奶牛场大中型沼气工程项目可行性研究报告

第一章工程摘要杭锦后旗永丰奶牛专业合作社大中型沼气工程杭锦后旗二道桥镇永丰奶牛养殖专业合作社杭锦后旗二道桥镇永丰村年限本工程建设期年，即2021年1月——2021年6月建设目标永丰奶牛养殖专业合作社是种、养、加、销一体化的农牧业产业化合作社。沼气工程是以综合利用为目的，即以沼气为纽带，将沼气利用、颗粒有机肥生产、养殖和种植进行优化组合，做到能量多级利用、物质良性循环，形成没有污染的可持续开展的农业生态系统。沼气主要用于工程自身运行的加温和锅炉燃料的补充。局部畜禽粪便作为有机颗粒肥原料，并根据实际情况合理调节沼气生产和肥料生产之间的比例关系，沼液作为有机液体肥用于本公司种植基地以及周边绿色蔬菜基地的用肥。规模及主要建设内容本工程建设以专业合作社养殖场奶牛粪便、污水为原料进行厌氧发酵生产沼气。建设内容包括沼气生产、沼气发电、有机肥生产、沼渣沼液综合利用。本工程建设沼气池容积1000m3，贮气柜容积400m3，贮存池容积1000m3。日处理牛粪便30吨、废水吨,建设用地约亩，附属设施建筑面积1450m2，包括锅炉房、操作间、脱硫脱水房和堆肥车间等。1.7产品方案工程建成后，日产沼气约720m3，年产沼气26.28万m3，其中万m3用于沼气工程自身运行使用和永丰村4个社170户农户的生活用能。年生产沼液肥18615吨，年新增颗粒有机肥1861吨。投资估算工程由沼气池、贮气柜、固肥生产车间与设备、沼气发电系统、相关设备以及附属设施等工程组成。工程建设总投资484万元，其中土建工程〔包括附属工程〕301万元，仪器设备151万元，其它工程建设费用32万元。1.9资金筹措工程总投资484万元，申请中央投资扶持200万元，地方配套25万元，企业自筹资金259万元。1.10效益分析本工程属于能源—生态模式，以环境效益和社会效益为主，在生产的同时，又给企业带来了很好的经济效益，给本工程的实施带来了可持续开展的保证。1.10.1能源效益分析工程建成后可利用废弃能源资源10950吨，提供燃气26.28万立米，减少煤耗210.6吨。1.10.2社会效益分析该工程建成后，沼气发电能解决永丰奶牛养殖场和永丰村4个社生活用能、有机肥缺乏的问题，从而节约运营本钱和种植费用。减少粪污对周边的环境污染，有效减少疾病的发生和传播。利用沼渣、沼液用于周边农户无公害蔬菜种植，减少化肥、农药的用量，改善土壤质量，减轻农业面源污染，促进工程区水土资源的合理利用和生态环境的良性循环，提高农副产品的市场竞争力，有利于开展无公害食品和绿色食品和有机食品。该工程建设成功，有效的将养殖业、种植业和加工业有机的结合起来，到达经济、社会、能源、生态效益的高度统一。1.10.3生态效益分析工程实施后，畜禽污水经过厌氧发酵变成有机液肥还田生产农作物，可少施或不施农药和化肥，形成“畜禽→污染→治理→肥料→饲料→畜禽〞生态循环系统，是一种可持续开展的良好模式。1.10.4经济效益分析：工程建成后，可年增加产值227.5万元，增加企业利润104.1万元。提供有机肥1861吨，直接农民收入120万元。1、财务分析结果〔动态分析〕1〕税前：财务净现值i=8%：万元财务内部收益率：30.1%固定资产投资回收年限：3.9年〔含建设期〕2〕税后：万元财务内部收益率：27.0%固定资产投资回收年限：4.5年〔含建设期〕2、静态分析1〕税前全部投资利润率：28.7%固定资产投资利润率：30.7%2〕税后全部投资利润率：21.5%固定资产投资利润率：23.0%：工程建设非常必要与及时；符合国民经济和社会开展客观要求，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；工程建设目标明确，投资规模适宜，结构合理；工程管理系统健全；社会效益、经济效益显著，工程可行。：工程主管部门应制定严格的工程保障措施，加强资金使用的监管，按照工程实施方案及建设内容安排资金，专款专用，杜绝挤占挪用工程专项资金。技术依托单位须加强技术指导，开展技术咨询与培训，确保工程顺利实施；工程区有关部门要制定有利于保护生态环境与废物资源化利用的投资信贷、土地使用等方面的优惠政策，建立健全有效的管理机制。第二章工程背景1、根据国家有关文件精神编制工程工程建设方案、确定工艺流程。2、编制工程投资预算方案及资金筹集方案。3、进行工程财务分析评价，给出财务分析评价结论4、给出工程可研结论，对工程提出建议。1、国家?能源中长期开展规划纲要〔2004－2021〕?〔草案〕2、HYPERLINK国家?“十二五〞新兴能源产业规划?3、国家?可再生能源开展“十二五〞规划?4、国家?西部大开发“十二五〞规划?5、农业部?大中型畜禽养殖场能源环境工程建设规划?6、内蒙古自治区开展和改革委员会农村牧区经济处、内蒙古自治区农牧业厅科技教育处?关于抓紧编制2021年大中型沼气工程储藏工程可行性研究报告的函?。7、内蒙古大中型沼气工程可研报告编制内容与要求〔2021年〕。8、内蒙古大中型沼气工程申请中央资金数额参考标准〔2021年〕。9、巴彦淖尔市能源站?关于抓紧编制2021年大中型储藏工程可行性研究报告的通知?。10、工程单位提供的相关资料。2.2编制原那么、标准与编制1、工程编制要符合国家及地方政府制定的经济开展规划、能源开展规划。2、工程编制要符合工程区经济开展长远规划及环境治理要求，明显促进工程区经济开展。3、工程编制要做到科学合理，到达投资少、见效快、运行本钱低、效益高的要求。4、工艺技术尽量采用国内先进技术，数据准确、技术先进、设备平安可靠。标准1、国家?能源中长期开展规划纲要?〔2004-2021〕；2、农业部?大中型畜禽养殖场能源环境工程建设规划?；3、农业部?大中型沼气工程建设工程指南?；4、国家有关农业和农村经济开展的方针政策、行业标准、规定和标准等；5、GB4284-1984农用污泥中污染物控制标准6、GB5084-1992农田灌溉水质标准7、GB8978-1996污水综合排放标准8、GB12801-1991生产过程平安卫生要求总那么9、GB18596-2001畜禽养殖业污染物排放标10、GB50058-1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计标准11、GBJ16-1987(1997年版)建筑设计防火标准12、GBJ65-1983工业与民用电力装置接地设计标准13、GB50057-2021建筑物防雷设计标准14、GB50011-2021建筑抗震设计标准15、沼气工程相关标准(1)NY/T667-2003沼气工程规模分类(2)沼气工程技术标准第1局部:工艺设计(3)沼气工程技术标准第2局部:供气设计(4)沼气工程技术标准第3局部:施工及验收(5)NY/T1220.4-2006沼气工程技术标准第4局部:运行管理(6)NY/T1220.5-2006沼气工程技术标准第5局部:质量评价(7)NY/T1221-2006规模化畜禽养殖场沼气工程运行、维护及其平安技术规程(8)NY/T1222-2006规模化畜禽养殖场沼气工程设计标准(9)NY/T1223-2006沼气发电机组2.3工程建设的必要性和可行性1、工程建设符合国家产业政策的需要农村沼气属于我国农业开展新兴产业，农村能源建设缓解了长期存在于农村地区能源短缺和环保问题，对提高农民生活水平和生活质量起到了重要作用。根据?中国21世纪议程?和?我国国民经济和社会开展“十一五〞方案和2021年远景目标纲要?，强调了实施科教兴国和可持续开展战略，提出要“加快农村能源商品化进程，推广省柴、节煤炉灶和民用型煤，形成产业和完善效劳体系〞。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做工作，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，走农业可持续开展之路。该工程建设将解决公司的局部能源和周边地区的有机肥需求，因此，开展沼气综合利用工程建设十分必要。2、开展生态农业、开发可再生能源、实现农业资源可持续利用加强农业环境污染防治、实现农业清洁生产，已成为我国生态农业建设的重要内容。在奶牛养殖过程中，会产生大量的粪尿、污水、有害气体等污染物，如不合理处理，那么会对大气、水源、土壤造成严重的污染及污染性疾病的流行。据测定，一头500-600kg的成年奶牛，每天排粪量30-50kg，排尿量15-25kg，污水15-20L。奶牛养殖场排出大量的粪尿和污水，如果得不到及时处理，往往会造成严重恶臭，并成为蚊蝇孳生的场所，奶牛场散发的恶臭及有害气体成份很多，主要有氮、硫化氢、甲烷、氧化硫、二氧化碳、粪臭素等，污染周围空气，严重影响空气质量，并可引起地球的“温室效应〞和“酸雨〞现象的发生，破坏生态平衡。奶牛场散发的恶臭气体对奶牛自身和人类的健康也有不良的影响，能刺激人的嗅觉神经和三叉神经，引起呼吸中枢中毒；引起奶牛精神不振，抗病力下降和生产力降低等。目前，随着城镇建设向郊区农村的不断延伸，养殖场与城市居民距离不断缩短，养殖场的臭气问题，已引起全社会的广泛关注。奶牛场富营养化粪便污水的任意排放，会使大量的含氧腐败有机物流入水体，孳生大量有毒藻类，耗尽水中溶解氧，导致鱼虾死亡。经厌氧分解产生硫化氢、氮、硫等物质使水体发黑、发臭，即水体的富营养化。水体富营养化是畜禽粪尿污梁水体的一个重要标志。人们长期饮用被此污染的水源，是引起过敏反响，发生皮疹，诱发癌症等。土质降低导致农作物减产，奶牛粪污直接施于农田，会破坏土壤上结构，导致土壤孔隙堵塞，造成土壤不透气，透水性下降及板结，严重影响土壤质量。同时，奶牛粪污中含有大量的氮、磷、钾会引起农作物徒长、倒状、不熟或晚熟，造成减产，甚至毒害作物，引起腐烂死亡。传播人畜共患传染病而影响人体健康。粪污可导致约90余种“人畜共患病〞，其中由牛传染的有26种。奶牛粪污中大量病源微生物、寄生虫卵及孳生的蚊蝇，会使环境中病源种类增多，菌量增大，导致病源菌和寄生虫的大量繁殖，引起人畜传染病的蔓延。因此必须对粪便进行无害化处理。实施可持续开展战略是我国的根本国策，可持续开展要求在经济开展的同时，治理环境污染，改善和提高环境质量。畜禽粪便污水既是污染源,又是珍贵的资源。只有对畜禽粪便污水进行无害化处理,资源化综合利用,即大力开展以沼气工程为纽带的生态农业,才能真正做到既减少污染,保护农业生态环境,又可实现资源的再生利用,并尽可能的变废为宝，实现废弃物的资源化使用，带来更大的经济效益、环境效益以及最长远的生态效益，增强企业可持续、健康开展的后劲，实现企业社会、经济、生态效益的统一。3、工程建设是合理利用资源，开发可再生能源，开展生态农业的需要加强农业面源污染防治，实现农业清洁生产，已成为我国生态农业建设的重要内容。生态农业建设是促进农业和农村经济可持续健康开展、农业资源高效利用的必由之路。实现农业可持续开展有四工程标，即持续稳定增长的劳动生产率、持续稳定增长的土壤肥力、健康协调的农村生态环境、资源的合理利用与保护。畜禽养殖业污染防治应遵循“综合利用优先、资源化、减量化、无害化、生态化〞原那么，有效解决畜禽养殖场固体、液体废弃物以及气体恶臭，环境污染的问题。由于我国种植业长期使用单一的化学肥料，引起土壤有机物质越来越少，土壤理化性状恶化，土传病害加剧，农产品质量下降，即所谓瓜果不甜，菜蔬无味，米面不香，农产品口感愈来愈差，失去市场竞争力。为克服这一弊端，利用养殖场粪便制作固体有机肥，利用粪污厌氧沼气发酵后的沼渣、沼液进行蔬菜、瓜果、林木、牧草和大田作物的肥水施用，实现养殖过程无废弃物排放，种植过程无污染投入，种养结合物质与能量合理循环转化，到达农业养殖和种植的有机产品标准。沼渣、沼液是优质有机肥，可以增加士壤有机质、缓解土壤板结、提高土壤费力，有效控制土壤沙化，有利于开展有机食品。本工程以养殖业为龙头，沼气能源开发为纽带，有机肥料生产为驱动，形成饲料、肥料、能源，生态环境的良性循环，带动加工业及相关产业开展，合理安排经济作物生产，遵照循环经济规律，提高整个体系的综合效益。该工程的建设将有效解决养殖场对能源的需求，缓解农村能源短缺压力。因此，开展沼气综合利用工程建设十分必要。4、工程建设是促进当地农村经济和企业开展的需要牛场废弃物既是珍贵的资源，又是严重的污染源。本工程实施，将为畜禽废弃物的综合利用树立一个典范，起到一定的示范辐射作用。通过建设沼气综合利用工程，可以改善养殖场的环境状况，开展无公害农产品生产，到达养殖场的环境整洁化，生产无害化。同时，利用可再生能源替代常规能源，降低生产本钱。本工程以畜禽粪便的厌氧发酵为主要技术环节，以粪便的资源化综合利用为效益保障，集环保、能源、资源再利用为一体，将农、林、牧、副、渔各业有机地组合在生态农业的良性循环体系之中，从而实现多业结合，相互促进，共同开展。通过本工程，利用沼气和沼气发电技术解决了永丰养殖场种植与养殖区的生产生活燃用和用电问题，从而节约运营本钱；利用沼渣、沼液对牧草基地及林地施用，减少化肥、农药的用量，改善土壤质量，减轻污染，有效减少疾病的发生和传播，保证有机畜牧业质量，提高农副产品的市场竞争力。工程的建成使粪便资源得到合理开发和充分利用，实现当地环境保护、资源利用和无公害农业协调开展的目标，使其成为实施农业可持续开展目标的示范区。该工程建设符合WTO对我国农业提出的高产投比、高劳动生产率、高度商品化和高度生态化的要求。同时工程将各类成熟的可再生能源工程技术、农艺技术、畜牧养殖技术等综合配套、优势集成，具有较高的科技含量，实现了能源、生态、经济和社会效益的统一，加速农村现代化建设进程。2.3.2工程建设的可行性1、加快新农村建设。沼气工程在新农村建设、农村环境整治、可再生能源开展方面有着重要的作用，能促进人与自然的和谐、物质文明和精神文明的协调，是资源节约型、清洁生产型、生态保护型、循环经济型的经济开展的必由之路。养殖场的环境污染问题是一个社会问题，需要各级政府的高度重视。畜牧、环保、卫生防疫部门通力协作，相关企业和广阔养殖户广泛参与，坚持“预防为主，防重于治〞的方针，采取综合防治措施，“治本治表，表本兼治〞，才能从根本上解决畜牧业的污染问题。工程采用的废弃物沼气发酵、牛粪高温发酵生产有机肥技术已在国内许多奶牛场使用，技术成熟程度高。在技术使用实践中形成了较为完备的技术体系，有多种技术方案可供选择。2、加快推进环保饲料的研制推广为了减轻牛场排泄物及其气体的危害，近年来人们提出了“生态营养〞这一全新的概念，力求应用生态学原理，利用营养调控的方法消除和减少污染。本着污染少、本钱低、饲料报酬高的原那么，精心平衡日粮中的各和营养成份，最大限度地提高畜禽对营养物质的消化利用，以减少因粪尿排放造成的污染。在日粮中使用合成氨基酸，可降低饲料蛋白质水平，提高日粮中氮的利用率，减少粪尿中氮对环境的污染。应用植酸酶，降低硫的排出，同时可替代硫酸氢钙，有助于生态环境的保护。使用微生态制剂和非淀粉多糖降解酶，减少随粪便排出体外的致病菌和氨、硫化氢等有害气体，改善舍内空气质量，降低对环境的污染。为了减轻奶牛粪污及其气味的污染，从预防的角度出发，可在饲料或垫料中添加各类除臭剂，如应用环保安、丝兰属植物提取液、酶制剂、沸石、活性碳、冻干酵母培养物、酸化剂等可提高营养物质的消化率并具有除臭效果。3、提高粪污的生物和生态净化奶牛的粪尿中富含氮、磷、钾和有机物，是一种可再利用的重要资源，处理得当可以变废为宝，减少和消除对环境的污染。牛的粪尿是一种很好的有机肥料，可直接喷施于田间，入发酵池发酵或高温堆肥法。处理后的粪便呈棕黑色、松软、无特殊臭味，不招蚊蝇。堆肥过程中产生的高温〔50-70℃〕可杀死病源微生物及寄生虫卵，到达将奶牛的粪污经厌氧发酵处理，不仅可以杀死病源微生物和寄生虫，消除环境污染，而且产生的沼气可作燃料和发电照明使用，直接为奶牛场创造经济效益和生态效益。常规的污水处理方法是沉淀、过滤和消毒，使得固液别离。赶在大中型奶牛场，污水排放量大，经过沉淀、酸化、水解等一级处理后，水中的化学耗氧量〔COD〕，生化需氧量〔BOD〕和水中悬浮物〔SS〕含量仍较高，尚需进行二级或三级处理，方可到达排放标准。4、提高废弃资源再利用程度良种奶牛场排放的粪便、污水未经任何处理，农民直接施用污水、粪便灌溉农田经常造成烧苗等现象；由于良种奶牛场排污口距附近村庄只有1-2公里，夏季排放口附近臭气熏天、蚊蝇孳生，随着人们环境意识的提高，周边地区农民对良种奶牛场环境污染反映日益强烈，纠纷不断增加，这严重制约了企业的可持续将康开展。奶牛粪便中残留一局部未被完全消化吸收的营养物质，将其用做饲料进行再循环是平安高效的。方法主要有青贮法和枯燥法。青贮法最为简单、方便、有效，即将新鲜的奶牛粪便与其他饲料，作物秸秆等混合，进行厌氧发酵后与原料配合，以平衡营养；枯燥法是利用高温使牛粪迅速脱水，便于运输和贮存。目前，牛粪喂猪喂鱼都已普遍应用。用牛粪作培养基料，可以养殖蚯蚓、蜗牛、蝇蛆等，还可以培养食用菌〔蘑菇〕，真正表达了“变废为宝〞的价值。杭锦后旗二道桥镇永丰奶牛养殖专业合作社在“合作社+协会+农户〞饲养模式的根底上，近年来，进一步推出奶源基地的“集约化生产、产业化经营、一体化开展、标准化管理〞的经营模式，集中建成了一批集奶牛饲养、秸秆贮存、饲料供给、粪便处理、沼气利用、防疫灭病于一体的生态养殖区。养殖区的奶牛场现饲养600头，日产鲜牛粪25吨〔收集系数为0.8〕、牛场冲洗废水15m3〔收集系数为0.6〕，年产牛粪7300吨左右，冲洗废水5475吨左右。有充足的沼气发酵原料，为沼气工程的正常连续运转提供了足够的发酵原料和保证。工程中所产生的沼气、电力、肥料和沼渣沼液等产品，全部可以用于永丰奶牛场5、促进农业产业结构调整和农业产业化经营通过大中型沼气工程建设，在治理环境污染的同时，促进畜禽粪便的资源化利用，既解决污染问题，确保资源合理利用，能够有效地发挥工程区资源优势，促进农业产业结构调整和农业产业化经营，进一步改善农村生态环境，解决工程区劳动力就业、农民增收、农村经济和企业开展的问题，确保可持续性开展战略的顺利实施。6、沼气生产技术较成熟经过多年的研究、开发、试点示范，我国沼气工程从设计、施工到运行管理比拟成熟，其关键工艺设备等成套技术已到达实用阶段。国家制定了一系列于沼气相关的技术标准和建设标准。且到2003年底，全国90%以上的县设有农村能源管理和推广机构。第三章市场供求分析与预测能源市场分析预测开展沼气发电，减少大气污染物排放据有关资料统计，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排放总量的80％。目前中国的主要大气污染物包括：二氧化硫、烟尘、工业粉尘和氮氧化物。2021年中国工业废气排放总量到达万亿立方米，是2003年的倍。这一比例还呈进一步增加的趋势。电厂大气污染物的排放对人体健康、农作物和建筑物都产生了不同程度的影响，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。沼气发电可以大大地减少或消除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1吨CH4的排放，相当于减少25吨CO2的排放。因此，沼气发电被称为“绿色新电〞。开展沼气发电，缓解当地电力紧张随着杭锦后旗经济的快速开展，电力紧缺状况日趋严重。郊区农村用电更难得到保证，将严重影响畜禽养殖的正常生产。同时由于目前集约化养殖步伐加快，现代化养殖技术的利用，污水和粪便的清理采用机械化，由于停电造成清理不及时，导致养殖场污水四溢，蚊蝇孳生，严重影响养殖场的防疫和平安生产。通过沼气发电，可解决养殖场的日常用电，减少电网供电压力，确保集约化畜禽养殖场正常生产。沼气是一种清洁能源，主要成份是CH4，含量约60％。根据用于沼气生产原料的粗略计算，该工程每天沼气产量约720m3，年产沼气量万m3，其中50%用于周边170户农户的生活用能,50%用于发电，供给牛场消毒、挤奶设备和动力使用。因此，本工程生产的沼气发电全部自用，不存在市场问题。3.2沼渣、沼液市场分析预测近年来，由于滥施农药与化肥，农产品中药物残留及亚硝酸盐含量严重超标，我国农产品出口遭受严重挫折，农产品质量平安问题已引起各级政府的高度重视。随着经济不断开展，生活水平不断提高，人们的消费观念、饮食习惯发生了巨大变化，追求健康，融入自然渐成时尚，绿色食品、有机食品在国内外市场上倍受青睐。沼液中含有氮磷钾、各类氨基酸、维生素、蛋白质、赤霉素、生长素、糖、核酸及抗生素，施用作物可以增强其抗病、抗虫、抗旱、抗冻能力，到达增产、增收的效果。沼渣含有丰富的有机酸和氮、磷、钾，可满足作物需要，改进土壤。沼液、沼渣是优质有机肥，长期使用可增加土壤有机质含量，对提高农产品产量、改善农产品品质、保护生态环境将起到日益重要的作用。工程年生产颗粒有机肥1860吨，沼液肥1万吨。按照经验，工程所在区域及周边农村耕地面积近2万亩，按每亩使用沼液肥30-50吨、每亩所需颗粒有机肥0.2吨计算，肥料销路不成问题。第四章工程建设单位根本情况二道桥永丰奶牛养殖场始建于2003年,2021年6月正式注册更名为杭锦后旗二道桥永丰奶牛养殖专业合作社。注册资金30万元,合作社占地20亩，建筑面积5000平方米。拥有优质奶牛600头，年生产鲜奶1800吨,自有有机饲料基地300亩。养殖场总体布局依据养殖工艺和总体规划设计,养殖场分为生活管理区、集中挤奶区、奶牛饲养区、辅助生产区、粪污处理区。现有员工12人，管理人员3名，技术人员(高级畜牧师1名，畜牧师1名)2名，勤杂人员7名。工程单位按照“合作社+协会+农户〞的产业化运作模式，已与50多户农牧民建立了互惠互利、相互依存的利益共同体。同时可带动饲料业、包装业、印刷业和运输业的蓬勃开展。专业合作社在今后的开展中将以奶牛高科技饲养及繁育为核心，做好生鲜奶购销，运输和饲料加工。养殖场生产路与主干路呈环绕型道路体系，主干路均进行了绿化美化。工程区周围为农田，距离居民区较远，无工业性污染，环境容量大，已建成奶牛养殖与绿色有机奶源生产、生态农业开发、绿色草业及饲草料加工为分支的多元化产业链，在推进农牧业产业化，促进地区经济开展有重要作用。工程依托单位巴彦淖尔市农业环境保护能源监察站，该站隶属于巴彦淖尔市农牧业局，属于科级建制、全额拨款的事业单位。1998年建站，单位内设综合股、能源股、环保股三个股室，核定事业编制14名。全站现有人员12人，其中本科学历6人，中专学历6人；具有高级技术职称2人，中级技术职称3人，技师2人，初级技术职称5人。主要职责是：承当并组织实施全市的农村能源建设与推广工程；负责全市农业环境保护技术的推广与管理；承当全市农村能源新技术的引进、试验、示范工作；负责全市农村能源和农业环保方面的专业技术培训、信息效劳和宣传工作；负责对全市农村能源和农业环保工程全面性的技术指导、监督检查和考评；负责组织申报实施国家和自治区下达的农村能源和农业环保工程的检查验收；组织开展农业环境质量调查等工作。长期以来，该站一直从事农村能源工程建设合作，完成了国家下达的多项农村能源建设工程，并取得了显着成效。第五章工程地点选择及建设条件分析工程选址工程选址原那么〔1〕符合国家政策和养殖场产业开展规划；〔2〕满足工程对原料、能源、人力的供给，满足生产工艺和产品营销的要求；〔3〕按照节约和效益并重的原那么，尽量做到降低建设投资，节省运费，减少本钱，提高利润；〔4〕充分利用地形地貌，节约工程用地，尽量不占农田。〔5〕满足养殖场的防疫要求。根据工程选址原那么以及养殖场的实际，考虑防疫、运输的要求，选定大型沼气综合利用工程建于杭锦后旗二道桥镇永丰村。建设条件分析工程建设具体地点位于永丰村奶牛养殖场东侧，在解决污染的同时，解决了沼气综合利用工程的占地问题。将沼气综合利用工程建于此处的优点有：⑴运输方便：建设地点西临养殖场，粪便运输距离短，同时又能防止交叉污染，满足了防疫要求。⑵用肥方便：建设地点东邻颗粒肥加工厂，距颗粒肥加工厂只有一路之隔，沼渣、沼液输送方便。工程地址及用地规模工程区位于杭锦后旗二道桥镇永丰村，距旗所在地陕坝镇，交通方便。永丰村奶牛养殖合作社现有奶牛500头根底上，通过奶牛良种扩繁技术，建成根底存栏良种奶牛1000头规模的奶牛种源基地。工程单位现有土地面积100多亩，属于自有土地，有闲置土地20亩，可满足工程建设用地要求。工程区自然条件1、区位条件。杭锦后旗地处内蒙古自治区巴彦淖尔市河套平原西北角，位于东经106°34＇—107°24＇之间。南北长约87公里，东西宽约52公里。旗境南与隔黄河与鄂尔多斯市杭锦旗相望，北靠乌拉特后旗，东与临河市毗邻，东北角连乌拉特中旗，西和西南部与磴口县接壤。陕坝镇距包兰铁路临河火车站仅25公里，距临—策铁路杭后车站2公里，距110国道、哈磴高速线20公里，距乌海、包头飞机场分别为100公里和290公里，距中蒙边境干其毛道、策克口岸180公里，工程区的电力供给充足，通讯畅通，、和宽带网络都已开通。地质构造属于黄河淤积平原，其次有山前洪积扇、沙丘、湖泊、风蚀坑等。2、自然气候。1月平均气温—℃，极端最低气温为摄氏℃；7月平均气温为℃，极端最高气温为摄氏℃。无霜期136天，气温在摄氏0℃以上的持续时间为237.7天。年均降水量为，极端降水量为。3、水利条件。杭锦后旗北依阴山，共有17条山洪沟与灌区相连，平时无水，汛期有山洪发生，对灌区有一定的危害。黄河位于灌区的南缘，河岸流经境内全程25公里左右，多年平均流量1067立方米/秒，年平均径流量为340亿立方米。黄河水质优良，1961—1971年黄河含盐量/升。三盛公枢纽工程是灌区的唯一引黄工程，年引水量在42亿立方米左右，引黄灌溉面积1674.2万亩。据内蒙古水文地质资料，该区在地质构造上是形成于侏罗纪期的断陷盆地〔俗称河套盆地〕。在漫长的地质演变时期中，一直为湖水所占据，形成范围广阔的以湖相为主的沉积层，因而含水层以粉细沙为主。潜水埋置深约在左右，地下水贮量7.5亿立方米，70%以上因灌溉补给，矿化度较低，一般在1克/升左右。含水量丰富，单井出水量在60立方米/时以上，具有开展井灌的条件。4、农业生产杭锦后旗地处河套冲积平原，土壤性质以沙壤土为主。境内土壤肥沃、灌溉便利、气候适宜，自古就是农耕放牧的好地方，属典型的温带大陆性气候。该地区昼夜温差大，是全国光照资源最丰富的地区之一。充裕的光热资源，得天独厚的引黄自流灌溉，为开展农牧业生产奠定了坚实的物质根底。全旗盛产小麦、玉米、花葵、油葵、黑瓜子、番茄、西瓜、蜜瓜、大豆及大白菜、青红椒、黄瓜、豆角、西红柿等各种蔬菜。社会经济概况杭锦后旗地处河套平原腹地，属典型的引黄灌溉农业区。全旗国土面积为1767平方公里，其中耕地面积为132万亩。境内地势平坦，土地肥沃，光热资源丰富，灌排条件好，是自治区粮油糖生产基地的主要旗县之一。全旗共有8个镇，131个行政村，总人口30.5万人，其中农业人口22.7万人。2021年杭锦后旗地区生产总值实现118亿元，增长15%；；财政收入完成8亿元，增长33.2%；固定资产投资完成亿元，增长%；农民人均纯收入到达9836元，增长15%；城镇居民人均可支配收入到达16355元，增长15%；2021年粮食总产量到达9.83亿斤，牧业年度牲畜饲养量到达320.8万头〔只〕，畜牧业占一产比重到达51.6%。畜牧业已成为农村经济开展的支柱产业和农民增收的主要渠道。杭锦后旗种植业主要以小麦、玉米、油料作物等为主，多种农作物决定其有丰富的农副产品，从而为开展奶牛业提供了丰富的饲草料。第六章处理规模与产品方案日处理鲜牛粪30吨，尿液7.2吨，牛场冲洗废水9吨。年处理鲜牛粪10950吨，废水5913吨，其中：尿液2628吨，牛场冲洗废水3285吨。工程建成后，日产沼气约720m3，年产沼气26.28万m3，其中12.63万m3用于沼气万m3沼气用于永丰村4个社170户农户的生活用能。年生产沼液肥18615吨，年新增颗粒有机肥1860吨。表6-1工程产品一览表序号产品名称单位数量1沼气立米262800供给农户立米136510用于发电立米1262902发电千瓦2146933沼液吨186154沼渣有机肥吨1860第七章工艺技术方案与设备选型生产工艺确实定是沼气工程建设的关键。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、运转本钱。因此，必须结合当地用能和永丰奶牛养殖场粪污特征，综合考虑粪便资源、配套土地和能源需求等因素，慎重选择适宜的生产工艺，以到达最正确的处理效果和经济效益。目前比拟成熟、适用的生产工艺有两大类，一类是以综合利用为主的“能源生态型〞处理利用工艺，另一类是以污水达标排放为主的“能源环保型〞处理利用工艺。根据工程单位的实际情况和当地的环境要求，工程选择“能源生态型〞处理利用工艺，奶牛场粪便、污水经厌氧无害化处理后的沼渣、沼液不直接排入自然水体,而是作为奶牛场饲料玉米地的有机肥料充分利用。1、沼气工程的工艺技术方案设计应以减量化、无害化、资源化为目标，综合考虑各种因素后选择工艺路线；2、沼气工程的工艺技术方案设计应做好前期工作，实地考察和收集必要的资料。工程工艺选择要符合杭锦后旗农村能源总体规划与永丰奶牛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、沼气工程的工艺技术方案设计应在不断总结生产实践经验和吸收科研成果的根底上，积极采用经过鉴定的新技术、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；4、沼气工程的工艺技术方案设计应考虑沼气的有效利用，充分利用公司周围饲料基地和农田消纳沼渣、沼液；5、沼气工程的工艺技术方案设计，除了执行能源环境行业标准外，还应符合国家及地方现行的相关标准、标准的规定。7.2工艺技术方案比选技术方案根据工程单位的实际情况，工程选择“能源生态模式〞处理利用工艺，即奶牛场粪便、污水经厌氧液氧发酵产生沼气，处理后的沼渣、沼液做为奶牛场饲料玉米地的有机肥料充分利用。选择该方案的原因是工程单位有大面积的饲草料地可容纳沼渣沼液，可减少污水处理设备费用，降低化肥的使用，节约肥料支出费用，到达最正确的生态效益和经济效益。具体工艺选择高浓度推流式沼气发酵工艺〔HCPF〕，该工艺是农业部规划设计研究院于1981年在学习德国卧式机械搅拌沼气池技术的根底上，将“高浓度〞技术引入而形成的一种新技术。1987年在北京窦店村建成100m3×4高浓度推流式沼气池，进料TS浓度为10％；九十年代又在上海市的万头猪场兴建了四座数百立方米的推流式沼气工程。HCPF工艺技术实际应用开展现状近几年来，“HCPF〞沼气工程开展很快，特别在北方寒冷地区。2006年10月份，由农业部规划设计研究院〔简称农工院〕承当设计的250m3×9“HCPF〞沼气池建成投产，经过三年冬季零下35℃严冬的考验，正常运行至今。该工程的成功运行受到黑龙江省有关单位领导好评，许多沼气界人士前往参观。该项技术又在北京黑龙江、内蒙古、山西、陕西、贵州、甘肃和天津等地推广与兴建。其中2007年海南华富公司利用该项技术在黑龙江肇州壮大村建成250m3×8“HCPF〞沼气池，并与20栋太阳能温室相结合、开展综合利用，经济效益颇丰。2021年河南大地沼气开发公司在鸡西一猪场建成250m3×2“HCPF〞沼气发电〔75千瓦〕工程，均取得了良好的效益。—3.5倍于发酵原料重量的污水，由于这局部污水也需要耗能加温，故其能量输出率η降低；又需设多级“预处理〞以去除秸草等杂物，既加大工程投资，也加大了操作强度和运行本钱；再之进料TS浓度低，带来悬浮物易上浮形成的浮渣也难以去除。因此，选择高浓度推流式沼气发酵工艺有利于工程后续管理和充分发挥工程工程的效益。HCPF工艺及其机械搅拌卧式沼气池的特点1、进料TS浓度高由于畜禽粪便与配兑污水不需预处理，而分别直接参加沼气池，可人为控制进料TS浓度的提高。2、实现了“推流〞的效果当进料TS浓度偏低时，其只能沿池内沉渣的外表流动并很快到达出口，形成“短路〞；其流态如同含有泥沙河水流动一般。只有在料液高浓度的条件下，配以合理的搅拌，才能真正实现“推流式沼气发酵工艺〞的效果。3、没有浮渣去除的难题由于进料TS浓度高，悬浮物难以上浮形成浮渣；即使有少量浮渣也会被不断旋转的叶片将其破碎且压入发酵液中而被消化去除。4、能量输出率η高以奶牛场沼气工程为例，我国现有立式沼气池工艺：进料TS浓度为5％时，每吨鲜粪需配兑2.6吨污水；本工艺：进料TS浓度为10％时，每吨鲜粪只需配兑0.8吨污水。仅此一项比照，本工艺就可节约加热发酵液热能消耗的50％。加之附属设备少耗电少，故能量输出率η高。如果采用“热电联产〞其工程能量输出率η可达60％。5、工艺简单、操作方便该工程没有“预处理〞的设施和工序。6、减少了沼液外运的能耗由于进料总量减少一半以上，故沼液外运的能耗大为降低。7、组合式结构有利于标准化和工厂化由于我国大多数畜禽场规模不大，这种组合式结构有利于设计的标准化和非标设备的工厂化。工程工艺流程主要包括：沼气生产工段、沼气发电工段、有机肥生产工段。有机肥生产奶牛圈舍净化装置储气罐有机肥生产奶牛圈舍净化装置储气罐农户供气沼气发电粪便清理奶牛粪便厌氧消化沉淀池固液别离调蓄池拌辅料烘干堆沤沼液供给堆沤有机肥场区用电造粒成型农田地烘干造粒成型1、沼气生产工段：由粪便收集、厌氧消化、净化与储气组成，工艺采用高浓度推流式沼气发酵工艺〔HCPF〕。如图7-2所示。生产的沼气供给农户燃气和牛场内沼气发电机组发电。2、沼气发电工段。由发电机组、配电设备和供电网络组成，生产的电力职业供给场内电力消耗。3、有机肥生产工段。由沉淀池、固液别离池和有机肥生产车间组成。局部牛粪用作有机肥生产，局部用作沼气生产。沼气生产工程产生的沼渣加工成固体有机肥，沼液作为液体有机肥和固体有机肥一起用于农田和饲草料地肥料补充。图7-2HCPF工艺及其卧式机械搅拌沼气池示意图沼气、沼液和沼渣分别由沼气管、溢料管和排渣管排出；每个沼气池的机械搅拌装置的功率〔根据每个池容积100—250立米的大小〕分别为—1.5Kw；加热装置的方式有，沼气发电机组的余热或太阳能热水器通过池内热交换器加热发酵液等。粪便收集采用机械化作业，集中到统一地点进行处理，集中后的原料首先进入调节池储存。为提高沼气生产效率，适当配合一定数量的秸秆。其主要来源是牛场内废弃的秸秆残渣。将秸秆残渣收集起来进行粉碎，按一定比例配合，做到废物综合利用。7.4.2污水沉淀、循环与收集牛场内的冲洗污水和尿液经由安装过滤装置的管道收集后直接进入调节池，再经调节池进入消化池参与沼气发酵。发酵后的废液由固液别离装置别离，成为沼液用于农田施肥。工程采用HCPF工艺，奶牛粪便与配兑污水不需经过预处理，分别直接参加沼气池前端，并在机械搅拌和加热装置的共同作用下，沼气发酵产生沼气。经过发酵后的沼渣沼液经固液别离装置别离，沼渣经过堆沤、拌辅料、烘干和成型造粒工序，加工成固体有机肥用于农田施肥。沼气净化与储存系统1、净化、脱水。沼气净化工艺包括水洗和碱洗；碱洗用碱溶液为生石灰和水的混合液，或为氢氧化钠溶液；使用脱水装置，除去沼气中的水蒸汽后加压储存。经过该工艺处理后沼气纯度明显提高，硫化氢、二氧化碳、水汽等杂质含量显著降低，而甲烷含量大幅度提高，沼气中甲烷含量可到达70％以上，最高可以达95％以上，燃烧无异味。沼气净化设备2台，一备一用，并联运行。定期检查脱硫塔的气密性、塔前塔后的沼气压力，每周对旁路阀门和备用脱硫塔的阀门进行开、闭运转。定期再生或更换脱硫剂，冬季运行时注意脱硫塔的保温。定期排除气水别离器、凝水器及沼气净化设备中的冷凝水，排水时应防止沼气泄漏。在清洗沼气净化系统时，应翻开旁路阀门，并检查阀门是否完全关闭前方可进一步操作。同时，应注意防火、防爆及室内通风。净化设备检修时依靠旁通管道维持沼气系统正常运行。2、沼气储存设定时观测沼气贮气柜的沼气量和压力，并做好记录。定时补充清水，使贮气柜的水封保持设计的水位高度。冬季气温低于0℃时，应采取防冻措施。定期检查沼气贮气柜、沼气管道及闸阀是否漏气。沼气贮气柜的升降设施、进出气阀门应经常检查，添加润滑油(脂)。贮气柜水封池存水应半年更换一次。经常检测水的pH值，当pH＜6时应及时换水。沼气贮气装备运行3年～5年应彻底维修一次，钟罩每2年用防护油漆或涂料涂饰。沼气贮气柜的平安防护和操作应符合平安操作规程。工作人员上、下沼气贮气柜巡视、操作或维修时，必须配备防止静电的工作服，并不得穿带铁钉的鞋或高跟鞋。排除沼气贮气柜故障，应制定平安技术方案，由专业施工队伍进行施工。贮气柜的进、出气管应安装阻火器，并应定期拆卸清洗。贮气柜的避雷针应在雷雨季节前进行检测、保养。发电余热主要用于消化池的加温，采用密封管道和热交换器与消化池连接，提高消化池的温度。工程有机肥包括两局部。一是用牛场的鲜牛粪经堆沤、烘干、成型工艺直接生产有机肥。二是使用从固液别离工序别离出来的沼渣经堆沤、拌辅料、烘干和成型造粒工艺生产有机肥。集水池主要功能是临时存储粪便及污水，设计集水池容积为60立米，工程区每天产生的粪便和污水平均为42.2吨，最大量为57吨。集水池采用地下式，内径长10米，宽3米，深2米。采用钢混结构。埋深2.5米，四周及顶部加盖保温层。由于工程采用高浓度推流式沼气发酵工艺〔HCPF〕，畜禽粪便与配兑污水不需预处理，而分别直接参加沼气池，工程不设计预处理池。厌氧消化池沼气池是工程的核心建筑，消化池的池型有两种，一种是立式消化池，即升流式固体床；另一种是卧式池，即推流式反响器。两种池型的比拟见下表7-1。表7-1立式池与卧式池比拟表立式池卧式池发酵温度中温中温底物浓度〔TS〕2%～5%6%～9%加温用热量多少操作简单方便简单方便运行稳定性稳定性一般池内有搅拌轴，对原料的要求低，稳定性较好。发酵速率由于底物直接与最浓的发酵微生物接触，速率较快底物与微生物接触稳定，发酵速率较立式稳定配套农田多少投资根本一样综合考虑两种池型的特点和物料特点及当地气候较冷等因素，卧式池由于底物浓度高，加热量小，运行费用低和沼液量少等优点，因此选择卧式池。该处理工艺中沼气池采用高效推流处理工艺，沼气池进料打破传统进料进行预处理的常规；该工艺采用的搅拌系统不仅加速产气率，而且解决了池体结壳的问题；采用这种工艺技术的沼气池进料浓度高达10%以及30%的沼液回用，有效控制了由于沼液所产生的贮存设施的投资。该工艺已在北京、上海等地推广应用，此套技术已进一步完善，非常成熟可行。同时该工艺简单合理，投资小，操作方便可靠、运行费用低。工程设计卧式消化池4座，每座250立米，总容量1000立米。实际负荷到达900立米以上。采用地下式钢混结构，上面加盖太阳能温室，温室内由发电机组余热辅助供暖，加强冬季保温效果，建议聘请农业部规划设计研究院〔简称农工院〕承当工程设计。工程采用的高浓度推流式沼气发酵工艺中，固液别离设施和消化池一体建造，也为地下式钢混结构。暂存池工程每天排出沼液约4吨，沼液暂储存池设计为300立米，钢混结构，内径长30米，宽5米，深2米。配套污水泵1套。沼液储存池设计储存能量为1000立米，钢混结构，上加防护盖，配套型污水泵2台〔1用1备〕。沼气净化包括脱水、脱硫和脱二氧化碳。1、沼气净化系统〔1〕沼气脱硫提纯洁化系统设计说明康达公司结合沼气源的特性及沼气发电机组的进气品质要求，本着平安、高效、稳定、经济合理的设计原那么，设计沼气脱硫提纯洁化系统对沼气进行脱水、脱硫、除尘净化、提纯、稳压处理以满足沼气发电机组的用气需求。整套沼气脱硫提纯洁化系统将脱硫塔、沼气增压风机、缓冲罐等设备进行一体化的撬装式设计，预留有系统的进、出口，用户只需将气源出口、发电机组进口与系统连接好，就可投入使用，具有运输移动方便、安装简单、稳定性好、可操作性强、处理效果好等特点。〔2〕沼气脱硫提纯洁化系统设计参数沼气流量：自定义CH4含量：60%相对湿度：100%H2S含量：2000ppm温度：常温厌氧池沼气出口压力：微正压〔3〕沼气脱硫提纯洁化系统性能指标H2S含量：≤200ppm温度：常温压力：8～20kPa〔4〕沼气脱硫提纯洁化工艺方案1〕工艺流程从厌氧沼气池中出来的沼气中含有大量的水气、粉尘杂质、硫化氢等有害气体。沼气经过初步脱水除尘后然后进入脱硫塔，利用合理的反响条件可经济地将沼气中的硫化氢脱至200ppm以下，脱硫后的沼气进入沼气增压风机进行增压输送，增压后的沼气进入缓冲系统进行缓冲，一方面进行沼气除杂处理，另一方面稳定送气压力，以保证后续发电机组的稳定运行，缓冲稳压后的沼气进入终端用气设备。2〕沼气处理工艺▲脱硫工艺：从厌氧沼气池中出来的沼气经过初步脱水后，进入脱硫系统。硫化氢气体与脱硫剂接触，由于发生氧化复原反响而从沼气中脱除。脱硫系统能为脱硫反响提供最正确的温度、水气含量，脱硫剂的装填工艺亦能为脱硫过程提供最正确的气流通道和气固反响的有效接触面积，可以极大地提高脱硫剂的利用效率以及沼气的净化程度。▲增压工艺：通过脱硫后的净化沼气进入沼气增压风机增压输送，一方面克服管道、设备、管件的阻力损失，另一方面使输送至发电机组前的沼气压力满足机组的进气压力要求。考虑到沼气是一种易燃易爆的危性气体，本方案中选用的增压风机进行了特殊的内部处理，以满足防腐、防爆、防泄露的平安性要求，保证整个脱硫净化系统的平安。▲脱水、除杂、缓冲工艺：增压后的沼气进入缓冲罐，实现气、液、固的有效别离，同时到达进行气体稳压处理，以满足对发电机组和农户集中供气的平稳供气，保证配气网络发电机组的平安、高效运行。别离出来的水和微粒通过重力的作用沉降到缓冲罐底部，同时局部溶解于水中的杂质气体等随水从缓冲罐底部排出。净化后的气体从顶部出来进入储气柜。图7-3沼气净化工艺流程图〔5〕设备选型：设备选用HYPERLINK东莞市康达机电工程生产的KD型沼气净化设备2套。2、储存系统工程采用低压干式储气柜2套，每套储气容积200立米，总容积400立米。设备选用成都安美固建筑工程科技生产的AMB型膜式沼气储气柜。工程设计日产沼气720立米，其中供给农户374立米，剩余346立米，每小时供给14.42立米。按每小时发1kw电消耗0.6立米沼气计，可发24KW电，所以选用25KW发电机组为宜。发电系统选用康达机电工程生产的KDGH-25-G沼气发电机组，主要参数如下表。表7-2KDGH-25-G沼气发电机组，主要参数机组型号发动机型号缸数吸气方式压缩比排量缸径行程机组输出功率尺寸净重绝缘等级电功率发电效率%LWHKDGH-25-GHG4B4NA11.5:11021202518007101350900HKDGH-50-GHG6B6NA11.5:110212050230082014001100H50KDGH-75-GHG6L6NA11.5:18.911414575245082015001700H72KDGH-120-GHGN146NA11.5:114114145120315010015002800H120沼气发动机的冷却与一般的汽油和柴油发动机一样，都用水冷却。为防止产生水垢，冷却水要用软水，最好添加防冻液。为此，通常把调制的水作为一次冷却水，在发动机内部循环，用热交换器把热传到二次冷却水的间接冷却方法。此外，润滑油吸收的热也可以通过润滑油冷却器，传至冷却水中。由于沼气中含有微量杂质和腐蚀性物质，燃烧后的烟气经换热后温度过低会产生一些杂质，因此，要求沼气发动机的尾气排放温度要比其它燃气发动机的尾气排放温度高几十度，回水温度相应就要略高一些。主要设备：为防止热交换器不能体积过大，同时要有较高的热交换效率，采用板式热交换器，并在外层采取保温措施。散热系统采用管式热交换器，应铺设在消化池的底部，可根据消化池的容积设计，材料可选铁管或高强度塑料管。图7-4沼气机冷却水热利用流程图储气池储气池发电机组燃气机组冷水热交换器电力用户散热系统▲消化池▲集水池热水7工程有机肥生产主要来源于沼渣，为调节消化池剩余，局部牛粪可直接加工成有机肥。主要工序有：固液别离后的沼渣进行堆沤、拌辅料、烘干、造粒成型，即成为颗粒有机肥。生产设施设备主要包括堆沤间、拌料机、烘干机和造粒机。工程按照有机肥生产设备1套，日产量10吨。有机肥加工车间300平米、堆沤池200立米。第八章工程建设目标工程日处理牛场粪便约30吨、牛场污水约立米。工程采用国内先进技术和先进设备，聘请农业部规划设计研究院进行工程设计，核心设施采用HCPF工艺及其机械搅拌卧式沼气池。针对本地区冬季寒冷，可以考虑把消化池建在太阳能温室下面，或上面覆盖太阳能保温建筑物，有利于冬季保温。该工程生产的沼渣、沼液可用于奶牛场周边饲草料基地有机肥需求的补充，充分发挥了沼渣、沼液产品优势，有效防止了沼渣、沼液在区域内过剩造成的污染。粪便、污水经过厌氧处理，到达无害化。沼渣、沼液中寄生虫卵沉降率≥95%、血吸虫卵和钩虫卵在使用粪液中不得检出活的血吸虫卵和钩虫卵、粪大肠菌群数≤10-3。该工程以沼气为核心，通过利用畜禽养殖场污水和固体粪便，利用沼气发电、沼渣、沼液用于饲料草种植。该工程将养殖业、种植业和工业有机结合起来，到达农业废弃物的无害化、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；使工程区走上能源生态可持续开展的良性循环轨道，极大的促进了农村经济的可持续开展。永丰奶牛养殖专业合作社是种、养、加、销一体化的农牧业产业化合作社。沼气工程是以综合利用为目的，即以沼气为纽带，将沼气利用、颗粒有机肥生产、养殖和种植进行优化组合，做到能量多级利用、物质良性循环，形成没有污染的可持续开展的农业生态系统。沼气主要用于工程自身运行的加温和锅炉燃料的补充。局部畜禽粪便作为有机颗粒肥原料，并根据实际情况合理调节沼气生产和肥料生产之间的比例关系，沼液作为有机液体肥用于本地区种植基地以及周边绿色蔬菜基地的用肥。砖混、钢筋龙骨、大棚塑料保温膜为该工程提供了热量，还大大降低了建设本钱。根本解决了在我国北方沼气工程和废弃物处理工程中，由于气温寒冷需要大量消耗常规能源的难题。该工程为我国北方寒冷地区的沼气池建设提供了一个新的模式，工程的成功建设将极大推动北方地区沼气工程建没。同时为沼气工程、养殖业和加工业有机的结合提供了—个新的典范。该工程以沼气为纽带，将养殖业、种植业和加工业有机的结合起来，到达农业废弃物的无害化、资源化的目标。在该工程示范区通过生产可再生能源，能有效缓解农村能源供需的矛盾，降低不可再生能源的消耗，走上形成可再生能源的良性循环轨道。利用可再生能源技术，促进农村经济的可持续开展。第九章工程建设内容9.1建设内容土建工程包括沼气生产设施2410立米，进出料车间等工程1250平米，污水管道500米。办公室等辅助工程250平米，厂区道路、绿化等附属工程3000平米。表9-1工程建筑工程一览表序号建设内容建筑形式单位数量备注总计1主体工程1.1污水管道水泥预制M5001.2集水池钢筋混凝土M36010×3×21.3消化池钢筋混凝土M31000250M3×41.4加热池钢筋混凝土M3501.5暂存池钢筋混凝土M330030×5×21.6贮液池钢筋混凝土M3100050×10×21.7进出料车间砖混M230030×101.8别离车间砖混M220020×101.9净化间砖混M2505×10保温温室砖混M2500日光温室有机肥生产车间砖混M220020×102辅助工程250办公室〔包括宿舍厨房〕砖混M2100×8锅炉房〔包括储煤间〕砖混㎡100×8发电配电室50×83附属工程3000场区道路水泥路M2500×8围墙铁栏杆M2500250×2绿化工程M22000草坪、树木工程设备主要有粪肥运输设备、沼气池内搅拌设备、锅炉、固液别离设备、沼气净化设备、有机肥加工设备24台〔套〕,沼气配送管道2000米。表9-2工程设备一览表单位：万元序号仪器设备名称规格型号单位数量备注总计241格栅玻璃钢格栅套2珠海蓝川2污水泵台6天源泵业3循环泵EG系列离心泵台1帕特泵业4搅拌系统国产套4与HCPF同时配套5贮气柜AMB型膜式个2成都安美固200M36装载机国产台1小四轮配套7沼气净化设备Cu康明斯KD套2康达机电8电器控制系统PLC套1三菱9进料系统380V/3kW套1调料池进料泵10有机肥加工设备DZJ型套15吨/d铭达机械11沼气发电机组康达KDGH-25-G台125kw12热交换器定制套1平板钢制13取暖锅炉HYPERLINKCWNS系列内蒙古包头台11吨14污水管道系统自制套15沼气输配系统山东文远PE管材m200090mm￠9.2主要建、构筑物内容及形式9.2.1集水池集水池主要用于收集屠宰加工厂的污水，集水池入口设置两道格栅，控制大直径废弃物进入集水池造成污水泵的堵塞。根据集水池要求，其有效体积为60m3，采用全地下式钢筋混凝土结构，池壁作防水处理，防止污水渗漏。集水池的内径根本尺寸：长10米，宽3米，深2米，池底设泵坑，顶部设计护栏和保温顶。9沼气池是该工程的核心，采用高效卧式推流沼气池，全地下式钢筋混凝土结构。沼气池有效容积为1000m3〔250×4〕，采用中温发酵。每天可生产沼气720m3，年产沼液肥1万吨。沼气池的滞留期为10～15天，进料浓度控制在9％左右。沼气池采用地下卧式钢筋混凝土结构，为了保温，池体外部安装保温材料或建在温室下面。9.2.3加热池加热池主要用于将调配好的原料进行加料前的调温，通过蒸汽调温，—般要求温度调配到30℃后，将原料按日进量分两次(上、下午)通过污水泵注入沼气池，其有效体积为50m3，采用全地下式钢筋混凝土结构，池壁作防水防止污水渗漏。加热池内径根本尺寸：长5米，宽4米，深9.2.4贮存池贮存池主要功能是收集别离的沼液。贮存池为全地下式钢混结构，有效容积为1000m39.2.5贮气柜贮气柜主要用于收集沼气池生产的沼气，保证锅炉稳定充足的燃料。其有效容积为400m3(200×2)的干式贮气柜，贮气柜罩采用钢结构。9.2.6脱水、脱硫净化间脱水、脱硫装置设计安装在面积为50m2的净化间中，净化间长为10米，宽为5米9.2.7控制室控制系统设计安装在面积为20m2的控制室中，控制室长为，宽为，砖混结构。9.2.8沼气池保温温室保温温室面积为500m2，主要用于冬季沼气池的保温，使沼气池在北方寒冷的冬季可以正常运转。温室长30米，宽10米9.2.9综合办公室综合办公室面积为100m2，包括宿舍、厨房和餐厅，主要是为场区工作人员提供值班和休息的场所。锅炉房100平米，发电配电室面积50㎡，均为砖混结构。90干化间、进料间干化间、进料间和沼气池连接，主要满足沼气池进料和出料及干化的要求。进料间能够贮备沼气池一天的原料，并配有沼气池专用进料系统一套。干化间主要作用是保证沼气池出料不受外界气温的影响，并将沼气池排放的混合液通过车间内的别离机进行别离，便于沼液的管道运输。车间建筑面积300㎡，为砖混结构。91电气及自动控制在满足自动控制要求的情况下，根本选用简单、耐用的电气设备。本控制系统操作简单，维修方便。具有手动、自动控制互相切换的功能，能够满足沼气工程不同要求下的正常运转。有机肥加工车间有机肥加工车间200平米，砖混结构。9该工程属新建工程，场区采用黑色铸铁艺围墙，道路为柏油路面，宽8米，长60米。在道路两边种植树木，绿化场区2000平米。建筑物与构筑物地上局部外墙均采用白色外墙涂料粉刷，涂料颜色应与整个厂区建筑相协调。1.NY/T667-2003沼气工程规模分类2.沼气工程技术标准第1局部:工艺设计3.沼气工程技术标准第2局部:供气设计4.沼气工程技术标准第3局部:施工及验收5.NY/T1220.4-2006沼气工程技术标准第4局部:运行管理6.NY/T1220.5-2006沼气工程技术标准第5局部:质量评价7.NY/T1221-2006规模化畜禽养殖场沼气工程运行、维护及其平安技术规程8.NY/T1222-2006规模化畜禽养殖场沼气工程设计标准9.NY/T1223-2006沼气发电机组设计范围设计范围包括沼气工程：集水池、预处理池、消化池、沼液暂存池、沼液储存池、储气柜、沼气发电机房、有机肥加工车间及附属设施。9.3.3设计原那么沼气工程设计要以技术先进、经济合理和平安实用为原那么，应根据工程建设目标和规模，选择投资省、占地少、工期短、运行稳定和操作简单的工艺路线。沼气工程设计应尽量采用新技术、新工艺、新材料和新设备；要充分利用附近的农田资源，应用和消纳工程排放的废水；要与邻近区域的给水和排水及供电系统相协调；要考虑在因突发事故而造成工程停运的情况下，能够采取应对措施；在经济合理的原那么下，尽可能采用机械化、自动化控制，以方便运行管理和降低劳动强度。处理畜禽粪污的沼气工程，应以减量化、无害化和资源化为目标。在条件允许的情况下，可首选“能源生态〞模式，实现粪污零排放。设计要求沼气工程包括集水池、预处理池、消化池、沼液暂存池、沼液储存池、储气柜等建筑物，严格按照有关标准执行，做到工程质量一流，坚实耐用，性价比高，运行平安可靠，运行费用低，故障率低。在此根底上尽量节约费用，减少建设用地。辅助工程要求与主体工程生产能力相配套。设计内容集水池、预处理池、消化池、沼液暂存池、沼液储存池，均采用钢混结构，要求工程一次性浇注完毕。要求使用高标号水泥，钢筋要经过预应力处理。沼气发电机房、有机肥加工车间按生产车间要求进行设计和施工。工程设计遵照农业部制定的?沼气工程技术标准?1-5局部规定要求。本沼气生态工程工程的主要构筑物厌氧发酵罐的体积较大，对不均匀沉降极为敏感，在地基处理当中要选择适宜的持力层。同时防止不均匀沉降及其它不利因素。工程区施工地质条件为黄河淤积土层，埋深较厚，比拟松软，承重能力差。表层0—5米土质以二黄土为主，间有0—，下层为沙质土—，最终以钻探地质报告为准。根据施工区的地质条件，地下式和半地下式建筑物均应穿透冻土层，建筑物四周埋设沙土或其他保温与缓冻材料，防止冻胀。施工前应先抽取地下水，降低施工区地下水位。承水池体底部应进行垫层预处理。生产车间根底均应穿透冻土层。本地区处于地震断裂带上，为地震多发区，历史上发生过7.8级地震，近百年来屡次发生5—6级地震。抗震设计应为8级以上，主要建筑物均应进行加固。—0.3米之间，主要有黄河灌溉引起的地下水位小幅度变化，对地面沉降无影响。由于冬季冻土层较厚，春夏季全部消融，地表冻胀较为明显，抗浮设计应以防冻胀为主。本地区地下水位较高，地下式建筑物有可能受到地下水返渗透的影响。沼气工程主体建筑物均为承水建筑物，内部也需要防止水的渗透。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。建议在混凝土中参加适量的添加剂，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。承水建筑物底部要进行防渗处理，根底以下铺设防水塑料膜，膜上构筑防水构筑层。建筑物内壁进行防渗处理，涂刷防水防渗材料。输水管道连接处均应进行防渗处理。沼液含有一定的腐蚀物质，工程施工区地下水含盐量较高，均对工程有一定的腐蚀性。因此防腐设计对工程持续运行十分重要。1．选材及结构由于污水处理系统腐蚀介质的综台性，防腐材料选用相对困难，实际上能同时耐各种浓度的酸、碱各类有机物(特别是有机溶剂类)的理想材料是很难找到的。因此分析污水成分，确定主要腐蚀介质，以此为依据选择材料是一种重要手段，应防止简单地参照有关设计。同时采用复合的防腐层构造及几种材料的共混改性，往往是比拟有效的途径。2.材料选择。以树脂玻璃钢内材料中综合性能较好的仍首推环氧，如再加以呋喃等树脂的共混改性，更能获得几种性能兼备的效果。污水处理防腐方案设计中，根据污水成份，选择呋喃与环氧进行共混改性，并采用组合型固化剂进一步改善性能，效果较好，采用复合的涂装结构同样能取得理想效果。3.涂装防腐涂装防腐设计中，一个重要指标是关于涂层总厚度的选定。GB5(D46--95标准对弱腐蚀环境中的储槽、污水处理池，分别规定了所需涂层的最低厚度，但是所需涂层厚度因涂料品种性质不同而有所区别，过厚的涂层不仅因体积收缩影响其结构强度，而且对基层的粘接力有较大影响。有关试验说明。涂层从35—lO0微米间厚度增加对粘结力无影响，当厚度超过100微米，继续增加，粘接力将明显降低。在粗糙不平整的外表，涂层不均匀易局部超厚，成膜的收缩应力就大，更易导致开裂、起壳。因此标准应根据不同环境及不同性质的涂层，选定适宜的厚度。4．特殊部位的增强措施考虑许多污水处理池存在悬浮物及结疤，这可能导致腐蚀介质在悬浮物及结疤中选择性地浓缩，同时气液交界面上如有鼓泡等搅拌过程或存在冲刷，这些局部区域出现防腐层早期破坏的情况比拟常见。除了在选材时应考虑上述因素，采取局部加强措施是必要的，例如：涂装防腐时．可在液面波动区域加一至二道布，内衬玻璃钢可采取布面局部区域批胶泥或加布等。第十章总平面设计HYPERLINK沼气工程的总体布置应符合该沼气工程工艺的要求，布置紧凑，便于施工、运行和管理；同时要结合地形、气象和地质条件等因素，经过技术经济分析确定，使其充分利用地形、设施高度，到达排水畅通、降低能耗、土方平衡的要求；构筑物的间距应紧凑、合理，并应满足施工、设备安装与维护、平安的要求；附属建筑物宜集中布置，并应与生产设备和处理构筑物保持一定距离；各种管线应全面安排，防止迂回曲折和相互干扰，输送污水、污泥和HYPERLINK沼气管线布置应尽量减少管道弯头以减少能量损耗和便于清通；各种管线应用不同颜色加以区别。平面布置总图工程工程施工区位于奶牛场东侧20米，中间有小油路隔开，占地面积7000平米。建筑工程占地2305平米，道路占地500平米，绿化占地2000平米。工程布置安装按照工艺流程设计，以保证工艺流程顺畅，缩短管线和运输距离。沼气工程按照流程建于南侧，由西向东排开。有机肥加工车间置于北侧，由东向西排开。中间间隔约40米。办公、住宿区置于西北角。围墙长250米，基部石砌，上覆钢筋混凝土条状基底，基底上焊置2米高铁栏栅。厂区主道路长61.25米，宽6米。外表为柏油，垫层厚80cm，可以承载40吨车辆通行。道路沿东西向布置，与厂区停车场地相连。厂区绿化面积2000平米，以草坪为主，适当布置灌木。场区四周栽植乔木，本地区较易成活的树种为新疆杨和柳树。第十一章公用与辅助工程设计设计工程建设地点没有自来水管网，工程工程内生产、生活、消防用水采用自给水网。在工程区打水井1眼，井深35米，出水量100吨/时，使用扬程为40米。设置50立米储水池1座、50立米沉淀池1座。工程进水管由PVC管引入用水点，消防、生产、生活水管共用。工程区内生活污水极少，可忽略不计。奶牛场污水经污水管道收集后排入集水池一并处理，沼液用于农田液态肥，实现污水零排放。有排水沟通过场区，工程区内雨水经雨水管道收集后排出场外的排水沟。设计工程沼气生产区和有机肥生产车间为封闭的区域，必须有较好的通风条件。拟在生产区安装换气扇，以保证有效地通风。沼气生产区冬季通风改用热风，以确保生产区温度。工程区属于高寒地区，冬季保温对于保证工程的正常运行十分重要，因此，必须做好保温设计。保温目标重点是消化池温度保持在34℃以上。工程拟将沼气主体工程采用日光温室加强冬季加温，同时沼气发电系统的余热也主要用于消化池加温，在此根底上，配备1吨热水锅炉用于沼气工程的加温。热交换系统采用铺设底部管道的方式供热。11.3.1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、?民用建筑电气设计标准?〔JGJ/T16-92〕。11.3.2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、沼气池内温度控制系统的设计；4、进料车间、沼液加工车间控制系统的设计；5、控制室的电气设计。11.3.3设计内容1、用电负荷计算动力设备容量20kw照明容量5kw合计25kw2、动力系统电源电压及配电系统：电源电压为380/220V，负荷等级为三级，在控制室中设置总配电柜，主干线采用YJV-0.6/1KV交联电缆，动力配电箱配电线采用全塑铜芯导线，穿钢管沿墙及地面铺设。配电设备类型：总配电箱选用GHK-1型低压固定框，动力配电箱选用XXL-53型动力箱。3、照明系统：电源电压为380/220V，设置2面照明配电箱，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，穿钢管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联接，接地电阻不大于4欧姆。工程工程工艺过程分为4个局部：预处理阶段、生化发酵反响阶段、气体产生和收集阶段以及后处理阶段。根据工艺分析，自动控制局部的被控制参数主要包括4个方面：沼气发酵微生物菌群的控制、液体的控制和气体的控制。在设计中，主要被控制参数为：氧化复原电位、PH值、温度、流量。污水处理沼气工程的自动控制系统为了实现自动控制，保证其可靠性，系统主要由产气设备主体〔沼气发酵反响炉〕、测量单元〔传感器、变送器等〕、下位机〔PLC〕、上位计算机、执行机构及设备故障报警设备等构成，该系统集计算机技术、控制技术和通信技术于一体，系统结构如下图。图11-1控制系统结构图人机界面人机界面上位机测量单元下位机报警系统产气设备〔沼气生产设备〕执行机构驱动机构1、系统结构设计工作人员通过各种仪表，随时观察系统中被控参数的变化情况，并根据变化情况及时对系统状态做出判断，及时采取手动操作，保持系统稳定性，得到较高的产气量。设计的自控系统由PLC和组态软件相结合，通过此项技术能减少人工操作和操作误差，使控制更加准确，提高沼气产量。该系统以中央控制室的计算机为上位机，显示工艺流程及报警信号，实现集中监测，及时在线编写、修改程序和历史数据记录；以PLC为下位机，控制现场设备。上位机和PLC之间的信息传递作为现场总线。2、PLC的选型该工程工程中PLC的选型由系统输入/输出点数来确定。经过对系统控制量的研究及系统的控制要求,统计出系统需要4个模拟量输入点、7个数字量输入点和9个信号输出控制点。经对各种PLC性能指标、适用性等进行综合比拟,选择了西门子公司的S7-200PLC。该系统是一种叠装结构的小型PLC，指令丰富，含有系统时钟，功能强大，并带有RS—485通信输出口以便于远程通信，它可靠性高，适应性好，便于扩展，而且性价比拟高。由于PLC以控制数字开关量为主，对于系统存在的4个模拟输入量，选择了EM231模拟量扩展模块作为系统的输入模块。图11-2控制系统硬件结构框图泵、电磁阀、报警系统泵、电磁阀、报警系统EW231CPU224上位机传感器按钮由于污水处理沼气控制过程开关量多，模拟量少，根据工艺要求，PLC得电自检无误后，将外部传送的信号通过传感器、变送器输入到PLC，当电路发生短路、断路或过载时，电动机将停止，同时发出报警信号。PLC对现场参数进行采集，通过现场总线上传给上位计算机，并接受上位机的控制指令，由PLC传送给执行机构，完成整个控制过程。3、上位计算机的实现上位计算机局部的实现采用西门子公司作为软件平台,设计了上位机主界面、参数设定界面、运行参数显示界面、当前运行状态信息界面、故障报警界面等，主要完成对被控参数的在线监控、参数设置、趋势分析、故障报警、报表打印、电气远程启停等功能。由于中提供多种PLC的驱动软件,使得PLC和上位PC机的连接更方便，通信更快捷，使系统具有更强的灵活性、稳定性和可操作性。第十二章节能工程节能设计执行国务院[1986]4号文件?节约能源管理暂行条例?。本工程中选用的设备尽可能做到性能可靠、能耗低，配套设备均选用节能产品，力求获得最好的节能效果。在保证生产能力、产品质量的前提下，尽可能选用国内同行业节能效果最好的新技术、新设备。抓好与节能有关的各个环节，采取有效的节水、节电、降低消耗措施，尽可能降低综合能耗水平。节能措施工程供电、供暖等主要设备尽量采用国内生产制造的具有国际先进水平的设备，构建筑物设计要最大限度地考虑到节能措施，同时充分考虑到可再生能源利用。保温节能。工程运行中取暖、生产、生活所用的热水尽