1、 *公司公司大型沼气工程项目大型沼气工程项目 初步设计方案 编 制 单 位 ：编 制 单 位 ： *公 司公 司 编制日期：2009 年 6 月 6 日 *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4 月 2 目目 录录 第一章 项目概况 5 1.1 项目名称： . 5 1.2 项目建设单位： . 5 1.3 项目建设法人： . 5 1.4 项目主管单位： . 5 1.5 项目监管单位： . 5 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： . 6 1.9 项目建设期限： . 6 1.10 效益分析： . 6 第二章 建设背景概述 7 2
2、.1 项目由来及必要性 . 7 2.2 项目建设的目标 . 9 2.3 建设条件 . 10 第三章 设计依据与原则 11 3.1 初步设计编制依据 . 11 3.2 设计原则 12 第四章 总体布局 13 4.1 总体设计指导思想 13 4.2 布局划分 13 4.3 沼气站布置 13 第五章 工艺设计 15 5.1 粪便资源量 15 5.2 设计参数 15 5.3 厌氧发酵工艺的选择 16 5.4 沼气工程工艺流程: . 18 5.5 工艺说明 19 第六章 工艺单元设计 23 6.1 预处理单元 . 23 6.2 厌氧发酵单元 . 24 6.3 沼气储存、净化单元 . 25 6.4 沼气发
3、电单元 . 26 6.5 沼液、沼渣存储利用单元 . 27 6.6 建、构筑物汇总一览表 . 28 6.7 主要设备材料一览表 . 29 第七章 建筑设计 30 7.1 设计依据 30 7.2 设计范围 30 7.3 建筑设计 30 7.4 设计说明 31 *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4 月 3 第八章 结构设计 32 8.1 设计依据 35 8.2 自然条件 35 8.3 设计说明 35 第九章 电器设计 37 9.1 设计依据 37 9.2 设计原则 37 9.3 设计说明 37 第十章 给排水、消防设计 39 10.1 设计依据 39 10.2 设计内容 39 10
4、.3 设计方案 39 第十一章 供暖设计 41 11.1 设计依据 41 11.2 设计内容 41 11.3 设计方案 41 第十二章 安全生产与劳动保护 42 第十三章 工程运行管理模式 43 13.1 运行模式 . 43 13.2 运行管理 43 13.3 人员培训 43 13.4 维护保养与检修 44 13.5 使用及维修年限 44 第十四章 沼气站建设与环境保护 45 第十五章 工程投资概算 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 15.1 总投资概算 错误错误!未定义书签。未定义书签。 第十六章 资金筹措 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 第十七章 实施计划 . 错误错误!未定
5、义书签。未定义书签。 17.1 项目建设期限： 错误错误!未定义书签。未定义书签。 17.2 项目实施进度： 错误错误!未定义书签。未定义书签。 第十八章 项目组织管理 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 18.1 项目组织机构： 错误错误!未定义书签。未定义书签。 18.2 工程及仪器设备招标实施办法： 错误错误!未定义书签。未定义书签。 18.3 基建财务管理办法： 错误错误!未定义书签。未定义书签。 第十九章 效益分析 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 19.1 经济效益 错误错误!未定义书签。未定义书签。 19.2 社会效益 错误错误!未定义书签。未定义书签。 19.3 环保
6、及生态效益 错误错误!未定义书签。未定义书签。 附表 1 总投资概算表 错误错误!未定义书签。未定义书签。 附表 2 土建单项工程投资概算表 错误错误!未定义书签。未定义书签。 附表 3 仪器设备购置投资概算表 错误错误!未定义书签。未定义书签。 附表 4 招标方案 错误错误!未定义书签。未定义书签。 附表 5 建设期限 错误错误!未定义书签。未定义书签。 附表 6 新增生产能力 错误错误!未定义书签。未定义书签。 *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4 月 4 附表 7 项目管理责任制 错误错误!未定义书签。未定义书签。 *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4 月
7、 5 第一章第一章 项目概况项目概况 1.1 项目名称：项目名称： *公司大型沼气工程项目 1.2 项目项目建设建设单位：单位： *公司 1.3 项目建设法人：项目建设法人： *公司 法人代表： 联系电话： 1.4 项目项目主主管单位：管单位： 1.5 项目项目监监管单位：管单位： 1.6 项目建设地点：项目建设地点： 1.7 项目建设规模：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。 *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4
8、月 6 1.8 项目总投资及资金筹措：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：项目建设期限： 2009 年 1 月2009 年 12 月 1.10 效益分析：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
9、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。 *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4 月 7 第二章第二章 建设背景建设背景概述概述 2.1 项目由来及必要性项目由来及必要性 2.1.1 项目建设背景项目建设背景 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
10、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
11、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，
12、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 *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4 月 8 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
13、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
14、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，
15、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， *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4 月 9 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
16、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，
17、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。 *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4 月 10 2.3 建设条件建设条件 2.3.1 项目区项目区基本情况基本情况 *县地处*省西北部，位于东经 1173111810，北纬 33403410，是徐 州东南门户。北临邳州市，东与宿迁市
18、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：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
19、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、沼液的农田项目区可消纳沼渣、沼液的农田及种植情况及种植情况 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
20、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。 *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4 月 11 第三章第三章 设计依据与原则设计依据与原则 3.1 初步设计编制依据初步设计编制依据 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/T1221-20
21、06 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 GB50007-2
22、002 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 *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4 月 12 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-
23、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。 *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4 月 13 第四章第四章 总体布局总体布局 4.1 总体设计指导思想总体设计指导思想 根据项目可研报
24、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
25、划分布局划分 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
26、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 *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4 月 14 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
27、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沼气站内建筑项目一览表 序号 名称 尺寸mm 数量 序号 名称 尺寸 mmm 数量 1 控制室 4.05.0 1 6 沼液池 500m 3 1 2 净化室 4.05.0 1 7 贮气膜顶 500m 3 1 3 发电机房 8.05.0 1 8 集水池 8.05.02.8 1 4 洗手间 4.05.0 1 9 匀浆池 5.02.8 1 5 厌氧发酵罐 1500
28、m 3 1 10 进料池 5.02.8 1 *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4 月 15 第第五五章章 工艺工艺设计设计 5.1 粪便资源量粪便资源量 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 1
29、0000 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 设计参数设计参数 5.2.1 设计发酵污水量：设计发酵污水量：100 吨 5.2.2 厌氧发酵参数厌氧发酵参数 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
30、气中甲烷含 量为 60%，则最大日产沼气量为： 260.81000.350.6=1213M3/d，50M3/h； *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4 月 16 5.2.3 发电、储气参数：发电、储气参数： 1、日最大发电量：12131.5=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：发电机余热利用参数： 1、 余热量： 在标准状态下
31、（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.h860kcal/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：55000.4=2200kcal； 其余的能量以各种形式被损失掉。 本工程可产余热量为：12132200=2668600kcal，即：2668600kcal 238=11213MJ/天，用于发酵罐增温。 5.3 厌氧发酵工艺的选择厌氧发酵工艺的选择 5.3.1 厌氧反应器工艺厌氧反应器工艺分析分析 1、完全混合厌氧反应器（完全混合厌氧反应器（CSTR）
32、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 812%，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。 *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4
33、月 17 2、厌氧接触反应器厌氧接触反应器 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（上流式厌氧污泥床反应器（UASB） 待处理的废水
34、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（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
35、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）38%的有机废液。当含高浓度有机物固体（TS 38%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。 *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4 月 18 5、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 上
36、述几种典型的厌氧反应器性能比较如表上述几种典型的厌氧反应器性能比较如表 3-1 所示。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
37、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 表表 3-1 几种典型的厌氧反应器性能比较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
38、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 沼气工程工艺沼气工程工艺流程流程: 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 *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4 月 19 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。 图图 3-1 工艺流程示意
39、图工艺流程示意图 5.5 工艺工艺说明说明 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。
40、目前国内 冲洗污 气 水 分 离 器 脱 硫 气 柜 发 电 机 余热利用 沼液沼渣 猪粪收集 集水池 进料池 厌氧发酵反应器 固液分离机 匀浆池 固液分离机 农田回用 *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4 月 20 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
41、， 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 反应器反应器进料方式进料方式 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 厌氧罐配置厌氧罐配置 1、反应器内搅拌反应器内搅拌系统系统 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
42、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 3335。为了保证厌氧反应在冬季 *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4 月 21 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 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
43、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，
44、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 *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4 月 22 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
45、.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
46、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。 *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4 月 23 第第六六章章 工艺单元设计工艺单元设计 6.1 预处理单元预处理单元 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 构筑物构筑物 1、进料斗、进料斗 规 格：1m 1m 1m 有效容积：1m3 数 量：1 座 结 构：砖混结构 2、集水池集水池 规 格： 8m 5
47、m 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、匀浆池池 规 格：5m 2.8 有效容积：50m3 数 量：1 座 结 构：砖混结构 4、进料、进料池池 规 格：5m 2.8 有效容积：50m3 数 量：1 座 结 构：砖混结构 *公司大型沼气工程项目初步设计方案 2009 年 4 月 24 6.1.2 主要设备：主要设备： 1、格栅、格栅 型号：SY-5 规格：栅间距 5mm-10mm 数量：2 台 2、搅拌机、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、集水池提升集水池提升泵泵 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、进料进料泵泵 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
