng)作物秸稈廢棄物帶來了嚴重的環(huán)境污染問題。將城鄉(xiāng)有機廢棄物集中收集處理，建設(shè)有機廢棄物集中處理中心，將有機廢棄物轉(zhuǎn)化為清潔能源和有機肥料，同時減排溫室氣體，不僅有效治理有機廢棄物帶來的污染問題，還可以助力循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。
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一、項目背景及規(guī)模
位于江蘇省徐州市沛縣的徐州國新規(guī)?；袡C廢棄物處理中心是一個兼顧環(huán)境保護、清潔能源供給、有機肥供應(yīng)和溫室氣體減排為一體的項目，該項目由維爾利全資子公司杭州能源環(huán)境工程有限公司總承包建設(shè)，是2017年中央預(yù)算內(nèi)規(guī)模化大型沼氣工程，于2019年9月竣工驗收，開始正式投入生產(chǎn)。徐州國新項目結(jié)合了沛縣畜牧業(yè)及農(nóng)業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護的實際要求，處理原料包括畜禽糞便、環(huán)衛(wèi)糞便、秸稈及餐廚垃圾，實現(xiàn)了多元原料協(xié)同和城鄉(xiāng)有機廢棄物統(tǒng)籌資源化處理。
徐州國新項目預(yù)計年處理畜禽糞便36萬噸、環(huán)衛(wèi)糞便2.4萬噸、秸稈2萬噸、餐廚垃圾1.4萬噸，年產(chǎn)沼氣1980萬立方米，其中一部分提純成生物天然氣，年產(chǎn)量為700萬方，接入沛縣港華燃氣管道，另一部分燃燒發(fā)電，年產(chǎn)量為1580萬度，電力并入電網(wǎng)，發(fā)電產(chǎn)生的余熱回收。厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的沼渣可作為生產(chǎn)固態(tài)有機肥的原料，預(yù)計年產(chǎn)3.5萬噸固態(tài)有機肥和復(fù)合肥、30萬噸沼液，為周邊種植戶提供更多的選擇。熱電肥聯(lián)產(chǎn)，實現(xiàn)產(chǎn)品的多元化，形成“生物質(zhì)-沼氣-天然氣-發(fā)電-肥料”循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈。
二、解決方案及技術(shù)優(yōu)勢
徐州國新項目收運廠區(qū)周邊30km以內(nèi)的原料至廠區(qū)，原料進入下圖所示的處理系統(tǒng)，最終產(chǎn)出可出售的產(chǎn)品。
徐州國新項目工藝流程示意圖
1、預(yù)處理單元
預(yù)處理單元將不同性質(zhì)的各原料分開處理，糞便均采用槽罐車運至本項目預(yù)處理車間，考慮到雞糞中會混有一定量的砂石，雞糞預(yù)處理采用水解除砂工藝去除糞污中的砂石。廠區(qū)內(nèi)黃貯處理后的秸稈經(jīng)過破碎機破碎后，進入水解池。
預(yù)處理車間螺旋除砂裝置及除砂效果、項目現(xiàn)場秸稈預(yù)處理裝置
2、厭氧發(fā)酵單元
本項目厭氧發(fā)酵處理系統(tǒng)采用中溫一體化CSTR厭氧發(fā)酵工藝，在發(fā)酵罐內(nèi)采用攪拌和增溫技術(shù)，發(fā)酵過程穩(wěn)定，便于管理，易啟動，運行費用低；且一體化沼氣發(fā)酵裝置集厭氧發(fā)酵和儲氣為一體，不需要另配單獨貯氣柜，節(jié)省占地，工程投資相對較低。
一體化CSTR厭氧發(fā)酵罐
3、沼氣凈化提純及利用單元
厭氧發(fā)酵罐產(chǎn)生的沼氣是含飽和水蒸氣的混合氣體，除含有氣體燃料CH4和CO2外，還含有H2S和懸浮的顆粒狀雜質(zhì)。沼氣中的H2S不僅有毒，而且有很強的腐蝕性。過量的H2S和雜質(zhì)會危及后續(xù)設(shè)備的壽命。本項目采用生物脫硫工藝對沼氣進行預(yù)處理，生物脫硫后三分之一的沼氣經(jīng)發(fā)電機燃燒后產(chǎn)生電能；另三分之二的沼氣經(jīng)變壓吸附（PSA）提純生產(chǎn)生物天然氣。
沼氣經(jīng)過初步凈化處理后送入變壓吸附裝置區(qū)，首先經(jīng)過干法脫硫及過濾將沼氣中的硫化氫脫至10ppm以內(nèi)，然后經(jīng)沼氣壓縮機加壓至0.5Mpa·G后通過氣液分離及脫油，再經(jīng)脫碳裝置將沼氣中的CO2、H2O等雜質(zhì)氣體脫除，最后合格的產(chǎn)品氣接入燃氣管道。
沼氣生物脫硫及變壓吸附提純單元
三、成果及意義
目前徐州國新項目正在服務(wù)周邊8個鎮(zhèn)區(qū)，已將500多家規(guī)模養(yǎng)殖戶納入收運體系，日收運800噸左右，預(yù)計2020年夏天達產(chǎn)后，可做到應(yīng)收盡收；另外，全縣已有700多家飯店與徐州國新項目簽下餐廚廢棄物的收運協(xié)議，周邊的公共廁所和小區(qū)化糞池的糞便也會進行收集處理。項目下一步準備逐步增加秸稈，進行厭氧發(fā)酵，提高沛縣農(nóng)作物秸稈資源化處理和高值化利用。
徐州國新項目的建成與逐步達產(chǎn)，使得周圍鎮(zhèn)區(qū)的畜禽糞便可以做到日產(chǎn)日清，讓糞便不出戶、不過夜，實現(xiàn)對外“零排放”，周邊地區(qū)的餐廚垃圾、環(huán)衛(wèi)糞便、農(nóng)作物秸稈也將通過資源化利用變成廢寶，統(tǒng)統(tǒng)變?yōu)樯锾烊粴饧半娔?/span>，最終實現(xiàn)環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益三贏。
徐州國新項目已入選江蘇省生物天然氣中長期發(fā)展規(guī)劃項目，迎合了規(guī)?；⒁?guī)范化種植和養(yǎng)殖的趨勢，以畜牧大縣和規(guī)模養(yǎng)殖場為重點，以沼氣、生物天然氣和電能為主要處理方向，以農(nóng)用有機肥和農(nóng)村能源為主要利用方向，是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的必要配套設(shè)施。