贵阳市XX养殖小区大型沼气示范工程可行性研究报告

1 XX 市 XX 养殖小区大型沼气示范工程 可行性研究报告 项目名称： XX市 XX养殖小区大型沼气 示范 工程 主管部门：贵阳市农业局 建设单位： XX市 XX养殖小区 负 责 人： 建设地点：贵阳市 XX市 XX镇 XX村 编制单位： 编写时间： 2 目 录 第一章 总 论 . . . .3 第二章 项目建设的必要性和可行性 . . . .7 第三章 市场供求分析及预测 .12 第四章 项目地点选择分析 .16 第五章 生产工艺技术方案分析 17 第六章 项目建设目标 27 第七章 项目建设内容 .30 第八章 投资估算和资金筹措 34 第九章 建设期限和进度安排 36 第十章 环境保护 37 第十一章 项目组织管理与运行 .38 第十二章 效益分析与风险评价 40 第十 三 章 结论和建议 42 3 第 一 章 总 论 1.1 项目摘要 1.1.1 项目名称 XX市 XX养殖小区大型沼气示范工程 1.1.2 项目建设单位 XX草地畜牧业技术开发服务中心 负责人： 1.1.3 项目拟建地点 贵阳市 XX市 XX镇 XX村 1.1.4 建设期限 项目获国家立项后 1 年 1.1.5 项目主管部门 XX市农业局 1.1.6 建设目标 以沼气为核心，通过利用奶牛场污水和粪便生产沼气，并利用沼气发电、沼 渣、沼液用于果园和 牧草 种植。该项目将养殖业、种植业和环境保护有机结合起来，达到奶牛场废弃物的无害化、资源化、减量化的目标；通过生产沼气缓解农村能源供需矛盾，降低不可再生能源的消耗；使项目所在区直上能源、生态良性循环轨道，促进了农村经济的可持续发展。 1.1.7 项目工艺技术方案 项目采用能源生态型工艺技术方案，在工艺选择和方案设计 4 中，沼气工程采用“塞流、搅拌、高浓度三结合厌氧”消化工艺及其卧式机械搅拌沼气装置，并设置相应生产设施和辅助设施，如计量、干化场、贮液池、发电机房、贮气柜、进料车间及综合办公设施等。 1.1.8 建设内容及规模 1.1.8.1 建设规模： 日处理 600 头奶牛散栏式工业化养殖场产生的鲜粪 13T/D、污水 12T/D， 日产沼气 450 m3，沼渣 1.1T、沼液 23.9T。 1.1.8.2 建设内容： 卧式沼气池 500 m3，贮液池 2000 m3，主集 水池 50 m3，新建进料车间 75 m3、锅炉房 30 m3、发电机房 40 m3、贮气柜池 250 m3，以及相应的配套室外工程；项目建设用地 5亩。 1.1.9 投资估算及资金筹措 项目建设总投资估算为 289.18万元， 其中：建设投资 277.31万元，流动资金 6.88 万元。项目资金筹措：申请中央预算内资金130万元，企业自筹及地方配套 159.18 万元。 1.1.10项目组织、管理 依据国家环保总局建设项目环境保护管理办法、建设项目环境保护设计规定和中华人民共和国环境保护法，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。 1.1.11 效益分析 本项目属于社会公益性环境保护项目，它创造的效益以环境效益和社会效益为主。工程建设完成后， 年产沼气 164250m3,年产 5 有机肥料 9125吨 (沼渣 401.5 吨 ,沼液 8723.5 吨 )。预计项目 年 增纯收入 28.43万元，投资回收期 7.5年。 该项目符合国家提倡的“发展循环经济，建设节约型社会”的产业政策。项目完成后，净化排放的养殖场用水，用于周边农业的灌溉，促进农业增效、农民增收或直接排放。开发利用有机肥的生态养殖，不仅改善了畜禽养殖场周围的环境，同时也给附近的种植农户带来了良好的经济效益。将成为贵阳市的能源环境示范工程，对当地的畜禽养殖场废弃物资源化利用起带头作用，有效遏制由于畜禽粪便乱排放造成的生态环境的破坏，提高广大公众保护生态环境意识，促进农业资源综合利用的农村经济可持续发展，养殖场的环境质量大大提高 ，改善养殖场的环境卫生环境条件，沼渣沼液替代 和减少 化肥 、农药 的使用，促进了农业生态环境的良性循环和废弃物资源化利用起到了重大作用。 1.1.12 项目综合评价结论 结论：项目建设非常必要与及时符合国民经济和社会发展客观要求，符合国家行业、产业政策要求，符合我国生态环境保护战略的需要；项目建设目标明确，投资规模适宜，结构合理；项目管理系统健全；社会效益、经济效益显著，项目可行。 建议：项目主管部门应制定严格的项目保障措施，加强资金使用的监管，按照项目实施方案及建设内容安排资金，专款专用，杜绝挤占挪用项目专项资金 ，建立健全有效管理机制。 1.2 可行性研究报告编制依据 国家能源中长期发展规划纲要（ 2004 2020） （ ； 6 国家“十五”能源发展重点专项规划； 农业部大中型畜禽养殖场 能源环境 沼气工程建设规划； 规模化畜禽养殖场沼气工程建设规划（ NY/T1222-2006） 沼气工程技术规范（ NY/T1220.1-2006） 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） 畜禽养殖业污染物排放标准（ GB18596-200） 1.3 主要 技术经济指标 序号 名 称 单 位 指标值 14 产品品种与年均产量 1.1 沼气发电机 万 Kwh/a 0.54 1.2 沼渣 T/a 481.80 1.3 沼液 万 T/a 1.03 2 建设内容 2.1 沼气工程及综合利用配套设施 3 项目总 投资 万元 289.18 3.1 其中：基本建设投资 万元 282.30 3.2 建设期利息 万元 3.3 流动资金 万元 6.88 4 资金 筹措 万元 289.18 4.1 其中：中央财政拨款 万元 130.00 4.2 地方配套资金 万元 15.00 4.3 自筹资金 万元 144.18 5 主要财务效益指标 5.1 年均销售收入（达产年） 万元 67.30 5.2 年均总成本（达产年） 万元 38.87 5.3 年均利润（达产年） 万元 28.43 5.4 内部收益率（所得税后， I=10%） % 14.00 5.5 财务净现值（所得税后， I=10%） 万元 22.17 5.6 动态投资回收期（所得税后，含建设期） 7.50 7 第二章 项目建设的必要性和可行性 2.1 项目提出背景 随着 XX市奶牛养殖业呈基地化、区域化发展的态势 ，然而，随着企业的发展，环境卫生越来越成为困扰企业发展的突出问题。奶牛场的污水中含有 BOD、 COD、 SS、大肠杆菌、蛔虫卵、氮和磷等大量的污染物质，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，此外，高浓度污水可导致土壤孔隙堵塞，造成土壤透气、透水性能下降及土壤板结，严重影响土壤质量。养殖场产生含有大量的氨、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。大量的病原微生物、寄生虫卵及孳生蚊蝇，会使环境中病源种类增多、菌量增大，出现病原菌和寄生虫的 大量繁殖，造成人、畜传染病的蔓延，尤其是人畜共 患病时，会发生疫情，给人、畜带来灾难性危害。 养殖场的废弃物若不采取有效的处理的利用，尤其是污水和粪便对周边土壤、空气和水体的污染会越来越严重，将严重影响企业形象和企业进一步发展。因此，对大型奶牛养殖场产生的废弃物进行处理，并实施有效的开发利用，形成以沼气为核心的循环经济方式， 改善奶牛养殖基地周边的生态环境，已成迫在眉睫之势。 2.2 项目拟建占的基础设施情况 2.2.1 项目拟建在 XX 市 XX 镇 XX 村 XX 奶牛养殖小区内，交 8 通便利、运输方便； 2.2.2 项目建设点内水 、电已经接入，场区场地平整、有道路通入，达到三通一平的要求，满足项目建设对基础设施的要求。 2.3 建设的必要性 2.3.1项目建设 符合国家产业 政策 的需要 农村能源建设作为缓解农村地区能源短缺，改善农村地区能源结构，改善农业生态环境的重要措施，对于提高农民收入，改善农民生活水平和建设社会主义新农村，具有重要的作用。中国21世纪议程和我国国民经济和社会发展“ 九 五”计划和 2010年远景目标纲要 强调，实施科教兴国和可持续发展战略，提出了“加快农村能源商品化进程，推广省柴节煤炉和民用型煤，形成产业和完善服务体 系”的战略目标。国务院领导于 2000年在接见全国农村能源综合建设县工作会议代表时指出 ：“ 农村能源工作要在开发利用和节约相结合上大做文章，要充分利用可再生能源，发挥多种能源效益，使之形成良性循环，走农业可持续发燕尾服之路 ” 。 沼气被人们开发利用已有几十年的历史了。沼气作为治理污染的一种有效途径，既治理了污染，又获得了能源和高效的有机肥，可谓一举多得。沼气是可普遍开发利用的优质可再生能源，农村沼气池建设和推广下是利用这一绿色能源。党和国家很重视这类项目的开发建设，把它列入西部生态建设的重要内容。从能源角度来说， 沼气是一种优质的然料，热值较高，热效益比较稳定，使用方便，其技术经济性仅次于液化石油气。从投资回报来 9 讲，农村发展沼气池，是一项投资少，见效快，一次投资长期受益的好项目；是多层次有效综合利用农业有机物质，实现农业可持续发燕尾服战略的一项有效技术措施；从生态文明建设来讲，沼气池建设是保护生态，改善卫生环境的有效措施，是全面建设小康社会的必由之路。 沼气池建设和综合开发利用，能有效的促进生态农业建设。在以农畜、粮林为主体的种养生态农业建设中，沼气技术能消除有机污染，能量可多次循环利用，净化环境，保证生态农业系统的 能量良性循环。农村需大力失言沼气池建设，牧场等涉农企业，应带头做好示范建设。 随着我国经济水平的不断提高，能源的消费日益加大，国家已高度重视可再生能源的发展。 2005 年 2 月 28 是我国正式通过了中华人民共和国可再生能源法，并制定了可再生能源法实施细则等配套政策，对备受关注的可再生能源发电价格与费用分摊、可再生能源发电管理等问题，做出了明确规定。毫无疑问，这些法规和政策的实施需要一部分企业参与到可再生能源开发行动中来，同时也将给养殖企业发展状大带来巨大的机遇。 2.3.2项目建设是公共卫生院安全和人类健 康的需要 畜禽粪便污水不仅污染水体和大气，而且也是人畜共患病的主要载体。畜禽粪便中不仅含有大量病原微生物、寄生虫卵，并且孳生蚊蝇，造成人畜传染病的蔓延。近年来由于人畜共患病，如疯牛病、禽流感、 SARS的猖獗传播，促使人们充分意识到畜禽粪便污水治理的重要性和必要性。只有卫生、清洁的环境才能生 10 产出安全、卫生、优质的牛奶产品。为了消除人畜共患病的发生与危害，采用沼气生产、实施清洁能源开发和综合利用，是一条行之有效的途径。 随着改革开放和农村市场经济的日益发展，畜禽饲养业也迅速发展起来，特别是我市已建设并成为贵阳是 的“保供基地”，建设的养殖场一方面给城市提供了大量的副食品，另一方面，也产生了大量的粪便，对环境造成了严重的污染。大量的畜禽粪便流入农田，会造成作物徒长或枯萎，易于发生病虫草害，增加农药用量，从而严重影响了农产品的产量和质量。粪便流入水域则使水体极度富营养化，江河水质恶化；污染物渗入地下水，则造成饮用水质恶化。因此，规模化养殖场产生的废弃物如得不到有效治理，必将对环境造成更加严重的“立体污染”，从而构成对生态环境和食品安全的重大挑战，影响和谐社会的构建和农业可持续发展战略。目前大多数规模化养殖企业没有有效治 理粪便污染，仅靠养殖场周边土地消纳已无能为力。国家对规模化养殖场污染问题已颇为重视，要求实行生产设备和处理污染配套设计施工，以便最终实现彻底治理和资源化利用，保证农业产业的可持续发展。 2.3.3 项目建设是 发展生态农业 、开发可再生能源、实现农业资源可持续利用的 需要 加强畜禽养殖废弃物污染防治，实现畜禽养殖场的清洁生产，已成为我国农业生态建设的重要内容。生态农业建设是促进农业和农村经济可持续健康发燕展、农业资源高效利用的必由之路。 11 为了实现经济的可持续发展，我国将大力调整能源结构，积极开发新能源和可再生能源，努 力提高能源利用效率。目前，我国新能源和可再生能源年利用最大约为 300 万吨标准煤。占全国商品新能源消费总量的 0.2%，按照国家新能源产业发展规划，到 2015年，我国新能源和可再生能源的年开发量将达到 4300 万吨标准煤，占当时全国能源消费问题的 2%，新能源产业发燕尾服全有广阔的发展前景。 2.3.4 项目建设 是充分利用养殖场废弃资源、 实现资源有效利用 、促进养殖场经济发展、加速养殖场现代化建设进程的 需要 项目的建设将畜禽产生的废弃物、废水进行综合利用和有效处理 ，回收资源和能源，将治理污染、净化环境、回收能源、综合利 用、改善生态环境有机地结合起来，将极大地减少对环境的影响。 同时，利用可再生能源替代常规能源，可降低生产成本。本项目的实施，可实现粪便资源开发利用和无公害农业生产协调发展的目标。 2.3.5 项目建设是规模化奶牛养殖场可持续发展的需要 规模化养殖场由于粪便和污水过度集中，如果不对其进行有效治理，就会给环境带来严重污染。目前，我国畜禽养殖粪便及污水已成为部分地区污染的主要来源，引起了社会各界的高度关注，因此，规模化养殖场养殖污染治理已刻不容缓。 2.3.6 项目建设是发展优质农产品的需要 本项目的实施，可为养殖场周 边农产品和牧草种植提供丰富优质的有机肥料，因此，该项目的建设是加快生态畜牧业建设和 12 发展优质农产品的重要保障之一。 2.3.7 项目建设是解决企业自身环境问题的需要 本项目的实施，可以减轻规模养殖场的环境压力，集中利用畜禽粪便通过厌氧发酵转化，生产出大量的沼气，然后再将沼气及沼肥应用到养殖场的生产生活中去，可循环利用养殖场的生物技能。这样一来，一方面减少了养殖场污染，净化了环境；另一方面又可回收利用能源，在实现农业可持续发展提供环境保障的同时，创造更高的经济效益、生态效益和社会效益。 本项目建设完成后，将引导我 市规模化养殖场向生态环保型发展起到积极作用。 2.4 项目 建设的可行性 2.4.1企业有足够的粪便作为沼气生产资源 XX 市 XX 奶牛养殖小区，存栏奶牛近 600 头 ，养殖产生的 鲜粪 13T/D、污水 12T/D，为本项目的实施提供了充足的原料。 2.4.2 项目建设将产生一定的经济效益，可保证项目良性发展 项目完成后，达产期内年均收入 67.3万元，年均总成本 38.87万元，利润 28.43 万元。 2.4.3 项目点周边有足够销纳沼渣、沼液的市场需求 项目点周边有优质牧草基地 3000余亩，果树 500余亩， 其他农作物 4000 亩， 能销纳本项目所产生的全部有机肥。 2.4.4 项目建设的生产技术路线先进成熟 本项目建设按照种植（牧草） 养殖（奶牛） 种植（牧草、 13 果树）生产过程中生物循环原理、功能和特点，将收集起的粪便通过前处理进入沼气池厌氧发酵，产生的沼气用于发电和生产生活用能；通过螺旋挤压法进行固液分离产生沼渣、沼液，挤压后的沼渣呈膨松状，便于运输 ，用于种植业基肥，沼液经氧化塘氧化爆气，过到二级排放标准，用于种植业灌溉或叶面肥。 综上所述，该项目的建设不仅是必要的，而且是可行的。 第三章 产品市场 预测 与 分析 3.1 对沼气能源的需 求 据有关资料统计，我国的能源结构不尽合理，煤炭仍是主要的发电燃料，大约占总能源投入量的 88%。燃煤电厂排放的 CO2、SO2、 NOX、烟尘是我国大气污染的主要来源。据不完全统计，燃煤电厂的 NOX排放量 占我国 NOX排放量 的 80%。 1997年，中国工业 SO2排放量 为 1852万 t，原电力工业部直属 6兆瓦及以上火电厂的 SO2排放量达 700万 t，达 38%，而且这一比例还呈进一步增加的趋势。电厂大气污染的排放对人体健康、农作物和建筑物都产生了不同的影响，造成了巨大的经济损失。 开展农村能源建设，所产生的沼气可以用来发电 。沼气发电可以达到的减少或 消除 SO2、 NOX、烟尘的排放，同时由于沼气的生产有效地降低了有机废弃物 自然堆放过程中释放的 CH4的排放，有利于缓和温室效应。据测算，每减少 1TCH4的排放，相对于减少25TCO2的排放。因此，沼气发电被称为“绿色新电”。 14 随着我国经济的快速发展，能源紧缺状况日趋严重，煤炭、石油等化石能源缺口不断增大。虽经多方努力，仍跟不上我国经济发展的步伐。 电力能源价格不断上涨，开发可再生的沼气能源已成为企业可持续发展的重要内容之一。规模化畜禽养殖采用厌氧沼气技术处理养殖场粪便 ，具有污泥量少， 运行费用低等特点，不仅解决规模化畜禽业对环境污染问题，同时提供清洁的能源，还降低了畜禽本身所受污染，控制疫病。 沼气用于发电，是目前技术比较成熟、发展前景很好的可再生能源。沼气发电机组技术已成熟，随着沼气发电机组技术和设备的国产化，沼气发电投资下降，经济效益越加明显。沼气工程建设不仅可有效地推动畜禽养殖生产的进一步发展意义重大。当地政府和养殖单位对建设沼气工程，充分利用可再生清洁能源都有很高的积极性。 3.2 对沼渣、沼液肥的需求 利用畜禽 粪便生产的沼渣有机肥，在保持和提高土壤肥力的效果上远远超过化肥。化肥中 的磷酸钙会与土壤中的石灰质、铁反应形成沉淀物，大大降低磷的利用率。有机肥料中的磷属有机磷，肥效优于磷酸钙，不易被固定，相对提高了磷肥肥效。畜粪中的有机质在积肥、施肥过程中，经过微生物的加工分解以至重新合成，最后形成腐殖质储存在土壤中。腐殖质 对改良土壤、培养地力的作用是多方面的：它能调节土壤水分、温度、空气和肥效，适时满足作物生长发育的需要； 能调节土壤的酸碱度，形成 15 土壤的团粒结构；能延长和增进肥效，促进 水分迅速进入植物体，并有催芽 、促进根系发育和保温等作用。同时 有机质腐熟后，形成较高量的 胡敏酸，具有典型的亲水 胶体性，能把 细小的土壤粘结起来形成较大的团粒结构，同时胡敏酸在转化过程中释放能量，能刺激作物根系吸收养分，改良土壤并提高产量。 实践证明，由于沼渣肥的肥效和 其 特有的 性质，可生产有机食品、优质农产品和无公害绿色食品，改善瓜果、蔬菜口感品质，提高产品档次。不仅病虫害 可大大减少，同时可以提高蔬菜、水果的贮存时间，这在农业生产中是很重要的一个增收环节。 沼液是沼气发酵所产生的一种无污染的有机液体肥料，可 以根施，也可叶面喷施；沼液是发展无公害农产品的体质高效肥料，能起 到多种作用，这些作用主要表现在调解作物生长、肥效和 抗病虫害方面，产生这些作用的物质基础见表 3-1和 3-2。 表 3-1 沼液肥效 样品 全氮含量 % 全磷含量 % 全钾含量 % 性质 沼液 0.03 0.08 0.02 0.07 0.05 1.40 速效 表 3-2 沼液 中的有机物含量 种类 VB12 VB11 蛋白质 纤维素酶 生长素 赤霉素 浓度 9.3 10 6 6.42 10 6 1.43 活力单位 7.65活力单位 8.022 mg/L 3.510 mg/L 贵阳市农业产业化、标准化水平在不断提高。无公害农产品及其生产在全市有广泛的认同。项目建成 后，粪便、废水经发酵后的沼液、沼渣受到普遍欢迎，沼渣、液经过固、液肥生产 16 线加工后养分含量更加丰富，用于农田、菜地，不仅减少了化肥农药的使用，促进绿色有机农业发展，同时也带来较好经济效益。 第四章 项目建设单位基本情况 4.1 项目建设单位基本情况 XX市草地畜牧业技术开发服务中心位于 XX市西南，距 XX市区 16 公里， 中心以为农户提供奶牛养殖服务为主，是 XX 市农业龙头企业、诚信企业。 该 养殖 小区 位于 XX 市 XX 镇 XX 村 ，全村有土地 7000 余亩，种植燕麦、黑麦等青饲料 3000 亩，种植青贮玉米 1500 亩； 养殖小区占地 16.07亩， 现存栏奶牛 600头 。 项目单位具有一定的技术基地，职工素质较高。中心自成立以来，就十分重视生态建设，在上级农业主管部门的引导下，已对奶牛粪便处理及沼气综合利用技术进行了规划和探索实施，2010年在另一小区建设完成一座 500立方米中温沼气池及配套设施，已投入使用并产生一定经济效益，对本小区中温沼气池建设项目需求迫切。 4.2 项目主管单位基本情况 项目 主管 单位 XX市农业局现有职工 218人，其中高级专业技术人员 6 人，中级专业技术人员 35 人，初级技术人员 54 人，专业技术干部 98人。 截止目前 ，共建设户用沼气池 49310口， 常温中型沼气池 26座，中温大型沼气池 1 座， 在 水稻、玉米、蔬菜 等 17 作物上 实施沼肥综合利用 10万元余亩 ，在本项目实施方面有较强的技术和管理能力。 为进一步加强项目的技术力量， XX 市农业局依托贵阳市农委能源处、能源办，省农委能源处、能源办 ，请省及贵阳市有丰富实践经验、扎实理论知识、长期从事农村能源建设的专家，对本项目进行方案论证，指导项目的设计、施工质量监督和管理，参与技术的审核和审定工作。 XX市农业局在寻求与生态农业建设和农业农村现代化建设的结合点的同时，不断加强队伍建设，全市农村能源系统从业人员有 300 余人，并获得劳动部和农业部人事劳动司颁发的沼气生产工职业资格证书，初步形成一支素质好、过得硬的技术队伍，这我市农村能源的进一步发展奠定了基础。 第五章 项目选址 5.1 项目选址原则 项目选址除须符合行业布局外，还应考虑地域资源、区域地质、交通运输和环境保护等要求。主要原则包括： 1） 符合国家政策和生态能源产业发展规划； 2） 满足项目对 原料、热和电的供 应需求； 3） 交通方便，运输条件优越； 4） 充分利用地形地貌，地质条件符合建设 要求 ； 5） 满足当地养殖业的防疫要求，并远离水源； 18 6） 基础条件符合与沼气工 程的特定产生需要和排放要求； 7） 有可供利用的社会基础设施和协作条件。 5.2 原材料及主要辅助材料供应 该项目原材料主要是奶牛场的鲜粪，由 XX奶牛养殖小区提供，其主要原材料及辅助材料需用量详见附表。 5.3 燃料动力及其它公用设施的供应 该项目燃料动力主要是煤和电，外购燃料、动力等需用量详见附表。 5.4 建设地点 及 自然条件 本项目区位于 XX市 XX镇 XX村，项目区海拨高度在 12501300米之间， 年平均气温 15.3，年降雨量 1200毫米，无霜期285天，年日照时数 1130小时 ， 属北亚热带季风气候，气候温和，雨量丰沛， 具有冬无严寒、夏无酷暑、气候温和，雨量充沛、雨热同季、日照充足的特点 。 距贵阳市区约 35公里，两条高速公路穿过境内，已完成水、电、路改，水、电、路能满足项目建设的要求 。 5.5 基础设施 项目建设地的水、电已接入，施工场地较为平坦，有道路通入，达到三能一平要求，满足项目施工对基础设施的要求。 5.6 厂址推荐方案 根据项目选址原则，结合奶牛场的实际情况，项目建设占选择在奶牛场的左下部，项目建设点选择的理由： 1）企业已经认识到解决畜禽粪便污染的紧迫性与必要性，正 19 在积极筹集资金，筹备建设沼气工程； 2） 养 殖场存栏奶牛 600头 ，每天产生鲜粪便 13吨，有充足的发酵原料； 3）项目建设点交通便利； 4）项目建设点紧邻养殖小区，目前为养殖小区粪便堆放点； 5）养殖小区周边有大量牧草基地，因此，沼气工程产生的沼渣、沼液有充足的消纳市场。 第六章 生产工艺技术方案 6.1 工艺设计原则 1） 沼气工程的工艺技术方案设计在不断总结生产实践经验和吸收科研成果的基础上，积极采用新技术、新工艺、新材料、新设备，以提高自动化水平，降低劳动强度，减少投资和运行费用，采用的技术工艺尽可能接近国际先进水平或国内领先水平： 2） 符合当地总体规划 ，与养殖场客观实际紧密结合，能够正确处理集中与分散、处理与利用、近期与远期的关系； 3） 工艺技术方案设计以减量化、无害化、资源化为目标； 4） 工艺技术方案考虑沼气的有效利用，充分利用附近牧草种植基地和农田消纳沼渣、沼液； 5） 执行能源环境行业标准，符合国家及地方现行的相关标准、规范的规定。 6.2 项目组成 20 本项目由畜禽粪污前处理系统、厌氧消化系统、沼气发电系统、沼液后处理及商品化液体肥料加工系统及附属配套设施组成。 6.3 工艺技术方案选择 生产工艺的确定是沼气工程设计的关键。工艺是否合理直接关系到工程的处理 效果、运转稳定性、投资、远转成本。因此，必须结合项目对环境的要求、用能特征、以及种植业、养殖业发展趋势和大型奶牛场粪污特征，综合考虑畜禽粪便资源、配套土地和能源需求等因素，慎重选择适宜的生产工艺，以达到最佳的处理效果、获取最大的经济效益。我国目前比较成熟、实用的沼气工程生产工艺有两大类，一种是“能源生态型”处理利用工艺，另一种是“能源环保型”处理利用工艺。“能源生态型”处理利用工艺是指畜禽场污水经厌氧无害化处理后不直接排入自然水体，而是作为农作物的有机肥料的处理利用工艺。“能源环保型 ” 处理利用工艺指的是畜禽 场的畜禽污水处理后直接排入自然水体或以回用为最终目的的处理工艺，该工艺要求最终出水达到国家或地方规定的排放标准。 以下针对项目特点对可能采取的工艺进行分析，分别说明各种典型工艺适宜的条件、工艺特点、工艺流程等特征。 6.3.1 典型能源生态型处理利用工艺 6.3.1.1 工艺要求及特点 工艺适宜的条件： 1） 养殖业和种植业的合理配置，即周围有足够的农田或市场能够消纳厌氧发酵后的沼液、沼渣，使沼气工程成为能源生态农 21 业的纽带。 2） 原则上畜禽场日污水排放量不大于日粪便排放量的 3倍； 3） 项目建设点周边环境容量大，排 水要求不高的地区。 工艺特点： 1） 畜禽场污水、粪便可全部进入厌氧池 ； 2） 沼气产量大、沼液产量相对较少 ； 3） 主体工程投资少、运行费用低 ； 4） 操作简单、管理方便。 6.3.1.2 工艺说明 畜禽粪便、废水在经厌氧消化处理和沉淀或固液分离后，沼渣、沼液作为优质有机肥料，用于绿色食品种植生产，使粪便得到能源、肥料多层次的资源化利用，生态农业得以持续发展，并最终达到区域内畜禽场粪污的“零排放”。 采用能源生态型的沼气工程，项目建设目标是尽可能的多生产沼气，并通过对沼渣、沼液的综合利用。这种工艺遵循了生态农业原则 ，具有良好的经济效益和环境效益，可实现沼气工程的社会效益和经济效益双丰收。 6.3.2 典型能源环保型处理利用工艺 6.3.2.1 工艺要求和特点 工艺适宜条件： 1） 规模化养殖场，最小污水处理量为每天 40T： 2） 项目建设点周边排水要求高，污水需达标排放。 工艺特点： 22 1） 在工艺前期尽可能通过物理方法去除污水中的固形物，降低厌氧池工作负荷。 2） 舍内清出的粪便以及固液分离的粪渣可制作有机肥或直接外卖； 3） 污水达标排放，有效防止二次污染； 4） 沼气产量较小； 5） 主体工程投资大、运行费用高； 6） 操作与管理水 平要求较高。 6.3.2.2 工艺说明 采用能源环保型的沼气工程，项目建设目标是实现污水的达标排放、固体粪便制作有机肥，并通过对沼气的利用降低工程运行费用，此类工程项目具有良好的社会效益。目前该工艺一般采用高效厌氧反应池 (UASB、 EGSB)与先进的好氧反应池 (SBR、 MBR)相结合的典型工艺路线。 6.3.3 工艺选择 6.3.3.1 工艺技术的选择 根据奶牛场的基础条件以及能源环保型与能源生态型工艺要求特点，本项目确定沼气工程选择能源生态型工艺技术方案。选择能源生态型的生产工艺的理由： 1） XX市 XX奶牛养殖 小区，存栏奶牛近 600头，养殖产生的鲜粪 13T/D， 为本项目的实施提供了充足的原料。 2）产生污水 12T/D，采用能源生态型生产工艺，能完全利用其排出的污水，不需要针对污水再做处理。 23 3） 工程生产沼气，沼气主要由于发电，供奶牛场用电，因此不存在供电市场问题； 4） 沼气工程建设点周边有牧草基地 3 万余亩，能够完全消纳工程生产的沼渣、沼液； 5） 有利于节约项目投资，降低运行费用，提高综合经济效益。 6.4 工艺技术方案的设计 6.4.1 工艺流程 根据典型能源生态型处理利用工艺，结合 XX市卫城镇万头奶牛场基础情况，本 项目工艺流程见图 6 4。 图 6 4奶牛场大型沼气工程工艺流程图 奶牛场污水通过排水沟自流汇集到集水池，集水池前设置两道格栅，以清除污水中较大的杂物；集污池污水泵入太阳能计量池，计量池容积可贮存一次进水量，当计量池污水不能满足发酵液调节浓度时，可采用生活污水或者自来水补充；计量池内设以潜污泵，定时地按照工艺要求将污水输送到卧式沼气池。同时人 24 工清出的牛场鲜粪通过装卸车运至进料车间，经上料系统投入卧式沼气池内；为保持沼气池的温度保持在 28 32范围内，在卧式沼气池内设置温度传感器，可通过传感器 的温度变化控制注入的蒸汽量。卧式沼气池内沼液入固液分离机，进行固液分离，分别利用；底部高浓度沼液定期排入干化场进行固液分离。分离出的沼渣直接作为基肥施用于牧草基地；分离的沼液流入贮液池，直接施用于周边牧草基地；卧式沼气池产生的沼气经脱硫、脱水等设备净化后贮存于贮气柜，供沼气发电机组发电。 6.4.2 工艺设计说明 1） 格栅 污水通过沟管由场区自流进入计量池之前，先经过格栅。设置格栅主要是去除污水中较大的悬浮物，减少管道、污水泵等设施的堵塞情况的发生，保证后续处理设施的正常运行。 2） 集水池 奶牛场污水主要来源 于挤奶厅排奶的废水。由于受挤奶时间和冲洗周期的影响，污水单位时间内的排放量变化比较大。因此必须设置集水池保证后续工艺的要求。 3） 计量加热池 由于畜禽污水单位时间内的排放量变化比较大，且污水量不能满足调节发酵料液浓度，因此需要补充生活污水。因此必须设置计量池保证后续工艺定时、定量的要求。 4） 卧式沼气池 高效厌氧池 25 厌氧池是大型沼气工程的核心设施，微生物的繁殖，有机物的分解转化，沼气的生成，以及污染物的降解都是在厌氧消化期内进行。因此，选择一个高效的厌氧池是沼气工程的重点。 以沼气生产为目的的能源生态型沼气 工程中高效厌氧池必须满足的原则是： 能够保持大量的厌氧活性污泥和足够长的污泥龄； 保持污水进入沼气池和污泥之间的充分接触； 可回收沼气，是一种产能工艺； . 进料干物质浓度高，池的容积相对比较小； 可以应用于各畜禽场的有机污水处理； 沼液产量小。 厌氧池根据 HRT、 SRT、 MRT、分为常规厌氧池、污泥滞留型池和附着膜型池三种类型。目前，在沼气工程中技术先进、可靠的厌氧池主要有： 全混合池，全混合池可进入高悬浮物固体含量原料，池内物料、温度分布均匀，但池需要的体积大，要有足够的搅拌，能耗高； 塞流式池结构简单、能耗低、稳定性好，适用于高 SS废弃物的处理，特别是在牛粪厌氧消化上广泛应用； EASB 通过回流获得较高的上升流速，使厌氧颗粒污泥在池内呈悬浮状态，从而保证进水与颗粒污泥的充分接触。由于 EGSB采用高上升流速运行，运行条件和控制技术要求高； USR 采用一种结构简单，适用于高悬浮物固体原料的池， 26 通过底部进料，上部出料产生的被动沉降保留池内的发酵微生物和固体颗粒，并达到 HRT 比 SRT 和 MRT 较长的时间，从而提高固体有机物的分解率和效率； UASB 是目前在有机废水处理中最常用的一种厌氧反应 器。依靠池内颗粒 (或絮状 )污泥的良好沉降性能结合布料系统和三相分离器，使池内气、液和固相有效分离。该反应器滞留期短、具有抗冲击负荷的能力。 厌氧池的选择 根据上述厌氧池的特征该工程分别采用在推流式厌氧池基础上研制的“塞流、搅拌、高浓度三结合的沼气发酵工艺及其卧式搅拌沼气装置 ” (发明专利号： ZL921093470)作为生产沼气的厌氧池，选择“塞流、搅拌、高浓度三结合厌氧池 ” 作为生产沼气厌氧池的原因在于： 该池具有传统塞流式厌氧池结构简单、能耗低、稳定性好的特点； 该工程的原料是牛粪，具有质轻、浓度高、本身 含有较多的甲烷菌，不易酸化等特点，采用塞流式厌氧池在高浓度下可有效控制原料的沉淀和分层； 该厌氧池设置的隔板能够有效防止活性污泥的流失，保持足够的厌氧活性污泥，保证厌氧消化所需的泥龄； 该厌氧池采用的上拔式叶片，保证了进入的废水、鲜粪和厌氧污泥的充分接触； 厌氧池的直接进料，避免了鲜粪前处理的投资和运行费用， 27 并有效控制了蒸汽换热过程的热损耗； 根据牧草地灌溉需要，可将 10-30沼液利 用 ,可有效降低建设沼液贮存设施的投资。 实践证明，它与目前的厌氧池相比，具有投资省、耗能低、产气率高、操作方便和有利 于综合利用 (沼液排量少、浓度高 )等特点。每日粪便处理量为 13T，干物质浓度控制在 10，沼气发酵温度为 35 2、设计发酵原料滞留时间 (HRT)为 20 天，故厌氧池的有效容积为： V=13 2 20=520m3。 5） 固液分离机 为满足沼渣作为基肥运输和施用，沼渣的含水率越低越好；沼液作为液体有机肥，一般采用污水泵、管道等进行输送，因此悬浮物的浓度越低越好。设置分离机可将混合液中悬浮物沼渣提取，降低了沼渣的含水率和沼液中的悬浮物含量。 6） 贮液池 贮液池的主要功能是贮存分离机分离出的沼液和调节池的上清液。为满 足果园和菜地等作物灌溉、施肥的周期性，保证每天生产的沼液全部施用于果园和菜地，因此设置一定容积贮液池来调整用肥的周期性。 根据牧草基地用肥特征，贮存池贮液期设定在 60天，采用地面池，高于地面，可根据需要采用自流或喷灌。 7） 附属设施 根据工艺要求，附属设施有进料车间、干化车间、发电机房、办公室 等。 28 6.4.3 沼气的贮存与利用 鲜牛粪的干物质浓度 (TS )一般为 18，牛粪每公斤干物质原料 产气率约为 0.2m3/kgTS，故每天沼气产量为： Qmax=13 1000 18% 0.2m3/kgTS=468m3/d 在稳定的工作运行状况下，每天可产沼气 450 m3左右，沼气经气水分离器、脱硫净化塔净化处理后进入 250m3贮气柜。沼气作为清洁高效能源， 热值为 22000kJ m3，每立方米沼气可发电 1.5kwh，每年电量 =450 365 1.5=24.64万 Kwh。经处理后沼气可供奶牛场挤奶厅用气或通过 50kw沼气发电机组发电，直接为奶牛场提供电能。 6.4.4 沼渣、沼液的利用 卧式沼气池每天添加的发酵原料为 25 吨，其平均 TS=10%，经厌氧发酵后 ,排放的沼渣 (液 )仍为 25 吨，但其 TS%下降为 4.5%左右，按上述固液分离 的工艺，其悬浮物的平均去除率为 60%左右，因此每日沼渣的排放量 Q1=25T/d (10%-4.5%) 60%75%=1.1T/d；每日沼液排放量 Q2=25T/d-1.1T/d =23.9T/d。 经厌氧发酵后的沼肥可全部回收利用，用以补充牧草种植基地等用肥。综合利用的主要设施包括管道输送设施和液肥喷灌设施等。为了使液肥用于农 田 喷灌，一般田间地下设置 100 至 150的水泥压力管，每 50m左右设施喷灌消火栓一组，配 200m左右消防水带和消火喷枪，用于液肥的施用。 第七章 项目建设目标 29 项目建设沼气池容积 500 m3，日生产沼气约 450 m3。日处理奶牛小区粪便 13吨、污水 12吨。 项目生产的沼渣、沼液可用于奶牛养殖小区周边牧草种植基地有机肥需要的补充，充分发挥了沼渣、沼液产品优质有机 肥的作用，有效避免了沼渣、沼液的二次污染问题。 该项目以沼气为核心，通过利用奶牛养殖小区污水和粪便生产沼气和有机肥，并利用沼气了电，沼渣、沼液用于牧草种植基地牧草种植。该项目将环境保护和养殖业、种植业有机结合起来，达到畜禽养殖业废弃物的无害化、资源化、减量化的目标；通过生产可再生能源缓解农村能源供需矛盾，降低不可再生能源的消耗；使项 目区走上能源生态可持续发展的良性循环轨道，极大的促进了农村经济的可持续发展。 第八章 项目建设内容 本项目建设用地 5 亩，新建卧式沼气池 500 m3，贮液池 2000 m3，主集水池 50 m3，新建进料车间 75 m3、锅炉房 35 m3、发电机房 40 m3、贮气柜池 250 m3，以及相应的配套室外工程； 8.1建筑 工程 8.1.1 设计依据 （ 1）建筑设计规范 （ 2）建筑设计防火规范 30 （ 3）建筑及各专业提供的设计条件。 8.1.2 设计范围 土建工程范围： 卧式沼气池，贮液池，主集水池，进料车间、锅炉房、发电机房、 贮气柜池 ，干化场 ， 工艺地下管道沟、电线电缆沟的挖填、防雷接地系统接地土建等。 卧式沼气池、贮气柜池为钢筋混凝土结构， 贮气柜为钢结构，所有房屋为砖混结构。 建筑设计力求美观大方。建筑物均为地上式单层建筑，建筑物内墙根据功能进行初装修。建筑物地上部分外墙均采用防水外墙涂料装饰，其颜色就与整个养殖小区建筑相协调。 主要建（构）筑物详见表 8-1 31 表 8-1 主要建（构）筑物一览表 序号 名称 单位 总面积（体积） 备注 1 卧式沼气池 m3 500 钢筋混凝土结构 2 贮液池 m3 2000 砖混结构 3 主集水池 m3 100 钢筋混凝土结构 4 进料车间 m2 75 砖混结构 5 锅炉房 m2 35 砖混结构 6 发电机房 m2 40 砖混结构 7 贮气柜池 m3 250 钢筋混凝土结构 8 干化场 m2 75 砖混结构 9 办公室 m2 50 砖混结构 10 场区道路 m2 600 混凝土结构 11 场区绿化 m2 300 12 围墙 m 700 砖混结构 13 脱硫脱水等设备间 m3 75 砖混结构 8.1.3 建（构）筑物形式 1）卧式沼气池 卧式沼 气池 500m3，采用中温发酵 。 卧式沼气池 采用半地上式长方形钢筋混凝土结构。为了防止沼气池热量损失，池体外部作保温隔热处理。 32 2） 贮液池 贮液池为地埋式砖混结构，有效容积为 2000 m3。池底 设 泵坑，并做防冻措施，四周设计护栏。 3） 主集水池 集水池主要用于收集养殖小区污水，入口设置两道格栅，控制大直径废弃物进入集水池造成水泵或管道堵塞。根据要求，其有效体积为 50 m3，采用全地下式钢筋混凝土结构，池壁作防水处理，防止渗漏。其基本尺寸为：长 4m、宽 3m、深 4m，池底设泵坑，并做防冻措施，四周设计护栏。 4)进 料车间 、干化场 、脱硫脱水等设备间 进料车间 、 干化场 和 卧式沼气池 连接，主要满足 卧式沼气池的进料和出料及沼渣干化的要求。进料车间能够贮备沼气池一天的原料，并配有进料系统一套。干化场主要作用是保证沼气池出料不受外界影响，并将沼气池排放的混合液体通过车间内的固液分离装置进行固液分离。进料车间、干化场 、 脱硫脱水等设备间的建筑面积均为 75m2，为砖结构。 5)锅炉房 锅炉房 为安置沼气锅炉的地方，用管道与发电机房联通，为沼气池提供热能供给。建筑面积 35 m2，为砖结构。 6） 发电机房 发电机房 建筑面积 40 m2，为砖结构 。 7） 贮气柜池 贮气柜池 建筑容积 250 m2，钢筋混凝土结构 33 8） 办公室 办公室主要是场区工作人员值班和休息的场所，建筑面积为50m2，砖混结构。 9） 围墙 修建围墙 700m，砖混结构。 10） 贮气柜 贮气柜容积为 250m3，采用钢结构。 8.2电气、自动控制工程 8.2.1 设计依据 （ 1）建筑设计方案； （ 2）建筑及各专业提供的设计条件 （ 3）民用建筑电气设计规范（ JGJ T16-92） 8.2.2 设计范围 （ 1）照明系统、接地系统设计； （ 2）各处理池污水泵和污泥泵控制系统的设计； （ 3）厌氧反 应器内温度控制系统的设计； （ 4）控制室的电气设计。 8.2.3 设计内容 （ 1）用电负荷计算 动力设备容量 30kw 照明容量 5kw 合计 35kw （ 2）动力系统 34 电源电压系统：电源电压为 38022 OV，负荷等级为三级，但电源供电，在控制室中设置总配电柜，主干线 采用 Yjv-0.6I KVu 交联电缆，动力配电箱配电线采用全塑铜芯导线 ，空防火、绝缘材料管道沿墙及地面铺设 配电设备类型：总配电箱等选用 GHK-I 型低压固定框， 动力箱选用 XXL-53型动力箱。 （ 3）照明系统 电源电压为 380220V，设置 2配电箱，配电方式采用 放 射式。照明配电箱采用 PZ-30 型模数化终端组合电器 。照明线采用铜芯导线，穿 防火、绝缘材料管道 在墙板和顶板上明铺设。 （ 4）接地系统 接地形式采用 TN-C-S系统，在电源进线处设有总等位连接，接地电阻不大于 4 欧姆。 8.3主要配套设备 项目设备主要有进料系统、厌氧发酵罐系统、内搅拌系统、沼气净化设备等。 具体设备型号、数量见表 8-2 8-2 设备明细表 序号 工程和费用名称 单位 数量 型号 1 钢制格栅 个 5 间隙 20mm,1.5m 2m 35