慈溪惠农猪场沼气工程初步设计方案.doc

浙江省慈溪市惠农生猪养殖场沼气项目初步设计编制单位：杭州能源环境工程有限公司（资质：建设部环设乙级 编号：3371）2009年1月浙江省慈溪市惠农生猪养殖场沼气初步方案设计项目名称：浙江省慈溪市惠农生养猪场沼气工程实施单位：浙江省慈溪市惠农生态养殖场负 责 人：虞国金项目性质：新建编制单位：杭州能源环境工程有限公司编制时间：2009年4月 项目名称：浙江省慈溪市惠农生养猪场沼气工程项目实施单位：浙江省慈溪市惠农生态养殖场项目负责人：虞国金项目性质：新建项目初步设计编制单位：杭州能源环境工程有限公司初设编制负责人: 林伟华技术负责人：洪伟参与编制人员：宋波、王真真、应梅华、何小勇审核：田鑫炎目录第一章 项目概况11.1 项目名称11.2 项目承担单位11.3 项目建设地点11.4项目建设法人11.5 项目主管部门11.6项目建设主要内容和规模11.7 项目总投资及资金筹措21.8项目建设期限21.9效益分析2第二章 建设背景和编制依据32.1建设项目的由来及必要性32.2项目建设目标42.3 建设条件52.3.1 项目区基本情况52.3.2项目区现状描述82.3.3 项目区可消纳沼渣、沼液的农田及种植情况82.4 初步设计编制依据82.4.1 编制依据82.4.2 初步设计编制中所采用的建筑工程、沼气工程的建设标准及规范9第三章 工艺技术方案103.4.2工艺路线103.4.3 厌氧工艺的选择113.4.4沼液沼渣的利用153.4.5 沼气净化和贮存153.4.6沼气发电系统163.5 工艺设计163.5.1 预处理系统163.5.2 厌氧反应器173.5.3沼液池173.5.4 沼气净化系统173.5.5 沼气发电系统18第四章 建设内容194.1土建工程194.1.1构筑物194.1.2建筑物194.1.3 工程地质情况194.2 电气设计204.2.1设计依据：204.2.2 设计范围：204.2.3供电电源204.2.4供电系统204.2.5 保护方式214.2.6启动方式214.3 控制及仪表214.3.1 控制系统214.3.2仪表214.3.3机械设备设计214.4 平面设计224.4.1 平面布置原则224.4.2 建筑单体设计224.4.3道路224.4.4绿化224.4.5 建筑物装修标准224.4.6建筑防火234.4.7高程设计234.4.8 给水234.4.9排水23第五章 消防、劳动生产保护与人员编制245.1 消防245.2 劳动保护和安全生产245.3 节能245.4 沼气站建设与环境保护245.5 沼气站对外部环境的影响255.6 人员编制26第六章 工程总投资概算276.1编制说明276.1.1概算范围276.1.2概算原则276.2工程投资概算276.2.1沼气站内土建部分276.2.2沼气站内结构构件与设备286.3其它费用296.4工程投资总额296.5运营成本分析29第七章 资金筹措30第八章 实施计划308.1 项目建设期限308.2 项目实施进度30第九章 项目组织管理319.1项目组织机构319.2工程及仪器设备招标实施办法319.3基建财务管理办法31第十章 效益分析3310.1社会效益3310.2经济效益分析3310.3生态效益分析33附件：351、慈溪市环保局关于年出栏商品猪10000头建设项目环境影响报告书的审批意见352、宁波市发展和改革委员会、宁波市农业产业化工作领导小组办公室、宁波市财政局文件关于下达2009年宁波市循环农业示范项目建设计划的通知 甬发改委农经200979号 甬财政农200983号353、宁波市发展和改革委员会、宁波市农业局文件 关于下达农村沼气项目2009年新增中央预算内投资计划的通知甬发改委农经2009143号354、沼液沼渣使用协议35附图351、建设地点区域位置图352、项目养殖场平面布置图353、沼气工程平面布置图354、主要工艺单元平、立、剖面图35附表361、总投资概算362、土建单项工程投资概算表363、仪器设备购置投资概算表374、项目初步设计基本情况表38第一章 项目概况1.1 项目名称浙江省慈溪市惠农生养猪场沼气工程1.2 项目承担单位慈溪市惠农生猪养殖场1.3 项目建设地点慈溪市观海卫镇1.4项目建设法人虞国金1.5 项目主管部门宁波市发展和改革委员会、宁波市农业局、宁海市发展和改革委员会1.6项目建设主要内容和规模存栏生猪12000头，年出栏生猪2.5万头, 日排放猪粪20吨,建设厌氧主池容积1200 m3的污水综合处理沼气工程一座，主要构筑物和设备包括：拟新建匀浆池80m3，一体化厌氧罐1200 m3+贮气柜350 m3，沼液池1000m3，发电机组一台100kW，配套的沼液综合利用设施，以及沼气站内道路、围墙、绿化、消防等配套设施。每天可产沼气300m3，30m3用于厂区生活，其余用于发电，按照国产发电机每立方沼气可发1.6kwh计算，每年可生产电力15.8万kw。1.7 项目总投资及资金筹措项目总投资为425.2 万元，其中要求国家补助100万元，地方配套100万元，企业自筹225.2万元。1.8项目建设期限项目建设期限预计为：2009年3月2009年12月1.9效益分析经济效益： 该项目以生产沼气为目的，采用猪粪全部进入厌氧罐进行厌氧发酵的工艺方法，力求使沼气产量最大化，同时得到高效有机肥料，在减少投资和运行费用的同时使收益最大化。项目建成后，年产沼气11.0万m3，年沼气发电15.8万度，年运行收入9.48万元。社会效益：通过以上工艺路线，真正做到了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。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的目的。有利于维护生态平衡，促进养殖生产步入良性循环，推进农业产业结构的调整。第二章 建设背景和编制依据2.1建设项目的由来及必要性随着我国畜牧业的迅猛发展,肥料化利用并不能完全解决畜禽养殖废弃物的综合利用。说明即使是在现有的畜牧业发展水平上,依靠畜禽粪便还田已经面临很大的制约,存在一定的环境压力和环境风险。发展沼气等能源化利用方式是实现畜禽养殖污染防治的重要途径,对畜禽粪便进行能源化利用,可提高畜禽粪便利用程度和深度,是畜禽养殖污染治理产业化的重要手段;且有助于满足农村甚至社会发展对清洁、可再生能源的需求。应用沼气处理技术，利用沼气对畜禽粪便进行厌氧发酵，发酵产生的沼气成为廉价的燃料，用于燃料、仔猪舍保温等；沼渣、沼液则成了优质肥料，不但保护了环境，而且提高了经济效益。许多实践与研究证明，猪粪厌氧发酵能使寄生虫卵灭活，减轻土壤污染与水污染，将沼渣与无机肥制成复合肥，能增加土壤有机质、TN及碱解氮、速效磷及土壤酶活性，使作物病害较少，降低农药使用量775 ，提高农作物产量和品质。项目建设单位慈溪市惠农生猪养殖场位于慈溪市观海卫镇，是以畜牧业为主的农业生产企业，周围具有良好的自然环境和生态环境，生产过程中产生大量污水和有机废弃物，不仅污染周边的水体和生态自然环境，还会导致疾病的传播，对周围农户生活、生产产生不利影响；同时有机废弃物中又含有大量的生物质能和有机肥资源，若不加以利用就直接排放将造成资源的极大浪费，对公司的扩大再生产和安全生产也产生限制。因此，必须对慈溪市惠农生猪养殖场生产过程中产生的废弃物、废水进行综合利用和有效处理，开发生物质清洁能源，回收有机肥资源，将治理污染、净化环境、回收能源、综合利用、改善生态环境有机的结合起来，走生态畜牧业产业化可持续发展的道路，在正常生态环境条件下组织畜牧生产，使之成为绿色生态型生猪养殖场。浙江省具有良好的发展趋势优势，目前，浙江省沼气工程建设和发展正处于一个非常有利的时期。首先，浙江省明确提出建设“生态省”的战略目标，在全国率先打出绿色品牌。第二全省正在实施“千村示范，万村整治”项目，要求在今后五年内，加强对全省一万个村镇进行全面改造，重点抓好生态环境建设。第三，浙江省农业部门正在大力推行“绿色农业”工程，准备在全省全面构建绿色农业生产体系、绿色农业生态体系、绿色农业认证体系。近几年来，浙江省根据全省经济发展情况，进一步加大了沼气技术推广力度，以项目为载体，大力实施上马沼气工程等项目，积极推广各种能源生态模式。到200年底，全省累计建成“生态型”、“环保型”、“能源生态型”等不同技术模式的大中小型沼气工程3643处，其中50m3以上大中型沼气工程861处，总容积33.75m3，年处理粪便污水1327处，年产沼气2720.83万立方米，全省沼气集中供气1000多户，沼气发电量共计1113kw，不仅为农民提供优质燃气，而且通过沼液和沼渣的综合利用，实现禽畜粪污的减量化、无害化、资源化，逐步走出了一条以沼气为纽带的农村能源绿色技术、绿色生产、绿色环境的循环发展路子。项目单位浙江省慈溪市惠农生养猪场是以畜牧业为主的农业生产企业，该企业积极响应国家和省市的号召，决定建设沼气工程项目，项目立足于项目建设单位的浙江省慈溪市惠农生养猪场，小区地理位置位于慈溪市观海卫镇，小区设计养殖规模为存栏生猪12000头，年出栏生猪2.5万头，日排放粪便20.4吨。虽周围具有良好的自然环境和生态环境，但生产过程中会产生大量污水和有机废弃物，不仅污染周边的水体和自然环境，还会导致疾病的传播，对周围农户生活、生产产生不利影响；同时有机废弃物中又含有大量的生物质能和有机肥资源，若不加以利用就直接排放将造成资源的极大浪费，对公司的扩大再生产和安全生产也产生限制。因此，对浙江省慈溪市惠农生养猪场生产过程中产生的废弃物、废水进行综合利用和有效处理非常有必要，通过将开发生物质资源，回收有机肥资源，将治理污染、净化环境、回收能源、综合利用、改善生态环境有机的结合起来，走生态畜牧业产业化可持续发展的道路，在正常生态环境条件下组织畜牧生产，使之成为绿色生态型生猪养殖场。2.2项目建设目标项目将建设厌氧发酵池总容积1200立方米，日最大生产沼气300立方米，年沼气发电15.8万度。根据项目废弃物资源量，确定本项目建设规模为：（1）废弃物资源处理能力：猪粪处理量（包括沼渣）为7300吨/年，污水（包括猪尿、冲洗废水和生活污水）处理量为36500m3/年。（2）有机肥、沼液、沼气产量：有机肥产量为1460吨/ 年，沼液产量大约为12775 m3/年，沼气产量大约为11.0万 m3/年。（3）有机肥、沼液、沼气消化利用能力：猪粪加工成有机肥，销往全市无公害种植基地可以利用完毕；附近有4000多亩的蔬菜、水果、柑橘种植地需施用沼液。本建设项目有条件以向周边地区农地提供有机肥的方式综合利用和消纳建设项目工程所产生的沼液、沼渣。沼气消耗能力为11.0 m3/年，包括：A、生活用气：项目单位职工20人，生活用沼气每人按1.5立方米/ 天计算，日平均沼气消耗量为30立方米，年可利用沼气1.10 m3/年。B、沼气发电：项目剩余沼气9.9万m3/年，可产生电力15.8KW/年。2.3 建设条件2.3.1 项目区基本情况项目所在地图2-1浙江省慈溪市惠农生养猪场沼气工程项目位置图慈溪位于东海之滨，东离宁波60公里，北距上海148里，西至杭州138公里，是长江三角洲经济圈南翼环杭州湾地区上海、杭州、宁波三大都市经济金三角的中心，区位和交通优势十分明显。全市行政区域面积1154平方公里，年末耕地面积65.2万亩 户籍总人口101.03万人，辖15个镇、5个街道，共297个行政村、27个居委会、28个社区，市政府驻地浒山街道。慈溪自然条件优越，气候常年温和湿润，四季分明，属北亚热带季风气候区。市境东南部为低山丘陵区，林木果品繁多；中西部为辽阔平原，土壤肥沃，特产丰富，盛产果蔬等农特产品；北部为杭州湾，拥有长达77公里的海岸线，蕴藏着极为丰富的海涂资源，近期可围垦开发的海涂近10余万亩，是全省土地后备资源最丰足的地区之一。慈溪境内地势南高北低，呈丘陵、平原、滩涂三级台阶状朝杭州湾展开。南部丘陵属翠屏山丘陵区，系四明山余脉，东西走向，绵延40余公里 ，约占全境面积的十分之二。东端低丘，海拔100米左右；中部300 400之间；至石堰乡，地层下陷为东横河；逾河西端，高100200米 。主要山峰有大蓬山、五磊山、大霖山、老鸦山、东栲栳山，最高峰 老鸦山塌脑岗海拔446米。地层成因单一，属侵蚀剥蚀地貌。平原为 宁绍平原之一部，东西长55公里，面积约占总面积的十分之七。地势自西向东缓缓倾斜，西部地区北高南低，东部地区南高北低，以大古塘河为界分南北二部分，两者面积之比为2：8。南部近山平原成陆于9002500年前，由全新世晚期湖海相沉积物淤积而成，组成物质多 为粘土及亚粘土，局部夹有泥炭。北部滨海平原，系900年以来新成 陆土地，组成物质为亚粘土、亚沙土和粉砂。平原以北为凸入杭州湾 的扇形三北浅滩，1986年图版量标以理论基准面零米线计算，达433. 5平方公里，滩涂沉积物以粉细砂和沙质泥等细颗粒物质为主，东部 地区颗粒较粗。海岸带升降有明显的周期性，全岸线正继续向北推移 ，土地资源在不断增加中。慈溪南部丘陵属翠屏山丘陵区，系四明山余脉,东西走向,绵延40余公里 ，约占全境面积的十分之二。东端低丘，海拔100米左右；中部300 400之间；至石堰乡，地层下陷为东横河；逾河西端，高100200米 。主要山峰有大蓬山、五磊山、大霖山、老鸦山、东栲栳山，最高峰 老鸦山塌脑岗海拔446米。地层成因单一，属侵蚀剥蚀地貌。平原为宁绍平原之一部，东西长55公里，面积约占总面积的十分之七。慈溪雨量充足，但因人口众多，降水时空分布不均，地表水拦蓄能力弱，年人均水占有量仅578立方米，为浙江全省人均占有量的24， 系严重缺水地区，水资源供需矛盾突出。慈溪内陆水域计61.75平方 公里，约占总面积的十分之一。有较长河道73条，长770公里，河床 坡降平缓，平均水深1.21.4米。南北向河道大都北流入海，主要有 淞浦、古窑浦、淹浦、水云浦、四灶浦、三十弓江、周家路江等；东西向河道主要有快船江、公路横河、东横河、大古塘河、四塘河、六 塘江、七塘江等。大小河渠总长5400公里，正常水位蓄水量3776万立 方米。现有库容100万立方米以上的湖库13座，即凤浦湖、灵湖、窑湖、长溪水库、外杜湖、里杜湖、白洋湖、上林湖、梅湖、邵岙湖以 及3座海涂水库，现有总库容7653万立方米。另有小型水库5座、山塘 154处，合计库容185.56万立方米。地下水资源贫乏，可开采淡水资源仅782万立方米年。慈溪海面居杭州湾主流隐蔽区，水层浅薄，海水咸度低于外海，含沙量高且变幅大。海岸地貌形态变化和泥沙搬运的主动力为潮汐和潮流。潮汛属不规则半日潮，历年平均潮位2.1米，历史最高潮位5.33米 ，最低潮位0.55米。杭州湾为我国潮差最大的海湾，湾顶潮差8.93 米，慈溪海域年平均潮差：海黄山2.53米，新慈溪市地处浙东杭州湾南岸，东、东南接镇海区、江北区，西、西南连余姚市，介于北纬30023024和东经12102121 42之间，为沪、杭、甬三角地区结合部。市境总面积1154平方公里 （不含海域，未计入1954年后新成陆土地），海岸线北凸成弧形，长66公里（1986年图版量标为77.56公里）。 慈溪处北亚热带南缘，属季风型气候。四季分明，冬夏稍长，春秋略 短。平均年日照时数2038小时，年日照百分率47。年平均气温16.0 ，7月最高，平均28.2，1月最低，平均3.8。历史极端最高气 温38.5，最低9.3。雨量充足，年平均降水量1272.8毫米，平 均年径流总量5.122亿立方米，降水高峰月为9月，平均占年降水量14 。冬季盛行西北至北风，夏季盛行东到东南风，全年以东风为主， 年平均风速3米秒，年平均大风日数9.6天。夏秋间多热带风暴。境 内灾害性气候以水、旱、风、潮为主，另有气温异常等。慈溪土壤为典型的组合型平原土壤，类型单一，成土年代晚近，分布 规则，土层深厚，肥力稳长，生产利用率高。近山平原母质复杂，多 属水稻土，结构层次分明，棱柱状结构发育，潜育性现象普遍，土层 深厚、土质均细、粘粒含量高、蓄水量足，质地以重壤为主，丘陵区 多为自然土壤，正逐步红壤化中，有红壤、潮土、水稻土3个土类， 多石砾，粘粒含量高，质地为中壤至轻粘，酸性重，养分贫乏，保肥 保水性能差。滨海平原地区，母质均为海积物，自海边向内依次有盐 土、潮土、水稻土3个土类，颗粒匀细，质地均一，粉砂含量高，含 可溶性盐类，呈中性至微碱性。七塘以南，多为中壤，耕层结构良好 ，蓄水保肥能力和耕性均好，七塘以北为新垦土地，成土历史短，富 含石灰质，土质中壤至轻壤，团粒结构发育差，保肥保水能力弱。2.3.2项目区现状描述项目建设单位慈溪市惠农生猪养殖场位于慈溪市观海卫镇，该项目区有着良好的自然环境和生态环境，同时也具有得天独厚的地理位置和交通优势。该养殖场拟建沼气工程总占地面积10亩。慈溪市惠农生猪养殖场所属区域有发达便利的交通公路网络，自来水已接通整个区域，电力与通讯设施完备，整个区域地势平坦，无不良地质地貌，养殖场附近无工业、生活污染。该地域林网成带，河水清澈，土壤疏松，生态环境良好。2.3.3 项目区可消纳沼渣、沼液的农田及种植情况项目点具有充足的沼液沼渣消纳配套种植土地。项目点所在地周围有4000多亩的种植区,该公司均与这些农地的各个农地使用业主签定了沼液沼渣施用协议；另外项目点附近还有水塘3000 m2，除作为稳定塘外还可贮存用肥淡季的剩余沼液和应急排放，为更好地利用“三沼”提供了优良的外围环境。2.4 初步设计编制依据2.4.1 编制依据浙江省慈溪市惠农生猪养殖场沼气工程建设项目可行性研究报告农业部办公厅 国家发展改革委员会办公厅 关于做好养殖业大中型沼气工程可行性研究报告和初步设计文件编制及审核工作地通知宁波市发展和改革委员会宁波市农业局 关于下达沼气项目2009年新增中央预算内投资计划的通知(甬发改投资2009143)2.4.2 初步设计编制中所采用的建筑工程、沼气工程的建设标准及规范 中华人民共和国环境保护法 慈溪市惠农生猪养殖场提供的基础数据 畜禽养殖业污染物排放标准(GB18596-2001) 农田灌溉水质标准(GB 5084) 室外排水设计规范GBJ14-87 建筑结构荷载规范GBJ9-87 混凝土结构设计规范GBJ10-89 建筑地基基础设计规范GBJ17-89 建筑设计防火规范GBJ31-89 环境工程设计手册(水污染防治卷) 供配电系设计规范GB50052-95 建筑物防雷设计规范GB50057-94 低压配电设计规范GB50054-95第三章 工艺技术方案3.4.2工艺路线养猪场猪粪、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“干湿分离，猪粪和沼渣进入有机肥加工车间，猪尿及冲洗水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。饲料厂及猪舍增温生活用气沼气发电机组沼气净化余热利用水解匀浆池猪尿及冲洗水沼液池厌氧罐分散式沼气池亩圃果园图3-1沼气工程工艺流程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。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。3.4.3 厌氧工艺的选择（1）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。（2）厌氧反应器工艺a. 各类厌氧反应器工艺性能描述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，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）38%的有机废液。当含高浓度有机物固体（TS38%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。b. 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。表3-1 几种典型的厌氧反应器性能比较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，必须采取强化搅拌措施适用于含固量较高的有机废水c.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，选择完全混合厌氧反应器（CSTR）是较为合适的，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38。d. 厌氧消化罐结构形式普通的厌氧消化罐均采用钢筋砼结构。近年来为了缩短施工周期，节省建筑材料，提高反应池的施工质量，建设美观大方的沼气工艺装置，也多有采用新材料、新技术建造的利浦结构厌氧消化罐。利浦（Lipp）制罐技术利用金属塑性加工中的加工硬化原理和薄壳结构原理，通过专用技术和设备，将一定规格的钢板，应用“螺旋、双折边、咬合”工艺来建造圆型的利浦池、罐。由于是机械化、自动化制作和采用薄钢板作为建筑材料，利浦技术具有施工周期短，造价较低，质量好等优点，在同等建筑规模的情况下，其施工周期比采用传统制作方式缩短60%以上，罐体自重仅为钢筋混凝土罐体的10%左右，为传统碳钢板焊接罐体的40%左右。利浦制罐技术的主要特点就是薄钢板通过上下层之间的咬合形成的螺旋上升的、连续的咬合筋，从而形成圆形池体。制作时薄钢板将通过一台成型机和一台咬合机，在成型机上薄钢板上部被折成“ ”型而其下部被折成“ ”型，在咬合机上薄钢板上部与上一层薄钢板的下部咬合在一起，在咬合成型之前，上层薄钢板的下部“ ”型槽内被注入专用密封胶以确保池体不会沿着咬合筋渗水，整个咬合筋的成型为一连续的过程。已成型的圆形池体在支架上螺旋上升，当达到所需要的高度时，将上下端面切平，反转将池体落地，撤出支架与制作机械，并将罐体与基础底板连接、固定和密封，即完成了Lipp罐体的制作。见上图。由于连续的、螺旋上升的、等间距的咬合筋的存在，虽然Lipp罐是薄壁结构，但却具有相当大的环拉强度，也就是具有相当大的承受内部环向压力的能力，在这里，螺旋上升的、连续的及等间距的咬合筋起着加强筋的作用。对于圆型池体，满足了环向受压的强度要求也就是满足了整个池体的强度要求。在沼气工程中，Lipp制罐技术可广泛地用于各类圆形罐的建造，例如厌氧消化罐、沼液池等。本工程厌氧反应罐体选用利浦罐结构。（3）厌氧罐配置厌氧反应器内设置推进搅拌器，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。（4）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3538。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和岩棉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；在利浦罐罐体与保温层之间设置余热交换管，发电机余热经交换管交换热量，实现对罐体的增温。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。3.4.4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，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，沼液输送渠道将是封顶的并且与排水渠是分开的，以确何在雨季时沼液不满溢，以免对周边环境构成二次污染。3.4.5 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。该养殖场预计每天约生产沼气270m3，本工程采用产气贮气一体式厌氧反应器。反应器上部有双层柔性膜，产生的沼气在此贮存，然后经过沼气净化系统，被送至沼气发电机组。3.4.6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： 1.6-2.0 kWh/m3沼气（国产机组）发电机组功率： 100 kW日最大发电量： 2400 kWh厌氧消化过程在35-38时厌氧消化反应情况较好，生产沼气量将较多，在35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。3.5 工艺设计3.5.1 预处理系统（1）水解匀浆池功能：手机猪尿和冲洗水容积：80 m3匀浆搅拌机1台功率：4 kW进料泵1台功能：向厌氧罐内进料功率：5.5 kW3.5.2 厌氧反应器结构型式：地上利浦罐钢结构（产气贮气一体式），外设保温层，上部有双层柔性膜，贮存沼气。功能：猪粪污水厌氧消化处理；容积：1200 m3装置容积产气率：0.8-1m3/m3d斜搅拌器1台功 率：5.5 kW出料装置1套沼气增压泵1台功 率：1 kW3.5.3沼液池功 能：贮存沼液容 积：1000 m3；池 数：1座构造形式：利浦罐钢结构3.5.4 沼气净化系统功 能：沼气净化另配套：脱硫装置1套凝水器13台，视现场情况而定干式阻火器1台3.5.5 沼气发电系统功 能：以沼气为燃料发电，热电联产。每m3沼气发电能力：1.6-2 kW.h/m3沼气装机容量：100 kW数 量：1台第四章 建设内容4.1土建工程4.1.1构筑物（1）水解匀浆池（80 m3）钢筋混凝土结构（2）厌氧反应器（1200 m3）地上利浦罐体结构，基础底板采用钢筋砼结构（4）沼液贮池（1000 m3）地上利浦罐体结构，基础底板采用钢筋砼结构所有构筑物的抗渗问题，均以混凝土本身的密实性来满足抗渗要求。根据构筑物的重要性及水力梯度来确定其抗渗标号，混凝土强度等级一般不小于C25，抗渗等级不小于S6，水灰比不大于0.55。宜采用普通硅酸盐水泥，骨料应选择良好级配，严格控制水泥用量。为提高混凝土的抗渗能力，满足工艺使用要求，尽量减少伸缩缝。建议在混凝土中加入适量的添加剂，用以补偿混凝土的收缩变形，提高混凝土的密实度及抗渗能力。4.1.2建筑物（1）管理房功 能：办公设施面 积：20 m2（2）沼气发电机房功 能：放置沼气发电机设备面 积：40 m24.1.3 工程地质情况 项目所在地的地质情况待定，施工时以钻探地质报告为准。4.2 电气设计4.2.1设计依据： （1）低压配电设计规范 GB50054-2001版 （2）建筑物防雷设计规范 GB50057-94 2001版（3）建筑设计防火规范 GBJ16-87 2001版4.2.2 设计范围：本沼气工程电气设计包括以下内容：（1） 低压配电装置设计（2） 用电设备供电及控制设计（3） 厌氧消化罐防雷设计（由甲方委托当地气象部门设计）4.2.3供电电源沼气站供电电源接自该养殖场内总电源配电箱。4.2.4供电系统（1）电气系统低压电源接自场内总配电箱，单路供电。0.38kV低压供电系统采用单母线供电方式。（2）控制方式所有工艺设备均在管理房内控制箱控制。 （3）设备选择 户内电缆采用BV-500暗埋；户外电缆采用VV22-1直埋敷设或电缆沟，电缆采用铠装电缆。4.2.5 保护方式 （1）继电保护：低压进线总开关设过负荷长延时、短路速断保护、低压用电设备及馈线设短路及过载保护。 （2）接地保护接地系统均利用建筑物基础采用共用接地系统，其接地电阻应小于4欧姆，低压馈线距离超过50m时，设重复接地装置，其接地电阻不大于10欧姆。同时各单体金属管道均应作为等电位联结。 （3）防雷保护厌氧罐需按二类防雷建筑设防，采用共用接地系统接地电阻小于4欧姆。4.2.6启动方式全部用电设备均采用直接启动。4.3 控制及仪表4.3.1 控制系统全场控制均采用在管理房内现场控制柜上现场控制的方式。发电机组的控制方式为在发电机房内单独控制。4.3.2仪表厌氧消化罐上附设温度计，沼气管道设压力表。4.3.3机械设备设计机械设备设计及选型设计原则如下：1、各设备的选型力求经济合理满足工艺的要求，并配合构筑物形式的要求。2、潜水电机的防护等级IP68，其它配套电机和就地控制箱防护等级不低于IP55。3、考虑到污水介质的特性，设备材料选用的原则是与介质接触部分采用耐腐蚀的不锈钢材料或铸铁和高强度塑料材料，其余材料可以是碳钢材料但必须防腐处理。4.4 平面设计4.4.1 平面布置原则沼气站平面布置应遵循以下原则： 功能分区明确，构筑物布置紧凑，减少占地面积。 流程力求简短、顺畅，避免迂回重复。 建筑物应尽可能布置在南北朝向。 厂区内绿化面积不小于35%，总平面布置满足消防的要求。 交通顺畅，使施工、管理方便。4.4.2 建筑单体设计站内建筑物应本着符合工艺要求为主的原则确定，在满足功能要求的情况下，各建筑力求美观。 4.4.3道路站内车行道路系统能满足防火及运输要求，车行道采用混凝土路面。4.4.4绿化大面积绿化并配有适当绿篱，绿化面积达到并超过规范标准。4.4.5 建筑物装修标准建筑物装修按与周围环境相协调为唯一目标。4.4.6建筑防火整个厂区建筑物防火均严格按照国家标准建筑设计防火规范（GBJ16-87）进行设计。厂区内建筑物均为二级耐火等级，相互之间的防火间距应符合防火规范。各建筑物单体设计也均按照国家标准建筑设计防火规范进行设计。4.4.7高程设计沼气站内地面标高以原始地面高度为相对标高0.000计，采用一次提升至厌氧罐，其它工艺流程全部为自流。4.4.8 给水沼气站内生产、生活、消防用水接自养殖场内给水管网。沼气站内进水管由DN25镀锌钢管引入用水点，消防、生产、生活水管共用。4.4.9排水生产、生活污水经污水管道收集后排入集粪池一并处理。厂区内雨水经雨水管道收集后排出场外。第五章 消防、劳动生产保护与人员编制5.1 消防 沼气站内按照建筑设计防火规范（GBJ16-87）2001进行设计。 站内道路满足消防车行驶要求。 所有建筑物均按二级耐火等级设计，建筑材料均采用非燃烧体材料。 在管理房内按要求配置干粉灭火器和砂箱。 场内严禁烟火、在厌氧消化罐等处应张贴“严禁烟火”标志。5.2 劳动保护和安全生产 在沼气站运转以前应对操作人员进行培训，制定必要的安全操作规程和管理制度，使其牢记安全规程，将不安全因素消灭在萌芽状态。 各处理构筑物的平台走道和临空天桥均应设置保护栏杆，栏杆高度和强度应符合国家劳动保护规定。 在发电机房内应设置通风系统。 所有电气设备的安装和防护须满足电气设备有关安全规定。5.3 节能 污水泵均采用螺杆泵或无堵塞潜水泵，其工作效率较高。 采用一次提升，在保证良好运行条件的基础上，降低水泵的工作扬程，以节省常年电耗，节约能源。5.4 沼气站建设与环境保护 选址与绿化隔离沼气站由围墙和绿化带将站区与外界相对分离，有效地减少气味对周围外部环境的影响。 噪音沼气内的噪声主要来源于发电机房。在发电机房内部依靠设置消音、隔音设施及减震装置来加以解决。 污水站内生活与生产污水均通过污水管道系统收集并接入集粪池。 固体废弃物沼气站内所产生的固体废弃物在运行管理中应按要求堆放，外运时采用半封闭专用运输车辆，运送到指定位置处理。5.5 沼气站对外部环境的影响 对土壤环境质量的影响目前，由于畜禽粪便和污水未经处理直接排放，直接对土壤和周围水域造成污染。本项目使用经过厌氧处理的沼液沼渣施于土壤，可去除有害的病菌和虫卵，增加土壤的有机质含量，改善土壤的环境质量；此外，沼液和沼渣还可代替部分化肥和农药，从而减轻土壤的硝酸盐污染和农药残留。 对农作物品质的影响使用沼液和沼渣后，由于土壤污染的减轻，有机质的增加，化肥和化学农药使用量的减少，农作物抗病能力的增强，使得作物的品质改善，为发展无公害食品、绿色食品创造了有利条件，促进农业可持续发展。 对人体健康的影响由于污染物得到大大降解，有利于企业职工和周围农民的健康。使用沼气代替煤炭，可减少烟尘和二氧化硫的排放。使用沼液和沼渣作为肥料和饵料，发展绿色食品，有利于消费者的身体健康。 对大气环境的影响使用沼气作为能源，一方面，由于畜禽粪便得到一定程度的处理，可大大减轻空气中的恶臭；另一方面，沼气用户使用沼气代替部分煤，可减少向大气中排放二氧化碳、烟尘和二氧化硫，为减少温室气体的排放作出贡献。 对水环境的影响项目的实施，将使畜禽场排放的粪便和污水进行治理，使污水中的各种污染物降低到一定的范围内，大大改善水环境的质量。对周围流域的水环境治理，改善水质起到较好的作用。5.6 人员编制沼气站运行操作管理人员编制为2人，轮流值班。第六章 工程总投资概算6.1编制说明6.1.1概算范围本沼气发电工程概算范围为养殖场内沼气工程项目的构筑物、建筑物、设备、管道等。其它费用如征地费、三通一平费用、质量监理费、勘察费等与工程有关的间接费用均不包括在本概算范围内。6.1.2概算原则初步设计概算编制依据类似项目的初步设计图纸及有关规定的资料进行编制。编制原则为主要建（构）筑物按图纸计算工程量，套用相应定额和取费标准；次要建（构）筑物按指标或类似工程资料进行编制。6.2工程投资概算6.2.1沼气站内土建部分序号项目名称规模单价总价（万元）备注资金来源1水解匀浆池80 m3400元/m33.2钢砼结构企业自筹2厌氧罐基础1块8万元/块8钢砼结构企业自筹3沼液贮池基础1块5万元/块5钢砼结构企业自筹4管理房20 m2750元/m21.5砖砼结构企业自筹5发电机房40 m21000元/m24砖砼结构企业自筹6氧化塘20000 m350元/m3100企业自筹7小计121.76.2.2沼气站内结构构件与