大型養(yǎng)殖場綠化沼氣工程設計實施方案

1、大型養(yǎng)殖場環(huán)保水處理沼氣發(fā)電工程方案可行性報告設計方案 目錄 前言1 第一章項目背景和設計思想1 1.1項目背景1 1.2項目設計思想1 1.2.1循環(huán)經濟思想1 1.2.2“豬沼農”三位一體經濟模式架構2 1.3沼氣工程節(jié)點功能2 第二章項目資源/產物計算3 2.1沼氣產量計算3 2.1.1干物質量計算3 2.1.2物料總量和補充水量計算3 2.1.3沼氣產量計算3 2.2沼肥產量估算4 2.2.1干物質減量化計算4 2.2.2沼肥產量估算4 第三章產物供需平衡分析和解決方案選擇5 3.1沼氣利用方案5 3.2沼肥種養(yǎng)平衡和有效利用解決方案5 3.2.1沼肥優(yōu)勢分析5 3.2.2沼肥承載土地

2、量分析6 第四章工程設計范圍和處理能力8 4.1設計依據8 4.2設計原則8 4.3設計范圍9 4.4糞污處理量9 第五章能環(huán)工程工藝流程設計10 5.1處理工藝選擇10 5.1.1預處理工藝選擇10 5.1.2厭氧消化處理工藝選擇10 5.2沼氣應用系統(tǒng)工藝選擇16 5.2.1沼氣凈化工藝選擇16 5.2.2沼氣儲存工藝選擇16 5.2.3沼氣輸配工藝選擇17 5.3沼肥利用工藝選擇17 5.4工藝流程設計17 5.5工藝流程描述17 5.5.1預處理階段描述17 5.5.2厭氧消化處理階段描述17 5.5.3沼氣凈化儲存階段描述18 5.5.4沼肥處理階段描述18 第六章工藝參數設計19

3、6.1物料負荷19 6.2預處理階段工藝參數設計19 6.2.1格柵槽19 6.2.2人工格柵19 6.2.3集水池19 6.2.4集水池污水提升泵19 6.2.5集糞池20 6.2.8進料池20 6.2.9配料池攪拌機20 6.3厭氧消化處理階段工藝參數設計20 6.3.1厭氧消化罐120 6.3.2厭氧反應器進料泵21 6.4沼氣凈化儲存階段工藝參數設計21 6.4.1沼氣凈化系統(tǒng)21 6.4.2沼氣貯存系統(tǒng)22 6.5沉淀池參數設計22 6.5.1沉淀池22 第七章其它設計23 7.1建筑與結構設計23 7.1.1設計原則23 7.1.2工程地質情況23 7.1.3主要構（建）筑物結構設

4、計23 7.1.4抗震設計24 7.1.5反應器設計24 7.2機械設備設計24 7.3電氣設計257.3.1設計依據25 7.3.2設計范圍25 7.3.3供電電源26 7.3.4負荷計算26 7.3.5供電系統(tǒng)26 7.3.6保護方式26 7.3.7啟動方式27 7.3.8計量方式27 7.4控制及儀表設計27 7.4.1控制系統(tǒng)27 7.4.2儀表27 7.5平面設計27 7.5.1平面布置原則27 7.5.2建筑單體設計27 7.5.3道路27 7.5.4綠化27 7.5.5建筑物裝修標準27 7.5.6建筑防火28 7.5.7高程設計28 7.5.8給水28 7.5.9排水28 7.

5、5.10運輸28 7.5.11通訊28 7.6消防、勞動生產保護與人員編制設計28 7.6.1消防28 7.6.2勞動保護和安全生產28 7.6.3沼氣站建設與環(huán)境保護29 7.6.4沼氣站對外部環(huán)境的影響29 7.6.5人員編制30 第八章投資估算與經濟分析31 8.1估算依據31 8.1.1工程規(guī)模31 8.1.2估算范圍31 8.1.3估算依據31 8.2投資估算31 8.2.1土建投資估算31 8.2.2設備電氣投資估算32 8.2.3其它直接投資費估算338.2.4間接費和工程總投資估算34 前言 隨著經濟發(fā)展和人民生活水平的提高，全國各地的畜禽養(yǎng)殖業(yè)得到了迅猛的發(fā)展。但由于畜禽養(yǎng)殖

6、場產生的糞污等污染物對環(huán)境的不利影響，使我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)面臨 著發(fā)展與環(huán)保的雙重壓力。在不以犧牲環(huán)境質量為代價的前提下，實現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖的快速增長，改變傳統(tǒng)的能源生產方式和消費方式，利用畜禽糞水開發(fā)利用生物質產 生清潔的能源是最好的選擇之一。利用厭氧消化技術處理畜禽養(yǎng)殖廢水，制取清潔能源沼氣，在治理污染的同時變廢為寶，減少溫室氣體的排放量，從而實現(xiàn)國 民經濟的可持續(xù)性發(fā)展。多年來環(huán)保工程一直無法得到有效的推廣和執(zhí)行是因為存在 投入大 運行費用高 保養(yǎng)難的問題，使得企業(yè)為了競爭生存往往都被迫有意放棄了了環(huán)境報護的責任?；蛘呋ū惧X修建了環(huán)保工程可以卻不運營，變成了面子工程，浪費了很多資源。而如何讓環(huán)保工

7、程產生經濟效益一直是各國努力研究開發(fā)的項目。近年來沼氣發(fā)電工程在德國，美國，西班牙等先進發(fā)達國家由于技術到位政策長期扶持，近年來已經成為環(huán)保項目的主流，近年來包括泰國馬來西亞印尼等國也已經在沼氣發(fā)電上取得了可觀的發(fā)展和進步，以泰國為例，大型養(yǎng)豬場沼氣發(fā)電利用已經成為了不可缺少的配套項目，養(yǎng)豬發(fā)電致富造就了30多家10萬頭以上存欄量的超大型養(yǎng)殖企業(yè)。豬肉價格不再是企業(yè)的單一經濟命脈。一家10萬頭存欄量的養(yǎng)豬場每月單發(fā)電收益就超過人民幣50萬元，不但解決了廢水排污的困擾還為廠家提供了豐厚的利潤。值得一提的是泰國由于對沼氣發(fā)電的普遍認同，目前很多中小型農場也取得了沼氣發(fā)電的專有技術，開發(fā)出適合自己的

8、小型沼氣發(fā)電技術，效果顯著。有效的利用了禽畜的排泄物，大大減少了環(huán)境的負擔，提高了養(yǎng)殖企業(yè)的競爭能力和對市場浮動的抵抗力。以養(yǎng)豬行業(yè)為例。 受居民的飲食結構、畜禽產品的增殖性能、生產投資等因素影響，中國豬肉食用量在肉食消費中一直占有重要地位，養(yǎng)豬業(yè)在畜禽養(yǎng)殖中占有很大的比重。1983 年到2005年豬肉消費占肉食品比例均大于60%。2004年中國肉豬存欄48189.1萬頭，出欄61800.7萬頭，豬肉產量4701.6萬噸，居世 界第一位，肉類人均占有量達55.73kg/人，其中豬肉36.17kg/人，超過世界豬肉人均的15.74kg/人。2004年我國全年畜禽養(yǎng)殖 業(yè)糞便廢棄物的產生量為25.

9、76億噸，其中豬年排泄糞便為12.31億噸，占總糞便量的47.8%，隨著養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展，必然導致更大量的糞便廢棄物，因 此豬場糞污水的治理成為畜禽污染治理的關鍵。 隨養(yǎng)殖數量的增多，我國規(guī)?；B(yǎng)殖場的數量和規(guī)模不斷擴大，“十五”期間，畜牧業(yè)的規(guī)?；?、區(qū)域化和產業(yè)化進程呈現(xiàn)出加快發(fā)展的趨勢。2005年生豬規(guī)模 化達飼養(yǎng)水平達到37.2%。在“十一五”畜牧業(yè)發(fā)展目標中預計，畜牧業(yè)規(guī)?；?、標準化、產業(yè)化程度將進一步提高，畜牧業(yè)繼續(xù)向集約型、資源高效利用型和 環(huán)境友好型轉變，到2010年主要畜禽品種適度規(guī)模以上的標準化養(yǎng)殖場的產品比例分別提高10個百分點。養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展為人們提供了大量高品質的肉食來源，提

10、高了人們的生活品質；同時帶動了地方農牧副業(yè)的發(fā)展，吸引了大量社會勞動力，增加了社會就業(yè)，實現(xiàn)了農民增收；大型養(yǎng)殖場的建設提高了養(yǎng)豬業(yè)的整體科技水平，帶動了養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展。然 而，養(yǎng)豬生產過程中產生大量有機廢棄物，這些有機廢棄物中含有大量的生物質能和有機肥資源，如不進行處理和綜合利用而直接排放，不僅嚴重污染了水源、生態(tài) 自然環(huán)境，對生產產生不利影響，也造成資源的極大浪費；同時，糞水四溢，將導致病菌傳播，對企業(yè)擴大再生產和安全生產也將產生限制。因此，必須對大中型養(yǎng) 豬場生產過程中產生的廢棄物、廢水進行綜合利用和有效處理。開發(fā)生物質能源，回收有機肥資源，將治理污染、凈化環(huán)境、回收能源、綜合利用、改善生

11、態(tài)環(huán)境有 機的結合起來，走生態(tài)畜牧業(yè)產業(yè)化可持續(xù)發(fā)展的道路，在正常生態(tài)環(huán)境條件下組織畜牧生產，使之成為綠色生態(tài)型養(yǎng)豬場。通過該項目的實施，發(fā)揮當地龍頭企業(yè) 的示范和輻射作用，逐步將項目所在的地區(qū)建設成為“自然環(huán)境優(yōu)美、人民生活滿意、綠色畜牧業(yè)興旺、農村經濟發(fā)達”的現(xiàn)代化生態(tài)畜牧業(yè)和綠色食品生產的示范 地區(qū)。本工程項目的目的就是在國家政策的鼓勵下，引進采用科學與全面的處理方法對養(yǎng)殖場的廢棄物進行有效的處理，使其轉化為有用的資源，利用廢棄物的資源來發(fā)電以及生產能源，對廢棄物實現(xiàn)無害化、資源化處理的最終目標，為該地區(qū)養(yǎng)殖場廢棄物的處理樹立一個樣板。 第一章項目背景和設計思想 1.1項目設計思想 1.

12、1.1循環(huán)經濟思想 循環(huán)經濟，本質上是一種生態(tài)經濟，它要求運用生態(tài)學規(guī)律來指導人類社會的經濟活動。隨著上個世紀50、60年代以來生態(tài)學的勃興，使人們產生了模仿自然生 態(tài)系統(tǒng)的愿望，按照自然生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)和能量流動規(guī)律重構人類的經濟系統(tǒng)，使得經濟系統(tǒng)和諧地納入到自然生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)過程中，建立起一種新形態(tài)的 經濟。傳統(tǒng)經濟與循環(huán)經濟的不同之處在于：傳統(tǒng)經濟是一種由“資源產品消費污染排放”所構成的物質單向流動的線形經濟。在這種經 濟中，人們以越來越高的強度把地球上的物質和能源開采出來，在生產加工和消費過程中又把污染和廢物大量地排放到環(huán)境中去，對資源的利用常常是粗放的和一次 性的，通過把資源持續(xù)

13、不斷地變成廢物來實現(xiàn)經濟的數量型增長，導致了許多自然資源的短缺與枯竭，并釀成了災難性環(huán)境污染后果。與此不同，循環(huán)經濟倡導的是 一種建立在物質不斷循環(huán)利用基礎上的經濟發(fā)展模式，它要求把經濟活動按照自然生態(tài)系統(tǒng)的模式，組織成一個“資源產品消費再生資源”的物質反復循環(huán)流 動的過程，使得整個經濟系統(tǒng)以及生產和消費的過程基本上不產生或者只產生很少的廢棄物，其特征是自然資源的低投入、高利用和廢棄物的低排放，從而根本上消 解長期以來環(huán)境與發(fā)展之間的尖銳沖突。從提倡一些廢棄資源回收和綜合利用到循環(huán)經濟的提出，是經濟發(fā)展理論的重要突破，它打破了傳統(tǒng)經濟發(fā)展理論把經濟和環(huán)境系統(tǒng)人為割裂的弊端，要求把經濟發(fā) 展建立

14、在自然生態(tài)規(guī)律的基礎上，促使大量生產、大量消費和大量廢棄的傳統(tǒng)工業(yè)經濟體系轉軌到物質的合理使用和不斷循環(huán)利用的經濟體系，為可持續(xù)發(fā)展的經濟 提供了新的理論范式。 在西方國家，循環(huán)經濟已經成為一股潮流和趨勢，有些國家甚至以立法的方式加以推進。循環(huán)經濟是實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略必然的選擇和重要保證，而在世界上呼聲很高的清潔生產則是實現(xiàn)循環(huán)經濟的基本形式。 生態(tài)農業(yè)是以物質循環(huán)和能量轉化規(guī)律為依據，以科學技術為支撐，以經濟、生態(tài)、社會效益有機統(tǒng)一為目標的良性循環(huán)的新型農業(yè)綜合系統(tǒng)。發(fā)展生態(tài)農業(yè)，一是 抓好無公害農產品生產基地建設。應通過科學規(guī)劃、突出重點、成片開發(fā)、綜合治理，把農業(yè)產業(yè)化基地建成農業(yè)生態(tài)園

15、；二是積極發(fā)展有機農業(yè)；三是積極探索循 環(huán)農業(yè)。根據生態(tài)循環(huán)再利用、再生產的循環(huán)鏈原理發(fā)展農業(yè)，不僅可以凈化生活環(huán)境，解決能源與照明問題，而且還可以有效轉化利用廢棄物，促進種養(yǎng)業(yè)的良性 循環(huán)，實現(xiàn)農業(yè)生產無害化。本項目有效科學的利用了養(yǎng)殖產業(yè)的所有廢棄物，利用高新技術對廢棄物進行處理 ，并且合理的利用處理過程中產生的物質產品，如沼氣。利用其可燃的特點，用來發(fā)電，并且將剩余的沼渣，找水，進行有效的處理。變廢為寶，合理利用了資源，產生足夠的利益來激發(fā)投資的效益。技術在多個國家運行效果良好，規(guī)?？纱罂尚。浅Ｓ袕椥?，可以符合中國不同企業(yè)的實際情況 ，來進行調整。 1.2.2“豬沼農”三位一體經濟模式

16、架構 為滿足人們對肉食品的需求，擬建立萬頭豬場，常年向市場供應優(yōu)質商品豬。而為實現(xiàn)養(yǎng)殖發(fā)展與環(huán)境保護的協(xié)調發(fā)展，本養(yǎng)殖場建設中引進能源生態(tài)工程思想，采 用沼氣工程技術治理養(yǎng)豬場糞污水，利用污水處理過程中的主要產物沼氣作為能源供應養(yǎng)殖場利用，副產物沼肥供應四季茶園使用，建立“豬沼農”三位一 體生態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)豬場糞污水的綜合利用。 1.3沼氣工程節(jié)點功能 沼氣工程作為三位一體生態(tài)農業(yè)系統(tǒng)的紐帶，其功能主要有兩點。一是以生物質能轉化技術為核心，將養(yǎng)殖業(yè)糞污資源充分利用，并將有機質轉化為能源（沼氣）；并且利用特殊有效的方法對產商的沼氣進行處理，使其內涵的能源物質可以得到有效的利用（可用來發(fā)電，取暖，或

17、作為備用能源），合理利用能源所得到的能源，并且對能源的再循環(huán)和質量進行合理規(guī)劃，使其能夠滿足和保證設備的滿負荷正常運轉，從而達到廢物能源的充分利用。另外利用畜禽糞便持續(xù)性的特點，對其進行有效的處理，達到符合自然再循環(huán)的目的，使其變成取之不盡用之不覺的能源原材料。第二，保留污水中對植物生長有利的成分，經過加工處理，使之轉化為優(yōu)質有機肥（固態(tài)、液態(tài)）。 第二章項目資源/產物計算 2.1沼氣產量計算 2.1.1干物質量計算 豬場基礎母豬存欄量5000頭，豬場總存欄量為53540頭，設計采用干清糞工藝，按畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準計算，夏季污水排放量為1.8m3/（百頭d），冬季污水排放量為1.2m3/

18、（百頭d），則排放污水量為640.2960.4m3/d。 日產糞便量為200.4/d，豬糞含水率按82%設計，干物質（ts）量計算見表2-1。本項目中，干物質量按照30.68t/d進行設計。 表2-1豬糞干物質量計算表 豬糞產量（t/d）（含水率78%）1.13 豬糞產量（t/d）（含水率80%）1.03 豬糞產量（t/d）（含水率82%）0.92 豬糞產量（t/d）（含水率84%）0.82 豬糞產量（t/d）（含水率86%）0.72 豬糞產量（t/d）（含水率88%）0.62 干物質量（t/d）9.2 含固率10%糞污總量（t/d）922.1.2物料總量和補充水量計算 本設計中采用高濃度反應

19、器設計，養(yǎng)殖場產生的51t鮮豬糞全部投放到高濃度反應器，并調配成10干物質濃度，約需要41m3污水，余下豬場排放的污 水經過水力篩，將部分存留在污水中的豬糞渣篩除，投入到配料池，與鮮豬糞一同調配（該部分物料包含在51t鮮豬糞中），過篩后污水進入儲肥池，進行厭氧 處理儲存。物料總量和水量分配計算見表2-2。 表2-2補充水量計算表 季節(jié)糞便篩渣量（t/d）污水總量 （m3/d） 高濃度物料量（t/d）含固率高濃度污水量 （t/d）低濃度污水量 （m3/d） 夏季51 964 91 10% 41 923 冬季51 642 91 10% 41 601 2.1.3沼氣產量計算 考慮2%的干物質損耗率，

20、每天投ts9002kg，產沼率為0.380.52m3/kgts，取值0.50m3/kgts，可產沼氣4501m3。 表2-3日沼氣產量計算表 干物質量(kg/d)9200 干物質損耗率2% 干物質投產量(kg/d)9020 產沼率(m3/kg)0.50 產沼量(m3/d)4501 污水量（m3/d）41 2.2沼肥產量估算 2.2.1干物質減量化計算 全天輸入干物質量為9020kg。厭氧階段消耗量為5860kg，該部分ts消耗是生物質能轉化、沼氣生產的主體。厭氧階段ts的輸出量為3160kg，其中 0.17噸由厭氧反應器底部作為沼渣排出，進入沼渣儲存池；6.7噸與厭氧反應器上部出水一并排出。干

21、物質減量化計算詳見2-4。 表2-4干物質減量化計算表 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) 92 9.2 65% 6 3.2 0.8 2.42.2.2沼肥產量估算 一般情況下沼渣含水率為93%，沼液含水率為97%。沼渣干物質含量0.8t/d，按93%含水率計算，沼渣產量為11.5t/d；沼液干物質含量為2.4t/d，按97%含水率計算，沼液產量為77.9t/d。詳見表2-5。 表2-5沼肥產量計算表 沼渣沼液水消耗(t/d) 沼渣量(t/d)干物質(t/d)含水率沼液量(t/d)干物質(t/d)含水率

22、11.5 0.8 93% 77.9 2.4 96.90% 第三章產物供需平衡分析和解決方案選擇 3.1沼氣利用方案 能環(huán)工程日產沼氣4501m3，計劃全部作為燃氣燃氣發(fā)電機發(fā)電使用發(fā)電產生的熱能可作為取暖或者作為養(yǎng)殖場生產熱能的需要，如孵化小雞。發(fā)電機產生的電力除供養(yǎng)殖場自用外，剩余的電力可并網賣給供電局。 3.2沼肥種養(yǎng)平衡和有效利用解決方案 能環(huán)工程日產沼渣11.5噸（含水率93%）、沼液77.9噸。消納該部分沼肥必須有相應量的土地承載。 3.2.1沼肥優(yōu)勢分析 沼肥是沼氣發(fā)酵的殘余物，含有較全面的養(yǎng)分和豐富的有機質，是具有改良土壤功效的優(yōu)質有機肥料。沼肥中含有豐富的氮磷鉀等大量營養(yǎng)元素和

23、多種微量營養(yǎng)元 素，據測定，沼肥中含有全氮（n）0.03%0.08%，全磷（p2o5）0.02%0.06%，全鉀（k2o）0.05%1.0%，而且這些營養(yǎng) 元素基本上是以速效養(yǎng)分形式存在的.因此，沼肥的速效營養(yǎng)能力強，能迅速被作物吸收，養(yǎng)分可利用率高，是多元的速效復合液體肥料。另外，沼肥中還富含多種 氨基酸和維生素等，因此，沼肥也是畜禽飼料的良好添加料。 根據有關研究表明，沼肥作為優(yōu)質有機肥料與化肥或其它有機肥相比，能顯著提高作物的產量和品質，并防病抗逆，其機理在于沼肥的養(yǎng)分結構易于吸收，有改土培 肥、營造良性土壤微生態(tài)系統(tǒng)作用，其生命活性物質有助于提高抗逆能力。一般沼肥主要有兩個處理去向：第

24、一個是在農耕施肥季節(jié)，沼肥直接輸送（管道、車輛） 到果園、苗圃、農田等施肥用地，作為液態(tài)有機肥使用；第二個是在非農耕施肥季節(jié)，沼肥進入有機肥生產區(qū)，與畜禽糞便混合后加入50%左右的作物秸稈、稻殼 等，加工成固體有機肥儲存銷售。 沼肥不僅養(yǎng)分全、肥效快，而且易吸收，殘留少，便于改良土壤的根際環(huán)境，疏松土壤，是無公害栽培的首選肥料。沼肥作為一種優(yōu)良的有機肥料可以部分或全部代 替化學肥料，大量試驗說明沼肥是一種優(yōu)質、全效的液體有機肥料。在生產中，沼肥有機肥可以用作基肥、追肥和葉面肥。 沼肥用作基肥澆灌果樹，使 其結果大，果實色鮮、味美、甜度好。沼肥用于稻田，作物生長強壯，植株挺拔翠綠，分蘗多、苗高且

25、根系粗壯發(fā)達，有效穗、穗粒數、結實率都有所提高。據四川 農業(yè)科學院在水稻、玉米、棉花等作物上的試驗表明，畝施沼肥15002500kg，可增產9.0%26.4%，每100kg沼肥增產水稻 1.38kg，玉米2.0kg，棉花0.65kg 沼肥用作追肥，效果也很明顯。根據肥料養(yǎng)分含量計算，每100kg沼肥的n、p、k養(yǎng)分總含量相當15：15：15的三元素復合肥60kg。按照科學 配方，合理施肥的原則，一般作物每畝每次追施三元素復合肥20kg左右，折合施沼肥330kg，一般715天追施一次，順水追施效果好。和同等養(yǎng)分 含量的無機肥料相比，沼肥作追肥的作物，長勢強健，病蟲害少，果實大且有光澤，品質好，產

26、量和產值分別高出對照10%20%。追施沼肥有機肥的小麥畝產 增產20kg，用沼肥澆灌大白菜，較化肥對照提前57天包心，增產30%。 沼肥內含有作物需要的多種營養(yǎng)物質，微量元素、生長素、抗生素，極宜作葉面追肥使用，效果有時比單純的化肥還要明顯。特別是在日光溫室蔬菜、果樹、花卉等 反季節(jié)的栽培中使用，有明顯的壯秧、保果增產優(yōu)質效果。能給作物補充營養(yǎng)，調節(jié)代謝，促進生長，增強光合作用，有利花芽分化，?；ū９麑嵟虼?，產品光 亮度好，品質優(yōu)秀。作葉面肥，沼肥可單用也可與農藥化肥混用。在作物上，可用溫室大棚內栽培的反季節(jié)蔬菜、黃瓜、西紅柿、青椒、茄子、豆角、西胡等，保 花、保果效果明顯。葉菜可用于芹菜

27、、韭菜、甘藍，生長迅速；果樹可用于油桃、櫻桃、杏、李等，口感極佳，糖度增加；花卉方面的非洲菊、百合、玫瑰，表現(xiàn)花 朵大、鮮艷、枝粗等。 長期使用沼肥有機肥可以促進土壤團粒結構的形成，改良土壤結構，增強土壤保水保肥能力，提高土壤溫度，改善土壤的理化特性，提高土壤中有機質、全氮、全磷 以及土壤速效養(yǎng)分的含量，從而提高了土地肥力，并且減少化肥對環(huán)境的污染，降低用肥成本。根據試驗研究，施用沼肥有機肥的土地與施用普通化肥的土地比較， 土壤有機質含量增加1.0%2.0%，全氮含量增加0.1%左右，土壤速效氮、速效鉀的含量分別提高60%左右，其中，沼肥有機肥對土壤速效磷增加最為 明顯，施用沼肥有機肥的土壤速

28、效磷含量是施用普通化肥的78倍。 3.2.2沼肥承載土地量分析 根據有關資料，豬糞沼肥的養(yǎng)分組成與含量分別為：氨氮0.056%，速效磷0.067%，速效鉀0.113%，在沼肥產量為每天8.94噸的情況下，每 天產出的沼肥所含有的氮、磷、鉀養(yǎng)分量分別為：氨氮5.01kg，速效磷5.99kg，速效鉀10.10kg。如果以一季作物施用氮肥 （n）150180kg/hm2、磷肥（p2o5）4575kg/hm2、鉀肥（k2o）60120kg/hm2來計算的話，每天8.94噸 沼肥所含養(yǎng)分需要的承載土地量分別為：氮0.03hm2，磷0.080.13hm2，鉀0.080.17hm2。按雙季耕作，如冬小麥和夏

29、玉米 或大豆輪作來計算，則所需消納這些沼肥的土地量將減少一半。 根據試驗，沼肥用水稀釋510倍后，可以直接灌溉農田，且具有一定的增產作用?；诖?，土肥專家在設計設施蔬菜營養(yǎng)液肥料、滴灌肥料和蔬菜、果樹專用液 體肥料的濃度時，稀釋倍數一般為1020倍。目前，國內具有較成熟的設施蔬菜有機活性基質無土栽培技術、滴灌栽培的技術和敞穴施肥技術；掌握各類蔬菜、 果樹和農作物的養(yǎng)分需求規(guī)律和施肥的最佳養(yǎng)分配比；完全可以把沼肥轉化為各種肥料。 第四章工程設計范圍和處理能力 4.1設計依據 1、中華人民共和國水污染防治法實施細則（環(huán)發(fā)1999214號)） 2、污水處理設施環(huán)境保護監(jiān)督管理辦法（(88)國環(huán)水字第

30、187號） 3、畜禽養(yǎng)殖污染防治管理辦法（國家環(huán)境保護總局，2001年5月8日發(fā)布） 4、規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場沼氣工程設計規(guī)范（ny/t1222-2006） 5、大中型畜禽養(yǎng)殖場能源環(huán)境工程建設規(guī)劃（農業(yè)部，1999） 6、蓄禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準（gb18596-2001） 7、污水綜合排放標準（gb8978-1996） 8、給水排水設計手冊 9、業(yè)主提供的有關基礎資料。 4.2設計原則 1、資源化原則。 畜禽糞污是一種有價值的寶貴資源，充分利用畜禽糞污資源是污染防治的重要原則。畜禽糞污經處理后，可以產出再生能源（沼氣）、有機肥（固態(tài)、液態(tài)），具有較好的經濟價值。 2、生態(tài)化原則。 遵循循環(huán)經濟

31、指導思想，依據物質循環(huán)、能量流動的生態(tài)學基本原理，強化種養(yǎng)平衡，促進種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)結合，實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。 3、綜合效益原則。 兼顧環(huán)境效益、社會效益、經濟效益，將治理污染與資源開發(fā)有機結合起來，使豬場糞污治理工程產出大于投入，提高污水處理工程的綜合效益。加強對資源的規(guī)劃和管理 。力求達到高效節(jié)能的效益原則 。 4、可靠性原則 遵循技術先進、工藝成熟、質量可靠的原則，在設計中吸取國內外先進的處理工藝和施工技術，使工程達到國際先進水平。 5、管理簡便原則 合理處理人工操作和自動控制的關系，對不便人工操作，且人工成本較高的工藝，采用自動化技術，提高系統(tǒng)運行管理水平。 4.3設計范圍 本設計范

32、圍包括：能環(huán)工程工藝設計；機械設備設計；建筑與結構設計；電氣設計；控制及儀表設計；平面與高程設計；消防、勞動生產保護與人員編制設計。 本設計范圍不包括場區(qū)所有道路鋪設、綠化等。 本工程污水匯集管線、自來水管線、電線電纜均由業(yè)主送至項目界區(qū)內。 4.4糞污處理量 總資源量為含固率18%的糞污總量51t/d，變化幅度較小，因此，高濃度厭氧反應器有機負荷變化較小。 第五章能環(huán)工程工藝流程設計 5.1處理工藝選擇 5.1.1預處理工藝選擇 預處理包括格柵、集水池、集糞池、配料池、沼氣池，回水池等處理單元。 為了真正做到減量化、資源化、無害化，達到處理結果零排放的目標，本工程采用將糞污收集后投放到預處理

33、單元，與其它污染物一起進入厭氧消化池進行厭氧發(fā)酵處理。這條工藝路線不僅能獲得較大的生物質能轉化資源，同時，實現(xiàn)了糞污減量化、無害化處理。 糞污水由匯集管網運送至預處理單元，經與場區(qū)沖刷水混合后進行厭氧處理。 5.1.1.1格柵 格柵的作用是去除廢水中的大粒徑固體物質，如懸浮物、漂浮物、纖維物質和固體顆粒物質，以保證后續(xù)處理單元和水泵的正常運行。 5.1.1.2集水池 集水池的功能是儲存能環(huán)工程中需要的補充水，該水來自養(yǎng)殖區(qū)沖刷水。集水池水由提升泵泵入進料池。 5.1.1.3集糞池 集糞池用來暫存豬場輸送來的豬糞，通過集水池污水沖洗到進料池。 5.1.1.4進料池 進料池的功能是將豬糞配比為含固

34、率在10%左右的混合液。 進料料時間階段安排有幾種選擇，最好的時間安排為全天24小時均勻分配，但客觀上幾乎不可能實現(xiàn)。我們選擇批次配比方式，每天24小時內分2批完成配比操作，每次1小時進行。 5.1.2厭氧消化處理工藝選擇 厭氧消化工藝包括進料單元、厭氧消化單元、保溫增溫單元、以及沼肥運輸管網等構成。 5.1.2.1進料方式選擇 進料池內物料由提升泵向厭氧消化單元進料。由于物料濃度高，提升泵采用單螺桿泵。進料方式有若干種選擇，可以采用均勻進料，也可采用分批進料方式。進料方 式與沼氣釋放量密切相關，通過進料方式可以調控沼氣釋放階段，一般情況下，強進料階段沼氣釋放量會大幅度增大。本工程設計采取分2

35、批輪流進料方式。 5.1.2.2厭氧處理工藝選擇 1、各類厭氧工藝性能概述 （1）完全混合厭氧工藝（cstr） 傳統(tǒng)的完全混合厭氧工藝（cstr）是借助消化池內厭氧活性污泥來凈化有機污染物。有機污染物進入池內，經過攪拌與池內原有的厭氧活性污泥充分接觸后，通 過厭氧微生物的吸附、吸收和生物降解，使廢水中的有機污染物轉化為沼氣。完全混合厭氧工藝池體體積較大，負荷較低，其污泥停留時間等于水力停留時間，因此 不能在反應器內積累起足夠濃度的污泥，一般僅用于城市污水廠的剩余好氧污泥以及糞便的厭氧消化處理。 （2）厭氧接觸工藝反應器 厭氧接觸工藝反應器是完全混合式的，是在連續(xù)攪拌完全混合式厭氧消化反應器（c

36、str）的基礎上進行了改進的一種較高效率的厭氧反應器。反應器排出的混合 液首先在沉淀池中進行固液分離，污水由沉淀池上部排出，沉淀池下部的污泥被回流至厭氧消化池內。這樣的工藝既保證污泥不會流失，又可提高厭氧消化池內的污 泥濃度，從而提高了反應器的有機負荷率和處理效率，與普通厭氧消化池相比，可大大縮短水力停留時間。目前，全混合式的厭氧接觸反應器已被廣泛應用于ss濃 度較高的廢水處理中。 （3）厭氧濾器（af） 厭氧濾器是采用填充材料作為微生物載體的一種高速厭氧反應器，厭氧菌在填充材料上附著生長，形成生物膜。生物膜與填充材料一起形成固定的濾床。厭氧濾床可 分為上流式厭氧濾床和下流式厭氧濾床二種。污水

37、在流動過程中生長并保持與充滿厭氧細菌的填料接觸，因為細菌生長在填料上將不隨出水流失，在短的水力停留時 間下可取得較長的污泥泥齡。厭氧濾器的缺點是填料載體價格較貴，反應器建造費用較高，此外，當污水中ss含量較高時，容易發(fā)生短路和堵塞。 （4）上流式厭氧污泥床反應器（uasb） 待處理的廢水被引入uasb反應器的底部，向上流過由絮狀或顆粒狀厭氧污泥的污泥床。隨著污水與污泥相接觸而發(fā)生厭氧反應，產生沼氣引起污泥床的擾動。在 污泥床產生的沼氣有一部分附著在污泥顆粒上，自由氣泡和附著在污泥顆粒上的氣泡上升至反應器的上部。污泥顆粒上升撞擊到三相分離器擋板的下部，這引起附著 的氣泡釋放；脫氣的污泥顆粒沉淀回

38、到污泥層的表面。自由狀態(tài)下的沼氣和由污泥顆粒釋放的氣體被收集在三相分離器錐頂部的集氣室內。液體中包含一些剩余的固 體物和生物顆粒進入到三相分離器的沉淀區(qū)內，剩余固體物和生物顆粒從液體中分離并通過三相分離器的錐板間隙回到污泥層。uasb反應器 的特點在于可維持較高的污泥濃度，很長的污泥泥齡（30天以上），較高的進水容積負荷率，從而大大提高了厭氧反應器單位體積的處理能力。但是對于ss含 量很高的污水，由于三相分離器泥、氣、水分離能力的限制，不可避免地造成出水中含泥量很高，整個系統(tǒng)的投資費用也較大。 （5）膨脹顆粒污泥床反應器（egsb） egsb是在uasb反應器的結構相似，所不同的是在egsb反

39、應器中采用相當高的上流速度，因此，在egsb反應器中顆粒污泥處于完全或部分“膨脹化” 的狀態(tài)，即污泥床的體積由于顆粒之間的平均距離的增加而擴大。為了提高上升速度，egsb反應器采用較大的高度與直徑比和很大的回流比。在高速上升速度和 產氣的攪拌作用下，廢水與顆粒污泥間的接觸更充分，因此可允許廢水在反應器中有很短的水力停留時間，從而egsb可以高速地處理濃度較低的有機廢水。 （6）升流式厭氧固體反應器（usr） 升流式厭氧固體反應器是一種新型的專用以處理固體物含量較大的反應器，其構造特點是反應器內不設三相分離器和其它構件。含高有機物固體含量（大于5%）的 廢液由池底配水系統(tǒng)進入，均勻地分布在反應器

40、的底部，然后上升流通過含有高濃度厭氧微生物的固體床。使廢液中的有機固體與厭氧微生物充分接觸反應，有機固 體被液化發(fā)酵和厭氧分解，約有60%左右的有機物被轉化為沼氣。而產生的沼氣隨水流上升具有攪拌混合作用，促進了固體與微生物的接觸。由于重力作用固體床 區(qū)有自然沉淀作用，比重較大的固體物（包括微生物、未降解的固體和無機固體等）被累積在固體床下部，使反應器內保持較高的固體量和生物量，可使反應器有較 長的微生物和固體滯留時間。通過固體床的水流從池頂的出水渠溢流至池外。在出水溢流渠前設置擋渣板，可減少池內ss的流失，在反應器液面會形成一層浮渣 層，在長期穩(wěn)定運行過程中，浮渣層達到一定厚度后趨于動態(tài)平衡。

41、不斷有固體被沼氣攜帶到浮渣層，同時也有經脫氣的固體返回到固體床區(qū)。由于沼氣要透過浮渣 層進入到反應器頂部的集氣室，對浮渣層產生一定的“破碎”作用。對于生產性反應器由于浮渣層表面積較大，浮渣層不會引起堵塞。集氣室中的沼氣經導管引出池 外進入沼氣貯柜。反應池設排泥管可將多余的污泥和下沉在底部的惰性物質定期排除。 2、幾種典型的厭氧反應器適用性能比較 幾種典型的厭氧反應器適用性能比較見表5-1。 表5-1厭氧反應器適用性能比較表 反應器名稱優(yōu)點缺點適用范圍 完全混合厭氧 反應器（cstr）投資小、運行管理簡單容積負荷率低，效率 較低，出水水質較差適用于ss含量很 高的污泥處理 厭氧接觸反應器投資較省

42、、運行管理簡 單，容積負荷率較高， 耐沖擊負荷能力強停留時間相對較長， 出水水質相對較差適用于高濃度、高 懸浮物的有機廢水 厭氧濾器（af）處理效率高，耐負荷能 力強，出水水質相對較 好投資較大，反應器容 易短路和堵塞適用于ss含量較 低的有機廢水 上流式厭氧污 泥床反應器 （uasb）處理效率高，耐負荷能 力強，出水水質相對較 好投資相對較大，對廢 水ss含量要求嚴格適用于ss含量適 低的有機廢水 膨脹顆粒污泥 床反應器 （egsb）處理效率較高，負荷能力 強，出水水質相對較好投資相對較大，對廢 水ss含量要求嚴格適用于ss含量較 少和濃度相對較低 的有機廢水 升流式厭氧固 體反應器 （us

43、r）處理效率較高，投資較省、運行管理簡單，容積負荷率較高。對進料均布性要求高，當含固率達到一定程度時，必須采取強化措施。適用于含固量高 的有機廢水 3、厭氧工藝的選擇確定 從以上列表可知，各種類型的厭氧工藝各有其優(yōu)缺點和使用范圍，在一定的條件下選擇適當的工藝型式是厭氧處理成功的關鍵所在。對于本項目而言，由于需將全部 豬糞和部分沖洗水一起混合均勻后進入厭氧池進行厭氧發(fā)酵處理，其廢水中含固量很高，因此，選擇升流式厭氧固體反應器（usr）是較為合適的。 本項目設計含固率為10%。對于高含固率來料，為避免進料分布不均勻問題，必須強化其進料的局部混合性。設計上底部配置攪拌機，以間歇混合攪拌方式來實現(xiàn)。我

44、們定義該方式為usr-pm。 選擇usr-pm處理工藝，反應器的固體滯留期（srt）和微生物滯留期（mrt）遠大于水力滯留期（hrt）。厭氧罐頂部在出水溢流渠前設置擋渣板，可 以減少罐內內懸浮固體物質的流失，提高了固體滯留期（srt）。固體有機物的分解率與srt呈正相關，固體滯留期（srt）加長，消化效率就大幅度提高； 剩余厭氧微生物在重力的作用下沉淀下來，累積在固體床下部，使反應器微生物滯留期（mrt）加長，既提高處理效率，又降低微生物對外加營養(yǎng)物質的需求，減 少污泥的量。 本設計方案選擇usr-pm為厭氧處理工藝。 5.1.2.3厭氧反應器結構選擇 普通的厭氧反應器均采用鋼砼結構。近年來為

45、了縮短施工周期，節(jié)省建筑材料，提高反應池的施工質量，建設美觀大方的能環(huán)工程處理裝置，也多有采用新材料、新 技術建造的厭氧反應器。典型的有德國的利普（lipp）公司的利普罐和德國farmetic公司的搪瓷拼裝罐。這些技術應用金屬朔性加工中的加工硬化原理 和薄殼結構原理，通過專用技術和設備將鍍鋅或搪瓷拼裝建造成。 1、鋼筋混凝土制罐技術 鋼筋混凝土技術利用鋼筋的抗拉強度和混凝土的抗壓強度上各自的優(yōu)勢，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，通過現(xiàn)場澆注，可以得到較好的強度和防水性能的罐體，由于混凝土具有耐 酸堿，耐溫便等的性能，能夠很好的保護內部鋼筋，使之免受腐蝕，因此結構具有很好的防腐性能，結構成型后，進行簡單的防腐和防

46、滲處理就可以滿足工程需要， 使用壽命長，可達50年，后期維護和運行管理費用較低。 2、搪瓷拼裝制罐技術 拼裝制罐技術使用軟性搪瓷或其他防腐預制鋼板，以快速低耗的現(xiàn)場拼裝使之成型，預制鋼板采用栓接方式拼裝，栓接處加特制密封材料防漏。此種預制鋼板形成的 保護層不僅能阻止罐體腐蝕，而且具有抗酸堿的功能。拼裝罐具有技術先進、性能優(yōu)良、耐腐蝕性好、維修便利、外觀美觀，可拆遷等特點，其使用壽命達30年。 3、利浦制罐技術 利浦制罐技術利用金屬塑性加工中的加工硬化原理和薄殼結構原理，通過專用技術和設備，將一定規(guī)格的鋼板，應用“螺旋、雙折邊、咬合“工藝來建造圓型的 lipp池、罐。由于是機械化、自動化制作和采

47、用薄鋼板作為建筑材料，lipp技術具有施工周期短，造價較低，質量好等優(yōu)點。 結合本工程特點，主體厭氧反應器選擇鋼筋混凝土結構，以方便使用和運行管理。 5.1.2.4厭氧反應器配置選擇 高濃度厭氧反應器內設置一臺攪拌器，使進料均勻分布于罐體底部并充分與厭氧微生物接觸。低濃度靠沼氣產氣過程以及進料過程并增加物料內循環(huán)泵實現(xiàn)物料的攪拌。 罐底設排渣系統(tǒng)，定期將罐底惰性污泥排出。排出的污泥進入沼肥儲存池，然后運送到下一個處理單元。 反應器上部設排水系統(tǒng)。排水采用堰槽出水方式，溢流進入下一個處理單元。 5.1.2.5保溫與增溫選擇 厭氧消化反應過程受溫度影響很大，本項目厭氧處理單元設計為中溫，其最佳溫度

48、范圍為3538。為了保證厭氧反應在冬季仍可正常運行，必須對系統(tǒng)實施整體保溫措施，同時還需對厭氧消化罐進水進行增溫處理。 1、保溫 系統(tǒng)整體保溫包括管道、閥門保溫；配料池、厭氧消化罐以及儲氣柜的保溫。 對于各種管路能地埋的則地埋，地上管路采用北方地區(qū)常規(guī)保溫方式實現(xiàn)；對厭氧消化罐、沼氣儲氣柜，采用聚苯乙烯和聚氨酯等材料進行強化保溫。另外，在厭氧反應器旁邊設置一個沼氣凈化間，盡可能地將管路、閥門設置在該房間內，起到保溫作用。 2、增溫 增溫能耗主要分為兩部分，一部分為把參與反應物料的溫度由常溫提升到反應溫度，這一過程主要在進料池中進行，另一部分是保證usr反應器在相對穩(wěn)定的溫度 下運行，補償其運行

49、過程中散失到環(huán)境中的能量。為降低反應過程中的能耗，在本設計中一方面采用較高的物料濃度，在保證有機負荷不變的情況下，降低水的含 量，降低物料增溫能耗，另一方面，在反應器池體外增設一層保溫層，以降低反應器的熱量散失。 為保證反應器的正常啟動以及熱源的穩(wěn)定性，本系統(tǒng)中采用自廠區(qū)燃煤鍋爐產生的熱水作為熱源。 5.2沼氣應用系統(tǒng)工藝選擇 5.2.1沼氣凈化工藝選擇 厭氧反應器剛產出的沼氣是含飽和水蒸氣的混合氣體，除含有氣體燃料ch4和惰性氣體co2外，還含有h2s和懸浮的顆粒狀雜質。h2s不僅有毒，而且有很 強的腐蝕性。因此新生成的沼氣不宜直接作燃料，還需進行氣水分離、脫硫等凈化處理，其中沼氣的脫硫是其

50、主要問題。 對于畜禽糞污產生的沼氣，其中h2s氣體含量約為2000mg/m3，而沼氣作為燃氣要求沼氣中含h2s氣體含量小于100ml/m3，沼氣的脫硫凈化處理是必須的。 沼氣脫硫主要有生物脫硫、化學脫硫兩種方法。 生物脫硫法是利用無色硫細菌，如氧化硫硫桿菌、氧化亞鐵硫桿菌等，在微氧條件下將h2s氧化成單質硫。這種脫硫方法已在德國沼氣脫硫中廣泛使用，在國內某 些工程已有采用，其優(yōu)點是：不需要催化劑、不需處理化學污泥，產生很少生物污泥、耗能低、可回收單質硫、去除效率高。這種脫硫的技術關鍵是如何根據h2s 的濃度來控制脫硫塔中氧化還原反應過程。 化學脫硫是將沼氣通過脫硫劑床層，沼氣中的h2s與活性氧化鐵接觸，生成三硫化二鐵，然后含有硫化物的脫硫劑與空氣中的氧接觸，當有水存在時，鐵的硫化物 又轉化為氧化鐵和單體硫。這種脫硫再生過程可循環(huán)多次，直至氧化鐵脫硫劑表面的大部分空隙被硫或其它雜質覆蓋而失去活性為止。再生后的氧化鐵可繼續(xù)脫除沼 氣中的h2s。上述均為放熱反應，但是，再生反應比脫硫反應要緩慢。為了使硫化鐵充分再生為氧化鐵，工程上往往將上述兩個過程分開進行。 本工程擬采用生物脫硫的方法對沼氣進行脫硫處理。 厭氧罐