2016年生态农业示范场沼气工程项目建设可研报告.doc

生态农业示范场沼气工程项目目 录第1章 项目摘要11.1 项目提要11.2 可行性研究报告编制依据31.3 主要技术经济指标5第2章 项目必要性和可行性62.1 项目建设的必要性62.2 项目建设的可行性9第3章 市场需求与预测113.1 沼气利用的需求113.2有机肥料的需求11第4章 项目建设单位基本情况13第5章 项目建设目标145.1 建设规模145.2 建设目标14第6章 项目地点选择166.1 项目选址原则166.2 项目选址166.3 项目点基础数据17第7章 工艺技术方案分析197.1 工艺技术确定原则197.2 工艺方案的比选197.3 工艺计算29第8章 项目建设内容318.1建筑工程318.2 设施装备工程328.3安全生产及公用工程33第9章 建设期限及实施进度359.1 建设期限359.2 实施进度35第10章 环境保护3610.1 项目建设过程中对环境的影响及治理方案3610.2 项目运行后对环境的影响及治理方案36第11章 节能减排3811.1合理用能标准及节能设计规范3811.2 节能减排措施3811.3 节能减排效果分析39第12章 项目组织管理和运行4112.1 项目的组织管理4112.2 项目的运行管理42第13 章 招标方案4513.1 招投标组织4513.2 招投标依据4513.3 招投标范围4513.4 招标方式4513.5 招标程序4613.6招标方案46第14章 投资估算与资金筹措4714.1投资估算依据及范围4714.2资产投资总额4714.3建设期利息5014.4资金筹措50第15章 效益分析与风险评价5215.1 项目的环境和社会效益分析5215.2 项目的财务评价5215.3风险分析57第16 章 结论与建议5916.1 结论5916.2 建议59第17 章 其他附件60（一）附图60（二）附表60（三）附件603第1章 项目摘要1.1 项目提要1.1.1 项目名称XXXX县XX生态农业示范场沼气工程项目1.1.2 建设单位XX县XX生态农业示范场法人代表：1.1.3 建设地点 XXXX县XX镇上新村1.1.4 建设期限项目拟自2009年1月1日开始实施，2009年12月31日结束。项目建设期限为一年。1.1.5 项目主管部门XX壮族自治区林业局1.1.6项目可行性研究报告编制单位XX环境科学研究院成立于1963年，隶属于国家环保总局和XX市人民政府双重领导。现有职工181人，其中专业技术人员145人，拥有一支技术基础雄厚、层次结构合理、学科配套齐全的科研队伍。在40余年的科研历史进程中，其坚持不断创新，与时俱进，形成了完善的组织机构、管理体系和科研体系，成为集环境科学研究与高新技术开发、环境咨询服务与环境工程设计、环境工程建设与环境设施运营的综合性环保科研机构。特别是近年来，在区域环境综合整治、生态环境保护和危险废物处理处置等领域取得了显著的成绩。XX环境科学研究院具有国家颁发的建设项目环境影响评价、环境工程咨询、环境工程设计、环保设施运营等4个甲级资格证书。先后承担了国家许多大型建设项目环境影响评价及重大环保工程和设施的咨询、设计及运营等工作。其分别与世界银行、联合国工发组织等国际机构及美国、日本、韩国等国家的20多个环保组织、公司建立了业务联系，并且还分别与清华大学、北京大学、复旦大学、中国环境科学研究院等多所大学或研究机构建立了合作关系，拓展了研发领域、提升了核心竞争力。40多年来，先后承担了国家、省、市下达的各级各类科技攻关课题和环境科研课题300余项，其中100余项科技成果，荣获国家、省（部）、市各级科技进步奖，为国家的环境科研事业做出了突出贡献。1.1.7 建设规模和产品方案猪场现有存栏生猪7300多头，其中种母猪800头，年出栏大、中、小生猪13000多头，出栏率为180%。猪场采用人工干清粪工艺，每天产生鲜猪粪16T，日排猪粪尿综合污水110m3。根据现有的固废及污水量，项目将建设池容600m3的USR反应器1座，附属池容50m3的酸化调节池，池容12m3的沉淀池，池容为210m3的储气膜1个，容积按8h产气量进行设计。项目建成后，将产沼气22.56万m3/a，每年无偿向周边65户农民供气3.56万m3，7.52万m3用于发电，其余用于物料加温等猪场生产生活用能；产沼液3.58万m3/a，产有机肥642t/a，拟将全部用于周围林果园的种植以及鱼塘的养鱼。1.1.8 投资估算和资金筹措该项目总投资230.86万元。其中土建工程投资120.35万元，占总投资52.14%；仪器及设备投资82.15万元，占总投资的35.58%；其他投资及不可预见费28.36万元，占总投资的12.28%。项目计划向农业部申请禽畜养殖场大中型沼气工程中央补助资金103万元，向地方财政申请配套资金11万元，其余116.86万元由项目承担单位自筹解决。1.1.9 效益分析项目将建设以沼气工程为纽带集种植、养殖为一体的农牧企业高效能源生态模式，实现畜禽养殖场废弃物的无害化、资源化和减量化目标，在环境、社会、经济诸方面都有显著效益。本项目可有效解决日趋严重的猪粪污染问题，促进农业和农村地区的可持续发展；生产的沼气，作为一种可再生清洁能源，有利于改善农民生活用能状况，同时对于缓解日趋紧张的能源需求也有重要意义；生产的肥料产品，可改良土壤，提高农产品品质并降低施肥成本，提高农产品产出效益。同时，对于增加就业岗位，提高农民收入，也具有积极意义。项目实施后，年产沼气22.56万m3，年产有机肥642吨，生产经营期内年均销售收入71.57万元。1.1.10 结论本项目的建设是非常必要与及时的，符合国民经济和社会发展客观要求，符合国家行业规划和产业政策，符合农业废弃物无害化处理与资源化利用的需要。项目工艺新颖，技术先进实用，方案可行。项目建设目标明确，投资规模适宜，结构合理，建设资金有保障，项目组织管理体系健全。项目社会效益和生态效益显著，同时具有较好的经济效益。综上所述，该项目切实可行，建议予以支持。1.2 可行性研究报告编制依据1） 中华人民共和国节约能源法2） 中华人民共和国可再生能源法3） 中华人民共和国清洁生产促进法4） 中华人民共和国环境影响评价法5） 国家能源中长期发展规划纲要（2004-2020）6） 全国农村沼气工程规划（2006-2010年）7） 污水综合排放标准GB8978-19968） 室外排水设计规范GB50014-20069） 国家发改委、建设部建设项目评价方法和参数（第三版）10） 投资项目可行性研究指南11） 项目建设单位提供的资料1.3 主要技术经济指标该项目的主要技术经济指标见表1-1。表1-1 主要技术经济指标表序号名 称单 位指标值1产品品种与年均产量沼气万m322.56沼液万m33.58有机肥吨6422建设内容沼气工程及综合利用配套设施3投资土建工程投资万元120.35仪器及设备投资万元82.15其他投资及不可预见费万元28.36总投资万元230.864资金筹措中央财政拨款万元103.00地方配套资金万元11.00自筹资金万元116.865财务效益无偿集中供气户65年均销售收入（达产年）万元71.57年均总成本（达产年）万元7.54年均利润（达产年）万元64.03内部收益率（所得税前）%26.53动态投资回收期（所得税前）年4.7260广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目第2章 项目必要性和可行性2.1 项目建设的必要性2.1.1促进我国畜牧业健康、可持续发展，实现减量化、无害化和资源化目标畜禽养殖业是我国农业及农村经济发展的支柱产业之一，也是农民增收的主要途径之一。随着规模化养殖场、养殖小区越来越多，畜禽粪便过度集中排放，对周围环境造成极大的污染，严重地影响了农业生产的可持续发展和农村饮用水安全，成为制约当地经济发展的主要因素之一。为促进我国畜牧业健康、可持续发展，实现减量化、无害化和资源化目标，按照污染防治、能源生产、生态农业发展的功能要求，积极推广统一建池、集中供气、综合利用的建设模式，把养殖场沼气工程建成新农村建设的重要公益设施。以发展农业循环为指导，将养殖业、沼气工程和周边的农田、鱼塘等进行统一筹划、系统安排，在为畜禽场或周边居民提供清洁燃料的同时，开展沼液、沼渣综合利用，发展生态农业，带动无公害农产品生产，使养殖场粪污达标排放，实现畜禽粪便的资源化利用和环境治理双重目标。2.1.2开发可再生能源，缓解能源紧张趋势2005年，我国一次能源消费总量22.5 亿吨标准煤，占全球的14.8%，是世界第二能源消费大国。然而，我国的石油、煤炭、天然气的人均可开采储量分别是世界平均水平的11%、55%和5%，人均占有量较低。随着国民经济平稳较快发展，城乡居民消费结构升级，能源消费将继续保持增长趋势，资源约束矛盾更加突出。同时，煤炭消费占我国一次能源消费的69%，比世界平均水平高42 个百分点。以煤为主的能源消费结构和比较粗放的经济增长方式，带来了许多环境和社会问题，经济社会可持续发展受到了严峻的挑战。可再生能源由于其清洁、无污染、可以再生和永续利用，符合可持续发展和保护环境的要求，是常规化石燃料的良好替代能源。2006年1月1日，中华人民共和国可再生能源法正式实施，我国可再生能源步入了新的发展阶段。作为可再生能源法的配套措施之一，国家发改委组织起草了可再生能源中长期发展规划。该规划中指出：到2020年，可再生能源占一次能源供应的比重，将从目前的7%提高到15%左右。沼气作为一种重要的可再生能源，对其开发利用是可再生能源开发利用的重要组成部分，对于较好地履行中华人民共和国可再生能源法，完成可再生能源中长期发展规划的目标，具有重要的意义。为此，国家“十一五”能源规划特别指出：规模化养殖场沼气工程达到4700 处，农村沼气产量达到160 亿立方米。建设沼气工程项目，利用禽畜粪便生产可再生能源-沼气，对于缓解我国能源紧张状况具有重要的意义，尤其对当前新农村建设的能源问题，提供了新的解决途径。2.1.3遏制土壤退化，确保农产品质量安全，促进生态农业可持续发展2000年4月，温家宝同志对农业部上报的关于全国重点区域农业环境质量和主要农畜产品污染情况的报告作出了重要批示：“农业环境质量恶化和农产品污染严重，不仅制约农业的可持续发展，影响我国农产品的国际竞争力，而且危害人民的身体健康和生命安全。加强农业生态环境建设和保护，尽快制定和完善这方面的政策和法律、法规，加强对主要农畜产品污染的监测和管理，对重点污染区进行综合治理，实属重大而紧迫的工作。” 随着我国农业由传统的自给自足型向现代化商品型转变，农业面源污染日趋严重，生态环境明显恶化，突出表现为化肥施用量常年超标，土壤综合肥力持续下降，农产品质量安全问题严重。根据全国化肥试验网肥料长期定位试验和国家土壤肥力与肥料效益监测资料，我国耕地土壤有机质含量呈逐年下降趋势，土壤缓冲能力减弱，抗灾能力衰退。据全国第二次土壤普查结果，901个县肥沃高产田仅占22.6，中低产田77.4，土壤有机质低于0.65的耕地占10.6。在肥料施用中，重化肥轻有机肥、偏施氮肥的问题普遍存在。我国每亩耕地施化肥13.2千克，超过世界平均水平每亩6.3千克的一倍多。由于过量施用氮肥，氮素当季利用率只有30，肥料投入效益直线下降，50年代我国每千克化肥增产粮食15千克，70年代9千克，80年代7千克。过量施用氮肥，造成的地下水污染和农产品品质下降的情况更是触目惊心。据中国农科院对京津冀48个点调查，大量施用氮肥污染地下水、饮用水，42个点（占88）饮用水的硝酸盐含量超标，其中最大超标量为50毫克/升，是最大允许量的9倍。据农业部对京津沪等7城市123种主要蔬菜测试，硝酸盐轻度污染的有31种，占27.6,中高度污染的占72.4。按世界卫生组织和联合国粮农组织的规定推算，已不允许食用的蔬菜有33种，占26.8。建设沼气工程项目，可生产优质有机肥料，适量的增施有机肥，可有效地减少化肥施用量，改善土壤结构，遏制土壤退化，防止地下水污染，提农产品产量和品质。因此，该项目对于加强XX省农业生态环境建设，促进农业可持续发展，具有十分重要的意义。2.2 项目建设的可行性2.2.1 项目符合国家有关政策规定党的十六届五中全会提出“要把资源节约作为基本国策，保护生态环境，加快建设资源节约型、环境友好型社会”，把发展循环经济上升到国家发展战略。目前，随着规模化养殖场、养殖小区越来越多，畜禽粪便过度集中排放，对周围环境造成极大的污染，并且造成了的环境污染，这是不符合构建“资源节约型社会、环境友好型社会”的战略要求的。该项目按照“资源化、无害化、减量化”的原则，对畜禽粪便进行无害化处理与资源化利用，符合中华人民共和国清洁生产促进法、中华人民共和国环境影响评价法、农业部关于农业和农村节能减排的意见等相关规定。2.2.2 需求巨大，极具发展潜力）自治区教育XX年出栏100499头猪的养猪场有4926个，年出栏5002999头猪的养猪场有827个，年出栏30009999头猪的养猪场有185个，年出栏10000头以上的养猪场有26个，年存栏9万羽以上的养鸡场有15个。目前，XX仅在100多个养殖场建造了大中型沼气工程处理粪便污水，总池容1万多立方米，废弃物处理量485万吨，年产气量73万m3，供气用户1778户，取得了较好的能源效益和治污效果，有些养殖场实现了零排放。但是还有多数畜禽养殖场的粪便污水没有进行有效处理。2.2.3关键技术得到突破，技术支撑能力增强养殖场大中型工程技术已较成熟，沼气工程从设计、施工及运行均形成了相应规范和标准，通过自主研发与引进结合，沼气工程的工艺流程、工程建设及沼肥利用技术得到较大发展，并在发酵工艺上达到国际先进水平。2.2.4项目建设条件优越(1)依托猪场，既解决了猪场的粪便污染问题，又为发酵原料的供应提供了保证。(2)产品有销路，产生的沼气是一种清洁能源，可用于发电及向周边农户集中供气；沼液及沼肥可用于周边鱼塘、果园、蔗园等作物的施肥，提高产量和品质。(3)项目所在地水、电、路条件优越，通讯便利，场地满足建设条件要求。2.2.5项目生态效益、社会效益显著项目实施后，有效的避免了禽畜粪便对环境的污染。产生的沼气是可再生的清洁能源，既可替代秸秆、薪柴等传统生物质能源，也可替代煤炭等商品能源，而且能源效率明显高于秸秆、薪柴、煤炭等。推广沼气工程，优化广大农村地区能源消费结构，是我国能源战略的重要组成部分，对增加优质能源供应、缓解国家能源压力具有重大的现实意义；生产的沼渣、沼液是一种优质高效的无毒、无污染有机肥料，富含氮、磷、钾和有机质等，施用沼肥，可以减少环境污染，改良土壤结构，提高农作物产品产量及品质，促进农民增产增收，具有综合效益。因此，该项目对于解决农业废弃物环境污染问题、能源紧缺问题，改善农业生态环境，提高农副产品的市场竞争力，具有十分重要的意义，生态效益、社会效益十分明显。项目实施后，年产沼气22.56万m3，年产有机肥642吨，生产经营期内年均销售收入71.57万元，项目回收期为4.72年，内部收益率达到26.53%。第3章 市场需求与预测3.1 沼气利用的需求沼气的成分有甲烷、二氧化碳、硫化氢、一氧化碳、氢气、氧气、氮气等，其中所含甲烷比例最大，占总体的50%65%、二氧化碳次之，其它气体含量很低。沼气作为一种可再生的清洁能源，能够减少日益枯竭的化石能源的消耗，缓解日益严重的能源紧缺。同时，对防治因化石燃料利用带来的大气污染、全球气候变化也具有一定的战略意义。XX县XX生态农业示范场位于XXXX县XX镇上新村，村庄距离猪场500米范围内，根据业主提议，项目所产沼气将无偿供给附近65户村民使用，每户每天沼气需求量按1.5立方米计，年需沼气约为3.56万立方米。猪场日常生产生活用能主要为电能，去年猪场生产用电量为8600度/月，主要用于冬天防寒保暖，夏天防暑降温、消毒、饲料加工，抽取猪场生产和生活用水；生活用电为800度/月，主要用于煮饭、炒菜、烧水、照明等。猪场年需用电总量为112800度。项目共产生沼气22.56万立方米，集中供气3.56万立方米，考虑各种损耗20%，剩余的19万立方米沼气中的7.52万立方米用于发电，每立方米沼气可转换成1.8千瓦时电能，则全年可用沼气发电13.54万千瓦时，其余用于物料加热等生产生活各项用能。3.2有机肥料的需求沼液中含有各类氨基酸、维生素、蛋白质、赤霉素、生长素、糖类、核酸以及抗生素等。其中赤霉素可使种子提早发芽；核酸、单糖能增强作物的抗旱能力；游离氨基酸能增强作物抗冻能力；抗生素则能防治作物病虫害；多种氨基酸和微量元素添加到饲料中，能促进畜禽增产等。沼渣主要作为农作物基肥和追肥，一是沼渣富含有机质、腐殖酸，能起到改良土壤的作用；二是沼渣含有氮、磷、钾等元素，能满足作物生长的需要；三是沼渣中仍含有较多的沼液，其固体物含量在20%以下，其中部分未分解的原料和新生的微生物菌体，施入农田会继续发酵，释放肥分。因此，使用沼肥不但可以改良土壤结构，还可以提高农作物产品产量及品质，促进农民增产增收。该示范场自有林果园97亩，鱼塘35亩，周边种植有果园800亩和农田800多亩。项目产生含氮N素4.15kg/t的沼肥642吨，即为纯氮26.64吨/年。N素0.83kg/t(经厌氧消化后N素损失约为2-3%)的沼液3.58万m3，即为纯氮29.71吨/年。林果园的指导施肥量以每年施纯N60kg/亩计，则897亩林果园年需纯N53.82t；农田的指导施肥量以每年施纯N40kg/亩计，则800亩林果园年需纯N32t；鱼塘的指导施肥量以每年施纯N150kg/亩计，35亩鱼塘年需纯N5.25t。肥料需求量与项目所产沼肥相比，缺口很大，完全可以消纳。广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目第4章 项目建设单位基本情况XX县XX生态农业示范场是经上级业务部门批准成立的标准化养殖示范场，示范场始建于2004年，经过五年多的发展已成为XX县饲养规模较大的猪场，全场现有存栏母猪400多头，是XX比较大的猪场之一。现有存栏生猪7300多头，其中母猪800多头，年出栏大、中、小生猪13000多头，占地总面积182亩，其中猪场占地面积50亩，林果园97亩，鱼塘35亩。XX生态农业示范场的土地为承包使用，承包期为30年，猪场拥有固定资产525万元，房屋面积9320m2。主要设备有：铸铁母猪产床215套、铁制定位栏400套，铸铁保育猪栏51套、变压器一台套、高压冲洗机10台、恒温冰箱1台、人工实验设备1套等，小车二辆。猪场为私营企业，上年度销售总额为1260万元，年净利润250万元，总支出为1010万元，资产总额1760万元，负债总额为152万元，示范场的运行经费主要为自收自支。猪场现有员工18人，其中管理人员3人、技术人员6人（初级职称技术员3人、中级职称技术员2人、高级职称1人）、普通员工9人。第5章 项目建设目标5.1 建设规模猪场每天产生鲜猪粪16T，日排猪粪尿综合污水110m3，拟建日处理综合废水110m3的沼气工程一座。拟建池容600m3的USR反应器1座，附属池容50m3的酸化调节池，池容12m3的沉淀池，池容为210m3的储气膜，容积按8h产气量进行设计。5.2 建设目标在XXXX县XX镇上新村建设畜禽粪便沼气集中供气示范工程，畜禽场污水经厌氧消化处理后消化液不直接排入自然水体，而是作为农作物的有机液肥料，通过周边足够的农田、鱼塘等完全消纳经沼气发酵后的沼渣、沼液。项目年处理粪便废水40150吨，年产沼气22.56万m3，用于发电、物料加温等，供本场生产生活用能所需；发酵剩余物生产沼液3.58万m3/年，年产沼肥642吨，拟将全部用于鱼塘的养鱼以及周围林果园的种植。该项目结合国内外先进经验和最新的环境保护理念，以改善环境质量为宗旨，以畜禽粪便资源化和循环利用为基本立足点，以环境容量为基准，从实际出发、合理规划、防治结合、综合管理，力建与现代化畜禽养殖业相适应的符合国情的禽畜污染防治体系，将种植业、能源供给有机的结合起来，最终达到农业废弃物无害化、资源化的目标。项目的实施，可有效解决日趋严重的农作物秸秆、畜禽粪便、农村生活垃圾等农业废弃物的环境污染环境问题，促进农业和农村地区的可持续发展。同时，开发可再生能源沼气，对缓解了我国能源紧缺有积极作用。此外，还生产了大量的优质有机肥料，有效地减少了化肥施用量，改善了土壤结构，遏制了土壤退化，防止了地下水污染，提高了农产品的产量和品质。该项目的实施，将获得良好的社会效益、环境效益和一定的经济效益，对于加强XX省农业生态环境建设，促进农业可持续发展，具有十分重要的意义。同时，对于促进农民增收，增加就业，解决“三农”问题，实现我国农村乃至整个社会的可持续发展也都具有重要意义。第6章 项目地点选择6.1 项目选址原则项目实施点的选择，除须符合行业布局和国土开发整治规划外，还应考虑地域资源、区域地质、交通运输和环境保护等要素。其主要原则包括：(1)符合国家政策和生态能源产业发展规划；(2)满足项目对原材料、供热和电的供应需求；(3)交通方便，运输条件优越； (4)充分利用地形地貌，地质条件符合要求；(5)满足当地养殖业的防疫要求，并远离水源；(6)基础条件适合与沼气工程的特定生产需要和排放要求；(7)有可供利用的社会基础设施和协作条件。6.2 项目选址根据项目选址原则，结合猪场具体情况，综合考虑运输和场区总体布局等因素后，该项目拟选址位于本场西侧靠近水塘的位置。选址主要基于如下考虑： 1、运输便利本项目建设地点距北海市73公里，XX县城45公里，处于湛江至北海高速公路旁边，距山口镇5公里，有四级水泥路相通，本场有沥青路，路宽4米，连接湛江至北海高速公路的入口，交通便利。建设地址与猪场距离最近为10米，周围有砖砌围墙相隔。建设地址东南面有3米道路相通。2、消防与安全项目地点符合沼气工程建设的安全间距要求，不会对周边居民造成不良影响。3、其他该点位于夏季主导风向的下风方向，处于全场粪污排放的汇集点，各用肥点的中心，原为猪场预留发展空地，地面无障碍物，适于工程建设。水、电、路、通讯俱全。6.3 项目点基础数据6.3.1 气候猪场位于XX县XX镇上新村，地理位置处在东经1093710949，北纬21302136之间，地处南亚热带南缘，全年盛行东南风，气候温暖，雨量充沛。年最高气温为31.8度，年最低气温为12.8度，最热月平均气温27.529.3度，最冷月平均气温13.314度；年平均降雨量为1743.7毫米，日最大降雨量为339.3毫米。6.3.2 地震情况项目点历史以来最高地震等级为34级，地震等级为有感地震。6.3.3 地貌地形项目所在区域地形以平原为主，海拔在510米，海拔差不大，地势平缓，全部土地可以实行机耕；土层深厚，达100以上，土壤为沙壤土，质地疏松，表土层厚达40以上，有机质含量高，PH值在5.57之间，保水保肥能力好。6.3.4基础设施项目所在地水、电、路条件优越，通讯便利。本项目建设地点距北海市73公里，XX县城45公里，处于湛江至北海高速公路旁边，距山口镇5公里，有四级水泥路相通，本场有沥青路，路宽4米，连接湛江至北海高速公路的入口，交通便利。供电方面，目前XX县拥有220千伏变电站一座，11万伏变电站四座，35千伏变电站5座，电力供应充足，农网改造已完成，供电稳定，场内已安装100千瓦变压器一台，场内用电器需使用60千瓦，尚余40千瓦容量，三相供电线路已接通项目建设地点，可以满足项目的电力需求；供水方面，项目建设地点地下水源充足，已有深井2座，水塔1座，水质优良，可满足本场生产、生活以及施工期用水需求；通讯方面，养殖场已安装固定电话，手机信号较强。广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目第7章 工艺技术方案分析7.1 工艺技术确定原则针对畜禽粪便带来的环境污染问题，确定如下的项目工艺技术指导原则：(1)沼气工程的设计应该符合当地总体规划，与当地客观实际紧密结合，能够正确处理集中与分散、处理与利用、近期与远期的关系。(2)沼气工程的设计应在不断总结生产实践经验和吸收科研成果的基础上，积极采用新技术、新工艺、新材料、新设备，以提高自动化水平、降低劳动强度、降低投资和运行费用。(3)以减量化、无害化、资源化、综合利用为原则。针对项目具体情况，制定适宜的技术方案和处理工艺流程。(4)做好前期调研工作，畜禽养殖场污染物的特性及其技术参数，应实地考察和收集必要的资料。(5)工艺技术方案的设计，不仅要执行能源环境行业标准，还应符合国家及地方现行的相关标准、规范的规定。(6)以沼气技术为纽带，将沼气、养殖和种植技术进行优化组合，做到能量多级利用、物质良性循环，形成没有污染可持续发展的农业生态系统。7.2 工艺方案的比选7.2.1 处理工艺方案的比选根据畜禽养殖沼气工程的建设目的和周边环境条件的不同，大中型沼气工程主要包括“能源环保型”和“能源生态型”两种。畜禽养殖场“能源环保型”沼气工程指的是畜禽场的畜禽污水经处理后直接排入自然水体或是以回用为最终目的的工程，该工程要求最终出水达到国家或地方规定的排放标准。一般用于畜禽养殖场周边环境无法消纳的厌氧消化液，必须将其进行再处理达标后排放。其工艺流程如下所示： 图7-1 “能源环保型”工艺流程图畜禽养殖场“能源生态型”沼气工程是指畜禽场污水经厌氧消化处理后消化液不直接排入自然水体，而是作为农作物的有机液肥料的工程，一般用于畜禽场周边有足够的农田、鱼塘、植物塘等，能够完全消纳经沼气发酵后的沼渣、沼液，使沼气工程成为生态农业园区的纽带。其工艺流程如下所示：图7-2 “能源生态型”工艺流程图根据养殖场的基础资料以及能源环保型和能源生态型工艺的要求和特点，拟定项目采用“能源生态型”处理工艺进行处理，主要理由如下：(1) 猪场现有存栏生猪7300多头，其中种母猪800头，年出栏大、中、小生猪13000多头，出栏率为180%。猪场采用人工干清粪工艺，每天产生鲜猪粪16T，日排猪粪尿综合污水110m3，能够为沼气工程提供稳定的发酵原料；(2)综合废水COD、SS的浓度较高，若采用“能源环保型”处理工艺，则污水必须先进行预处理及深度处理，致使项目一次性投资费用增加；(3)示范场自有林果园97亩，鱼塘35亩，周边种植有果园800亩和农田800多亩，完全可以消纳沼气项目所产生的沼渣、沼液。7.2.2 厌氧反应器的确定禽畜养殖场沼气工程的发酵原料以畜禽粪便为主，而粪便中悬浮物多，固形物浓度较高，目前国内通常采用的厌氧消化工艺有：(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。其特点是：可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液；厌氧消化反应与固液分离在同一个池内实现，结构较简单，但缺乏持留或补充厌氧活性污泥的特殊装置，消化器中难以保持大量的微生物细胞；对无搅拌的消化器，还存在料液的分层现象严重；微生物不能与料液均匀接触，温度也不均匀，消化效率低等缺点。(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。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。其不足之处在于，厌氧污泥经沉淀池再回流，温度变化较大，影响了厌氧处理效率的提高，同时，厌氧罐内的热能损失也较大。(3)上流式厌氧污泥床反应器（UASB）待处理的废水被引入反应器的底部，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。(4)升流式厌氧固体床反应器（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。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50%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。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。一体化USR反应器集物料调配、搅拌、产气、储气、储液于一体，由预处理器、一体化反应器、贮液器、净化器、换热器、电控系统组成，其核心设备是厌氧反应器及储气膜一体化反应器。该反应器可消化各种类型的有机原料，尤其适合牛粪、猪粪等，可建于南方、北方、山区、草原等各种地区。进料泵将混料器里调和好的料提升到一体化反应器，当达到设计液位后，每天进新料的同时排出旧料，保证反应器里的微生物能够得到新鲜的有机物补充，从而保证了每天都有稳定的产气量。旧料通过溢流口排出，流到了沼渣沼液存储罐，产生的沼气进入了反应器顶部的储气膜存起来。该反应器采用的膜式储气器由外膜、内膜和底膜组成，内膜与底膜围成的内腔用于贮存沼气，外膜和内膜之间气密。外层膜充气为球体形状。储气膜设防爆鼓风机，风机可自动调节气体的进/出量，以保持气柜内气压稳定。采用厌氧储气一体化发酵设备比现有技术节省成本18.6%左右，占地节省9%，且工期可节省一半。优点： 罐体采用搪瓷材料拼装形式，安装方便，工期短，无需防腐； 罐顶采用双膜柔性顶，节省材料，保证气压力平衡，利于沼气使用和罐体结构稳定； 罐内设有搅拌装置，使物料均匀混合，防止罐顶结壳，保证产气率； 实现产气、储气一体化，比其传统工艺节省工程投资20%左右； 外形美观、结构紧凑；减少了占地，缩短施工工期； 操作管理简便，可拆卸、再安装、可回收，实现资源循环利用。 中温厌氧发酵，产气量稳定； 规范化设计，工厂化管理，运行安全； 采用国际先进的技术和材料； 实现半自动化控制，操作简单，节省劳力； 使用寿命30年以上；维护、维修方便； 沼气能源和有机肥相结合，收益高； 投资价格合理。几种典型的厌氧反应器适用性能比较见表7-1。表7-1 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一体化设备占地少，节省投资、外形美观，结构紧凑、操作简单，稳定。对进料均布性要求高适用于高浓度、高悬浮物有机废水从以上列表可知，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合适的工艺型式是厌氧消化工艺处理成功的关键所在。综合以上各种厌氧反应器的比较，并结合本场污水高浓度高氨氮含量的实际情况，本设计厌氧反应器拟用一体式USR，其最大的优点是处理效率较高，占地少，投资较省、结构紧凑外，形美观、运行管理简单，容积负荷率较高，适用于处理含固量高的有机废水。统计资料表明，在我国南方畜禽粪便处理中，USR工艺被最为广泛地应用，并且运行更为稳定。根据资料，温度对厌氧消化的速率和程度均有影响。温度不仅限制产气的速度，而且影响厌氧消化的程度，其中采用高温发酵时，有机物分解快、产气也最快，但需要消耗大量的能源来提高沼气池温度。项目所产沼气中的7.52万3用于发电，余热利用以35%计，每立方米沼气可以产能5000千卡，每千卡约为4.2千焦，则发电余热为5.53108 kj，按物料比热为4.2 kj/(kg.)，锅炉热效率为60%估算，可以将4.02万3物料提高2。