大型沼气工程新型成套设备的研发探索（本站推荐）

第一篇：大型沼气工程新型成套设备的研发探索（本站推荐）

大型沼气工程新型成套设备的研发探索

摘 要 本文根据沼气工程技术特点将沼气工程设备分成吸纳单元、消化单元、转化单元和辅助单元4部分，对各单元设备的关键技术进行专题研究，而后运用标准化的原理和系统集成方法将各单元设备进行系列化分类和标准化匹配，研制出高效的标准系列化厌氧发酵成套设备，并进行工程应用。

关键词 大型沼气成套设备；新型

中图分类号 S-3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）165-0187-01

目前，我国大力发展沼气工程，尤其是针对大型养殖企业而建设的大型沼气工程也蓬勃发展。根据对现有大中型沼气工程的调查结果，我国大型沼气工程主要存在如下突出问题：1）我国废弃物种类繁多又较为分散，造成工艺类型多，效率普遍不高，产品利用率低，工程设备化低，经济效益低，运行困难；2）我国对沼气工程产品的补贴政策不到位，造成工艺设备工业化程度低；3）我国南北方温差较大，南北方对沼气工程的关注点不同，造成产品利用率低；4）随着我国养殖业集约化程度越来越高，大型牧场和养殖区逐渐建立，大型沼气工程将是一个发展方向，沼肥利用是亟待解决的问题；5）目前国内沼气工程设备标准化、系列化和产业化程度低，普遍采用传统的现场加工安装的方式，手动操作管理，生产方式落后，没有实现工程的设备化和产业化，工期长，难维护，不便于检修，质量难保障[1，2]。

根据以上问题，本研究首先根据沼气工程技术特点将沼气工程设备分成吸纳单元、消化单元、转化单元和辅助单元四部分，对各单元设备的关键技术进行专题研究，而后运用标准化的原理和系统集成方法将各单元设备进行系列化分类和标准化匹配，研制出高效的标准系列化厌氧发酵成套设备，并进行工程应用。新型大型沼气工程成套设备主体

1.1 吸纳单元（Admit-Unit）

吸纳单元设备承担着大型沼气工程原料的预处理工作，其性能好坏直接影响整个沼气工程系统运行的稳定与否。本设备在分析典型预处理装置利弊的基础上，对预处理设备的工作机理进行研究，改进和优化结构设计，开发一种适用于大型沼气工程用的发酵原料预处理一体化设备。本设备可以同时处理畜禽粪便、秸秆、农村生活垃圾、杂草等有机废弃物以及污水厂污泥等可发酵物，有效去除各种物料中的泥沙、金属、塑料、玻璃等不可发酵物，同时将秸秆等低密度物料彻底粉碎，与中密度物料完全混合，避免堵塞管道及厌氧反应器结壳的问题，并利于秸秆类物料快速消解。该预处理设备具有占地面积小，运行稳定可靠，操作简单，维修方便，操作弹性大，温度控制灵活，投资和运行费用低，处理负荷高、TS浓度大等优点，处理物料的干物质含量可达8%～15%，提高厌氧反应器容积产气率10%～15%，保证消化单元厌氧反应器的产气效率和产气稳定性。

1.2 消化单元（Digestion-Unit）

消化单元是沼气工程的主体，厌氧消化器作为消化单元的核心设备，其构造的先进性直接影响整个沼气工程运行的品质。本专题研究拟通过对传统立式厌氧反应器进行改进和优化，开发一种高效厌氧固体反应器，重点针对反应器结构、内置热能转化机、节能搅拌机、正负压保护器进行专项研究，优化结构设计，使厌氧消化配套设备产业化生产成为可能。

1.3 转化单元（Transform-Unit）

转化单元设备的主要功能是将消化单元产出的沼气及沼肥有效利用。本文研究拟针对沼气、沼肥的不同特点，通过优化组合匹配沼气质能转化机、沼肥固液功能机等新型设备实现高效完全利用消化单元产出品，达到沼气工程整套系统的零排放。消化单元产生的沼气除一部分通过内置热能转换机供给消化单元自身热量外，大部分根据不同用户对沼气照明、发电、供暖等的不同需求，通过沼气质能转化机完成从沼气化学能到电能、热能等的转化。消化单元产出的沼肥是良好的有机肥料，可根据用户的不同需要，或者直接作为有机肥施入农田，或者通过沼肥固液功能机将沼肥分离成沼液和沼渣。沼渣制成固体有机肥，沼液作为液态有机肥料喷施、滴灌或养鱼、喂猪等，或通过管线回流到吸纳单元的收纳器作为配料稀释水，实现再一次的物质循环和余热利用。

1.4 辅助单元（Sub-Unit）

辅助单元设备是沼气工程不可或缺的组成部分，集成了系统设备控制、辅助能量供给等重要装置。本专题研究开发基于PLC和组态软件的系统自控平台，实现沼气生产的自动控制，提高沼气生产的工业化水平；研制以太阳能集热器为主的辅助清洁能源供给利用系统，保证高寒地区的沼气工程冬季增温能量供给。技术特点

1）根据沼气工程技术特点，创新的将沼气工程设备分为吸纳、消化、转化、辅助四大处理单元，并从原料配料系统、厌氧反应器结构、进料方式、运行方式、能量供给等方面进行了优化，形成了Tank大型沼气工程成套设备。

2）吸纳单元预处理一体机可以同时处理多种可发酵物，拓宽了沼气工程发酵原料的来源，通过环流混合器、剥离混合机、浮渣分选机、悬浮切割机等实现了发酵料液的多次环流粉碎，提高了物料的使用效率。

3）消化单元厌氧消化器内增设集于一体的内置热能转化机、节能搅拌机和正负压保护器，解决了发酵液面的结壳问题，物料的传质传热问题，满足了消化单元的系统增温要求；消化单元自卸料进料器的研制解决了进料管路堵塞和冬季冻结问题。

4）根据标准化的原理和系统集成方法，通过设备型号、技术条件、接口和零部件等的标准化定制，实现了核心部件模块化专业制造，形成标准化的系列设备。工程实例及技术经济指标

本新型大型沼气工程成套设备具有占地面积小，操作简单，维修方便，运行稳定可靠，操作弹性大，投资和运行费用低，温度控制灵活，处理负荷高、TS浓度大等优点，处理物料的干物质含量可达8%～15%，提高厌氧反应器容积产气率10%～15%。

本新型大型沼气工程成套设备应用于沈阳军区某大型养殖场畜禽粪污沼气项目，日处理鲜粪、污泥、农业可发酵物、秸秆杂草等7.1t/d，尿及冲洗水10.6t/d，日产气量约为504m3，年生产沼气约18.4万m3，年产沼液约6099.2t，年产沼渣约361.4t。并测算其主要技术经济指标[3，4]；

1）容积产气率可达1.5m3/m3*d；2）可发酵物降解率超过70%；3）厌氧反应器发酵温度全年保持在35℃左右；4）反应器COD容积负荷最高可达5kgCOD/d*m3；5）预处理和反应器进料浓度高达12%；6）整套系统全年系统能量消耗与全年系统能量输出比低于40%；7）系统冬季产气率不低于平均率的70%。

参考文献

[1]周孟津.沼气生产利用技术[M].北京：中国农业大学出版社，1999.[2]柏景方.污水处理技术[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2006.[3]Wetland P，Rieger C，Ehrmann T.Evaluation of the newestbiogas plants in Germ any with respect to renewableenergy production，greenhouse gas reduction an dnutrientmanagement[G]//Proceedings ofThe future of biogas inEurope-II.Denmark Esbjerg：University of SouthernDenm ark，2003.[4]赵立欣，董保成.田宜水大中型沼气工程技术[M].北京：化学工业出版社，2008.

第二篇：大型养鸡场沼气工程浅析

大型养鸡场沼气工程浅析

大型养鸡场沼气工程浅析 张海青，杨慧云，高倩

(北京三益生态环境工程有限公司，北京1(X)070)摘要:诸多集约化养鸡场沼气工程的建设，不仅有效推动了新农村的建设，带动农业增产、农 民增收，发展生态农业。而且加强农村基础设施建设，改善农村环境，优化农村能源结构。还使毁林、非法开采等行为得到了有效控制。大中型养殖场粪污处理工程的推广应用，将在中国生态农业建设和

农业可持续发展中发挥较好的作用。规模化养殖场建设沼气工程并利用沼气发电，不仅减少粪便对周

边环境的污染、充分利用可再生能源和减少化石燃料的使用，还能减少温室气体的排放，获得额外的

减排收益，在很大程度上提高了建设大型沼气工程的积极性。关键词:集约化养鸡场;沼气工程;产能减排;效益 1引言

近儿年，全国各地相继建立和发展了一大批大中型养鸡场。在丰富城乡人民菜篮子的同时，大量 的禽粪也造成严重的环境污染。为了更好的解决这个问题，国家和地方政府都很重视，大中型养殖场 的粪便处理提上议事日程。目前常用的减少畜禽粪便排放的技术包括封闭式的氧化塘、户用沼气池和

大中型沼气工程等。封闭式的氧化塘一般用于规模化畜禽饲养场，可以回收厌氧分解过程中产生的40% 的C执，这项粪便管理方式在发达国家较为常见。户用沼气池多在中国、印度以及非洲一些发展中国

家推广使用。大中型沼气工程一般用于规模化饲养场，通过改变目前的粪便管理方式和利用沼气池产

生的沼气发电，这项技术在减少粪便排放的同时，产生的沼气还可以替代化石燃料，减少了二氧化碳

排放。为了降低环境污染，使社会效益、环境效益、经济效益达到最大化，发展建立了一个以禽粪为

发酵原料生产沼气的生态工程，以探索出一条投资省、效益高的生态良性循环路径。这种大型鸡场的

生态工程把养殖业和种植业相结合，生产沼气与环境保护相结合，既达到了对鸡粪的综合利用，又保

护了环境。但是该行业仍处于新兴阶段，有待于进一步地完善提高。

在政府的高度重视下，农村可再生能源的开发和建设蓬勃发展，预计到2015年，建成规模化养殖

场、养殖小区沼气工程8000处。大中型沼气工程一般技术成熟，国家扶持力度大。如果将此类型的项 目开发为CDM项目获得额外资金，对减缓国家的投资压力和改善沼气工程的维护和管理、提高养殖

业的综合效益，促进农业良性循环和促进循环经济的发展，推动畜禽养殖场大中型沼气工程的建设具

有重要意义。2养鸡场沼气工程

养殖场建设沼气工程的一般都流程是:先向上申报

项目一得到批复一拿到审批资金一找设计院初步

设计方案一然后进行招投标一中标方进行设计、施工一业主组织进行验收一合格运行一国家审核一投入运 营使用。

如果鸡粪任其堆积或排放，将会造成两个严重问题，一是污染养殖场内环境，为病菌提供滋生地，必中国畜牧业协会禽业分会249全球肉鸡产业论坛暨第二届中国白羽肉鸡产业发展大会会刊 直接威胁着鸡场的生存和发展。有些养鸡专家断言“大型鸡场成败的关键问题之一是鸡粪处理，如果

对鸡粪不处理，任其堆积，将会在防疫上出问题，将会产生严重后果”。二是会严重污染环境，严重危

害水系，污染水质。这个方案以保护环境为主，建立处理鸡粪的循环系统工程，兼得沼气、饲料、肥

料、瓜果菜、鱼等农副产品，形成生态褥环经济，鸡粪水处理后最终达到排放要求。鸡粪污集中处理

工程设计流程图: 由于鸡粪废水产生的沼气中HZS气体含量很高，项目采用生物脱硫的方法对沼气进行脱硫处理，选择湿式贮气柜贮存沼气。采用热电联产的纯沼气内燃发电机组，发出的电上网销售。沼气发电机排

出的热水作为热源为厌氧沼气反应器加温。

饲养的鸡都是采用集约化管理方式，项目将鸡粪便采用厌氧发酵产生沼气，并利用产生的沼气发 电_卜网，不向白然水体中排泄粪便污水:项目采用的设施全部有防渗层，不会向地下水渗漏动物粪便。3效益分析 3.1社会效益

该项目的实施为解决养殖场普遍存在的粪尿流失、污染河道等问题找到了一条科学的出路，禽畜 场周围的环境卫生也将因此得到很大程度上的改善。将原来的污染物变成了有机肥，变废为宝。使用

沼气五程出料作为有机肥料，可大大改善土壤的颗粒结构，加强了土壤的肥力，增加了农作物的产量，符合可持续发展战略的需要;同时农作物的品质也大大提高，口感较好，化学污染少，营养价值高，符合“绿色、环保”的要求。同时，沼气示范工程的建设将降低温室气体的排放。沼气主要目的是节能，用沼气替代煤烧锅炉，每年可节煤约二分之一。沼气I一程配备发电机组，-日‘电网停电，立即用沼气发电，维持正常生产，梅年可减少因停电停产造成的损失。农村能源部门支持

250必中国畜牧业协会禽业分会生产技术 旦口旦照旦旦口口里里旦旦绝旦照旦

下，附近农民生活供气用户彻底改变了农民古老的燃柴的旧模式，像城市管道煤气一样实现沼气化。3.2生态效益

养殖场以沼气工程为纽带，把农村的养殖业、种植业和菜篮子工程结合一体，形成良性循环系统。例如沼气工程，粪便制取沼气，沼气发电

照明，沼肥为优质肥料，发展了生态农业，提高了农业产量

和质量，同时发展塑料大棚蔬菜，沼气照明，沼气增温，沼气提供CO:气体肥料，减少病虫害，是城

乡菜篮子工程不可缺少的措施之一。多种经营项目联为一体，形成相互依存，相互促进的综合生产系

统，当年建成，当年见效，形成一套高效生态农业系统。

通过项目的运行，项目实施过程中产生的废渣、废液等可作为有机肥施用于农田、鱼塘，形成良 性生态循环系统，可少施或不施农药和化肥，从而形成养殖与种植的良性循环模式;而固体有机肥深

受城市园林部门和花卉养殖企业的欢迎，这样可以促进城市绿化和花卉生产的发展，美化城市环境，为创建文明卫生城市做出贡献，促进循环经济的发展、加快社会主义新农村建设。3.3经济效益

该项目的运行不仅产生显著的社会效益和生态效益，同时也给当地带来良好的经济效益。项目启 动后，将畜禽场大量粪污变废为宝，转化为优质的有机肥，经过加工处理，可施果园和农田，不仅节

约了购买肥料的成本，而且使农作物质量和产量都有所提高，为农民创收提供了有利机会，可大大带

动地方经济的增长。4发展前景展望与建议 4.1发展前景展望

目前全国大中型沼气工程正在向新的广度和深度发展。工艺规范制定将为大中型沼气工程健康发 展，实现标准化、规范化，达到高质量、高效益、高标准，起到重要的推动作用。但是，由于大中型

沼气工程建设较早，行业管理未能及时跟上，各地沼气工程还存在一些应注意的问题:(l)沼气工程 的设备化、标准化有待加强。(2)发酵工艺方面，多数发酵原料未进行有效预处理，发酵产气未能达

到高效的程度，产气率一般为200m3ld左右。(3)沼气工程为一级发酵，无二级发酵后处理，出水CoD、BoD去除率在80%左右，尚达不到排放标准要求。(4)发酵剩余物的多样化综合利用，投资铺设管道，将发酵后的沼液连同生活污水贮存起来，避免大部分工业沼气废水直接排放。如果能充分利用起来，也是很大的资源开发。以上问题己引起了有关部门的注意，开始计划理顺管理关系，加强技术指导和 检查监督。

大中型沼气工程在能源建设、环境卫生建设和肥料建设等方面都有显著的经济效益和社会效益。有机废弃物资源量大，畜牧场发展又很快，沼气工程发展有很大潜力和前景。同时，兴建沼气工程利

用废弃物，变废为宝，大搞综合利用，消除环境污染，发展生态农业都有重要的意义和深远影响。特

别是经过多年实践和科技事业的发展，己有许多能承担大中型沼气工程的研究设计力量和施

工队伍，具有成熟的经验和先进技术，这为我国兴建沼气工程开辟了更广泛的前景。4.2中型沼气工程建议 4.2.1原料来源是关键

大中型沼气工程发展的关键是原料来源，要首先摸清原料资源的底子。除鸡粪污外，还有酒糟废 液、淀粉厂、食品厂、豆腐加工厂，饮料厂、糖厂、造纸厂、制药厂、屠宰厂等排放的大量有机废水，都是很好的沼气发酵原料。要通过产气试验，摸索出产气量大小。同时，随着城镇菜篮子工程的丰富，畜牧场日趋增多，畜牧场粪便的处理将成为不可忽视的环保问题，也是农村发展沼气的重要原料资源。

必中国畜牧业协会禽业分会251全球肉鸡产业论坛暨第二届中国白羽肉鸡产业发展大会会刊....................................................通过实地调查，制订好开发建设规划。4.2.2理顺关系，分工细化，克服薄弱环节

大中型沼气工程建设涉及工业和畜牧部门、城镇环卫及能源管理等部门，建议召开各主管部门讨 论会议，成立沼气工程建设的协作联盟小组，国家农村能源办公室为其办事机构，并组织有关专家审

查设计方案和施工、验收工作等。建设项目的审批、贷款资金分别由各主管部门按国家规定程序报批。

4.2.3统筹规划，精心设计，严格施工

沼气工程需要合理的工艺技术和严格的密封措施，要请有实践经验的工程技术人员承担设计和施 工建设。既要使发酵装置产气量高，又要考虑减轻环境污染。重视工程设计标准和施工质量，严格按

标准规范进行施工和验收。同时，要培训沼气技术管理人员，加强运行管理，确保沼气建、管、运营

环环完善和优化。4.2.4加强科研与技术交流 大中型沼气工程是一个新兴的产业，又是跨行业多学科的系统工程，涉及建筑设计、发酵技术、热工、仪表和化验分析等多学科技术。目前既缺乏成熟技术，又缺乏专业人才。我们认为要重视人才

培养和配备，争取科研立项，加强发酵技术研发，选择先进的发酵工艺和反应器结构，提高产气率和

降解转化率。同时制订出一套发展沼气工程的管理办法，使大中型沼气工程的管理走向规范化。5结论

农业生态问题是我国农业现代化进程中必须解决的课题之一，大型鸡场生态经济工程的建立，是 实现生态农业一个路径。

建立大型鸡场的生态经济工程，不仅是现实的需要，而且在理论上有依据，在实践中也是可行的.既有经济效益，又有较大社会经济效益。

这种生态经济工程，对于中、小型养鸡场、养猪场、养牛场，以及家庭庭园经济都有广泛的适用 性。参考文献

[l]农业部.农业生物质能产业发展规划(2007一20巧年)[Rl.2(X)

7.[2]IPCC20()6IPCCguidelinesfornationalgreenhousegasInventories[S].Volume4.AgrieultureForestryandotherLand UseJGES，Japan.2006.[3]马展.养殖场甲烷回收利用清洁发展机制项目案例研究[D].北京:清华大学，2006.[4] 一

丁伟云.大型鸡场生态工程浅谈[M].中国沼气.9(3)，1991.l5]傅勋典.山东大中型沼气工程发展现状与前景「M].中国沼气.10(4)，1992.252必中国畜牧业协会禽业分会，

第三篇：大型养殖场沼气工程介绍

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第四篇：大型养猪场沼气工程设计方案1

大型养猪场沼气工程设计方案

受居民的饮食结构、畜禽产品的增殖性能、生产投资等因素影响，中国猪肉食用量在肉食消费中一直占有重要地位，养猪业在畜禽养殖中占有很大的比重。1983年到2005年猪肉消费占肉食品比例均大于60%。2004年中国肉猪存栏48189.1万头，出栏61800.7万头，猪肉产量4701.6万吨，居世界第一位，肉类人均占有量达55.73 kg/人，其中猪肉36.17 kg/人，超过世界猪肉人均的15.74 kg/人。2004年我国全年畜禽养殖业粪便废弃物的产生量为25.76亿吨，其中猪年排泄粪便为12.31亿吨，占总粪便量的47.8%，随着养猪业的发展，必然导致更大量的粪便废弃物，因此猪场粪污水的治理成为畜禽污染治理的关键。

2.1沼气产量计算

2.1.1干物质量计算

猪场基础母猪存栏量500头，猪场总存栏量为5354头，设计采用干清粪工艺，按《畜禽养殖业污染物排放标准》计算，夏季污水排放量为1.8m3/（百头.d），冬季污水排放量为1.2m3/（百头.d），则排放污水量为64.2～96.4 m3/d。

日产粪便量为5.1t/d，猪粪含水率按82%设计，干物质（TS）量计算见表2-1。本项目中，干物质量按照0.92 t/d进行设计。

2.1.2物料总量和补充水量计算

本设计中采用高浓度反应器设计，养殖场产生的5.1t鲜猪粪全部投放到高浓度反应器，并调配成10％干物质浓度，约需要4.1m3污水，余下猪场排放的污水经过水力筛，将部分存留在污水中的猪粪渣筛除，投入到配料池，与鲜猪粪一同调配（该部分物料包含在5.1t鲜猪粪中），过筛后污水进入储肥池，进行厌氧处理储存。

加水量计算：

W=Xq(α×m0-W0)

式中Xq=16t

m0=18%

W0=1-m0=82% 配水比a= 11.5

若发酵物料干物质含量mp=8% 含水量wp=92%

则X=则 α==11.5

W=16(11.5×18%-83%)=17.33t≈17t 每天进入发酵罐物料总量约16＋17＝33t

（理论和实践测定：TS=8%之物料容重r≈1030㎏/m3）

.通过有效保温和增温措施，确保全年恒定中温发酵（t=33℃-38℃），则设计容积产气率ξ＝0.8—1.2m3/m3.d

发酵罐的容积大小与发酵原料的特性、发酵液浓度和水力滞留期有关。

发酵罐的容积V1与每日处理原料量、发酵液浓度。发酵液密度和滞留期有关。计算公式：

V1

=

G f * HRT / q y

V1

为发酵罐内发酵液的容积； G 为发酵罐每天进料量； f

为发酵原料干物质含量

；

q 为发酵液浓度；y

是发酵液的密度。

发酵罐的总容积V等于发酵罐的发酵液容积 V1加上发酵罐的储气容积V2。

V2 一般取

V2 =（8%~10% V1

V

=

V1

+

V2 2.1.3沼气产量计算

考虑2%的干物质损耗率，每天投TS 902kg，产沼率为0.28～0.32 m3/kg TS，取值0.30 m3/kg TS，可产沼气271m3。

表2-3

日沼气产量计算表

干物质量(t/d)

920

干物质损耗率

2%

干物质投产量(kg/d)

902

产沼率(m3/kg)

0.30

产沼量(m3/d)

217

污水量（m3/d）

4.1

2.2.1干物质减量化计算

全天输入干物质量为902kg。厌氧阶段消耗量为586kg，该部分TS消耗是生物质能转化、沼气生产的主体。厌氧阶段TS的输出量为316 kg，其中0.17吨由厌氧反应器底部作为沼渣排出，进入沼渣储存池；0.67吨与厌氧反应器上部出水一并排出。

2.2.2沼肥产量估算

一般情况下沼渣含水率为93%，沼液含水率为97%。沼渣干物质含量0.08t/d，按93%含水率计算，沼渣产量为1.15 t/d；沼液干物质含量为0.24 t/d，按97%含水率计算，沼液产量为7.79t/d。

发酵罐总容积计算确定后按所选用的发酵罐类型来相应地确定罐体的内径 和高多。要充分考虑如何提高发酵罐的利用率和协调各参数的关系。

3.1沼气利用方案

能环工程日产沼气270 m3，计划全部作为燃气使用。

3.2沼肥种养平衡和有效利用解决方案

能环工程日产沼渣1.15吨（含水率93%）、沼液7.79吨。消纳该部分沼肥必须有相应量的土地承载

一、沼气的综合利用：

沼气是一种混合气体，其中含有60%～70%的甲烷、30%～35%的二氧化碳，还含有少量的一氧化碳、氢、氨、硫化氢、氧和氮等。沼气作为优质气体燃料，除可用于煮饭、点灯外，还可广泛用于发电、孵鸡、育蚕、烘干、粮果贮藏、二氧化碳施肥等生产领域。

沼气炊事：农村家用沼气池所产生的沼气主要用于烧水、煮饭，为牲畜煮食等。

沼气照明：沼气灯是把沼气的化学能转变为光能的一种燃烧装置。特别是在偏僻、边远无电力供应的地区，用沼气进行照明，其优越性尤为显著。

沼气灯为温室蔬菜二氧化碳施肥，并增加日照：沼气中一般含有25%～35%的二氧化碳和50%～70%的甲烷。甲烷燃烧时又可产生大量的二氧化碳，同时释放出大量热能。一般来讲，燃烧1立方米沼气可产生0.975立方米二氧化碳。根据光合作用原理，在种植蔬菜的塑料大棚内燃点一定时间、一定数量的沼气，棚内二氧化碳浓度和温度明显增高，能有效地促使蔬菜增产。施用二氧化碳的蔬菜植株生长健壮，叶绿素含量高，叶色深绿有光泽，开花早，雌花多，花果脱落少，而且嫩枝叶上冲有力，抗病性增强。

沼气升温育秧：温室育秧是解决水稻提早栽插，促进水稻早熟高产的一项技术措施。目前，多数温室都是用煤炭或薪柴作升温燃料，因此，每年育秧要耗费大量的煤炭或薪柴，育秧成本较高。利用沼气作为育秧温室的升温燃料，培育水稻秧苗是沼气综合利用的一项新技术，设备简单、操作方便、成本低廉、易于控温、不烂种、发芽快、出苗整齐，成秧率高，易于推广。织梦好，好织梦

沼气供热孵鸡：沼气孵鸡是以燃烧沼气作为热源的一种孵化方法。它具有投资少、节约能源、减轻劳动、管理方便、出雏率和健雏率高等优点。

沼气灯照明升温育雏鸡：初生雏鸡调节机能、觅食能力和对自然环境的适应能力较差。因此，要饲养好雏鸡，首先必须要有一个比较适宜的温度条件，以利生长发育。沼气灯具有亮度大、升温效果好、调控简单、成本低廉等优点。用沼气灯照明升温育雏鸡，能使雏鸡生长发育良好，成活率高。织梦好，好织梦

沼气灯照明提高母鸡产蛋率：生产实践表明，利用沼气灯对产蛋母鸡进行人工光照，并合理地控制光照时间和光照强度，能使母鸡新陈代谢旺盛，促进母鸡的卵细胞的发育、成熟加快，达到多产蛋的目的。

沼气加温养蚕：在春蚕和秋蚕饲养过程中，需要提高蚕室温度，以满足家蚕生长发育。传统的方法是以木炭、煤作为加温燃料，一张蚕种一般需用煤40～50公斤，其缺点是成本高，使用不便，温度不易控制，环境易污染。在同等条件下，利用沼气增温养蚕比传统饲养方法可提高产茧量和蚕茧等级，增加经济收入。

沼气烘干粮食和农副产品：利用沼气烘干粮食和农副产品，具有设备简单，操作方便，不产生烟尘，费省效宏等优点。本文来自织梦

沼气保鲜水果与贮粮：沼气作为一种环境气体调制剂，用于果品、蔬菜的保鲜贮藏和粮食、种子的灭虫贮藏，是一项简便易行，投资少，经济效益显著的实用技术。如：

1、沼气气调保鲜柑橘技术；

2、塑料帐密封沼气灭虫贮粮技术；

3、容器密封沼气气调贮粮技术。

二、沼液的综合利用

沼气发酵不仅是一个生产沼气能源的过程，也是一个造肥的过程。在这个过程中，作物生长所需的氮、磷、钾等营养元素基本上都保持下来，因此沼液是很好的有机肥料。同时，沼液中存留了丰富的氨基酸、Ｂ族维生素、各种水解 酶、某些植物生长素、对病虫害有抑制作用的物质或因子，因此它还可用来养鱼、喂猪、喂牛、防治作物的某些病虫害，具有广泛的综合利用前景。

1、沼液在种植业上的应用：

沼液浸种：沼液浸水稻种和育秧，沼液浸小麦种，沼液浸玉米种，沼液浸棉种，沼液浸甘薯种。

沼液防治植物病虫害：沼气发酵原料经过沼气池的厌氧发酵后，含有抑菌和提高植物抗逆性的激素、抗菌素等有益物质，可用于防治植物病虫害和提高植物抗逆性。

1、防治农作物蚜虫；

2、防治果树红蜘蛛；

3、沼液防治大麦黄花叶病；

4、沼液防治西瓜枯萎病；

5、沼液防治小麦赤霉病。此外，沼液对棉花的枯萎病和炭疽病菌、马铃薯枯萎病、小麦根腐病、水稻小球菌核病和纹枯病、玉米的大小斑病菌以及果树根腐病菌也有较强的抑制和灭杀作用。

沼液提高植物抗逆性：沼液中富含多种水溶性养分，用于农作物、果树等植物浸种、叶面喷施和灌根等，吸收率高，收效快，一昼夜内叶片中可吸收施用量的80%以上，能够及时补充植物生长期的养分需要，强健植物机体，增强抵御病虫害和严寒、干旱的能力。在干旱时期，对作物和果树喷施沼液，可引起植物叶片气孔关闭，从而起到抗旱的作用。

2、沼液在果树上的应用：

沼液叶面施肥：沼液中营养成分相对富集，是一种速效的水肥，用于果树叶面施肥，收效快，利用率高。一般施后24小时内，叶片可吸收喷施量的80%左右，从而能及时补充果树生长对养分的需要。果树地上部分每一个生长期前后，都可以喷施沼液，叶片长期喷施沼液，可增强光合作用，有利于花芽的形成与分化；花期喷施沼液，可保证所需营养，提高座果率；果实生长期喷施沼液，可促进果实膨大，提高产量。

3、沼液在养殖业上的应用 ：

沼液养猪： 喂沼液的猪，食欲好，不剩料，外貌好看，膘肥体壮，不乱跑，不拱地，爱睡觉。添加沼液喂猪，平均每增重1公斤，节约饲料0.812公斤，饲料转换率提高12.9%，缩短饲养周期1个月左右，成本降低35%左右。

沼液喂奶牛和鸡：用发酵正常的沼液将饲料拌湿、搅匀，饲喂奶牛和鸡，均能收到较好的饲养效果，具体方法和添加沼液养猪基本相同。沼液中所含的各种营养和激素，能刺激奶牛泌奶系统的产奶功能，从而提高产奶量。据江西省瑞 昌县农村能源站试验表明，按沼液量与饲料量1:1～2的比例拌料喂养奶牛，试验牛比对照牛每天平均产奶量增加2.29～2.4公斤。

沼液养鱼：沼液作为淡水养殖的饲料，不仅营养丰富，加快鱼池浮游生物繁殖，耗氧量减少，水质改善。而且，常用沼液，水面能保持茶褐色，易吸收光热，提高水温，加之沼液的pH值为中性偏碱，能使鱼池保持中性，这些有利因素能促进鱼类更好生长。所以，沼肥是一种很好的养鱼营养饵料。

三、沼渣的综合利用

沼渣是沼气发酵后残留在沼气池底部的半固体物质,含有丰富的机质、腐殖酸、粗蛋白、氮、磷、钾和多种微量元素等，是一种缓速兼备的优质有机肥和养殖饵料。

1、沼渣在种植业上的应用：

配制营养土和营养钵：营养土和营养钵主要用于蔬菜、花卉和特种作物的育苗，因此，对营养条件要求高，自然土壤往往难以满足，而沼渣营养全面，可以广泛生产，完全满足营养条件要求。用沼渣配制营养土和营养钵，应采用腐熟度好、质地细腻的沼渣，其用量占混合物总量的20%～30%，再掺入50%～60%的泥土、5%～10%的锯末、0.1%～0.2%的氮、磷、钾化肥及微量元素、农药等拌匀即可。如果要压制成营养钵等，则配料时要调节粘土、沙土、锯末的比例，使其具有适当的粘结性，以便于压制成形。

沼渣做有机肥：

1、做基肥；

2、做追肥；

3、沼渣与碳铵堆沤；

4、沼渣与过磷酸钙堆沤

沼渣栽培食用菌

1、沼渣栽培蘑菇；

2、沼渣栽培平菇；

3、沼渣瓶栽灵芝。

2、沼渣在养殖业上的应用：

沼渣养殖蚯蚓：蚯蚓是一种富含高蛋白质和高营养物质的低等环节动物，以摄取土壤中的有机残渣和微生物为生，繁殖力强。据资料介绍，蚯蚓含蛋白质60%以上，富含18种氨基酸，有效氨基酸占58%～62%，是一种良好的畜禽优质蛋白饲料，对人类亦具有食用和药用价值。蚯蚓粪含有较高的腐植酸，能活化土壤，促进作物增产。用沼渣养蚯蚓，方法简单易行，投资少，效益大。尤其是把用沼渣养蚯蚓与饲养家禽家畜结合起来，能最大限度地利用有机物质，并净化环境。沼渣养殖蚯蚓用于喂鸡、鸭、猪、牛，不仅节约饲料，而且增重快，产蛋量、产奶量提高。奶牛每天每头喂蚯蚓250克，产奶量提高30%。近年来，为发展动物性高蛋白食品和饲料，国内外采用人工饲养蚯蚓，已取得很大进展。蚯蚓不仅可做畜禽饲料，还可以加工生产蚯蚓制品，用于食品，医药等各个领域。

沼渣饲养土鳖虫：土鳖虫是一种药用价值很高的中药材，它的中药名称为土元，学名叫地鳖，具有舒筋活血、去瘀通经、消肿止痛之功能。

沼渣饲养黄鳝：沼渣含有较全面的养分和水中浮游生物生长繁殖所需要的营养物质，它既可被鳝鱼直接吞食，又能培养出大量的浮游生物，给鳝鱼提供喜食的饵料。由于沼渣是已经发酵腐熟的有机物质，投入鳝鱼池后不会较多地消耗水中的溶氧量，因此有利于鳝鱼生长。此外，沼渣可以保持池水呈浅绿色或茶褐色，有利于吸收太阳的热能，提高池水的温度，促进鳝鱼的生长。因为沼渣经过了沼气池的厌氧发酵处理，细菌和寄生虫卵绝大部分已经沉降或杀灭，所以，用沼渣喂鳝鱼，能有效地防止鱼病的发生。

沼渣饲养泥鳅：泥鳅是一种高蛋白鱼类，不但味道鲜美，肉质细嫩,而且药用价值很高。日本人誉之为“水中人参”,其营养价值高于鲤鱼、黄鱼、带鱼和虾等。泥鳅还是一味良药，有温中益气的功效，对治疗肝炎、盗汗、痔疮、跌打损伤、阳萎、早泄等病均有一定的疗效。对中老年尤为适宜。它脂肪含量少，含胆固醇更少，且含有一种类似碳戊烯酸的不饱和脂肪酸，是一种抵抗人体血管硬化的重要物质。

第五篇：大型养猪场绿化沼气工程设计方案

大型养猪场绿化沼气工程设计方案

存栏500头基础母猪的沼气工程设计方案

目

录

前言

第一章 项目背景和设计思想 1.1项目背景 1.2项目设计思想 1.2.1循环经济思想

1.2.2“猪——沼——茶”三位一体经济模式架构1.3沼气工程节点功能

第二章 项目资源/产物计算 2.1沼气产量计算 2.1.1干物质量计算

2.1.2物料总量和补充水量计算 2.1.3沼气产量计算 2.2 沼肥产量估算

2.2.1干物质减量化计算 2.2.2沼肥产量估算

第三章 产物供需平衡分析和解决方案选择

3.1沼气利用方案

3.2沼肥种养平衡和有效利用解决方案3.2.1 沼肥优势分析

3.2.2 沼肥承载土地量分析

第四章 工程设计范围和处理能力 4.1 设计依据 4.2 设计原则 4.3 设计范围 4.4 粪污处理量

第五章 能环工程工艺流程设计 5.1处理工艺选择 5.1.1 预处理工艺选择

5.1.2 厌氧消化处理工艺选择 5.2沼气应用系统工艺选择 5.2.1 沼气净化工艺选择 5.2.2 沼气储存工艺选择 5.2.3 沼气输配工艺选择 5.3 沼肥利用工艺选择 5.4 工艺流程设计 5.5工艺流程描述 5.5.1 预处理阶段描述

5

5.5.2 厌氧消化处理阶段描述 5.5.3 沼气净化储存阶段描述 5.5.4 沼肥处理阶段描述 第六章 工艺参数设计 6.1 物料负荷

6.2 预处理阶段工艺参数设计 6.2.1 格栅槽 6.2.2 人工格栅 6.2.3集水池

6.2.4集水池污水提升泵 6.2.5集粪池 6.2.8进料池

6.2.9配料池搅拌机

6.3 厌氧消化处理阶段工艺参数设计

6.3.1厌氧消化罐1

6.3.2厌氧反应器进料泵

6.4 沼气净化储存阶段工艺参数设计

6.4.1沼气净化系统 6.4.2沼气贮存系统 6.5 沉淀池参数设计 6.5.1沉淀池

第七章 其它设计 7.1 建筑与结构设计 7.1.1设计原则 7.1.2工程地质情况

7.1.3主要构（建）筑物结构设计

7.1.4抗震设计 7.1.5反应器设计 7.2机械设备设计 7.3电气设计 7.3.1设计依据 7.3.2设计范围 7.3.3供电电源 7.3.4负荷计算 7.3.5供电系统 7.3.6保护方式 7.3.7启动方式 7.3.8计量方式

7.4控制及仪表设计 7.4.1控制系统 7.4.2仪表 7.5平面设计

7.5.1平面布置原则 7.5.2建筑单体设计

23

7.5.3道路 7.5.4绿化

7.5.5建筑物装修标准 7.5.6建筑防火 7.5.7高程设计 7.5.8给水 7.5.9排水 7.5.10运输 7.5.11通讯

7.6消防、劳动生产保护与人员编制设计 7.6.1消防

7.6.2劳动保护和安全生产 7.6.3沼气站建设与环境保护 7.6.4沼气站对外部环境的影响 7.6.5人员编制

第八章 投资估算与经济分析

8.1估算依据

8.1.1工程规模

8.1.2估算范围

8.1.3估算依据

8.2投资估算

8.2.1土建投资估算

8.2.2设备电气投资估算

8.2.3其它直接投资费估算

8.2.4间接费和工程总投资估算

九章 附图

前言

随着经济发展和人民生活水平的提高，全国各地的畜禽养殖业得到了迅猛的发展。但由于畜禽养殖场产生的粪污等污染物对环境的不利影响，使我国畜禽养殖业面临着发展与环保的双重压力。在不以牺牲环境质量为代价的前提下，实现畜禽养殖的快速增长，改变传统的能源生产方式和消费方式，利用畜禽粪水开发利用生物质产生清洁的能源是最好的选择之一。利用厌氧消化技术处理畜禽养殖废水，制取清洁能源——沼气，在治理污染的同时变废为宝，减少温室气体的排放量，从而实现国民经济的可持续性发展。

受居民的饮食结构、畜禽产品的增殖性能、生产投资等因素影响，中国猪肉食用量在肉食消费中一直占有重要地位，养猪业在畜禽养殖中占有很大的比重。1983年到2005年猪肉消费占肉食品比例均大于60%。2004年中国肉猪存栏48189.1万头，出栏61800.7万头，猪肉产量4701.6万吨，居世界第一位，肉类人均占有量达55.73 kg/人，其中猪肉36.17 kg/人，超过世界猪肉人均的15.74 kg/人。2004年我国全年畜禽养殖业粪便废弃物的产生量为25.76亿吨，其中猪年排泄粪便为12.31亿吨，占总粪便量的47.8%，随着养猪业的发展，必然导致更大量的粪便废弃物，因此猪场粪污水的治理成为畜禽污染治理的关键。

随养殖数量的增多，我国规模化养殖场的数量和规模不断扩大，“十五”期间，畜牧业的规模化、区域化和产业化进程呈现出加快发展的趋势。2005年生猪规模化达饲养水平达到37.2%。在“十一五”畜牧业发展目标中预计，畜牧业规模化、标准化、产业化程度将进一步提高，畜牧业继续向集约型、资源高效利用型和环境友好型转变，到2010年主要畜禽品种适度规模以上的标准化养殖场的产品比例分别提高10个百分点。

养猪业的发展为人们提供了大量高品质的肉食来源，提高了人们的生活品质；同时带动了地方农牧副业的发展，吸引了大量社会劳动力，增加了社会就业，实现了农民增收；大型养殖场的建设提高了养猪业的整体科技水平，带动了养猪业的发展。

然而，养猪生产过程中产生大量有机废弃物，这些有机废弃物中含有大量的生物质能和有机肥资源，如不进行处理和综合利用而直接排放，不仅严重污染了水源、生态自然环境，对生产产生不利影响，也造成资源的极大浪费；同时，粪水四溢，将导致病菌传播，对企业扩大再生产和安全生产也将产生限制。因此，必须对大中型养猪场生产过程中产生的废弃物、废水进行综合利用和有效处理。开发生物质能源，回收有机肥资源，将治理污染、净化环境、回收能源、综合利用、改善生态环境有机的结合起来，走生态畜牧业产业化可持续发展的道路，在正常生态环境条件下组织畜牧生产，使之成为绿色生态型养猪场。通过该项目的实施，发挥当地龙头企业的示范和辐射作用，逐步将项目所在的地区建设成为“自然环境优美、人民生活满意、绿色畜牧业兴旺、农村经济发达”的现代化生态畜牧业和绿色食品生产的示范地区。

本工程项目的目的就是在国家政策的鼓励下，采用科学与全面的处理方法对养殖场的废弃物进行有效的处理，使其转化为有用的资源，实现无害化、资源化处理的最终目标，为该地区养猪场废弃物的处理树立一个样板。

第一章 项目背景和设计思想

1.1项目设计思想

1.1.1循环经济思想

循环经济，本质上是一种生态经济，它要求运用生态学规律来指导人类社会的经济活动。随着上个世纪50、60年代以来生态学的勃兴，使人们产生了模仿自然生态系统的愿望，按照自然生态系统物质循环和能量流动规律重构人类的经济系统，使得经济系统和谐地纳入到自然生态系统的物质循环过程中，建立起一种新形态的经济。

传统经济与循环经济的不同之处在于：传统经济是一种由“资源—产品—消费—污染排放”所构成的物质单向流动的线形经济。在这种经济中，人们以越来越高的强度把地球上的物质和能源开采出来，在生产加工和消费过程中又把污染和废物大量地排放到环境中去，对资源的利用常常是粗放的和一次性的，通过把资源持续不断地变成废物来实现经济的数量型增长，导致了许多自然资源的短缺与枯竭，并酿成了灾难性环境污染后果。与此不同，循环经济倡导的是一种建立在物质不断循环利用基础上的经济发展模式，它要求把经济活动按照自然生态系统的模式，组织成一个“资源—产品—消费—再生资源”的物质反复循环流动的过程，使得整个经济系统以及生产和消费的过程基本上不产生或者只产生很少的废弃物，其特征是自然资源的低投入、高利用和废弃物的低排放，从而根本上消解长期以来环境与发展之间的尖锐冲突。

从提倡一些废弃资源回收和综合利用到循环经济的提出，是经济发展理论的重要突破，它打破了传统经济发展理论把经济和环境系统人为割裂的弊端，要求把经济发展建立在自然生态规律的基础上，促使大量生产、大量消费和大量废弃的传统工业经济体系转轨到物质的合理使用和不断循环利用的经济体系，为可持续发展的经济提供了新的理论范式。

在西方国家，循环经济已经成为一股潮流和趋势，有些国家甚至以立法的方式加以推进。循环经济是实施可持续发展战略必然的选择和重要保证，而在世界上呼声很高的清洁生产，则是实现循环经济的基本形式。

生态农业是以物质循环和能量转化规律为依据，以科学技术为支撑，以经济、生态、社会效益有机统一为目标的良性循环的新型农业综合系统。发展生态农业，一是抓好无公害农产品生产基地建设。应通过科学规划、突出重点、成片开发、综合治理，把农业产业化基地建成农业生态园；二是积极发展有机农业；三是积极探索循环农业。根据生态循环再利用、再生产的循环链原理发展农业，不仅可以净化生活环境，解决能源与照明问题，而且还可以有效转化利用废弃物，促进种养业的良性循环，实现农业生产无害化。

1.2.2“猪——沼——农”三位一体经济模式架构

为满足人们对肉食品的需求，拟建立万头猪场，常年向市场供应优质商品猪。而为实现养殖发展与环境保护的协调发展，本养殖场建设中引进能源生态工程思想，采用沼气工程技术治理养猪场粪污水，利用污水处理过程中的主要产物沼气作为能源供应养殖场利用，副产物沼肥供应四季茶园使用，建立“猪——沼——农”三位一体生态系统，实现猪场粪污水的综合利用。

1.3沼气工程节点功能

沼气工程作为三位一体生态农业系统的纽带，其功能主要有两点。一是以生物质能转化技术为核心，将养殖业粪污资源充分利用，并将有机质转化为能源（沼气）；第二，保留污水中对植物生长有利的成分，使之转化为优质有机肥（固态、液态）。

第二章 项目资源/产物计算

2.1沼气产量计算

2.1.1干物质量计算

猪场基础母猪存栏量500头，猪场总存栏量为5354头，设计采用干清粪工艺，按《畜禽养殖业污染物排放标准》计算，夏季污水排放量为1.8m3/（百头•d），冬季污水排放量为1.2m3/（百头•d），则排放污水量为64.2～96.4 m3/d。

日产粪便量为5.1t/d，猪粪含水率按82%设计，干物质（TS）量计算见表2-1。本项目中，干物质量按照0.92 t/d进行设计。

表2-1

猪粪干物质量计算表

猪粪产量（t/d）（含水率78%）

1.13 猪粪产量（t/d）（含水率80%）

1.03 猪粪产量（t/d）（含水率82%）

0.92 猪粪产量（t/d）（含水率84%）

0.82 猪粪产量（t/d）（含水率86%）

0.72 猪粪产量（t/d）（含水率88%）

0.62 干物质量（t/d）

0.92

含固率10%粪污总量（t/d）

9.2 2.1.2物料总量和补充水量计算

本设计中采用高浓度反应器设计，养殖场产生的5.1t鲜猪粪全部投放到高浓度反应器，并调配成10％干物质浓度，约需要4.1m3污水，余下猪场排放的污水经过水力筛，将部分存留在污水中的猪粪渣筛除，投入到配料池，与鲜猪粪一同调配（该部分物料包含在5.1t鲜猪粪中），过筛后污水进入储肥池，进行厌氧处理储存。物料总量和水量分配计算见表2-2。

表2-2

补充水量计算表

季节

粪便筛渣量（t/d）

污水总量

（m3/d）

高浓度物料量（t/d）

含固率

高浓度污水量

（t/d）

低浓度污水量

（m3/d）

夏季

5.1

96.4

9.1

10%

4.1

92.3 冬季

5.1

64.2

9.1

10%

4.1

60.1 2.1.3沼气产量计算 考虑2%的干物质损耗率，每天投TS 902kg，产沼率为0.28～0.32 m3/kg TS，取值0.30 m3/kg TS，可产沼气271m3。

表2-3

日沼气产量计算表

干物质量(t/d)

920

干物质损耗率

2%

干物质投产量(kg/d)

902 产沼率(m3/kg)

0.30 产沼量(m3/d)

271 污水量（m3/d）

4.1 2.2 沼肥产量估算

2.2.1干物质减量化计算

全天输入干物质量为902kg。厌氧阶段消耗量为586kg，该部分TS消耗是生物质能转化、沼气生产的主体。厌氧阶段TS的输出量为316 kg，其中0.17吨由厌氧反应器底部作为沼渣排出，进入沼渣储存池；0.67吨与厌氧反应器上部出水一并排出。干物质减量化计算详见2-4。

表2-4

干物质减量化计算表

物料量(t/d)

TS量(t/d)

生化消耗率

生化消耗量(t/d)

TS剩余量

(t/d)

沼渣TS含量(t/d)

沼液TS含量(t/d)

9.2

0.92

65%

0.60

0.32

0.08

0.24 2.2.2沼肥产量估算

一般情况下沼渣含水率为93%，沼液含水率为97%。沼渣干物质含量0.08t/d，按93%含水率计算，沼渣产量为1.15 t/d；沼液干物质含量为0.24 t/d，按97%含水率计算，沼液产量为7.79t/d。详见表2-5。

表2-5

沼肥产量计算表

沼渣

沼液

水消耗(t/d)

沼渣量(t/d)

干物质(t/d)

含水率

沼液量(t/d)

干物质(t/d)

含水率

1.15

0.08

93%

7.79

0.24

96.90%

0.26

第三章 产物供需平衡分析和解决方案选择

3.1沼气利用方案

能环工程日产沼气270 m3，计划全部作为燃气使用。

3.2沼肥种养平衡和有效利用解决方案

能环工程日产沼渣1.15吨（含水率93%）、沼液7.79吨。消纳该部分沼肥必须有相应量的土地承载。

3.2.1 沼肥优势分析

沼肥是沼气发酵的残余物，含有较全面的养分和丰富的有机质，是具有改良土壤功效的优质有机肥料。沼肥中含有丰富的氮磷钾等大量营养元素和多种微量营养元素，据测定，沼肥中含有全氮（N）0.03%～0.08%，全磷（P2O5）0.02%～0.06%，全钾（K2O）0.05%～1.0%，而且这些营养元素基本上是以速效养分形式存在的.因此，沼肥的速效营养能力强，能迅速被作物吸收，养分可利用率高，是多元的速效复合液体肥料。另外，沼肥中还富含多种氨基酸和维生素等，因此，沼肥也是畜禽饲料的良好添加料。

根据有关研究表明，沼肥作为优质有机肥料与化肥或其它有机肥相比，能显著提高作物的产量和品质，并防病抗逆，其机理在于沼肥的养分结构易于吸收，有改土培肥、营造良性土壤微生态系统作用，其生命活性物质有助于提高抗逆能力。一般沼肥主要有两个处理去向：第一个是在农耕施肥季节，沼肥直接输送（管道、车辆）到果园、苗圃、农田等施肥用地，作为液态有机肥使用；第二个是在非农耕施肥季节，沼肥进入有机肥生产区，与畜禽粪便混合后加入50%左右的作物秸秆、稻壳等，加工成固体有机肥储存销售。

沼肥不仅养分全、肥效快，而且易吸收，残留少，便于改良土壤的根际环境，疏松土壤，是无公害栽培的首选肥料。沼肥作为一种优良的有机肥料可以部分或全部代替化学肥料，大量试验说明沼肥是一种优质、全效的液体有机肥料。在生产中，沼肥有机肥可以用作基肥、追肥和叶面肥。

沼肥用作基肥浇灌果树，使其结果大，果实色鲜、味美、甜度好。沼肥用于稻田，作物生长强壮，植株挺拔翠绿，分蘖多、苗高且根系粗壮发达，有效穗、穗粒数、结实率都有所提高。据四川农业科学院在水稻、玉米、棉花等作物上的试验表明，亩施沼肥1500～2500 kg，可增产9.0%～26.4%，每100 kg沼肥增产水稻1.38 kg，玉米2.0 kg，棉花0.65 kg

沼肥用作追肥，效果也很明显。根据肥料养分含量计算，每100 kg沼肥的N、P、K养分总含量相当15：15：15的三元素复合肥60 kg。按照科学配方，合理施肥的原则，一般作物每亩每次追施三元素复合肥20 kg左右，折合施沼肥330 kg，一般7～15天追施一次，顺水追施效果好。和同等养分含量的无机肥料相比，沼肥作追肥的作物，长势强健，病虫害少，果实大且有光泽，品质好，产量和产值分别高出对照10%～20%。追施沼肥有机肥的小麦亩产增产20 kg，用沼肥浇灌大白菜，较化肥对照提前5～7天包心，增产30%。

沼肥内含有作物需要的多种营养物质，微量元素、生长素、抗生素，极宜作叶面追肥使用，效果有时比单纯的化肥还要明显。特别是在日光温室蔬菜、果树、花卉等反季节的栽培中使用，有明显的壮秧、保果增产优质效果。能给作物补充营养，调节代谢，促进生长，增强光合作用，有利花芽分化，保花保果，果实膨大，产品光亮度好，品质优秀。作叶面肥，沼肥可单用也可与农药化肥混用。在作物上，可用温室大棚内栽培的反季节蔬菜、黄瓜、西红柿、青椒、茄子、豆角、西胡等，保花、保果效果明显。叶菜可用于芹菜、韭菜、甘蓝，生长迅速；果树可用于油桃、樱桃、杏、李等，口感极佳，糖度增加；花卉方面的非洲菊、百合、玫瑰，表现花朵大、鲜艳、枝粗等。

长期使用沼肥有机肥可以促进土壤团粒结构的形成，改良土壤结构，增强土壤保水保肥能力，提高土壤温度，改善土壤的理化特性，提高土壤中有机质、全氮、全磷以及土壤速效养分的含量，从而提高了土地肥力，并且减少化肥对环境的污染，降低用肥成本。根据试验研究，施用沼肥有机肥的土地与施用普通化肥的土地比较，土壤有机质含量增加1.0%～2.0%，全氮含量增加0.1%左右，土壤速效氮、速效钾的含量分别提高60%左右，其中，沼肥有机肥对土壤速效磷增加最为明显，施用沼肥有机肥的土壤速效磷含量是施用普通化肥的7～8倍。

3.2.2 沼肥承载土地量分析

根据有关资料，猪粪沼肥的养分组成与含量分别为：氨氮 0.056%，速效磷0.067%，速效钾0.113%，在沼肥产量为每天8.94吨的情况下，每天产出的沼肥所含有的氮、磷、钾养分量分别为：氨氮5.01 kg，速效磷5.99 kg，速效钾10.10 kg。如果以一季作物施用氮肥（N）150～180 kg/hm2、磷肥（P2O5）45～75 kg/hm2、钾肥（K2O）60～120 kg/hm2来计算的话，每天8.94吨沼肥所含养分需要的承载土地量分别为：氮0.03 hm2，磷0.08～0.13 hm2，钾0.08～0.17 hm2。按双季耕作，如冬小麦和夏玉米或大豆轮作来计算，则所需消纳这些沼肥的土地量将减少一半。

根据试验，沼肥用水稀释5～10倍后，可以直接灌溉农田，且具有一定的增产作用。基于此，土肥专家在设计设施蔬菜营养液肥料、滴灌肥料和蔬菜、果树专用液体肥料的浓度时，稀释倍数一般为10～20倍。目前，国内具有较成熟的设施蔬菜有机活性基质无土栽培技术、滴灌栽培的技术和敞穴施肥技术；掌握各类蔬菜、果树和农作物的养分需求规律和施肥的最佳养分配比；完全可以把沼肥转化为各种肥料。

第四章 工程设计范围和处理能力

4.1 设计依据

1、《中华人民共和国水污染防治法实施细则》（环发[1999]214号)）

2、《污水处理设施环境保护监督管理办法》（(88)国环水字第187号）

3、《畜禽养殖污染防治管理办法》（国家环境保护总局，2001年5月8日发布）

4、《规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范》（NY/T 1222-2006）

5、《大中型畜禽养殖场能源环境工程建设规划》（农业部，1999）

6、《蓄禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）

7、《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）

8、《给水排水设计手册》

9、业主提供的有关基础资料。

4.2 设计原则

1、资源化原则。

畜禽粪污是一种有价值的宝贵资源，充分利用畜禽粪污资源是污染防治的重要原则。畜禽粪污经处理后，可以产出再生能源（沼气）、有机肥（固态、液态），具有较好的经济价值。

2、生态化原则。

遵循循环经济指导思想，依据物质循环、能量流动的生态学基本原理，强化种养平衡，促进种植业与养殖业结合，实现生态系统的良性循环。

3、综合效益原则。

兼顾环境效益、社会效益、经济效益，将治理污染与资源开发有机结合起来，使猪场粪污治理工程产出大于投入，提高污水处理工程的综合效益。

4、可靠性原则

遵循技术先进、工艺成熟、质量可靠的原则，在设计中吸取国内外先进的处理工艺和施工技术，使工程达到国际先进水平。

5、管理简便原则

合理处理人工操作和自动控制的关系，对不便人工操作，且人工成本较高的工艺，采用自动化技术，提高系统运行管理水平。

4.3 设计范围

本设计范围包括：能环工程工艺设计；机械设备设计；建筑与结构设计；电气设计；控制及仪表设计；平面与高程设计；消防、劳动生产保护与人员编制设计。

本设计范围不包括场区所有道路铺设、绿化等。

本工程污水汇集管线、自来水管线、电线电缆均由业主送至项目界区内。

4.4 粪污处理量

总资源量为含固率18%的粪污总量5.1 t，变化幅度较小，因此，高浓度厌氧反应器有机负荷变化较小。

第五章 能环工程工艺流程设计

5.1处理工艺选择 5.1.1 预处理工艺选择

预处理包括格栅、集水池、集粪池、配料池、等处理单元。

为了真正做到减量化、资源化、无害化，达到处理结果零排放的目标，本工程采用将粪污收集后投放到预处理单元，与其它污染物一起进入厌氧消化罐进行厌氧发酵处理。这条工艺路线不仅能获得较大的生物质能转化资源，同时，实现了粪污减量化、无害化处理。

粪污水由汇集管网运送至预处理单元，经与场区冲刷水混合后进行厌氧处理。

5.1.1.1格栅

格栅的作用是去除废水中的大粒径固体物质，如悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，以保证后续处理单元和水泵的正常运行。

5.1.1.2集水池

集水池的功能是储存能环工程中需要的补充水，该水来自养殖区冲刷水。集水池水由提升泵泵入进料池。

5.1.1.3 集粪池

集粪池用来暂存猪场输送来的猪粪，通过集水池污水冲洗到进料池。

5.1.1.4 进料池

进料池的功能是将猪粪配比为含固率在10%左右的混合液。

进料料时间阶段安排有几种选择，最好的时间安排为全天24小时均匀分配，但客观上几乎不可能实现。我们选择批次配比方式，每天24小时内分2批完成配比操作，每次1小时进行。

5.1.2 厌氧消化处理工艺选择

厌氧消化工艺包括进料单元、厌氧消化单元、保温增温单元、以及沼肥运输管网等构成。

5.1.2.1 进料方式选择

进料池内物料由提升泵向厌氧消化单元进料。由于物料浓度高，提升泵采用单螺杆泵。进料方式有若干种选择，可以采用均匀进料，也可采用分批进料方式。进料方式与沼气释放量密切相关，通过进料方式可以调控沼气释放阶段，一般情况下，强进料阶段沼气释放量会大幅度增大。本工程设计采取分2批轮流进料方式。

5.1.2.2 厌氧处理工艺选择

1、各类厌氧工艺性能概述

（1）完全混合厌氧工艺（CSTR）

传统的完全混合厌氧工艺（CSTR）是借助消化池内厌氧活性污泥来净化有机污染物。有机污染物进入池内，经过搅拌与池内原有的厌氧活性污泥充分接触后，通过厌氧微生物的吸附、吸收和生物降解，使废水中的有机污染物转化为沼气。完全混合厌氧工艺池体体积较大，负荷较低，其污泥停留时间等于水力停留时间，因此不能在反应器内积累起足够浓度的污泥，一般仅用于城市污水厂的剩余好氧污泥以及粪便的厌氧消化处理。

（2）厌氧接触工艺反应器

厌氧接触工艺反应器是完全混合式的，是在连续搅拌完全混合式厌氧消化反应器（CSTR）的基础上进行了改进的一种较高效率的厌氧反应器。反应器排出的混合液首先在沉淀池中进行固液分离，污水由沉淀池上部排出，沉淀池下部的污泥被回流至厌氧消化池内。这样的工艺既保证污泥不会流失，又可提高厌氧消化池内的污泥浓度，从而提高了反应器的有机负荷率和处理效率，与普通厌氧消化池相比，可大大缩短水力停留时间。目前，全混合式的厌氧接触反应器已被广泛应用于SS浓度较高的废水处理中。

（3）厌氧滤器（AF）

厌氧滤器是采用填充材料作为微生物载体的一种高速厌氧反应器，厌氧菌在填充材料上附着生长，形成生物膜。生物膜与填充材料一起形成固定的滤床。厌氧滤床可分为上流式厌氧滤床和下流式厌氧滤床二种。污水在流动过程中生长并保持与充满厌氧细菌的填料接触，因为细菌生长在填料上将不随出水流失，在短的水力停留时间下可取得较长的污泥泥龄。厌氧滤器的缺点是填料载体价格较贵，反应器建造费用较高，此外，当污水中SS含量较高时，容易发生短路和堵塞。

（4）上流式厌氧污泥床反应器（UASB）

待处理的废水被引入UASB反应器的底部，向上流过由絮状或颗粒状厌氧污泥的污泥床。随着污水与污泥相接触而发生厌氧反应，产生沼气引起污泥床的扰动。在污泥床产生的沼气有一部分附着在污泥颗粒上，自由气泡和附着在污泥颗粒上的气泡上升至反应器的上部。污泥颗粒上升撞击到三相分离器挡板的下部，这引起附着的气泡释放；脱气的污泥颗粒沉淀回到污泥层的表面。自由状态下的沼气和由污泥颗粒释放的气体被收集在三相分离器锥顶部的集气室内。液体中包含一些剩余的固体物和生物颗粒进入到三相分离器的沉淀区内，剩余固体物和生物颗粒从液体中分离并通过三相分离器的锥板间隙回到污泥层。

UASB反应器的特点在于可维持较高的污泥浓度，很长的污泥泥龄（30天以上），较高的进水容积负荷率，从而大大提高了厌氧反应器单位体积的处理能力。但是对于SS含量很高的污水，由于三相分离器泥、气、水分离能力的限制，不可避免地造成出水中含泥量很高，整个系统的投资费用也较大。

（5）膨胀颗粒污泥床反应器（EGSB）

EGSB是在UASB反应器的结构相似，所不同的是在EGSB反应器中采用相当高的上流速度，因此，在EGSB反应器中颗粒污泥处于完全或部分“膨胀化”的状态，即污泥床的体积由于颗粒之间的平均距离的增加而扩大。为了提高上升速度，EGSB反应器采用较大的高度与直径比和很大的回流比。在高速上升速度和产气的搅拌作用下，废水与颗粒污泥间的接触更充分，因此可允许废水在反应器中有很短的水力停留时间，从而EGSB可以高速地处理浓度较低的有机废水。

（6）升流式厌氧固体反应器（USR）

升流式厌氧固体反应器是一种新型的专用以处理固体物含量较大的反应器，其构造特点是反应器内不设三相分离器和其它构件。含高有机物固体含量（大于5%）的废液由池底配水系统进入，均匀地分布在反应器的底部，然后上升流通过含有高浓度厌氧微生物的固体床。使废液中的有机固体与厌氧微生物充分接触反应，有机固体被液化发酵和厌氧分解，约有60%左右的有机物被转化为沼气。而产生的沼气随水流上升具有搅拌混合作用，促进了固体与微生物的接触。由于重力作用固体床区有自然沉淀作用，比重较大的固体物（包括微生物、未降解的固体和无机固体等）被累积在固体床下部，使反应器内保持较高的固体量和生物量，可使反应器有较长的微生物和固体滞留时间。通过固体床的水流从池顶的出水渠溢流至池外。在出水溢流渠前设置挡渣板，可减少池内SS的流失，在反应器液面会形成一层浮渣层，在长期稳定运行过程中，浮渣层达到一定厚度后趋于动态平衡。不断有固体被沼气携带到浮渣层，同时也有经脱气的固体返回到固体床区。由于沼气要透过浮渣层进入到反应器顶部的集气室，对浮渣层产生一定的“破碎”作用。对于生产性反应器由于浮渣层表面积较大，浮渣层不会引起堵塞。集气室中的沼气经导管引出池外进入沼气贮柜。反应池设排泥管可将多余的污泥和下沉在底部的惰性物质定期排除。

2、几种典型的厌氧反应器适用性能比较

几种典型的厌氧反应器适用性能比较见表5-1。

表5-1

厌氧反应器适用性能比较表

反应器名称

优点

缺点

适用范围

完全混合厌氧 反应器（CSTR）

投资小、运行管理简单

容积负荷率低，效率

较低，出水水质较差

适用于SS含量很

高的污泥处理

厌氧接触反应器

投资较省、运行管理简

单，容积负荷率较高，耐冲击负荷能力强

停留时间相对较长，出水水质相对较差

适用于高浓度、高

悬浮物的有机废水

厌氧滤器（AF）

处理效率高，耐负荷能

力强，出水水质相对较

好

投资较大，反应器容

易短路和堵塞

适用于SS含量较

低的有机废水

上流式厌氧污

泥床反应器

（UASB）

处理效率高，耐负荷能

力强，出水水质相对较

好

投资相对较大，对废

水SS含量要求严格

适用于SS含量适

低的有机废水

膨胀颗粒污泥

床反应器

（EGSB）

处理效率较高，负荷能力

强，出水水质相对较好

投资相对较大，对废

水SS含量要求严格

适用于SS含量较

少和浓度相对较低的有机废水

升流式厌氧固

体反应器

（USR）

处理效率较高，投资较省、运行管理简单，容积负荷率较高。

对进料均布性要求高，当含固率达到一定程度时，必须采取强化措施。

适用于含固量高 的有机废水

3、厌氧工艺的选择确定

从以上列表可知，各种类型的厌氧工艺各有其优缺点和使用范围，在一定的条件下选择适当的工艺型式是厌氧处理成功的关键所在。对于本项目而言，由于需将全部猪粪和部分冲洗水一起混合均匀后进入厌氧罐进行厌氧发酵处理，其废水中含固量很高，因此，选择升流式厌氧固体反应器（USR）是较为合适的。

本项目设计含固率为10%。对于高含固率来料，为避免进料分布不均匀问题，必须强化其进料的局部混合性。设计上底部配置搅拌机，以间歇混合搅拌方式来实现。我们定义该方式为USR-PM。

选择USR-PM处理工艺，反应器的固体滞留期（SRT）和微生物滞留期（MRT）远大于水力滞留期（HRT）。厌氧罐顶部在出水溢流渠前设置挡渣板，可以减少罐内内悬浮固体物质的流失，提高了固体滞留期（SRT）。固体有机物的分解率与SRT呈正相关，固体滞留期（SRT）加长，消化效率就大幅度提高；剩余厌氧微生物在重力的作用下沉淀下来，累积在固体床下部，使反应器微生物滞留期（MRT）加长，既提高处理效率，又降低微生物对外加营养物质的需求，减少污泥的量。

本设计方案选择USR-PM为厌氧处理工艺。

5.1.2.3 厌氧反应器结构选择

普通的厌氧反应器均采用钢砼结构。近年来为了缩短施工周期，节省建筑材料，提高反应池的施工质量，建设美观大方的能环工程处理装置，也多有采用新材料、新技术建造的厌氧反应器。典型的有德国的利普（Lipp）公司的利普罐和德国Farmetic公司的搪瓷拼装罐。这些技术应用金属朔性加工中的加工硬化原理和薄壳结构原理，通过专用技术和设备将镀锌或搪瓷拼装建造成。

1、钢筋混凝土制罐技术

钢筋混凝土技术利用钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度上各自的优势，实现优势互补，通过现场浇注，可以得到较好的强度和防水性能的罐体，由于混凝土具有耐酸碱，耐温便等的性能，能够很好的保护内部钢筋，使之免受腐蚀，因此结构具有很好的防腐性能，结构成型后，进行简单的防腐和防渗处理就可以满足工程需要，使用寿命长，可达50年，后期维护和运行管理费用较低。

2、搪瓷拼装制罐技术

拼装制罐技术使用软性搪瓷或其他防腐预制钢板，以快速低耗的现场拼装使之成型，预制钢板采用栓接方式拼装，栓接处加特制密封材料防漏。此种预制钢板形成的保护层不仅能阻止罐体腐蚀，而且具有抗酸碱的功能。拼装罐具有技术先进、性能优良、耐腐蚀性好、维修便利、外观美观，可拆迁等特点，其使用寿命达30年。

3、利浦制罐技术

利浦制罐技术利用金属塑性加工中的加工硬化原理和薄壳结构原理，通过专用技术和设备，将一定规格的钢板，应用“螺旋、双折边、咬合“工艺来建造圆型的LIPP池、罐。由于是机械化、自动化制作和采用薄钢板作为建筑材料，LIPP技术具有施工周期短，造价较低，质量好等优点。

结合本工程特点，主体厌氧反应器选择钢筋混凝土结构，以方便使用和运行管理。

5.1.2.4 厌氧反应器配置选择

高浓度厌氧反应器内设置一台搅拌器，使进料均匀分布于罐体底部并充分与厌氧微生物接触。低浓度靠沼气产气过程以及进料过程并增加物料内循环泵实现物料的搅拌。

罐底设排渣系统，定期将罐底惰性污泥排出。排出的污泥进入沼肥储存池，然后运送到下一个处理单元。

反应器上部设排水系统。排水采用堰槽出水方式，溢流进入下一个处理单元。

5.1.2.5 保温与增温选择

厌氧消化反应过程受温度影响很大，本项目厌氧处理单元设计为中温，其最佳温度范围为35～38℃。为了保证厌氧反应在冬季仍可正常运行，必须对系统实施整体保温措施，同时还需对厌氧消化罐进水进行增温处理。

1、保温

系统整体保温包括管道、阀门保温；配料池、厌氧消化罐以及储气柜的保温。

对于各种管路能地埋的则地埋，地上管路采用北方地区常规保温方式实现；对厌氧消化罐、沼气储气柜，采用聚苯乙烯和聚氨酯等材料进行强化保温。另外，在厌氧反应器旁边设置一个沼气净化间，尽可能地将管路、阀门设置在该房间内，起到保温作用。

2、增温

增温能耗主要分为两部分，一部分为把参与反应物料的温度由常温提升到反应温度，这一过程主要在进料池中进行，另一部分是保证USR反应器在相对稳定的温度下运行，补偿其运行过程中散失到环境中的能量。为降低反应过程中的能耗，在本设计中一方面采用较高的物料浓度，在保证有机负荷不变的情况下，降低水的含量，降低物料增温能耗，另一方面，在反应器池体外增设一层保温层，以降低反应器的热量散失。

为保证反应器的正常启动以及热源的稳定性，本系统中采用自厂区燃煤锅炉产生的热水作为热源。

5.2沼气应用系统工艺选择

5.2.1 沼气净化工艺选择

厌氧反应器刚产出的沼气是含饱和水蒸气的混合气体，除含有气体燃料CH4和惰性气体CO2外，还含有H2S和悬浮的颗粒状杂质。H2S不仅有毒，而且有很强的腐蚀性。因此新生成的沼气不宜直接作燃料，还需进行气水分离、脱硫等净化处理，其中沼气的脱硫是其主要问题。

对于畜禽粪污产生的沼气，其中H2S气体含量约为2000mg/m3，而沼气作为燃气要求沼气中含H2S气体含量小于100 mL/m3，沼气的脱硫净化处理是必须的。

沼气脱硫主要有生物脱硫、化学脱硫两种方法。

生物脱硫法是利用无色硫细菌，如氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌等，在微氧条件下将H2S氧化成单质硫。这种脱硫方法已在德国沼气脱硫中广泛使用，在国内某些工程已有采用，其优点是：不需要催化剂、不需处理化学污泥，产生很少生物污泥、耗能低、可回收单质硫、去除效率高。这种脱硫的技术关键是如何根据H2S的浓度来控制脱硫塔中氧化还原反应过程。

化学脱硫是将沼气通过脱硫剂床层，沼气中的H2S与活性氧化铁接触，生成三硫化二铁，然后含有硫化物的脱硫剂与空气中的氧接触，当有水存在时，铁的硫化物又转化为氧化铁和单体硫。这种脱硫再生过程可循环多次，直至氧化铁脱硫剂表面的大部分空隙被硫或其它杂质覆盖而失去活性为止。再生后的氧化铁可继续脱除沼气中的H2S。上述均为放热反应，但是，再生反应比脱硫反应要缓慢。为了使硫化铁充分再生为氧化铁，工程上往往将上述两个过程分开进行。

本工程拟采用生物脱硫的方法对沼气进行脱硫处理。

厌氧罐中输出的含饱和水蒸气的沼气经过生物脱硫塔、气水分离器和凝水器等专用设备净化处理后贮存在储气柜中。

5.2.2 沼气储存工艺选择

由于沼气产用速率之间的不平衡，所以必须设置储气柜进行调节。沼气主要用于锅炉燃烧使用，储气柜的容积按日产量的60%设计。储气柜结构形式有多种，包括混凝土结构、压力容器、膜结构等，本工程选择钟罩结构储气柜。

5.2.3 沼气输配工艺选择

沼气输配系统指从沼气储气柜至沼气使用前一系列沼气输配设施的总称。对于该大型沼气工程来说，主要指沼气由储气柜输送到沼气用户的输气管路和相关的阀门组成。沼气输配管道在工程建设中占有相当重要的位置，因此，合理选择性能可靠、施工方便、经济耐用的管材，对安全供气和降低工程造价有着重要意义。沼气输配过程中使用的主要管材是钢管和聚乙烯管。相关的沼气输送管网需要根据当地具体情况进行设计。

5.3 沼肥利用工艺选择

沼肥有三个去向：第一个是在农耕施肥季节，沼肥输送（管道、车辆）至果园、苗圃、农田等施肥用地，作为液态有机肥使用；第二个是在非农耕施肥季节，将沼肥输送至农田附近的大型储存池，以备施肥季节使用；第二个是将沼肥运至有机肥生产区，与常规农用肥料如尿素、复合肥等按一定营养比例配比混合后，加工成高肥效的商品肥出售。

5.4 工艺流程设计

见附图初设方案：1--工艺流程框图；2--分区定位图；3--平面布置图；4--工艺高程图。

5.5工艺流程描述

5.5.1 预处理阶段描述

格栅集水池

猪舍冲洗水由污水汇集管网（或污水渠）经人工格栅汇集到集水池；提升泵按配比时间安排将其提升至调节池和配料池。

集粪池

由猪场清理出来的猪粪，运输到集粪池，并通过集粪池由集水池内污水冲洗到进料池。

进料池

将由集粪池流过来的猪粪及污水进行调配，使物料达到10％的干物质浓度，以供应高浓度厌氧反应器使用。配料池内配有加温设施，实现冬季时的物料加温。

5.5.2 厌氧消化处理阶段描述

进料---搅拌---反应循环过程。物料经提升泵提升进入厌氧反应器，进行厌氧消化处理。本工程设计采取分2批轮流进料方式进行，进料时间根据猪场清粪方式安排，一般间隔不小于6小时，两组进料先后进行，1小时以内完成进料过程，进料结束后启动搅拌，搅拌1小时后停止。厌氧罐按进料（1小时）----搅拌（1小时）-----反应（4小时）----搅拌（1小时）-----反应（4小时）„„这个循环过程进行。

产沼

物料进入厌养反应器与厌养活性污泥混合接触，通过厌养微生物的吸附、吸收和生物降解作用，使有机污染物转化为CH4和CO2为主的气体（沼气）。厌氧反应器内设置一台搅拌机，使物料与厌养活性污泥充分混合。厌氧罐罐体外部设增温管网系统以及保温层。

集气

厌氧反应器产生的沼气由集气室收集，经沼气输送管路送入后续沼气净化处理单元。

排料

厌氧罐采用上部益流出水方式，出水自流进入沼肥储存池。

排渣

排渣系统定期排渣，保持反应器内污泥活性。沼渣排放可以是每天一次，或者是数天一次，将根据实际情况确定。

5.5.3 沼气净化储存阶段描述

沼气净化系统

厌氧消化罐产出的沼气经集气室收集进入沼气净化系统。沼气经过生物脱硫塔、气水分离器、凝水器等专用设备净化处理后贮存在湿式储气柜中。

沼气储存柜

用于贮存净化后的沼气。柜体结构钟罩式储气柜。

沼气输配系统

用于沼气的输送。主要通过调压阀、管路等完成沼气的输配。

沼气利用系统

沼气全部作为燃料使用。

5.5.4 沼肥处理阶段描述

厌氧反应器出水溢流进入沼肥储存池，然后运输车辆在农耕季节将沼肥运输至农田或蔬菜大棚使用，在非农耕季节，运输至储存池待农耕时节使用。

第六章 工艺参数设计

6.1 物料负荷

平均设计物料流量：Q平＝9.2 m3/d 6.2 预处理阶段工艺参数设计

6.2.1 格栅槽

（1）功能：用于安装格栅，拦截水中大的悬浮物质

（2）结构：地下钢砼结构

（3）尺寸：0.5mx0.8m（4）池数：1池

6.2.2 人工格栅（1）设备宽度：W0＝500mm（2）渠宽：W1＝500mm（3）有效栅隙：b＝10mm（4）格栅倾角：α＝60°

（5）设备台数：1 6.2.3集水池

（1）功能：储存补充水

（2）池体结构：地下钢砼结构

（3）尺寸：0.90mx2.08mx2.00m（4）有效容积：3.74m3（5）池数：1池

6.2.4集水池污水提升泵

（1）功能：将补充水从集水池提升至配比软化池

（2）流量：20 m3/h（3）扬程：7m

（4）电机功率：0.75kW（5）设备类型：潜污泵

（6）设备数量：2台（1用1备）

6.2.5集粪池

（1）功能：暂存由猪场输送来的猪粪

（2）池体结构：地下钢砼结构

（3）尺寸：1.30mx2.08mx0.5m（4）容积：1.35m3（5）池数：1池

6.2.8进料池

（1）功能：猪粪与来水充分搅拌混合后进料

（2）池体结构：地下钢砼结构

（3）尺寸：2.20m×2.20m×2.00m（4）高度：2.0m（5）容积：9.68 m3（6）池数：1池

6.2.9配料池搅拌机

（1）功能：将配料池内粪与水搅拌、混合（2）功率：7.5 Kw（3）数量：1台

6.3 厌氧消化处理阶段工艺参数设计

6.3.1厌氧消化罐1

（1）功能：低浓度厌氧消化处理主体反应器

（2）尺寸：Φ6.00mx8.10m（3）有效水深：6.60 m（4）有效容积：187m3（5）停留时间：20 d（6）发酵温度：常温

（7）材质结构：钢筋混凝土结构，外设保温层，圆台形保温顶结构（8）数量：1座

6.3.2厌氧反应器进料泵

（1）功能：将粪污从调节池提升至厌氧反应器

（2）流量：10 m3/h（3）扬程：15 m

（4）电机功率：3.0kW（5）设备类型：螺杆泵

（6）设备数量：2台（1用1备）

6.4 沼气净化储存阶段工艺参数设计

6.4.1沼气净化系统

功能：沼气净化。设计参数和主要设备参数：

（1）生物脱硫塔

脱硫效果：大于90% 处理能力：20m3/h 数量：2套

（2）气水分离器

型号：

非标

数量：

2台（1用1备）

（3）水封

型号：

非标

数量：

1台

（4）凝水器

型号：

非标

数量：

2台

（5）干式阻火器

型号：

非标

数量：

1台

（6）沼气流量计

型号：

非标

数量：

1台

6.4.2沼气贮存系统

（1）钟罩储气柜

功能：贮存厌氧消化罐产生的沼气

构造形式：碳钢焊接结构

尺寸：Φ8.00x3.3m 有效容积：165.79 m3 数量：1个

（2）储气柜水封

功能：贮存厌氧消化罐产生的沼气

构造形式：钢筋混凝土结构

尺寸：Φ8.80mx3.80m 有效容积：231.00m3 数量：1个

6.5 沉淀池参数设计 6.5.1沉淀池

（1）功能：沼液沉淀

（2）构造形式：钢筋混凝土结构

（3）尺寸：1.00mx4.38mx2.0m（4）有效容积：8.76m3（5）池数：1池

第七章 其它设计

7.1 建筑与结构设计

7.1.1设计原则

1、根据工艺流程的要求，在满足厂区内工艺要求、交通运输、环保、防火等前提下，使厂区建筑物、构筑物、道路、绿化有机地结合在一起。

2、注重环境保护，使能环工程成为环境优美的示范项目。

7.1.2工程地质情况

项目所在地的地质情况为杂地，要求项目所在地原土承载力不小于8吨/ m2。以钻探地质报告为准。

本沼气工程项目的主要构筑物厌氧消化罐的体积较大，高度较高，对不均匀沉降极为敏感，在地基处理当中要选择合适的持力层。

当场地空间开阔时，基坑可以按一定坡度进行放坡开挖。当构筑物距离很近且埋深不同时，可采用一些措施进行临时支护。对深基坑，施工中还应考虑降水及护坡处理。

7.1.3主要构（建）筑物结构设计

7.1.3.1构筑物

主要构筑物名称、尺寸、结构形式等见下表。

表7-1

主要构筑物尺寸表

序

号

构筑物名称

结构尺寸

（mm）

规模

（m3）

数量

总规模

（m3）

结构形式

格栅集水池

900*2080*2000

3.74

3.74

钢砼结构

集粪池

1300*2080*500

1.35

1.35

钢砼结构

进料池

2200*2200*2000

9.68

9.68

钢砼结构

厌氧反应器

Φ6000*8100

211.29

211.29

钢砼结构

厌氧反应器底板

φ8000*500

25.12

25.12

钢砼结构

沉淀池

1000*4380*2000

8.76

8.76

钢砼结构

泵房

3300*2800*2000

18.48

18.48

钢砼结构

其他构筑物体积不大，拟采用普通钢筋混凝土结构或砖混结构。所有构筑物的抗渗问题，均以混凝土本身的密实性来满足抗渗要求。根据构筑物的重要性及水力梯度来确定其抗渗标号，混凝土强度等级一般不小于C25，抗渗等级不小于S6，水灰比不大于0.55。宜采用普通硅酸盐水泥，骨料应选择良好级配，严格控制水泥用量。为提高混凝土的抗渗能力，满足工艺使用要求，尽量减少伸缩缝。建议在混凝土中加入适量的添加剂，用以补偿混凝土的收缩变形，提高混凝土的密实度及抗渗能力。

7.1.3.2建筑物

主要建筑物名称、尺寸、结构形式见下表。

表7-2

主要建筑物尺寸表

序

号

构筑物名称

结构尺寸

（mm）

规模

（m2）

数量

总规模

（m2）

结构形式

沼气净化间

3000*3000*3300

9.00

9.00

砖混结构

办公控制室

3000*6000*3300

18.00

18.00

砖混结构

宿舍

3600*3000*3300

10.80

10.80

砖混结构

卫生间

3600*3000*3300

10.80

10.80

砖混结构

7.1.4抗震设计

遵照国家“建筑抗震设计规范”（GBJ11-89）及“构筑物抗震设计规范”（GB50191-93）的有关规定。所有构（建）筑物按地震烈度6级设防。

7.1.5反应器设计

表7-2

反应器结构尺寸表

序

号

反应器名称

结构尺寸

（mm）

规模

（m3）

数量

总规模

（m3）

结构形式

厌氧反应器

Φ6000*8100

918.45

918.90

钢筋混凝土

储气柜钟罩

Φ8000*3300

165.79

165.79

碳钢焊接

储气柜水封

Φ8800*3800

231.00

231.00

钢筋混凝土

7.2机械设备设计

机械设备设计及选型设计原则如下：

（1）各设备的选型力求经济合理满足工艺的要求，并配合土建构筑物形式的要求。

（2）潜水电机的防护等级不低于IP68，其它配套电机和就地控制箱防护等级不低于IP55。

（3）考虑到污水介质的特性，设备材料选用的原则是与介质接触部分采用耐腐蚀的不锈钢材料或铸铁和高强度塑料材料，其余材料可以是碳钢材料但必须防腐处理。主要设备见下表：

表7-3

主要设备表

序号

设备名称

功率

单位

数量

人工格栅

集水池污水提升泵

0.75

台 3

进料池搅拌机

台 4

进料池热交换器

厌氧反应器进料泵

台

厌氧反应器混合搅拌机

台 7

生物脱硫塔

台 8

气水分离器

台 9

水封

台 10

凝水器

台 11

干式阻火器

台 12

沼气流量计

台

7.3电气设计

7.3.1设计依据

（1）《低压配电设计规范》 GB50054-95（2）《建筑物防雷设计规范》 GB50057-94 2001版

（3）《建筑设计防火规范》

GBJ16-87 2001版

7.3.2设计范围

本沼气工程电气设计包括以下内容：

（1）用电设备供电及控制设计

（2）厌氧消化罐防雷设计

7.3.3供电电源

沼气站供电电源接自养殖场内总电源配电箱。

7.3.4负荷计算

沼气站所有用电设备电压等级均为380/220V，全场用电设备总装机容量110KW，用电负荷45KW左右。

7.3.5供电系统

7.3.5.1电气系统

低压电源接自场内总配电箱，单路供电。380V低压供电系统采用单母线分段运行。

7.3.5.2控制方式

所有工艺设备均在管理房内控制箱上现场控制，在现场控制箱上设“手动----停----自动”控制转换开关，手动控制。

7.3.5.3设备选择

户内电缆采用电缆沟敷设，电缆采用聚氯乙烯护套电缆。

户外电缆采用直埋敷设、桥架明敷或电缆沟，电缆采用铠装电缆。

7.3.6保护方式

7.3.6.1继电保护

低压进线总开关设过负荷长延时、短路速断保护、低压用电设备及馈线设短路及过载保护。

7.3.6.2接地保护

接地系统均利用建筑物基础采用共用接地系统，其接地电阻应小于1欧姆，低压馈线距离超过50m时，设重复接地装置，其接地电阻不大于10欧姆。同时各单体金属管道均应作为等电位联结。

7.3.6.3防雷保护

厌氧消化罐需按二类防雷建筑设防，采用共用接地系统接地电阻小于1欧姆。

7.3.7启动方式

全部用电设备均采用直接启动。

7.3.8计量方式

在配电间场内总配电箱上设有电度表。

7.4控制及仪表设计

7.4.1控制系统

全场控制均采用在管理房内现场控制柜上现场控制的方式。

7.4.2仪表

厌氧消化罐上附设温度计，并在管理房内显示厌氧消化罐内的料液温度。

7.5平面设计

7.5.1平面布置原则

沼气站平面布置应遵循以下原则：

（1）功能分区明确，构筑物布置紧凑，减少占地面积。

（2）流程力求简短、顺畅，避免迂回重复。

（3）建筑物应尽可能布置在南北朝向。

（4）厂区内绿化面积不小于35%，总平面布置满足消防的要求。

（5）交通顺畅，使施工、管理方便。

7.5.2建筑单体设计

站内建筑物应本着符合工艺要求为主的原则确定，在满足功能要求的情况下，各建筑力求美观。

7.5.3道路

站内道路系统能满足防火及运输要求，车行道采用混凝土路面。

7.5.4绿化

大面积绿化并配有适当绿篱，绿化面积达到并超过规范标准。

7.5.5建筑物装修标准

建筑物装修按与周围环境相协调为唯一目标。

7.5.6建筑防火

整个厂区建筑物防火均严格按照国家标准《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）进行设计。厂区内建筑物均为二级耐火等级，相互之间的防火间距应符合防火规范。各建筑物单体设计也均按照国家标准《建筑设计防火规范》进行设计。

7.5.7高程设计

沼气站内地面标高以原始地面高度为相对标高±0.000计，采用污水泵提升。

7.5.8给水

沼气站内生产、生活、消防用水接自养殖场内给水管网。沼气站内进水管由DN25镀锌钢管引入用水点，消防、生产、生活水管共用。

7.5.9排水

生产、生活污水经污水管道收集后排入调浆池一并处理。厂区内雨水经雨水管道收集后排出场外。

7.5.10运输

考虑到沼肥固体肥料的运输，养殖场内统一配备运输车辆，承担固体肥料的外运。

7.5.11通讯

为便于生产管理，在管理房内设固定电话机一套，以便于生产指挥和与外部联络。

7.6消防、劳动生产保护与人员编制设计

7.6.1消防

（1）沼气站内按照《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）2001进行设计。

（2）站内道路满足消防车行驶要求。

（3）所有建筑物均按二级耐火等级设计，建筑材料均采用非燃烧体材料。

（4）在管理房内按要求配置干粉灭火器和砂箱。

（5）场内严禁烟火、在厌氧消化罐等处应张贴“严禁烟火”标志。

7.6.2劳动保护和安全生产

（1）在沼气站运转以前应对操作人员进行培训，制定必要的安全操作规程和管理制度，使其牢记安全规程，将不安全因素消灭在萌芽状态。

（2）各处理构筑物的平台走道和临空天桥均应设置保护栏杆，栏杆高度和强度应符合国家劳动保护规定。

（3）所有电气设备的安装和防护必须满足电气设备有关安全规定。

7.6.3沼气站建设与环境保护

7.6.3.1选址与绿化隔离

沼气站由围墙和绿化带将站区与外界相对分离，有效地减少气味对周围外部环境的影响。

7.6.3.2固体废弃物

沼气站内所产生的固体废弃物在运行管理中应按要求堆放，外运时采用半封闭专用运输车辆，运送到指定位置处理。

7.6.4沼气站对外部环境的影响

7.6.4.1对土壤环境质量的影响

目前，由于畜禽粪便和污水未经处理直接排放，直接对土壤和周围水域造成污染。本项目使用经过厌氧处理的沼肥施于土壤，可去除有害的病菌和虫卵，增加土壤的有机质含量，改善土壤的环境质量；此外，沼肥还可代替部分化肥和农药，从而减轻土壤的硝酸盐污染和农药残留。

7.6.4.2对农作物品质的影响

使用沼肥后，由于土壤污染的减轻，有机质的增加，化肥和化学农药使用量的减少，农作物抗病能力的增强，使得作物的品质改善，为发展无公害食品、绿色食品创造了有利条件，促进农业可持续发展。

7.6.4.3对人体健康的影响

由于污染物得到大大降解，有利于企业职工和周围农民的健康。使用沼气代替煤炭，可减少烟尘和二氧化硫的排放。使用沼肥作为肥料和饵料，发展绿色食品，有利于消费者的身体健康。

7.6.4.4对大气环境的影响

使用沼气作为能源，一方面，由于畜禽粪便得到一定程度的处理，可大大减轻空气中的恶臭；另一方面，沼气用户使用沼气代替部分煤，可减少向大气中排放二氧化碳、烟尘和二氧化硫，为减少温室气体的排放作出贡献。

7.6.4.5对水环境的影响

项目的实施，将使畜禽场排放的粪便和污水进行治理，使污水中的各种污染物降低到一定的范围内，大大改善水环境的质量。

7.6.5人员编制

沼气站运行操作管理人员编制为3人，日夜轮流值班。

第八章 投资估算与经济分析

本工程项目经济分析是按照原国家计划委员会、建设部《建设项目经济评价方法与参数》及《给水排水建设项目经济评价细则》的要求，结合业主的实际情况进行分析。

8.1估算依据

8.1.1工程规模

本工程产沼气300m3/d，全年生产天数以360天计，全年沼气量为10.80万m3。

8.1.2估算范围

估算内容包括：土建投资、反应器投资、设备投资、工艺电气投资、安装、调试、、税金；不包括厂区外给水管道、运输车辆、输配电、通讯、消防等以及绿化、厂区道路、围墙等费用。

8.1.3估算依据

本估算主要按照《北京市建设工程预算定额》（2001版），同时参照山西市场实际价格。

8.2投资估算

8.2.1土建投资估算

土建投资①=367083元。

具体构成项目见表8-1。

表8-1

土建投资估算表

序号

建（构）筑物名称

结构尺寸

（mm）

规模（m3/m2）

数量

单 价（元）

合 价（元）

结构形式

格栅集水池

900*2080*2000

600

2246

钢砼结构

集粪池

1300*2080*2000

600

3245

钢砼结构

进料池

2200*2200*2000

600

5808

钢砼结构

泵房

3300*2800*2000

500

9240

钢砼结构

USR反应器

Φ6000*8100

229

550

125978

钢砼结构

储气柜水封

Φ8800*3800

231

450

103952

钢砼结构

沉淀池

1000*4380*2000

400

3504

钢砼结构 8

沼气净化室

3000*3000*3900

700

24570

砖混结构

卫生间

3600*3000*3300

800

8640

砖混结构

宿舍

3600*3000*3300

800

14400

砖混结构

办公控制室

3000*6000*3300

800

14400

砖混结构

建筑给排水

120

9840

建筑暖通

8200

建筑配电

6560

管道沟槽

150

9000

管道检查井

1500

7500

三通井

5000.0

10000

合计

367083

8.2.2设备电气投资估算

设备投资○3=638400元。具体构成项目见表8-2。

表-2

序号

设备名称

功率

数量

单位

单价（元）

总价（元）

人工格栅

台

2600

2600 2

污水提升泵

0.75

台

2600

5200 3

配料池搅拌机

7.5

台

65000

65000 4

物料提升泵

台

23400

46800

厌氧反应器排渣泵

台

17550

35100

厌氧反应器混合搅拌机

5.5

台

26000

52000

生物脱硫塔

台

15600

31200 8

钟罩

座

169000

169000 9

气水分离器

台

7800

15600 10

水封

台

6500

6500 11

凝水器

台

3250

6500

干式阻火器

台

6500

6500 13

沼气流量计

台

19500

19500

厌氧罐操作平台与爬梯

套

7800

7800

反应罐监测仪

0.55

套

6500

6500 16

工艺管道

套

39000

39000 17

阀门管件

套

13000

13000 18

配电系统

套

65000

65000 19

小计

0

592800 20

安装

0.1

0

45600 21

合价

638400 8.2.3其它直接投资费估算

其它直接费○4=90493.47元。

其它直接投资主要包括设计费、厌养菌种采购和运输费、系统调试费、操作培训费等。其它直接投资计算见表8-3。各项取费规则说明如下：

1、设计费：按定额直接费的3.5%取费；

2、厌养菌种采购：定额直接费的1.5%；

3、调试费：按定额直接费的3.0%取费；

4、培训费：按定额直接费的1.0%取费。

表8-3

其他直接费投资估算表

序号

项目名称

单位

数量

工程造价（元）

计费基数

费率

金额

设计费

套

1005483

3.50%

35191.905

菌种采购运输

1005483

1.50%

15082.245

系统调试费

套

1005483

3.00%

30164.49

人员培训费

套

1005483

1.00%

10054.83

合计

90493.47 8.2.4间接费和工程总投资估算

间接费用主要包括企业管理费、利润、税金三项，具体见表8-5。

各项取费规则说明如下：

1、企业管理费： 按《北京市建设工程费用定额》（2001版）市政工程中排水项目确定的费率5.2%取费，以直接费为计算基数；

2、利

润： 按7.0%计取，计费基数：直接费+企业管理费

3、税

金： 按5.5%计取，计费基数：直接费+企业管理费+利润

表8-4

间接费和总投资估算表

序号

建（构）筑物名称

单位

数量

工程造价（元）

计费基数

费率

总额

一

直接工程费用

套

1095976

土建投资

套

367083

设备投资

套

638400

其它直接投资

套

90493

二

间接工程费用

205551

企业管理费

套

1095976

5.20%

56991

利润

套

1152967

7.00%

80708

税金

套

1233674

5.50%

67852

三

工程总投资

1301527

工程总投资为1301527元。

九章 附图

一、能环工程工艺流程框图

二、能环工程分区定位图

三、能环工程平面布置图

四、能环工程工艺高程图