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沼气产业化示范项目可行性研究报告 i xxxxxxxx 沼气产业化示范项目沼气产业化示范项目 可行性研究报告可行性研究报告 xxxx 省工程咨询科技公司省工程咨询科技公司 xxxx 分公司分公司 二零一一年十月二零一一年十月 沼气产业化示范项目可行性研究报告 ii 目 录 目目 录录.i 第第 1 1 章章 项目摘要项目摘要.1 1.1 项目名称1 1.2 项目建设单位1 1.3项目建设地点1 1.4项目建设年限1 1.5项目建设内容和规模1 1.6工艺技术方案1 1.7投资估算及资金筹措2 1.8项目的实施与管理2 1.9项目效益分析2 1.10编制依据 .3 1.11编制原则 .3 1.12项目主要技术经济指标 .4 1.13可行性研究报告结论 .5 第第 2 2 章章 项目建设的必要性和可行性项目建设的必要性和可行性.6 2.1 项目建设的必要性6 2.1.1 治理农村面源污染、保护环境、维持生态平衡的需要6 2.1.2 促进农业资源综合利用，获取优质清洁能源，促进农村节能减排的需要7 2.1.3 农业发展循环经济的需求.7 2.2 建设的可行性8 2.2.1 具备建设示范性能源工程的地理条件8 2.2.2 有充足的生产原料8 2.2.3 对沼渣、沼液消纳有较好的规划8 2.2.4 有相关政策的支持9 2.2.5 成熟的沼气工艺技术9 第第 3 3 章章 项目建设单位基本情况和选址分析项目建设单位基本情况和选址分析.14 3.1 项目建设单位基本情况14 3.2 项目建设地点与厂址选择15 3.2.1 选址原则.15 3.2.2 所在区基本情况.15 3.2.3 选址方案.15 第第 4 4 章章 项目总体方案设计项目总体方案设计.16 4.1 项目建设目标16 4.1.1 指导原则16 4.1.2 设计思路17 4.1.3 产品方案18 沼气产业化示范项目可行性研究报告 iii 4.2 项目工艺技术方案选择分析19 4.2.1 常用工艺介绍和对比.20 4.2.2 工艺的确定.24 4.2.3 工艺流程.24 4.2.4 工艺单元设计.25 4.2.5.1 原料预处理单元.25 4.2.5.2 核心单元27 4.2.5.3 后处理单元29 4.2.5.4 配套设施区29 4.3 项目建设内容与规模31 4.3.1 土建工程31 4.3.1.1 设计依据.31 4.3.1.2 设计范围31 4.3.2 电气自动控制32 4.3.2.1 设计依据32 4.3.2.2 设计范围32 4.3.2.3 设计内容32 4.3.3 设备工程33 4.3.4 公共工程34 第第 5 5 章章 产品需求分析及预测产品需求分析及预测.36 5.1 沼气产量估算及供求平衡分析36 5.1.1 沼气产量36 5.1.2 沼气工程可提供的能源预测与分配36 5.2 沼渣、沼液产量估算与供需平衡分析36 5.2.1 施用沼渣、沼液的必要性36 5.2.2 沼渣、沼液产量估算37 5.2.3 沼渣、沼液供需平衡分析37 第第 6 6 章章 消防、安全及环境保护方案消防、安全及环境保护方案.38 6.1 消防方案38 6.1.1 火灾危险源分析38 6.1.2 防火措施38 6.1.2.1 平面布置38 6.1.2.2 危险物料的安全控制38 6.1.2.3 电气防火38 6.1.2.4 建筑物、构筑物防火39 6.1.2.5 火灾报警39 6.2 安全生产方案39 6.2.1 工程设计措施.39 6.2.2 安全操作方案.39 6.3 环境保护方案.41 6.3.1 主要环境问题41 6.3.2 环境保护对策和措施41 第第 7 7 章章 招投标方案招投标方案.42 沼气产业化示范项目可行性研究报告 iv 7.1 招标范围.42 7.2 招标方式.42 7.3 招标组织形式.42 7.3.1 招标准备工作.42 7.3.2 成立领导小组.43 7.3.3 发布招标公告，邀请投标人.43 7.3.4 组织投标人踏勘现场.43 7.3.5 现场开标、评标和定标.43 7.3.6 签订总承包合同.43 第第 8 8 章章 项目组织、管理与实施项目组织、管理与实施.44 8.1 项目建设期的组织与管理44 8.2 项目运行期间的组织与管理44 8.2.1 劳动定员45 8.2.2 劳动培训45 8.3 项目实施进度安排45 8.3.1 实施计划46 8.3.2 技术规范及质量标准48 第第 9 9 章章 投资估算和资金筹措投资估算和资金筹措.50 9.1 估算依据50 9.2 投资估算50 9.3 资金筹措50 第第 1010 章章 财务评价财务评价.51 10.1 财务估算51 10.1.1 收入部分51 10.1.2 运行成本51 10.1.3 年经济效益52 10.2 财务评价52 10.2.1 投资利润率52 10.2.2 投资回收期52 第第 1111 章章 效益分析与风险评价效益分析与风险评价.53 11.1 经济效益53 11.2 社会效益53 11.3 生态效益53 11.4 项目风险分析及应对措施53 11.4.1 风险分析.53 11.4.2 规避措施.54 第第 1212 章章 结论与建议结论与建议.55 附附 件件.56 1.附表56 2.附件56 沼气产业化示范项目可行性研究报告 1 第第 1 1 章章 项目摘要项目摘要 1.11.1 项目名称项目名称 xxxx 沼气产业化示范项目 1.21.2 项目建设单位项目建设单位 xx 省 xx 市昭君农业专业合作社 1.31.3项目建设地点项目建设地点 xx 市 xx 乡 1.41.4项目建设年限项目建设年限 6 个月 1.51.5项目建设内容和规模项目建设内容和规模 根据业主资料：存栏肉牛 400 头、羊 2300 只，每天产生干清粪 8.8 吨，根业主要 求，拟建设项目如下： 1.容积为 300m3cstr 反应罐一座，90m3 的独立气柜一座，日产气量为 300m3，及配套 脱水、脱硫等设施； 2.供场区发电的配套设备。 主要设施如下： 预处理单元：格栅渠 3.0 m3、泡粪池 24m3、折流沉砂渠 9.6 m3、调节池 25.12 m3、调 配池 25.12m3； 沼气生产存贮单元：300 m3cstr 反应罐一座，90 m3的独立气柜一座； 沼渣沼液利用单元：沼液池 1000m3； 沼气利用单元：发电的配套设备。 1.61.6工艺技术方案工艺技术方案 采取以“预处理+cstr+独立气柜”为核心的处理工艺。 沼气产业化示范项目可行性研究报告 2 1.71.7投资估算及资金筹措投资估算及资金筹措 本项目总投资 309.17 万元，其中包括土建投资 74.89 万元，仪器设备投资 151.16 万 元，公用工程投资 15.00 万元，间接费用 59.12 万元，铺底流动资金 9.00 万元。 项目建设资金主要来源于国家、地方配套和企业自筹。其中申请国家、地方配套 150.00 万元，企业自筹 159.17 万元，资金筹措符合国家和 xx 省发改委关于建设项目的资 金制度。 1.81.8项目的实施与管理项目的实施与管理 依据农业基本建设项目管理办法 、 大中型沼气工程建设项目指南 ，结合当地实 际情况，建立和完善项目管理制度，使项目管理制度化、规范化。 发改委成立相应的项目领导小组，审查项目总体规划、实施计划及经费开支情况，同 时派专人全程监督项目的实施。 1.91.9项目效益分析项目效益分析 （1）经济效益 1）沼气发电：年产沼气 10.95 万立方米，用于场区发电，年可发电 19.71 万 kwh，价 格按照 0.5 元/kwh 计算，可获经济效益 19.710.5=9.86 万元。 2）沼渣肥：年产沼渣肥 1284 吨，每吨按 320 元计，年产值 41.09 万元。 3）沼液肥：年产沼液肥 5140 吨，每吨按 40 元计，年产值 20.56 万元。 （2）节能效益 新建沼气工程，年产沼气 10.95 万 m3，按照热值及热值利用率推算，1m3沼气相当于 0.7 公斤标准煤，每年可替代煤 76.65 吨。 （3）社会效益 本项目建成后，产生的沼肥可作为优质沼渣沼液肥施用于周围大棚、农田、草原和鱼 塘，改良土壤，节约化肥和农药的使用量，又能增产增收，提高种植作物的质量，形成 “养殖-沼气-沼肥（种植） ”的良性循环系统。该工程将成为 xx 市环境保护与资源综合利 用示范工程，对当地的畜禽养殖业废弃物资源化利用起到带头作用，将有效改善由畜禽粪 污直接排放引起的生态破坏，提高公众的环境保护意识，促进农业资源综合利用和农村经 沼气产业化示范项目可行性研究报告 3 济的可持续发展。 建立以高效沼气为纽带的庭园生态农业体系后，有效地解决了剩余劳动力的转移和消 化，激发了农户学科学，用科学，将实用技术转化为现实生产力的积极性，增强了农户的 科技意识，提高了农户的科技素质，使有限的庭园得到了高层次利用，为繁荣城乡市场的 菜篮子做出贡献。发展农村沼气，建设生态家园，可以将妇女从繁重的厨房劳作中解放出 来，腾出时间从事庭院生产，增加经济收入。有利于提高农村人口的生活质量和健康水平， 减少常见病的发病率。调查表明，应用沼气池管理粪便的村民比未使用沼气池的村民肠道 传染病减少 62.577.8%；使用沼气做能源的村民唾液溶菌酶含量高于燃煤村民 1.3 倍， 碳氧血红蛋白的平均值则低于燃煤居民 28%，显示了使用沼气做能源，不仅可降低室内空 气污染，提高空气质量，还具有增进人体健康的作用。 （4）生态环境效益 项目建成后，将公司养殖场的牛、羊粪及冲洗污水进行厌氧发酵，消除粪污对环境的 污染，实现粪污的无害化处理。本工程产生的沼气是一种优质能源，可用于场区发电，减 少对外部能源的依赖性。 其次，沼渣、沼液是优质的有机肥，施用于周围大棚、农田、草原和鱼塘，既减少了 化肥、农药的使用量，又可改善土壤环境质量，减轻农业面源污染，促进企业周围水土资 源的合理利用和生态环境的良性循环。 1.101.10 编制依据编制依据 1.国家能源中长期发展规划纲要（20042020） （草案） ； 2.国家“十一五”能源发展重点专项规划 ； 3.农业部大中型畜禽养殖场沼气工程建设规划 ； 4.国家环保总局畜禽养殖污染防治管理办法（第 9 号令） ； 5.国家环保总局畜禽养殖业污染防治技术规范（hj/t81-2001） ； 1.111.11 编制原则编制原则 1、技术先进性、可靠性和适应性原则 (1) 根据场区实际情况，选择最先进的工艺方案。 沼气产业化示范项目可行性研究报告 4 (2) 根据当地的实际情况，选择有成功案例的工程方案，确保工程可以长期稳定运行。 (3) 根据业主经济条件和操作人员技能水平，选择最适宜的方案，便于运行和维护。 2、经济效益最大化原则 (1) 在保证技术先进性的基础上，优化工艺单元设计，确保最佳性价比和最短回收期。 (2) 遵循循环经济理念，对整个场区进行能流物流分析和设计，确保沼气工程为企业 带来整体最大效益。 3、环境和社会效益最大化原则 (1) 对产品（沼气、沼渣、沼液）进行充分利用，并注重外观设计和绿化美化，使站 区与场区总体环境协调统一。 (2) 设计和实施过程中遵守国家及地方有关法律法规和产业政策，保证工程符合地方 环境、经济和社会发展规划，工程建成后可改善企业自身用电和周边农业用肥等条件，并 发挥示范作用，带动地方经济和社会发展。 1.121.12 项目主要技术经济指标项目主要技术经济指标 表表 1-11-1 主要技术经济指标主要技术经济指标 序号名 称单 位指标值 产品品种与年均产量 沼气 m3109500 沼渣肥 t1284 1 沼液肥 t5140 投资 土建万元 74.89 仪器设备万元 151.16 公用工程万元 15.00 间接费用万元 59.12 铺底流动资金万元 9.00 2 总投资 309.17 万元 资金筹措 国家、地方配套万元 150.003 企业自筹资金万元 159.17 效益分析 4 年收益万元 71.50 沼气产业化示范项目可行性研究报告 5 运行成本万元 35.23 利润万元 36.27 税前内部收益率 %14.20 税前动态投资回收期年 7.04 税前净现值万元 39.82 税后内部收益率 %11.85 税后动态投资回收期年 8.44 税后净现值万元 33.51 1.131.13 可行性研究报告结论可行性研究报告结论 结论：本项目方案的设计依据科学合理，内容考虑全面，建立了以沼气工程为纽带，养殖 粪污循环利用的解决方案。本项目实施后，可产生巨大的经济、社会、生态、环境效益， 为 xx 市乃至 xx 省的沼气工程建设及资源循环利用工程中起到很好的示范作用。 沼气产业化示范项目可行性研究报告 6 第第 2 2 章章 项目建设的必要性和可行性项目建设的必要性和可行性 2.12.1 项目建设的必要性项目建设的必要性 xx 省 xx 市昭君农业专业合作社地处 xx 市 xx 乡，存栏肉牛 400 头、羊 2300 只，每天 产生干清粪 8.8 吨，由于未建处理设施，是当地水域面源污染的主要污染源之一，直接影 响当地生态环境和人民生活，环境污染问题和资源没有得到综合利用。 2.1.12.1.1 治理农村面源污染、保护环境、维持生态平衡的需要治理农村面源污染、保护环境、维持生态平衡的需要 农村畜牧业养殖，会给农民带来一定的经济效益，但同时伴生的粪便和污水也会造成 如下污染： 1.1.水体污染水体污染 畜禽养殖场的污水中含有大量的污染物质，主要污染指标有 bod、cod、ss、大肠杆菌、 蛔虫卵、氮和磷等。据环保部门对大型养殖场排出粪水的检测结果，cod 超标 5070 倍， bod 超标 7080 倍，ss 超标 1220 倍。按照目前我国规模化养殖场对环境污染的管理状 况和正常水冲粪的流失率计算，一个 8000 头养猪规模的养殖场每年有 157 吨 cod 和 117 吨 bod 流失到水体中，已相当于具有一定规模的工业企业的污染物排放量。如果管理不善， 这些高浓度畜禽有机污水排入江河湖泊中，将造成水质不断恶化，畜禽污水中的高浓度 n、p 是造成水体富营养化的重要原因；畜禽污水排入河流中，会使对有机物污染敏感的水 生生物逐渐死亡，严重威胁水产业的发展。 畜禽粪便污染物不仅污染地表水，其有毒、有害成分还易渗入到地下水中，严重污染 地下水。它可使地下水溶解氧含量减少，水质中有毒成分增多，严重时使水体发黑、变臭， 失去使用价值。畜禽粪便一旦污染了地下水，极难治理恢复，将造成持久性的污染，因此 需要将养殖场的粪污进行处理，并进行综合利用。 2.2.空气污染空气污染 养殖场产生大量恶臭气体，其中含有大量的氨、硫化物、甲烷等有毒有害成分，污染 周围空气，严重影响了空气质量。国际上许多发达国家都对恶臭气体的排放有严格的规定， 如日本在恶臭法中，确定了 8 种恶臭物质，其中有 6 种与畜牧业密切相关，随着规模 化畜禽养殖业的发展，畜禽养殖场的恶臭危害饲养人员及周围居民身体健康，并且也影响 沼气产业化示范项目可行性研究报告 7 畜禽的正常生长。 3.3.农作物危害农作物危害 高浓度的污水用于灌溉，会使作物陡长、倒伏、晚熟或不熟，造成减产，甚至毒害作 物，出现大面积腐烂，据调查，一些规模化畜禽养殖场的“肥水”造成周围农作物危害， 农民要求赔偿的现象经常发生。此外，高浓度污水可导致土壤孔隙堵塞，造成土壤透气、 透水性下降及板结，严重影响土壤质量。 2.1.22.1.2 促进农业资源综合利用，获取优质清洁能源，促进农村节能减排的需促进农业资源综合利用，获取优质清洁能源，促进农村节能减排的需 要要 我国面临着巨大的能源与环境压力，国内石油、煤炭资源日渐枯竭，每年的石油进口 量达到 9100 万吨以上；同时，矿物能源的无节制使用，引起了日益严重的环境污染问题。 我国天然气缺口很大，其中人均生活用气只是韩国的 1/5，尤其是农村燃气供应缺口更大。 要实现 2020 年国民经济翻两番的目标，保障可靠的燃气供应是必备条件，因地制宜的利 用当地生物质能资源生产各种可再生能源成为当务之急。 沼气归类于绿色能源，把它作为优质的燃料，将得到高品位的燃气；同时沼气发电或 户用适用于大中小型沼气工程和规模化生产，必将发展形成前景广阔的新兴产业，产生良 好的经济效益和社会效益。生产过程中产生的沼液、沼渣又是优质有机肥料，为生态农业 的种植业所必需，因此，在强调可持续发展的大背景下，大力推广沼气工程建设是十分必 要的。 2.1.32.1.3 农业发展循环经济的需求农业发展循环经济的需求 循环经济理论是建设生态综合种养园区的支撑理论。循环经济的本质就是物质、能量 的梯次和闭路循环使用。以“整体、协调、循环、再生”为总的指导思想，按照“减量化、 无害化、资源化、生态化”的原则，以污染物的资源化利用为切入点，促进物质和能量的 循环，形成一个经济、合理、完整、多层次、多功能的良性循环系统，最终实现污染的 “零排放” 。 该沼气工程产生的沼气不仅可解决场区发电问题，沼渣、沼液还用于周围大棚、农田、 草原和鱼塘，变废为宝，资源全面综合利用，为社会主义新农村建设提供基础。同时，该 项目“三沼”综合利用，提供能源的基础上切断了污染源，避免造成二次污染。 沼气产业化示范项目可行性研究报告 8 2.22.2 建设的可行性建设的可行性 2.2.12.2.1 具备建设示范性能源工程的地理条件具备建设示范性能源工程的地理条件 项目建设地，地势平坦，排水方便，水源充足，水质良好，符合防疫和环保条件，资 源优势与气候优势利于沼气和沼渣沼液肥生产，附近有大棚、农田、草原和鱼塘，可充分 利用沼气生产中产生的沼渣沼液。 2.2.22.2.2 有充足的生产原料有充足的生产原料 xxxx 有存栏肉牛 400 头、羊 2300 只，每天产生干清粪 8.8 吨，粪污 cod 高，可生化 性好，是厌氧发酵的良好原料。充足的牛、羊粪与废水为项目建设提供所需的原料。 2.2.32.2.3 对沼渣、沼液消纳有较好的规划对沼渣、沼液消纳有较好的规划 该沼气工程项目建成后，产生的沼气用于场区发电；沼渣、沼液用于周围大棚、农田、 草原和鱼塘的灌溉施肥。xx 省亚亨农牧科技发展有限公司周围有大量大棚、农田、草原和 鱼塘，足以消化工程产生的沼渣、沼液。 2.2.42.2.4 有相关政策的支持有相关政策的支持 国家为了推进农村养殖业、种植业等行业的循环经济的落实，相继出台了相应的支持 政策，如果能申请到国家的扶持资金，将对项目的建设提供重要的帮助。 （1） 国务院关于加快发展循环经济的若干意见明确指出“加大对循环经济投资的 支持力度。各级投资主管部门在制定和实施投资计划时，要加大对发展循环经济的支持。 对发展循环经济的重大项目和技术开发、产业化示范项目，政府要给予直接投资或资金补 助、贷款贴息等支持，并发挥政府投资对社会投资的引导作用。各类金融机构应对促进循 环经济发展的重点项目给予金融支持” 。 （2） 中华人民共和国可再生能源法于 2005 年 2 月 28 日第十届全国人民代表大会 常务委员会第十四次会议通过。国家将可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域， 通过制定可再生能源开发利用总量目标和采取相应措施，推动可再生能源市场的建立和发 展。国家鼓励各种所有制经济主体参与可再生能源的开发利用，依法保护可再生能源开发 利用者的合法权益。 沼气产业化示范项目可行性研究报告 9 2.2.52.2.5 成熟的沼气工艺技术成熟的沼气工艺技术 （1）国外沼气工程技术的发展与现状 自 50 年代起，发达国家开始进行大规模的集约化养殖，在城镇郊区建立集约化畜禽 养殖场。由于每天有大量粪便及污水产生，难以处理利用，造成了严重的环境污染。与此 同时，许多发达国家迅速采取措施加以干预和限制，并通过立法进行规范化管理。如：规 定每个生产点允许饲养的畜禽数；建场时必须有粪便和污水的储存、处理和利用设施；未 经许可不得将污水排入河流和自己挖的粪池；粪便未经无害化处理不得施入耕地。同时还 制定了相应的处罚条例。各国政府重点管控畜禽养殖业的污染，从政策法律、技术手段、 预防管理等多个层面进行了综合整治，并取得了显著成效。 美国在联邦水污染法中的规定侧重于畜禽养殖场建设管理，超过一定规模的畜禽养殖 场，建场必须通过环境许可。美国现有处理市政污水的土地和稳定塘处理系统 2 万多个， 约为该国污水处理厂的 13 倍。该技术也可以处理一定量畜禽养殖场排出的粪污，它保证 养殖场在获得利润的同时，保持良好的环境。此项技术是有占地面积少，维护保养要求少 的优点，但建造人工湿地所需的一次性投资费用较高。美国已将畜禽粪污的处理利用作为 一门“粪便科学”开展了深入研究，对畜禽养殖场粪污的管理和要求都比较严格，尤其对 大规模畜禽养殖场。从政府、科研单位到生产者都十分重视环境保护问题建议加强“环保 型”饲料和粪污处理利用技术方面的研究，为畜牧业可持续发展提供有力的技术支撑。其 畜禽养殖场多采用防渗的氧化塘(污水塘)处理和贮放粪污，但应防止氧化塘满溢而造成地 表渗流污染(如在雨季)及注重粪污的利用，同时也运用现代微生物技术和生物发酵工艺。 如：利用发酵塔和造粒机等加工设施，对畜禽粪便通过快速发酵、脱臭和添加复合微肥等 生产工艺进行工厂化生产；以及将畜禽粪便加工成系列复合有机肥料。 加拿大对畜禽污染的治理以畜禽粪便的综合利用为主。加拿大由于禁止将畜禽养殖场 污水排放到河流中，而是必须将液体肥料还田使用，无需花费大量的资金投入到污水处理 上，故堆肥发酵处理方法在加拿大广泛使用。堆肥发酵处理首先要建堆肥处理场，但堆肥 场必须建防渗层，地面正常是水泥结构，也可用粘土层作为防渗层。发酵的填料可用锯末、 树叶、碎木片、秸秆等。定期翻动，并不断通气和控制水分含量，整个发酵过程约需 沼气产业化示范项目可行性研究报告 10 23 个月。对畜禽粪便环境污染的管理主要从畜牧业与农业的高度结合，由充足的土地进 行消化作为解决畜禽污染的出发点。 日本在 70 年代发生严重的“畜场公害”后，政府制定了废弃物处理与消除法 、 防止水污染法和恶臭防止法等 7 部法律，对畜禽污染管理作了明确的规定。日本 多采用干清粪工艺，大大降低了处理投资和成本。 新加坡政府规定，养猪场的污水排放必须小于 250 毫克升。为此，养猪场需付出相 当高的代价，相当于每销售一头猪分摊 7.45 美元。 欧洲在畜禽养殖污染防治和沼气能源工程技术的开发研究和应用实践方面，其技术水 平和管理经验在世界上位居前列，欧洲也是世界上大中型沼气厂最普及的地区。欧洲沼气 技术发展开始于上世纪七十年代，当时人们开始重视可再生能源和绿色能源。到 1982 年， 欧洲已经建成 546 处厌氧消化设施，总沼气池容为 296000m3，这批沼气装置普遍存在有管 道堵塞、配套设备质量差、沼气利用方式落后、效率不高等问题，从而导致沼气工程经济 效益差，部分沼气池停止使用。从 1980 年代末到 1990 年代期间，欧洲建造的沼气工程数 量相对较少，但消化工艺和装备质量都明显提高，工程造价也相对降低。这些装置主要采 用全混合或推流式厌氧工艺，中温发酵，hrt 为 20-30 天，消化处理单一原料，沼气主要 用于室内供暖或热电联用。在技术上，中温和高温下的产气率可达 5m3/m3d，百千瓦量 级的沼气发电机组每立方米沼气发电量可达 1.42.6kwh，发电效率高达 40%左右。 欧洲的沼气工厂在 90 年代进入快速发展期，到 2000 年以后欧洲的沼气产业更是得到 了迅猛发展。在 1997 年，欧洲仅有沼气工厂 767 座，2004 年发展到 4000 多座。以德国为 例，德国在 1997 年拥有沼气厂 500 座，2000 年发展到 1000 座，截至 2006 年，已经突破 3500 座。欧洲的沼气工程得到迅速发展的根本原因，在于欧洲各国对可再生能源的鼓励政 策（各国政府相继制定了发电上网优惠政策） 、严格的环保法律和政府引导下的经济效益 驱动。 沼气产业化示范项目可行性研究报告 11 图 2-1 丹麦沼气工厂的发展历程 近十年来在欧洲建造的大多数农场沼气池都类似于集中厌氧消化系统，既处理畜禽养 殖粪便，也处理周边的有机废物。区别在于经营者为个体，而不是农民合作协会或社区经 营；装置规模也较小。新建设的厌氧消化装置多采用 55-70的消化温度，这样有利于消 毒和灭活杂草种子。 集中厌氧消化系统代表了目前欧洲沼气工 程的发展趋势。即将一定区域内相邻的农场畜 禽粪便和其他有机废物收集、运输到一处沼气 站集中处理，集中厌氧消化装置的优点是有一 定的规模经济效益，可采用较先进的厌氧消化 工艺和装置，从而处理效率更高，装置由当地 农民合作协会或社区投资和经营。其他有机废物包括市政污泥、农业加工厂废物等。集中 厌氧消化系统是沼气技术发展到今天，是顺应环境可持续行动的结果，将更有利于对有机 废物的管理和循环利用。集中厌氧消化系统发展较快的欧洲国家主要是丹麦、德国、英国 和瑞典。 欧洲沼气厂的主要盈利途径是依靠沼气发电，其技术特点是低能耗、产气率高和热电 联产（chp）完善。目前大多数采用以高浓度有机废弃物联合消化为特点的 cstr 工艺，并 图 2-2 德国典型的沼气工厂 图 2-3 丹麦典型的沼气工厂 沼气产业化示范项目可行性研究报告 12 配备了热电联产系统。这种全混式 cstr 的工艺是先对各类畜禽粪污及其它有机废弃物进 行预处理，调整进料 ts 浓度 612%范围内，泵入带有机械搅拌的 cstr 反应器，其容积产 气率视原料和温度不同，通常在 0.85.0m3/m3 之间。沼气经热电联产系统转化为电能和 热能，产生的电能并网销售，回收的热能通常用于周边农场、村镇供热以及补偿沼气工程 本身所需的热消耗。由于 cstr 工艺产气率高，费效比显著，热电联产产生的热能通常大 于原料加热所需热量，大大降低了沼气生产成本。在欧洲，沼气厂产生的沼液沼渣，一般 不经固液分离直接用于农田施肥。 2、国内沼气工程技术的发展与现状 我国于 1979 年召开了全国沼气工作会议，1980 年成立了沼气工程协会，大中型畜禽 养殖场沼气工程技术在近几年得到快速发展。到 2005 年底，全国已建成养殖场沼气工程 3500 处。经过近年来大中型沼气工程的实践和探索，证明比较成功的技术有上流式厌氧污 泥床（uasb） 、全混式厌氧工艺（cstr） 、上流式污泥床（usr）和塞流式反应器（hcf）等 工艺。 我国大中型厌氧沼气工程技术近几年得到快速发展，成为畜禽养殖污染防治技术领域 产业化程度最高的技术，但与国外相比仍然存在产业化程度低，设备材料质量不稳定，自 动化控制水平低等问题。在近几年，我国畜禽粪便沼气工程呈现强劲的发展势头，并在规 模效益、整体技术水平上有大幅度的进展，与之配套的设备及装置也进入工厂化生产，并 逐步形成沼气行业的支柱产品和产业。 沼气产业化示范项目可行性研究报告 13 第第 3 3 章章 项目建设单位基本情况项目建设单位基本情况和选址分析和选址分析 3.13.1 项目建设单位基本情况项目建设单位基本情况 合作社拥有草原面积 1500 公顷，拥有饲料地面积 300 公顷，建有办公室、饲料加工 车间、各种库房和标准羊舍 10000，青贮窖 3000m，屠宰加工车间 2000，现有辽宁绒 山羊和内蒙古绒山羊两个品种共 2500 只，其中原种公羊 10 只，原种基础母羊 1240 只， 育成种公羊 100 只，育成母羊 500 只，羊羔 650 只。目前饲养原种大骨鸡 2000 只。公司 饲养英纯血马 50 匹，西门塔尔肉牛 400 只。饲养场防疫隔离条件良好，生产区与生活区 和办公区隔离分开，有粪污排放处理设施和场所，饲养场每年累计产粪便约 6000 吨。 合作社现有职工 60 人，其中专业技术人员 23 人，有高级畜牧、兽医师 3 人，畜牧、 兽医师 5 人，技术力量较为雄厚，能够为项目的运行提供基础保障。 目前合作社与 xx 农业大学动物科技学院，xx 市畜牧科学研究院等大专院校及科研机 构建立了良好的长期合作关系，是 xx 市畜牧科学研究院的产、学、研基地，能够长期与 xx 市畜牧科学研究院进行技术合作与技术研发，这些大专院校和科研机构能够在项目运行 过程中提供全方位的技术服务。 3.23.2 项目建设地点与厂址选择项目建设地点与厂址选择 3.2.13.2.1 选址原则选址原则 （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、能源、水和电的供应需求； （3）交通方便； （4）充分利用地形地貌，节约项目用地，尽量不占农田； （5）满足当地养殖业的防疫要求，并远离水源。 3.2.23.2.2 所在区基本情况所在区基本情况 xx 市位于 xx 省西北部，松嫩平原西部，科尔沁草原东部。属温带大陆性季风气候。 年均日照时数 2919.4 小时，年均气温 4.9，无霜期 157 天，年均降水量 407.9 毫米，光 热条件优越于全省其他地区。1990 年人口 33.5 万。有满、蒙古、回、朝鲜、锡伯、达斡 沼气产业化示范项目可行性研究报告 14 尔、白、壮等 18 个少数民族。面积 977.5 平方千米。清为哲里木盟扎萨克图郡王游牧地。 1904 年设靖安县。1914 年改洮安县。1938 年改 xx 县。1945 年复名洮安县。1950 年复 改称 xx 县。1958 年 9 月设 xx 市。有丰富的地下水资源和卵石、中砂、细砂及膨润土资 源。中草药有防风、桔梗、远志、柴胡、黄芩、黄芪、沙参、甘草等。土特产主要有绿豆、 蓖麻。 地理区位优越，是 xx、黑龙江和内蒙古自治区三省（区）交界处和周边二、三百里内 一个较大的区域中心城市，也是黑龙江西南部和内蒙古东北部入关的必经之地。 3.2.33.2.3 选址方案选址方案 根据本项目特点和业主提供资料，本项目建设地点位于 xx 市 xxxx，附近交通条件得 天独厚，项目建设地，地势平坦，排水方便，水源充足，水质良好，符合防疫和环保条件， 资源优势与气候优势利于沼气和沼渣沼液肥生产，附近有大量大棚、农田、草原和鱼塘， 可充分利用沼气生产中产生的沼渣沼液。 沼气产业化示范项目可行性研究报告 15 第第 4 4 章章 项目项目总体方案设计总体方案设计 4.14.1 项目建设目标项目建设目标 总投资 309.17 万元建设沼气工程，将养殖场产生的牛、羊粪及冲洗污水转化为沼气、 沼液、沼渣。沼气用于场区发电；沼渣、沼液作为生态农肥直接施用于周围大棚、农田、 草原和鱼塘。最终形成“养殖废弃物资源化种植业”的良性循环系统，最大限度提高 能源和资源的利用率，实现污染物的“零排放” 。 4.1.14.1.1 指导原则指导原则 1 1、以循环经济理念为指导，符合可持续发展生态农业的要求、以循环经济理念为指导，符合可持续发展生态农业的要求 循环经济理论是建设生态综合种养基地的支撑理论。循环经济的本质就是物质、能量 的梯次和闭路循环使用。以“整体、协调、循环、再生”为总的指导思想，按照“减量化、 无害化、资源化、生态化”的原则，建设示范项目典型。 由于养殖场周边种植业配套合理，具备形成一个比较完善的生态循环系统的基础，为 物质、能源的可再生回收利用提供了可能。项目将以沼气工程为纽带，把污染治理和资源 循环利用有机的结合为一体，真正实现畜禽粪便的无害化、资源化和商品化，形成没有污 染的可持续发展的农业生态循环经济体系。 以循环经济理念为指导的生态农业，体现出现代农业、生态农业、环保农业的优势， 以污染物的资源化利用为切入点，促进物质和能量的循环，形成一个经济、合理、完整、 多层次、多功能的良性循环系统。 2 2、排放减量化、排放减量化 在项目场区内推行清洁生产，采用科学合理的饲料配方和饲养管理技术，大幅度降低 粪污对场区的污染，确保生产的安全和人身的健康：1、对养殖场的粪便污水治理，从生 产工艺上进行改进，采取干清粪工艺（减少用水量，力争用最少的水冲更多的粪） ，减少 污水量；2、雨污分流（雨水采用自然排放水体，污水全封闭集中治理） ；3、喷雾鼓风降 温（牛、羊舍高温季节建议采用喷雾加鼓风的工艺，严禁采用自来水冲量的增加污染源的 工艺） 。最大限度地保存粪的肥效与能效，同时便于收集和运输，以利于集中高效生产沼 气和有机生物肥料。 沼气产业化示范项目可行性研究报告 16 3 3、排放无害化、排放无害化 要使养殖场区实现环境优美、卫生无污染，在粪污治理中采用全封闭的厌氧发酵工艺 一致认为是首选方案，粪污经过调配池的混合均质后，采用切割泵压到厌氧发酵塔中经过 20-25 天的厌氧发酵，厌氧发酵后的沼液无毒、无臭味，可杀灭 96%以上的病毒和虫卵， 可切断牛、羊的寄生虫生长周期，对场区养殖和周围农村生活环境都是有益无害的。 4 4、排放资源化、排放资源化 沼渣沼液的利用：本工程每天可产生 17.6 吨沼渣沼液，经过厌氧发酵后变成无毒、 无臭味、营养丰富的无公害液肥，可直接作为沼渣沼液肥料用于周围大棚、农田、草原和 鱼塘。可以减少农药、化肥的使用量，增产增收，使绿色无公害农业产品的必备肥料。既 能解决粪污的环境危害，又为有机、无公害、绿色农业提供了肥源问题。 5 5、坚持因地制宜、突出特色，实现种植、养殖、加工的协调发展、坚持因地制宜、突出特色，实现种植、养殖、加工的协调发展 该设计必须突出区域性特点，突出地方性特色。在设计时必须从当地的实际出发，在 充分调查研究的基础上，正确识别影响当地经济社会环境可持续发展的有利条件和制约因 素。建设要切合实际，既具有前瞻性和科学性，又具有现实性和可操作性。 通过种植、养殖业的有效结合，实现废弃物的回收利用，每年可消化养殖场所产生的 牛、羊粪及冲粪污水，实现废弃物的综合利用。沼气用于场区用电，可解决周围能源紧张 的问题，而沼渣和沼液可成为农肥，可以促进养殖场周边种植业的发展，真正实现“物尽 其用，地尽其利”的循环经济模式，取得环境效益和经济效益的双赢。 4.1.24.1.2 设计思路设计思路 按照循环经济的原则，依据“资源-产品-资源”的循环再生模式，针对项目区的实际 情况和排放要求，产品设计方案为：牛、羊粪和冲洗废水经厌氧发酵产生沼气，沼气用于 场区用电，可解决周围能源紧张的问题，沼气发酵后的沼渣沼液可直接施肥，也可添加适 量的氮、磷、钾和各种微量元素，经深加工制成高效液肥，做叶面喷施肥和无土栽培营养 液，也可作为追肥使用，能快速补充植物所需营养，并可预防多种病虫害，明显提高产品 品质与产量，从而促进养殖场周边农村绿色农业、有机果品产业的发展，提高了产品的附 加值和经济回报率。 沼气产业化示范项目可行性研究报告 17 4.1.34.1.3 产品方案产品方案 表表 4-14-1 本项目产品方案本项目产品方案 序号产品数量（年产） 1 沼气10.95 万 m3 2 沼渣肥 1284t 3 沼液肥 5140t 1 1、沼气的产生、沼气的产生 沼气产生原理是利用厌氧细菌的分解作用，将有机物(碳水化合物、蛋白质和脂肪)经 过厌氧消化作用转化为沼气和二氧化碳，可用于场区用电。 2 2、沼气燃用和发电、沼气燃用和发电 随着常规能源的日益减少以及环境问题的日趋严重，新能源的开发利用（尤其是可再 生能源的开发和综合利用）越来越受到重视。 沼气发电和燃用是国家完善新能源和可再生能源开发和综合利用的重要内容，是缓解 我国能源紧缺状况的有效手段。 沼气的主要成分是甲烷，通常占总体积的 6070%，其次是二氧化碳，约占总体积的 2540%，其余是硫化氢、氮、氢和一氧化碳等其他约占总体积的 5%左右。 甲烷的热值很高，达 36840kj/m3，甲烷完全燃烧时仅剩二氧化碳和水，并释放出热能， 是一种清洁燃料。由于沼气中甲烷含量的不同，沼气的发热值约在 2093025120kj/m3， 其着火温度为 88，沼气中因含有二氧化碳等不可燃气体，抗爆性能好。 通常情况下，沼气发电的基本流程为： 发酵罐 沼气 脱硫 稳压 发电机组 电力输出 3 3、沼液、沼液 沼液是经厌氧发酵所产生的，经厌氧处理后，寄生虫和害虫的虫卵多数被杀死，减少 了病虫害的来源；其次，沼液中还含有吲哚乙酸、赤霞素等杀虫成分，可以有效杀死蚜虫、 红蜘蛛等害虫，因此沼液可用于喷淋花卉、苗圃、果树和灌溉农田等，从而降低农药使用 量。养殖场周边有大量农田，可充分消纳沼气工程所产生的沼渣、沼液。 4 4、沼渣、沼渣 沼气产业化示范项目可行性研究报告 18 沼渣是经厌氧发酵所产生的沉积物，作为生物有机肥，可以改良土壤、增加土壤中的 有机物含量，经常使用的土壤，有机物、氮、磷、钾等营养元素明显增加，土壤活性增强、 肥力增强，促进农业增产，降低了化肥的使用。厌氧处理后的沼渣经晾晒，用作、农田、 林地等的基肥，为农作物提供养分。 4.24.2 项目工艺技术方案选择分析项目工艺技术方案选择分析 4.2.14.2.1 常用工艺介绍和对比常用工艺介绍和对比 现对常用的 uasb、usr、cstr、hcf 工艺分别进行简要介绍和对比： (1) 升流式厌氧污泥床（upflow anaerobic sludge blanket,简称 uasb） 图 4-1 uasb 工艺流程图 uasb 工艺是上世纪 70 年代开发的一种适用于低 ss 工业有机废水的厌氧处理工艺，后 被应用于畜禽养殖场的污水处理，其原理是先对养殖场污水进行固液分离，污水进入 uasb 反应器进行厌氧反应，产生沼气，出水往往需进一步好氧处理达标排放，是一种以环保治 理为主，生产能源为辅的能源环保型沼气工程工艺。uasb 反应器的特点是由于培养了颗粒 污泥，而使厌氧菌种不容易流失，大大提高了厌氧发酵效率，不需要搅拌、运转简单、适 应高或低浓度 cod 负荷、占地面积小。但 uasb 反应器存在最大的缺点是不适用于高悬浮 物的废液（一般进水 ss 不超过 2000mg/l） ，否则会导致布水系统堵塞、菌种流失。 工作原理：废水中的有机污染物在厌氧条件下经微生物降解，转化成甲烷、二氧化碳 等，所产气体（沼气）含甲烷大于 50%，可作为能源再次利用，主要用于发电、锅炉燃烧 沼气产业化示范项目可行性研究报告 19 等，既可去除有机污染物，又可回收能源。其工艺流程是先对养殖场污水进行固液分离， 废水首先被尽可能均匀的引入 uasb 反应器（污泥反应区、气液固三相分离器包括沉淀区 和气室三部分组成）底部，污水在厌氧状态下反应，分解有机物，产生沼气。通过气、液、 固三相分离器，可使反应器中保持高活性及良好的沉淀性能的厌氧微生物，经分离污泥颗 粒将沉淀到污泥床的表面，气体进入集气室。出水往往需进一步好氧处理，进行达标排放。 是一种以环保治理为主，生产能源为辅的能源环保型沼气工程工艺。 (2) 升流式厌氧固体反应器（upflow anaerobic solid reactor,简称 usr） usr 工艺流程是先对各类畜禽粪便及其它有机物进行预处理，除去大颗粒和粗纤维物 质（进料 ts 浓度 35%）后，进入 usr 反应器，usr 反应器采用上流式污泥床原理，不使 用机械搅拌，产气率视温度不同在 0.41.2 之间。沼渣沼液 cod 浓度含量很高，不适宜 好氧处理达标排放，一般用于农田施肥进行生态化处理，是典型的能源生态型沼气工程工 艺。 采用 usr 工艺产生的沼气如进行热电联产(chp),热能输出部分可满足 20左右原料 的升温要求，在我国北方地区的冬季，自身热量无法满足运行要求，需要使用锅炉或其它 能量进行加热。 usr 工艺采用上流式污泥床原理，无内部机械搅拌，产气率在中温条件下，视原料不 同在 0.8-1.2 m3/m3 之间。 图 4-2 usr 工艺流程图 沼气产业化示范项目可行性研究报告 20 (3) 完全混合式厌氧消化器（complete stirred tank reactor，简称 cstr） cstr 工艺流程是先对各类畜禽粪便及其它有机物进行粉碎处理，调整进料 ts 浓度 612%范围内，进入 cstr 反应器后，cstr 反应器采用上进料下出料方式，并带有机械搅 拌，产气率视原料和温度不同在 0.85.0 之间。沼渣沼液 cod 浓度和 ts 浓度含量高，一 般不经固液分离即可直接用于农田施肥，是典型的能源生态型沼气工程工艺。 图 4-6 cstr 工艺流程图 图 4-3 cstr 工艺流程图 cstr 反应器的特点是适用于高悬浮物、高浓度（高温）废液，因此对于处理畜禽养殖 粪污非常适合。其运行稳定性好，产气率较高。 沼气产业化示范项目可行性研究报告 21 图 4-4 国内某万头奶牛场大型沼气发电工程（2800m33 座） （4）塞流式厌氧反应器（hcf） hcf 工艺是一种全混式工艺，80 年代从欧洲引进，其原理是将粪污按照 ts 浓度 8-12% 调配，直接进入带搅拌器的 hcf 反应器进行厌氧反应，产气率在中温条件下视原料不同在 0.8-1.2 m3/m3 之间，产生的沼渣沼液直接用于农田施肥，也是典型的能源生态型沼气工 程工艺。 具体几种工艺的比较见下表： 表 4-3 几种主要厌氧处理技术的特点 序号类别 cstruasbusr 1 原料范围所有类型有机原料高 cod 污水猪粪 2 原料 ts 浓度612% 2% 35% 3 应用区域全国各地中部、南部中部、南部 4 水力停留时间1030 天15 天815 天 5 单位能耗低高中等 6 单池容积 300-3000m3200-3000m3200-2000m3 7 操作难度中等中等中等 8 产气率0.85.00.30.80.41.2 9 经济效益较高较低偏低 4.2.24.2.2 工艺的确定工艺的确定 根据前面的工艺介绍及对比结果，结合本项目的实际情况，本工程选用“cstr 厌氧反 应罐+独立气柜工艺” ，有以下优点： （1）由于粪污含固率比较高，本着使粪便得到有效处理的目的，选 cstr 厌氧发酵工 艺；由于 xx 比较寒冷，故选用独立气柜； （2）采用先进、成熟、运行可靠的沼气工程技术，适应企业的发展； （3）在保证沼气工程达到设计要求的前提下，尽量减少投资和运行成本； （4）设备质量优良可靠，确保运行稳定，具有良好的性价比，创建“放心工程” ； （5）沼气系统力求操作管理简便，降低劳动强度。 沼气产业化示范项目可行性研究报告 22 调节池 4.2.34.2.3 工艺流程工艺流程 流程如下图所示： 图图 4-54-5 工艺流程图工艺流程图 工艺流程说明 冲洗废水经过一道格栅渠后自流进入泡粪池对羊粪进行浸泡，之后与鲜牛粪一起进入 调配池，在浆式搅拌机的作用下，粪水混合均匀，粪污经过折流沉砂渠，沉去部分砂质， 自流进入调节池，在搅拌机的搅拌下混合均匀，原料由切割泵泵入