某种猪养殖有限公司大型沼气工程初步设计方案.doc

***公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009年4月

***公司大型沼气工程项目

初步设计方案

编制单位：***公司
编制日期：2009年6月6日

目 录
第一章 项目概况 4
1.1 项目名称： 4
1.2 项目建设单位： 4
1.3 项目建设法人： 4
1.4 项目主管单位： 4
1.5 项目监管单位： 4
1.6 项目建设地点： 5
1.7 项目建设规模： 5
1.8 项目总投资及资金筹措： 5
1.9 项目建设期限： 5
1.10 效益分析： 5
第二章 建设背景概述 6
2.1 项目由来及必要性 6
2.2 项目建设的目标 8
2.3 建设条件 9
第三章 设计依据与原则 10
3.1 初步设计编制依据 10
3.2设计原则 11
第四章 总体布局 12
4.1总体设计指导思想 12
4.2布局划分 12
4.3沼气站布置 12
第五章 工艺设计 14
5.1粪便资源量 14
5.2设计参数 14
5.3厌氧发酵工艺的选择 15
5.4沼气工程工艺流程: 18
5.5工艺说明 18
第六章 工艺单元设计 22
6.1 预处理单元 22
6.2 厌氧发酵单元 23
6.3 沼气储存、净化单元 24
6.4 沼气发电单元 25
6.5 沼液、沼渣存储利用单元 26
6.6 建、构筑物汇总一览表 27
6.7 主要设备材料一览表 28
第七章 建筑设计 29
7.1设计依据 29
7.2设计范围 29
7.3建筑设计 29
7.4设计说明 30
第八章 结构设计 32
8.1设计依据 32
8.2自然条件 32
8.3设计说明 32
第九章 电器设计 34
9.1设计依据 34
9.2设计原则 34
9.3设计说明 34
第十章 给排水、消防设计 36
10.1设计依据 36
10.2设计内容 36
10.3设计方案 36
第十一章 供暖设计 38
11.1设计依据 38
11.2设计内容 38
11.3设计方案 38
第十二章 安全生产与劳动保护 39
第十三章 工程运行管理模式 40
13.1 运行模式 40
13.2运行管理 40
13.3人员培训 41
13.4维护保养与检修 41
13.5使用及维修年限 41
第十四章 沼气站建设与环境保护 43
第十五章 工程投资概算 45
15.1 总投资概算 45
第十六章 资金筹措 47
第十七章 实施计划 48
17.1 项目建设期限： 48
17.2 项目实施进度： 48
第十八章 项目组织管理 49
18.1 项目组织机构： 49
18.2 工程及仪器设备招标实施办法： 49
18.3 基建财务管理办法： 49
第十九章 效益分析 50
19.1 经济效益 50
19.2 社会效益 52
19.3 环保及生态效益 53
附表1 总投资概算表 54
附表2 土建单项工程投资概算表 55
附表3 仪器设备购置投资概算表 56
附表4 招标方案 57
附表5 建设期限 58
附表6 新增生产能力 59
附表7 项目管理责任制 60

第一章 项目概况
1.1 项目名称：
***公司大型沼气工程项目
1.2 项目建设单位：
***公司
1.3 项目建设法人：
***公司
法人代表：
联系电话：
1.4 项目主管单位：

1.5 项目监管单位：
1.6 项目建设地点：
1.7 项目建设规模：
项目将建设厌氧发酵消化塔1500立方米（有效容积）1座，储气膜顶500立方米，500立方沼液罐一座、150KW沼气发电机组一台；日处理污水71吨，鲜猪粪29吨。
1.8 项目总投资及资金筹措：
项目总投资为363.20万元, 其中申请中央财政基本建设投资95万元，省财政配套资金55万元 由企业自筹资金228.82万元。
1.9 项目建设期限：
2009年1月—2009年12月
1.10 效益分析：
该沼气工程年发电收益39.31万元，年沼渣沼液收益36万元。
上述两项每年合计增收节支75.31万元，扣除每年动力费1.2万元，固定资产折旧费17.66万元，检修费1.77万元，人员工资3.6万元，管理费用0.72万元，年运行成本合计24.95万元，每年可纯盈利50.36万元，投资回收期为7.2年。
项目实施后，除上述经济效益外，还能收到保护农业生态环境，推动无公害农产品的生产等一系列的社会生态效益。
第二章 建设背景概述
2.1 项目由来及必要性
2.1.1项目建设背景
为有效应对当前国际国内急剧变化的经济形势，确保经济平衡较快增长，中央和国务院出台了扩大内需的10项措施，其中加大对“三农”的投入是扩大内需、促进保持经济稳定较快增长的重点之一。不久前召开的国务院常务会议将农村沼气建设列入了加大农村基本建设力度的主要内容。为了贯彻十一届三中全会和中央最近一系列的扩大内需、保持经济平稳较快发展的精神，省、市、县各级也出台了一系列的落实措施。
***公司积极响应中央和各级地方政府的号召，同时为了解决养殖场自身的污染治理和实现生态养殖的需要，准备尽快地建设相应规模的大型沼气工程。
建设沼气工程、实现生态养殖是国家环境保护的需要，是净化农业生产环境的需要，也是畜牧业生产发展步入良性生态循环的需要。改革开放以来，国内经济有了长足的发展，人民生活水平有了很大的提高，环保观念，健康意识日益增强，富裕起来的农民对农村环境质量也提出了更高的要求。养猪场排污量大，尤其是大型养猪场，每年排粪水等污物如不很好的处理，将成为工业、生活污染之外的又一个主要污染源，对环境优化和生态环境产生极大的危害。因此，减少养殖场的污染，对养猪场产生的大量污物通过建设大型沼气工程进行资源化处理后利用，是优化农村环境，改善生态环境的重要措施。
建设沼气工程、实现生态养殖，减少污染，保护环境，改善生态质量是国家环境保护的政策。**地处经济发达地区，农民生活水平较高，农民对提高生活质量、优化农村环境呼声强烈，实现生态养殖，是农业经济良性循环的必然趋势，涉及到入世后产业结构调整和提高农业经济效益的长远利益。***公司为了确保继续按生态养殖的模式发展，更加有效处理猪场每年43200多吨粪水等污物，兴建大型沼气工程，对粪水进行厌氧发酵，清除有机物等物质，减少对周边环境和水体的污染，同时变废为宝，为猪场生产提供优质、洁净的能源，减少能源支出，提高养殖效益。***公司大型沼气工程的建设将使养殖场内的猪粪尿等污染物得到有效的治理和利用。
2.1.2项目建设的必要性
1）畜牧生产发展的需要
发展畜牧生产是各级政府高度重视的民生工程。近几年**二、三产业向一产的投资加大，规模养殖场数量多、规模大，而猪场排污量大，尤其是大型养猪场，许多养猪场为了减少对环境的污染，减少对周边农户生活的影响，采用干湿分开处理方法和化粪池处理，但大量的粪水等污染物，不经有效的厌氧发酵，COD含量仍然很高，使周边环境不堪重负，产生杂草丛生、病原菌传播、恶臭远扬、蚊蝇滋生等后果。对环境的污染不仅破坏了生态质量，也严重影响周边农户的正常生活，由此，引发民事纠纷，影响安定团结、和谐社会的建设，严重的制约了养殖场的发展。
进入WTO，我国对外更加开放，对农业产品保护的减少，使农业生产效益受到较大的影响，影响了农民生活水平提高，而适应WTO后的经济形势，开展农业产业结构调整，发展畜牧业，转化价格低廉的粮食产品，是农民致富的较好途径。而由于养殖场产生的粪水等污染物对环境的污染，成为制约养殖生产发展重要因素，将使全市乃至更大范围的农业生产发展受阻，产生恶性循环。
加强对养殖场粪水等污染物的有效处理，保护环境，对农业生产的发展、产业结构的调整、农业生产效益的提高和解决三农问题将起到促进作用。
2）维护生态平衡，改善生态质量的需要
从国内和我省已实施的沼气工程治理养殖粪水情况看，沼气工程处理效果和效益十分明确，符合国家环境保护的要求，养殖场的畜禽粪水通过厌氧发酵处理能变废为宝，产生清洁能源，节约养殖能源支出，推动养殖业的发展，既实现了生态养殖，又提高了养殖效益。
3）农业标准化、无公害生产的需要
随着人民生活水平提高，对农产品质的要求已有明显的提高，无公害产品普遍受到消费者的青睐。而进入WTO，欧美等发达国家依靠其雄厚的资金实力，投资设施建设，有效地提高了农业生产的环境质量，结合先进的生产技术，产品质量好，有毒、有害物残留少，必将对我国的农产品市场产生极大的冲击，发展无公害生产，提高产品质量，是农业生产可持续发展的需要。
发展无公害生产，优化生产环境是必不可少的条件。水体的污染，使养殖场不可避免地饮用污染水，直接影响畜产品质量，影响农业标准化的执行。水体污染及养殖场未能无害化处理的粪水等污染物形成的环境恶化，会影响畜禽的健康，大大提高发病率，增加用药量，扩大用药品种，使药物等残留，影响产品质量。同时，污染物中附着的病菌、寄生虫、药物、重金属等残留和不合格的动物产品也影响到人体健康，使人畜共患病等发病机率也上升。
优化生态环境，对养殖场粪水进行无害化处理，可以促进无公害生产发展，提高产品质量，增强产品在国内和国际市场的竞争力，增加生产效益。从长远来说，无公害生产与生态环境质量相辅相承。
2.2 项目建设的目标
根据本项目养殖场年排放的3.6万吨猪粪污水能够得到有效治理，建立以下项目目标：
1 、厌氧消化系统其中建立1500立方米厌氧罐一座，500立方米贮气系统一套，500立方米沼液池一座，年产沼气量65.52万立方米。
2、沼气净化与发电系统其中建立脱硫脱水系统各一套，配备一台150kW发电机组，年发电量43.67万度左右。
3、利用畜牧场现有资源，为周边农田建立沼液的输配管网，作为无公害农产品生产的优质有机肥料，提高农产品的产量和质量。
4、经济目标：将猪场粪便污水进行厌氧发酵处理，所产沼气用于发电，作为猪场生产和生活用能，沼渣、沼液用于无公害农产品生产，每年新增利润50.36万元。
2.3 建设条件
2.3.1 项目区基本情况
**县地处**省西北部，位于东经117°31′～118°10′，北纬33°40′～34°10′，是徐州东南门户。北临邳州市，东与宿迁市毗邻，西南部与安徽泗县、灵壁接壤。全县面积1773平方公里，辖16个镇，401个村（居）委会，人口130万。睢宁县具有优越的资源优势，以粮、棉、油为主，林果、畜牧、蚕桑、工副业并举的国家综合农业基地，盛产优质小麦、玉米、山芋、山羊、黄牛和生猪。农副业非常发达，已列为全国商品粮基地县、优质棉基地县和生态农业示范县。
2.3.2 项目区现状描述：
***公司是由杭州萧山法庆农牧发展有限公司、杭州全信种猪有限公司和杭州萧山东江供港良种猪场三家养猪企业共同投资兴建的，创办于2007年10月，是目前苏北最大的集养殖、屠宰、肉食深加工、有机肥生产为一体的大型养猪基地。位于睢宁县王集镇鲁庙村，104国道833公里处北侧，猪场总占地面积182亩，猪舍总面积25000平方米，仓库、办公楼、职工宿舍及猪粪收集棚25000平方米，种公、母猪1400头，年出栏商品猪2.5万头。
2.3.3 项目区可消纳沼渣、沼液的农田及种植情况
项目单位附近建设可以消纳沼渣、沼液的农牧业观光示范园。将粪尿混合物在厌氧反应器内经过微生物分解，杀灭了有害病毒菌，变成腐熟的液状肥料，可对作物实施喷灌、浇灌、滴灌，具有杀虫、防虫、抗旱、保菌、增产增收等多种作用，是生产绿色无公害有机农产品必不可少的肥源，周边有万亩优质三水梨园，完全可以消纳项目排放的沼液沼渣，商品有机肥还可以就近销售给农民发展种植业，增加企业的经济效益。
第三章 设计依据与原则
3.1 初步设计编制依据
1、**省发展和改革委员会和**省农林厅文件：《关于***公司大型沼气工程项目可行性研究报告的批复》；
2、建设单位提供的相关数据资料
3、初步设计编制中所采用的建筑工程、沼气工程建设标准及规范：
《规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范》 NY/T 1222-2006
《规模化畜禽养殖场沼气工程运行、维护及其安全技术规程》NY/T1221-2006
《沼气工程技术规范 第1部分：工艺设计》 NY/T1220.1-2006
《沼气工程技术规范 第2部分: 供气设计》 NY/T1220.2-2006
《沼气工程技术规范 第3部分：施工及验收》NY/T1220.3-2006
《沼气工程技术规范 第4部分：运行管理》 NY/T1220.4-2006
《沼气工程技术规范 第5部分：质量评价》 NY/T1220.5-2006
《畜禽养殖业污染物排放标准》 GB18596-2001
《污水综合排放标准》 GB8978-1996
《建筑结构荷载规范》 GB50009-2001
《砌体结构设计规范》 GB50003-2001
《建筑地基基础设计规范》 GB50007-2002
《混凝土结构设计规范》 GB50010-2002
《建筑抗震设计规范》 GB50011-2001
《钢结构设计规范》 GBJ17-88
《建筑设计防火规范》 GBJ16-87
《工业建筑防腐蚀设计规范》 GB50046-95
《建筑防雷设计规范》 GB50057-94
《给水排水工程构筑物结构设计规范》 GB50069-2002
《给水排水工程混凝土构筑物变形缝设计规程》 CECS117：2000
《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》 CECS137：2002
《工业与民用供配电系统设计规范》 GB50052-95
《低压配电装置及线路设计规范》 GBJ54-83
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》 GB50058-92
《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》 GB50062-92
3.2设计原则
（1）执行国家关于环保的政策，符合国家的有关法规规范及标准。
（2）采用先进、成熟的技术和设备，保证工程质量，使运行稳定，管理方便灵活，尽可能实现自动控制，减轻日常工作强度，提高管理水平。
（3）按“减量化、资源化、无害化”的原则，妥善处理和处置生产过程中产生的沼渣、沼液、废水防止二次污染。
第四章 总体布局
4.1总体设计指导思想
根据项目可研报告和农业部关于该项目的批复，经过现场实地勘测，收集资料，进行方案讨论，着重从总平面、工艺选择、池体结构、配套设施、环境保护、设备、电气、安全、给排水、加热保温、建筑单体和技术经济等环节进行了分析研究，形成该初步设计技术方案。
按照建设部“建筑工程设计文件编制深度的要求（09年新版）”和**省农林厅“**省农业基本项目（沼气工程）初步设计编制要求”完成本初步设计方案。
在设计方案中，充分利用场地和周边地形条件，提高土地利用率，力求最佳设计布局方案，在满足工艺要求的前提下，努力创造出一个整体有序、布局合理、物流畅通、环境优美的沼气中心，提供安全、卫生、清洁的工作环境。
4.2布局划分
根据项目选址原则以及工程运行过程对材料、能源的需求，考虑猪粪、尿冲洗水收集的要求，项目建设地点选择在徐州宁山种猪场内，已预留5亩沼气工程建设用地。养殖场远离居民区，周边均为农田，在养殖场附近有2处千亩设施疏菜种植基地，为消纳沼气工程所产生的沼渣、沼液提供了有利条件。

4.3沼气站布置
沼气站场区占地3477m2，全场建筑物占地1089m2，场区绿地面积1371m2，绿化率39.4%，场区内道路及硬化地面占地面积1017m2，建筑密度31.3％，场区内修主干路（净道）路宽为4.5m，环绕厂内各建筑通道。场区物流沿主辅路干道均能行走，沼气站内交通道路畅通，消防通道满足要求。沼气站与其它建筑和人员活动区域相距很远，施工不会造成对周围环境的影响。总平面布置见初步设计总平面。
1、沼气站场区建筑布置分为三个功能区，即沼气生产储存区，包括厌氧发酵系统和贮气系统；沼气净化、发电区，包括发电机房、净化间和控制室；预处理区，包括集水池匀浆进料池；空余部分为绿化草坪和道路，厂区内道路连接成一个整体。
2、沼气站布置依场区现有面积，考虑建筑、场区方位等以及沼气生产各环节和发电输配方案，设计沼气站内物流由东到西，排水向西北方向，以期各类能流物流运移路程最短。道路各控制点之间纵向、横向坡度均大于1.0％，场区双车道路边转弯半径为6m。
3、交通组织：沼气站内主要物流直接与各功能区连接，沼气站与整个场区交通环路通畅，消防通道满足要求。
4、沼气站内各类建筑和总平面技术经济指标如下：
沼气站内建筑项目一览表
序号
名称
尺寸m×m
数量
序号
名称
尺寸 m×m×m
数量
1
控制室
4.0×5.0
1
6
沼液池
500m3
1
2
净化室
4.0×5.0
1
7
贮气膜顶
500m3
1
3
发电机房
8.0×5.0
1
8
集水池
8.0×5.0×2.8
1
4
洗手间
4.0×5.0
1
9
匀浆池
φ5.0×2.8
1
5
厌氧发酵罐
1500 m3
1
10
进料池
φ5.0×2.8
1

第五章 工艺设计
5.1粪便资源量
项目承担单位***公司是由*****公司投资的大型养殖企业，创办于2007年10月，位于****处北侧，猪场总占地面积182亩，猪舍总面积25000平方米，仓库、办公楼、职工宿舍及猪粪收集棚25000平方米，种公、母猪1400头，年出栏商品猪2.5万头。
发酵粪便资源量按：
1、种母猪存栏1400头；每头猪日产鲜粪6公斤，计8.4吨。日产猪尿及冲洗水8公斤，计11.2吨。
2、商品猪存栏量10000头；每头猪日产鲜粪2公斤，计20吨。猪尿及冲洗水6公斤，计60吨。
3、合计日产鲜粪28.40吨，猪尿及冲洗水71.2吨，总粪污量99.60吨。
5.2设计参数
5.2.1 设计发酵污水量：100吨
5.2.2 厌氧发酵参数
1、有效容积：1500 M3
2、水力停留时间：15d
3、Ph：6.8-7.2
4、运行温度：33℃-35℃
5、发酵罐日产气量：猪粪水CODcr取26000mg/l（即26kg/ M3）计算，USR发酵罐CODcr去除率为80%，每公斤CODcr产甲烷按0.35M3计算，沼气中甲烷含量为60%，则最大日产沼气量为：
26×0.8×100×0.35÷0.6=1213M3/d，50M3/h；
5.2.3 发电、储气参数：
1、日最大发电量：1213×1.5=1820度/天；
2、发电机运行时间：12小时/天(间隔运行)，即每天6：00点-12：00点和14：00点-20：00点运行。
3、储气容积：500 M3 ，最大间隔时间≤10h，间隔时间内最大产气量≤500 M3，满足储气要求。
5.2.4 发电机余热利用参数：
1、余热量：在标准状态下（0℃，101.325kPa），每立方米沼气含热值为5500kcl，其中用于发电热值为1.5kw.h×860kcal/kw.h=1290kcal，占总能量的23.45%； 总能量的40%左右可以以余热的形式回收，则可回收余热量为：5500×0.4=2200kcal；其余的能量以各种形式被损失掉。
本工程可产余热量为：1213×2200=2668600kcal，即：2668600kcal÷238=11213MJ/天，用于发酵罐增温。
5.3厌氧发酵工艺的选择
5.3.1厌氧反应器工艺分析
1、完全混合厌氧反应器（CSTR）
完全混合厌氧反应器（CSTR）适用于畜禽粪污发酵工艺。它在沼气发酵罐内采用搅拌和加温技术，这是沼气发酵工艺中的一项重要技术突破。搅拌和加热，使沼气发酵速率大大提高，完全混合式厌氧反应器也被称为高速沼气发酵罐。其特点是：固体浓度高，TS 8~12%，可使畜禽粪便污水全部进行沼气发酵处理。优点是处理量大，产沼气量多，便于管理，易启动，运行费用低。一般适宜于以产沼气为主，有使用液态有机肥条件的地区。由于这种工艺适宜处理含悬浮物高的畜禽粪污和有机废弃物，具有其他高效沼气发酵工艺无可比拟的优点，现在被欧洲等沼气工程发达地区广泛采用。
2、厌氧接触反应器
厌氧接触工艺的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，可缩短水力停留时间。目前，全混合式的厌氧接触反应器已被用于废水中SS浓度较高的高浓度有机废水的处理上。
3、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。在反应器上部三相分离器实现气、液、固的分离。UASB反应器的特点在于可维持较高的污泥浓度，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含量很高的粪污水不适用，而且投资费用也较大。
4、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。升流式固体沼气发酵工艺适合处理固体含量（TS）3~8%的有机废液。当含高浓度有机物固体（TS 3~8%左右）的废水由底部配水系统进入，依靠进料和产气的上升动力按一定的速度向上升流通过含有高浓度厌氧微生物的固体床时，有机物得到分解发酵，并产生了沼气。产生的沼气随水流上升具有一定搅拌混合作用，使得余下的未消化的固体物与中、上部的微生物进一步接触与氧化，最终达到较高的去除率和产气率。在TS > 6%时，需采取局部强化搅拌措施。
5、几种典型的厌氧反应器适用性能比较
上述几种典型的厌氧反应器性能比较如表3-1所示。
反应器名称
优点
缺点
适用范围
完全混合厌氧反应器（CSTR）
投资省、运行管理简单、具有搅拌装置、耐冲击负荷能力较强、产气率高
必须要有搅拌装置
适用于高浓度、高悬浮物的粪污处理
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，需要设置污泥回流装置
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含量低的可溶性有机废水
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，当含固率大于6%以上时，采取强化搅拌措施
适用于含固量较高的有机废水
表3-1 几种典型的厌氧反应器性能比较
5.3.2厌氧工艺的选择确定
从以上列表可知，各种类型的厌氧反应器各有其优缺点和使用范围，在一定的条件下选择适当的反应器型式是厌氧处理工艺成功的关键所在。对于养殖场废水而言，由于需将粪便及冲洗水等一起均匀混合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，本工程选择升流式厌氧固体反应器（USR）是较为合适的，罐体采用搪瓷罐体，有利于节约投资；较长的水力停留时间也有利于粪污的分解与消化，沼气的产量也相对稳定，同时，更有利于项目的顺利实施与运行管理。
本工程发酵温度选择中温33℃-35℃。
5.4沼气工程工艺流程:
养猪场猪粪、猪尿污水不仅含有高浓度有机污染物和高浓度固态悬浮物，而且富含氮、磷等营养元素，氨氮含量高。针对该猪粪、猪尿的特点，设计工艺采用“格栅拦渣——厌氧发酵——沼气发电——沼液沼渣综合利用——零排放”工艺路线。工艺流程如图3-1所示。
气水分离器
脱硫
气柜
发电机
余热利用
沼液沼渣池
猪粪收集
集水池
进料池
厌氧发酵反应器YA
匀浆池YA
农田回用

冲洗污水

图3-1 工艺流程示意图
5.5工艺说明
养猪场每天产生的猪粪、尿经格栅拦渣去除如塑料袋、草绳、树叶等无机杂物后进入预处理池。预处理池内安装搅拌器，通过搅拌使之均匀，然后泵入厌氧发酵罐进行厌氧发酵处理，产生的沼气通过热电联产的沼气发电机组用来发电，供养殖场内作为生产和生活所需部分电能；沼气发电机组所产生的余热用于厌氧消化罐增温；厌氧发酵所产生的沼液用于无公害蔬菜基地和有机稻田。
为了真正做到减量化、资源化、无害化，达到处理结果为零排放的目标，不对周围环境造成危害，该项目采用将猪粪、尿收集后一同进入厌氧消化罐进行厌氧发酵处理的工艺路线，与其它养殖场粪污分离后分别处理的方法有所不同。目前国内对养殖场畜禽粪便的处理一般是粪污分离后，猪干粪还田或送至有机肥料厂，猪尿及冲洗水等进行厌氧处理。这样的工艺路线并没有充分利用猪粪的价值，处理后的水仍不能达到排放标准，并没有完全做到将治理污染与能源开发、资源回收利用有机结合起来的目标。因此，我们采用所有猪粪、尿全部进行厌氧处理的工艺路线，通过沼气生态工程对养殖场大量猪粪、尿进行无害化处理，可以极大消除污染源，保护环境，改善生态，最终达到污染物零排放，维护生态平衡，促进养殖生产步入良性循环，推进农业结构的调整。
为了不使处理水量增大，应在猪粪、尿与污水收集过程中实行雨污分离的原则，集粪池与输送粪沟等污水池、渠均应加盖处理，确保雨季时雨水不会进入到猪粪收集系统中。
5.5.1反应器进料方式
预处理池内粪污由提升泵向厌氧消化单元分批进料。
5.5.2厌氧罐配置
1、反应器内搅拌系统
厌氧反应器设置回流泵，通过抽吸反应罐中上部清沼液分别对反应罐底部沉积物和上部的浮渣进行水力搅拌；进料采用底部分散多管进料，使进料均匀分布于罐体底部并充分与厌氧微生物接触。并使厌氧罐内料液温度均匀，有利于提高产气率。
反应器上部设出料系统，溢流进入下一个处理单元。

2、保温与增温
厌氧消化反应过程受温度影响很大，如图所示。本项目厌氧处理单元设计为中温，其最佳温度范围为33~35℃。为了保证厌氧反应在冬季仍可正常运行，必须对系统实施增温和整体保温措施。
a. 保温
系统整体保温包括管道、阀门保温；厌氧消化罐体的保温。
对厌氧消化罐采用聚苯乙烯等材料进行强化保温。
b. 增温
增温的热源来自热电联供发电机组产生的余热；在罐体内部设置余热交换管，发电机余热经交换管交换热量，实现直接对罐体内发酵原料的增温。发电机余热给厌氧消化罐进行增温后，热交换后的水再回到发电机系统。
5.5.3 沼液沼渣的利用
厌氧发酵后的出水（沼液）中含有大量的固体物质，TS=2-4%，可直接作为高效液体肥料用于灌溉苗木、蔬菜基地、果园等。
此外，沼液输送单独管道直接输送，不受雨水干扰，以免对周边环境构成二次污染。
5.5.4 沼气净化和贮存
厌氧消化罐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。过量的H2S和杂质会危及发电机组的寿命，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。
该养殖场每天最大生产沼气能力1213 m3，本工程采用低压湿式储气柜贮气,厌氧反应器产生的沼气经过管道需送到储气柜贮存，然后经过沼气净化系统，被送至沼气发电机组。
5.5.5 沼气发电系统
根据有关资料,即使效率较高的沼气发电机，也只能把沼气中总含能量的30%左右转化成电能。总能量的40%左右可以以余热的形式回收,其余的能量以各种形式被损失掉。
由猪粪废水厌氧消化处理后所产生的沼气是一种优质的生物气体能源。在标准状态下（0℃，101.325KPa），每立方米沼气可产生热量约为5500Kcal（23.1MJ），理论上相当于电量6.4kWh（1 kWh=3.6 MJ）。
沼气发电机组所发出的电力在农场内自用，由余热换热器回收的余热可以用于厌氧消化罐的增温。
本沼气工程项目中沼气发电机组采用国产热电联产纯沼气发电机组，发电机组由沼气发电机组本体部分、余热回收换热器等系统组成。
每m3沼气发电能力： 1.5 kWh/m3沼气（国产机组）
发电机组功率： 150 kW
日最大发电量： 1820 kWh
厌氧消化过程在33-35℃时厌氧消化反应情况较好，生产沼气量将较多，在33℃以下时产生的沼气气量将会有所减少，为了保证在冬季厌氧罐仍能够正常运行，必须对厌氧罐进行增温与保温处理。
利用发电机组的余热，通过余热换热器对厌氧消化罐进行增温，并在厌氧消化罐外设保温层。为保证厌氧罐在冬季也可以产生出沼气并发电，用于厌氧发酵的畜禽粪便中将严格控制冲洗水。
第六章 工艺单元设计
6.1 预处理单元
预处理单元包括进料斗、集水池、匀浆池、进料池及附属设备。
6.1.1 构筑物
1、进料斗
规 格：1m×1m×1m
有效容积：1m3
数 量：1座
结 构：砖混结构
2、集水池
规 格： 8m×5m×2.8m
有效容积：100m3
数 量：1座
结 构：砖混结构
布置在猪场内
3、匀浆池
规 格：Φ5m×2.8
有效容积：50m3
数 量：1座
结 构：砖混结构
4、进料池
规 格：Φ5m×2.8
有效容积：50m3
数 量：1座
结 构：砖混结构
6.1.2主要设备：
1、格栅
型号：SY-5
规格：栅间距5mm-10mm
数量：2台
2、搅拌机
型 号：JBJ-3.0
数 量：2套
技术参数：轴长L=2.5m，转速=35rpm， N=4.0Kw
3、集水池提升泵
型 号：WQ30-18-4
数 量：2台（池内安装一台，库房备用一台）
技术参数： N= 4.0kW
4、进料泵
型 号：WQ30-22-4
数 量：2台（池内安装一台，库房备用一台）
技术参数： N= 4.0kW
6.2 厌氧发酵单元
本工程采用的厌氧反应器是升流式厌氧固体反应器（USR），中温发酵。
6.2.1 发酵罐基础
规格尺寸：φ14.09×0.5m
结 构：钢筋混凝土结构
6.2.2 主要设备
1、厌氧发酵罐
功能：厌氧消化反应器
数量：1座
规格：Φ12.99m×12m
有效容积：1500 m3
水力滞留期：15天
发酵温度：33℃-35℃
结构形式：搪瓷拼装结构
出料装置1套
2、循环泵
型号：DFG50-1
数 量：1台
技术参数：Q= 30m3/h，H=25m，N=5.5kW
形 式：立式泵
6.3 沼气储存、净化单元
由于发酵罐产生出来的沼气中含有水分和H2S，直接供发电机使用会腐蚀设备，所以必须经过脱水脱硫处理。中温发酵罐产生的沼气先经过水封器、脱水器和脱硫器，再经过增压，由管道输送到用气处。本工程沼气净化处理系统采用一用一备两套系统。
沼气脱水处理采用旋流法气水分离器，脱硫采用干式脱硫。
沼气净化处理单元包括气水分离器、脱硫塔及净化机房。
沼气储存采用发酵罐体自带的一体化储气膜顶，储气容积大于500 m3。
6.3.1 建、构筑物
净化间和控制室
规格尺寸：8.0m×5.0m（与发电机房、洗手间合建）
建筑面积：40m2
数 量：1座
结 构：砖混结构
6.3.2主要设备：
1、一体化储气膜顶
储气容积：500m3
规 格：Φ12.99m
数 量：1套
2、水封器：
型号：SYS-2
尺寸：Φ500×1000mm
数量：2套
3、气水分离器
型 号：STS-2
尺 寸：Φ500×1000
数 量：2套
4、脱硫塔
型 号：STL-2
尺 寸：Φ1000×2800
数 量：2套（一用一备）
5、沼气产量计量
流量计
型号：LMN-25
数量：2套
6.4 沼气发电单元
6.4.1 建、构筑物
发电机房
规格尺寸：8m×5m（与净化间、控制室合建）
建筑面积：40 m2
数 量：1座
结 构：砖混结构
6.4.2 主要设备
沼气发电机：
功能： 以沼气为燃料发电，热电联产
发电机组每日发电时间： 12h（间隔运行）
沼气发电效率： 1.5kw.h/m3
沼气发电机日发电量： 1820kw.h
发电机组装机容量： 150kw×1台
沼气产生的电能用于猪场内部生产及生活用电。
6.5 沼液、沼渣存储利用单元
6.5.1 建、构筑物
1、沼液罐基础
规格尺寸：φ12.57×0.5m
结 构：钢筋混凝土结构
2、沼渣干化场
规格尺寸：15m×12m
3、田头沼液塘
规格尺寸：25m×10m×2m
规 模：500m3
结 构：池塘改造
6.5.2 主要设备
沼液罐:
总 容 积：500m3
数 量：1座
结 构：搪瓷拼装结构

6.6 建、构筑物汇总一览表
序号
建设项目
规格尺寸
单位
规模
结构形式
一
设备基础
1.
一体化发酵罐基础
φ14.09m×0.5m
M3　
61　
钢筋混凝土结构　
2.
沼液罐基础
φ12.57×0.5m
M3　
69　
钢筋混凝土结构
二
预处理系统
1.
集水池
8.0m×5.0m×2.8m
M3
100
砖混结构
2.
匀装池
φ5.0m×2.8m
M3
50
砖混结构
3.
进料池
φ5.0m×2.8m
M3
50
砖混结构
三
操作管理间
1.
操作管理用房
20.0×5.0×3.3
M3
100
砖混结构
四
室外工程
1.
围墙
墙厚240mm,高1.8m
m
236
砖混结构
2.
道路
宽6.0m
M2
1017
混凝土结构
3.
绿化面积

M2
1371

4.
沼液池
34 m×15 m×2 m
M3
1000
砖混结构
5.
田头沼液塘
25m×10m×2m
　M3
500　
池塘改造　
6.
沼渣干化场
15m×12m
　M2
180

6.7 主要