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沼氣純化系統

沼氣純化系統. 報告綱要. 前言 生物處理 評估過程 純化流程 系統操作. 前 言. 上流式厭氣污泥床法 (Upflow Anaerobic Sludge Bed process) 簡稱 UASB 具有優良氣體、液體、固體三相分離器設計 厭氧處理產生沼氣氣體中含有高熱值甲烷。 甲烷燃燒後產生之蒸汽送回製程使用。 原有燃燒設備銹蝕及功能不彰。. 廢水處理系統. 快混及慢混池. 初沉池. 製程廢水進流. 調勻池. 厭氧處理. 好氧處理. 一級廢水處理系統. 加壓浮除. 二級廢水處理系統. 終沉池. 放流水. 生物處理方式.

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Presentation Transcript

  1. 沼氣純化系統

  2. 報告綱要 • 前言 • 生物處理 • 評估過程 • 純化流程 • 系統操作

  3. 前 言 • 上流式厭氣污泥床法(Upflow Anaerobic Sludge Bed process)簡稱UASB 具有優良氣體、液體、固體三相分離器設計 • 厭氧處理產生沼氣氣體中含有高熱值甲烷。 • 甲烷燃燒後產生之蒸汽送回製程使用。 • 原有燃燒設備銹蝕及功能不彰。

  4. 廢水處理系統 快混及慢混池 初沉池 製程廢水進流 調勻池 厭氧處理 好氧處理 一級廢水處理系統 加壓浮除 二級廢水處理系統 終沉池 放流水

  5. 生物處理方式 • 生物處理法係利用微生物分解廢水中複 雜的有機化合物，以異營性菌代謝作用 來處理廢水 • 生物處理可分為好氧性處理及厭氧性處 理

  6. 好氧性處理 • 好氧性處理:在廢水中之有機物(包括碳水化合物,蛋白質,脂肪)被好氧性微生物所分解 有機物+微生物+氧 增殖生物(細胞)+二氧化碳+水+硝酸鹽+硫酸鹽

  7. CnHaOb (n/2-a/8+b/4)CO2+(n/2+a/8-b/4)CH4 +(n-a/4-b/2)H2O 厭氧菌 厭氧性處理 • 厭氧性處理:利用微 生物在缺氧情況下分 解廢水中有機物,產 生甲烷,二氧化碳,氨 等.

  8. 好氧與厭氧分解之主要差異

  9. 厭氧甲烷醱酵程序 水解 酸化 甲烷化

  10. 厭氧污泥顆粒

  11. 沼氣收集 UASB內部構造 氣體由此孔分離

  12. 氣囊 燃燒塔 舊有燃燒塔 厭氧處理單元產生沼氣先進入氣囊中 待充滿氣體後於燃燒塔自動點火 並依沼氣量調整火勢大小

  13. 舊設備缺點 燃燒器功能不穩定 燃燒塔銹蝕 沼氣直接燃燒…….熱源排放大氣………. 浪費

  14. 未處理沼氣的危害 • 甲烷、二氧化碳均為溫室效應氣體。 • 甲烷所造成的溫室效應為二氧化碳的 23倍。 • 甲烷擴散於地表容易有爆炸危險（甲 烷爆炸界限：5~15.4%）

  15. 溫室氣體減量 • 廢 水 量 : 2,724,959 噸/年 • 厭氣COD去除量: 1,519ppm • 溫室氣體計算:(2,724,959*1,519*0.25*23/1,000,000)=24,025噸/年 CH4轉換因子=0.25 CO2e因子=23

  16. 蒸汽鍋爐 • 直接燃燒 供熱利用 • 引擎 • 蒸汽渦輪機 • 氣渦輪機 • 自用 • 並聯市電 發電利用 • 重組反應 • CH4+CO2CO+2H2O 化學利用 沼氣利用方式

  17. 評估過程 • 由處理水量及COD去除率推估產生沼氣量 • 沼氣成份分析 • 純化後沼氣熱值推估蒸汽量設置鍋爐 • 純化方式選擇 • 設置規劃採以自動控制以減少人員操作負荷

  18. 沼氣成份 沼氣組成： 甲烷 50~60 vol% 二氧化碳 35~45 vol% 氨及其它氣體<5 vol%

  19. 產生沼氣量推估 • 廢 水 量 : 2,724,959 噸/年 • 厭氣COD去除量: 1,519ppm • 每去除1kgCOD會產生0.3m3沼氣 • 沼氣量 2,724,959* 1,519*0.3/1,000/365=3,402m3/D

  20. 蒸汽量 • 沼氣熱值 : 5,535kcal/m3 • 沼 氣 量 : 142m3/hr • 蒸汽熱焓 : 656kcal/kg • 蒸汽鍋爐蒸發量=5,535*142/656=1,198kg/hr

  21. 未純化沼氣的缺點 • 二氧化碳稀釋甲烷熱值，造成沼氣整體熱值低於純甲烷。 • 純化後氣體體積減量，減低設計管路尺寸，進氣口徑。

  22. 純化方式選擇的考量 • 純化後氣體的應用方式與需求 • 設備成本、操作成本 • 操作性與維護性 • 沼氣量

  23. 沼氣純化的方法

  24. 沼氣純化的方法 資料來源：太陽能及新能源學刊，第九卷，第二期，第34頁

  25. 純化方式選擇的考量 沼氣量選擇

  26. 水洗式沼氣純化的優點 • 不須任何添加劑，無吸收劑的毒性與處 理問題。 • 系統操作可靠性高，容易操作與維護。 • 設備及操作費用較低。 • 壓損低，耗水量少。 • 適用沼氣量範圍廣，適於本廠現階段沼 氣產生規模。

  27. 水洗式沼氣純化原理

  28. 純化流程

  29. 沼氣純化去除率 沼氣純化後之CO2濃度 甲烷含量97%以上

  30. 沼氣鍋爐 鍋爐傳熱面積：60.83 m2 壓力: 12 Kg/cm2 蒸發量: 1.8 噸/hr

  31. 操作費用-水費 1.每二週更換用水 • 底部四個水槽容積計算=槽直徑:3.7m 高:2m 自來水:12.5元/度 • (3.7/2)2*3.14*2*2=43噸 • 43噸*12.6元/度 *2次/月=1,084元/月 2.平時純水經風車吹失量 • T-81.T-83平均每天降24CM/D=2.6噸. • T-85.T-87平均每天降 12CM/D=1.3噸 • (2.6+1.3)*30*12.6=1,474元/月 3.鍋爐用水 • 36t/day*30*24元/度 =25,920元/月 項次1+2+3=28,478元/月

  32. 操作費用-電費 • 脫除塔A 風車 3ψ 380V 100Hp × 1部 • 脫除塔B 風車 3ψ 380V 10Hp × 1部 • 純化系統水泵 3ψ 380V 10Hp × 12部 • 鍋爐燃燒機風車 3ψ 380V 5Hp × 1部 • 鍋爐高壓水泵 3ψ 380V 3Hp × 1部(鍋爐補水) • 污水更換用水泵 3ψ 380V 3Hp × 1部 (2次/月) 合計電費:158,167元/月

  33. 操作費用-鍋爐水藥品費 • 清 鍋 劑:每月15kg*52元/kg=780元 • 復水處理劑:每月50kg*143元/kg=7,150元 • 脫 氧 劑:每月5kg*118元/kg=590元 合計:8,520元/月

  34. 投資效益 • 蒸汽鍋爐蒸發量=5,535*142/656=1,198kg/hr=1.198T/Hr • 出售蒸汽:1.198T/Hr*24*30*572元/噸=5,920,611元/年 • 設置沼氣純化燃燒鍋爐:2,430萬 • 操作費用:2,341,980元/年 • 回收年限: 24,300,000/(5,920,611- 2,341,980)=6.8年

  35. 改善項目 2005年6月完成

  36. 報告完畢 敬請批評指教！！

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