養(yǎng)豬場(chǎng)沼氣工程初步設(shè)計(jì)說明書

1、養(yǎng)豬場(chǎng)沼氣工程初步設(shè)計(jì)說明書養(yǎng)豬場(chǎng)沼氣工程初步設(shè)計(jì)說明書 目錄目錄 總論總論.3 一、項(xiàng)目概述.3 二、設(shè)計(jì)項(xiàng)目意義.3 三、設(shè)計(jì)原則.3 四、設(shè)計(jì)依據(jù).3 沼氣工程技術(shù)沼氣工程技術(shù).4 一、處理工藝選擇.4 1.預(yù)處理工藝選擇.4 2.厭氧消化處理工藝選擇.4 3.工藝流程.6 4.貯氣柜.7 5.沼凈化輸送.7 二、沼氣產(chǎn)量計(jì)算.7 1.發(fā)酵原料.7 2.物料總量和補(bǔ)充原料計(jì)算.7 3.沼氣產(chǎn)量計(jì)算.8 4.發(fā)電量.8 5. 沼氣制備工程中各設(shè)備、建筑一覽表.8 三、沼肥產(chǎn)量估算和利用.8 1.干物質(zhì)減量化計(jì)算.8 2.沼肥產(chǎn)量的估量.8 3.沼液沼渣的利用.9 四、增溫與保溫系統(tǒng).9 1

2、.增溫系統(tǒng)設(shè)計(jì).9 2.保溫系統(tǒng)設(shè)計(jì).9 五、給排水.10 1.給水.10 2.排水.10 負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷計(jì)算.10 主要設(shè)備和建筑主要設(shè)備和建筑.10 一、沼氣制備工程中的主要設(shè)備一覽表.10 二、沼氣制備工程中的主要建筑一覽表.11 沼氣工作人員編制沼氣工作人員編制.11 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).11 養(yǎng)豬場(chǎng)沼氣工程初步設(shè)計(jì)說明書養(yǎng)豬場(chǎng)沼氣工程初步設(shè)計(jì)說明書 總論總論 一、項(xiàng)目概述一、項(xiàng)目概述 對(duì)某養(yǎng)豬場(chǎng)的糞便和污水利用沼氣工程進(jìn)行綜合處理，以達(dá)到能源的充分 利用和環(huán)境保護(hù)的目的。該規(guī)?；酿B(yǎng)豬場(chǎng)位于浙江省南部某市郊區(qū)內(nèi)，主要 經(jīng)營(yíng)種豬、商品育肥豬。該養(yǎng)殖場(chǎng)占地 200 畝，養(yǎng)殖場(chǎng)周圍有較大規(guī)模的

3、農(nóng)田、 果園、蔬菜地或魚塘，年出欄種豬、商品育肥豬 5000 頭，每天產(chǎn)生糞便約 9.0t，產(chǎn)生廢水約 25t。 二、設(shè)計(jì)項(xiàng)目的意義二、設(shè)計(jì)項(xiàng)目的意義 畜禽糞便是一種有價(jià)值的資源。畜禽糞便中含有高濃度的生物質(zhì)資源，經(jīng) 厭氧發(fā)酵后可以產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)清潔的能源沼氣。沼氣既可用于發(fā)電、鍋爐、民用 燃?xì)獾龋晒?jié)省大量能源；同時(shí)沼氣發(fā)酵的殘余物，也稱肥沼，含有豐富的營(yíng) 養(yǎng)，特別是含有多種水溶性養(yǎng)分，是一種速效性的優(yōu)質(zhì)肥料。另外，一般通過 帶有前處理的沼氣處理系統(tǒng)，COD、BOD 和 TS 的去除率可達(dá)到 85%，再經(jīng)好養(yǎng)和 物化處理，污染物去除率可達(dá) 95%以上，達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)【1】。因此， 應(yīng)用 沼氣技術(shù)

4、對(duì)該養(yǎng)豬場(chǎng)的糞便進(jìn)行處理，可獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。 三、設(shè)計(jì)原則三、設(shè)計(jì)原則 減量化清潔生產(chǎn)，減少污染物的排放。 資源化制取沼氣能源，生產(chǎn)有機(jī)肥，實(shí)現(xiàn)資源分級(jí)利用及最優(yōu)化合理利 用，實(shí)現(xiàn)廢棄物零排放。 無害化污水凈化達(dá)標(biāo)排放或作為灌溉水回用。 生態(tài)化通過對(duì)糞污的治理，控制場(chǎng)區(qū)及周邊水體污染，改善空氣質(zhì)量。 四、設(shè)計(jì)依據(jù)四、設(shè)計(jì)依據(jù) 1.豬養(yǎng)殖場(chǎng)年飼料量和各類豬的常年存欄數(shù)量，如存欄母豬、仔豬的數(shù)量； 2.養(yǎng)殖工藝、喂養(yǎng)方式和飼料品種； 3.糞便清掃收集方式； 4.每天用水量和沖洗水量； 5.養(yǎng)殖場(chǎng)所處區(qū)域氣候條件、環(huán)境條件和當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)排放水質(zhì) 要求； 6.沼氣項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)的地

5、理位置、地質(zhì)條件； 7.養(yǎng)殖場(chǎng)的能源供應(yīng)、消耗和利用方式。 沼氣工程技術(shù)沼氣工程技術(shù) 一、一、處理工藝選擇處理工藝選擇 1預(yù)處理工藝選擇 預(yù)處理包括格柵、集水池、集糞池和配料池等處理單元。 為了能真正做到減量化、資源化、無害化，達(dá)到處理結(jié)果零排放的目標(biāo)， 本工程采用將糞便和污水收集后投放到預(yù)處理單元，與其它污染物一起進(jìn)入?yún)?氧消化罐進(jìn)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(zhì)能轉(zhuǎn)化資 源，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了糞便和污水減量化、無害化處理。 固定格柵 在小型畜禽場(chǎng)沼氣與廢水處理系統(tǒng)中可采用固定柵格，再糞水溝進(jìn)入集糞 池之前安裝固定格柵欄，用以在糞水進(jìn)入集糞池和水壩前攔截較大的雜物。格 柵欄可采用

6、不銹鋼材料，并且為可移動(dòng)式以便清洗。 集水池 集水池的功能是儲(chǔ)存沼氣工程中需要的補(bǔ)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(jìn)料池。 集糞池 集糞池用來暫存豬場(chǎng)輸送來的豬糞，通過集水池污水沖洗到進(jìn)料池。 進(jìn)料斗 進(jìn)料池的功能是將豬糞配比為含固率在 6%左右的混合液。 2.厭氧消化處理工藝選擇 進(jìn)料方式選擇 進(jìn)料池內(nèi)物料由單螺桿泵向厭氧消化單元進(jìn)料。進(jìn)料方式有若干種選擇， 可以采用均勻進(jìn)料，也可采用分批進(jìn)料方式。進(jìn)料方式與沼氣釋放量密切相關(guān)， 通過進(jìn)料方式可以調(diào)控沼氣釋放階段，一般情況下，強(qiáng)進(jìn)料階段沼氣釋放量會(huì) 大幅度增大。本工程設(shè)計(jì)采取分 2 批輪流進(jìn)料方式。 厭氧處理裝置 完全混合式

7、反應(yīng)器（CSTR） 完全混合式反應(yīng)器（CSTR）是在常規(guī)消化器內(nèi)安裝了攪拌裝置，是發(fā)酵原 料和微生物處于完全混合狀態(tài)的反應(yīng)器。污泥或污水定期或連續(xù)進(jìn)入消化池內(nèi)， 經(jīng)與池內(nèi)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 物降解作用，使污泥或廢水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣。攪拌裝置一般每隔 24h 攪拌一次，且常采用中溫發(fā)酵。 厭氧接觸工藝反應(yīng)器 （ACR） 厭氧接觸工藝反應(yīng)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(yīng)器（CSTR）的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)的一種較高效率的厭氧反應(yīng)器。反應(yīng)器排 出的混合液首先在沉淀池中進(jìn)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

8、池內(nèi)。這樣的工藝既保證污泥不會(huì)流失，又可提高 厭氧消化池內(nèi)的污泥濃度，從而提高了反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷率和處理效率。 升流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB） 待處理的廢水被引入 UASB 反應(yīng)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(yīng)，產(chǎn)生沼氣引起污泥床的 擾動(dòng)。在污泥床產(chǎn)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(yīng)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(nèi)。 液體中包含一些剩余的固體物

9、和生物顆粒進(jìn)入到三相分離器的沉淀區(qū)內(nèi)，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(yīng)器的特點(diǎn)在于可維持較高的污泥濃度，很長(zhǎng)的污泥泥齡（30 天以 上）， 較高的進(jìn)水容積負(fù)荷率，從而大大提高了厭氧反應(yīng)器單位體積的處理能 力。但是對(duì)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(gè)系統(tǒng)的投資費(fèi)用也較大。 發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)形式 沼氣發(fā)酵時(shí)畜禽場(chǎng)沼氣工程最核心的部分。其結(jié)構(gòu)性失業(yè)從一開始的傳統(tǒng) 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)，發(fā)展到可機(jī)械化施工的利浦結(jié)構(gòu)和搪瓷鋼板拼裝結(jié) 構(gòu)。 結(jié)合本工程特點(diǎn)，主體厭氧反應(yīng)器選擇搪瓷拼裝制

10、罐，以方便使用和運(yùn)行 管理。 搪瓷拼裝制罐技術(shù)使用軟性搪瓷或其他防腐預(yù)制鋼板，以快速低耗的現(xiàn)場(chǎng) 拼裝使之成型，預(yù)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(yù)制鋼板形成的保護(hù)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(shù)先進(jìn)、性能優(yōu)良、耐腐蝕性好、維修便利、外觀美觀，可拆遷等特 點(diǎn)，其使用壽命達(dá) 30 年。 3.工藝流程 “能源生態(tài)型”沼氣工程【2】 “能源生態(tài)型”沼氣工程其厭氧出水(沼液)依靠土地處理系統(tǒng)。要求周圍 有足夠的農(nóng)田消納厭氧發(fā)酵后的沼液、沼渣，養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè)的規(guī)模要配套。 具體工藝如下。 養(yǎng)殖場(chǎng)污水通過排水溝自流到調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池前設(shè)置格柵，以清除污水中

11、較大的雜物。人工清出的糞便運(yùn)到調(diào)節(jié)池內(nèi)，與污水?dāng)嚢韬罅魅胗?jì)量池，計(jì)量 池內(nèi)設(shè)泵，定時(shí)定量地將料液送進(jìn)厭氧消化器。為保持厭氧消化器內(nèi)的溫度控 制在 35左右，在計(jì)量池內(nèi)有蒸汽加熱系統(tǒng)，蒸汽由鍋爐房引入。計(jì)量池和厭 氧消化器內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，調(diào)整進(jìn)入調(diào)節(jié)池的蒸汽量。也可使用其它加熱方 式。產(chǎn)生的沼氣經(jīng)脫硫、脫水、脫雜凈化后進(jìn)貯氣柜，作為生產(chǎn)或生活用能。 沼渣根據(jù)情況定期排出并可干化，作為有機(jī)肥使用。沼液進(jìn)入后處理系統(tǒng)，作 為農(nóng)田的液體有機(jī)肥使用。 工藝特點(diǎn) 畜禽糞便污水可全部進(jìn)入處理系統(tǒng)，進(jìn)水 CODcr 在 1000020000mg/L。 厭氧工藝可采用全混合厭氧反應(yīng)器（CSTR）、厭氧接觸反應(yīng)

12、器（ACR）、 升流式污泥床反應(yīng)器（USRB）。有機(jī)負(fù)荷 12.5kgCOD/(m3d), HRT=810d,COD 去除率 75%85%，池容氣產(chǎn)率 0.61.0m3/(m3d),厭氧出水 COD 在 15003000mg/L。 沼氣利用方式：民用或小規(guī)模集中供氣。 沼液、沼渣進(jìn)行綜合利用，建立以沼氣為紐帶的良性循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)， 提高沼氣工程的綜合效率 優(yōu)點(diǎn) 工藝簡(jiǎn)單，管理、操作簡(jiǎn)單。 沼氣的可獲得量高。 公益投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，投資回收期短。 4.貯氣柜 由于厭氧消化裝置工作狀態(tài)的波動(dòng)及進(jìn)料量和濃度的變化，單位時(shí)間沼氣 的產(chǎn)量也有所變化，當(dāng)沼氣作為生活用能進(jìn)行集中供氣時(shí)，由于沼氣的生產(chǎn)是

13、連續(xù)的，而沼氣的使用是間歇的，為了合理、有效地平衡產(chǎn)氣與用氣，通常采 用貯氣的辦法來解決。 用于發(fā)電項(xiàng)目的貯氣柜容積按日產(chǎn)氣量的 10%計(jì)算，用于居民貯氣柜的容 積按日產(chǎn)量的 50%計(jì)算。常見的貯氣柜形式有壓濕式貯氣柜、低壓干式貯氣柜、 雙膜干式貯氣柜和產(chǎn)氣貯氣體式貯氣柜等。本工程使用的是利浦式干式貯氣 柜。 5.沼氣凈化輸送 沼氣，泛指有機(jī)物通過厭氧分解產(chǎn)生的混合氣體。其主要化學(xué)成分為 CH4 和 CO2，還含有微量 H2、N2、NH3 和 H2S 氣體。沼氣凈化系統(tǒng)主要設(shè)備包括脫 硫塔、氣水分離器、凝水器、阻火器等。 二、沼氣產(chǎn)量估算二、沼氣產(chǎn)量估算 1發(fā)酵原料 一般一頭豬日排糞便 2kg

14、 , 豬糞便含固率為 20%,排尿量及污水 5kg 【3】， 該養(yǎng)豬場(chǎng)年出欄量 5000 頭。 糞便量=2x5000=10000kg/d =10t/d 糞便固體量 TS=10t/d0.2=2t/d 污水量=50005 =25000kg/d=25t/d 2. 物料總量和補(bǔ)充水量計(jì)算 本設(shè)計(jì)中采用高濃度反應(yīng)器設(shè)計(jì)，養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)生的 10t/d 鮮豬糞全部投放到 高濃度反應(yīng)器，并調(diào)配成 6干物質(zhì)濃度，則可配成沼氣原料 34t,需要配漿水 24t,此部分水取自養(yǎng)殖場(chǎng)畜禽尿液和污水，通過上面的計(jì)算可知該養(yǎng)殖場(chǎng)每日 產(chǎn)生糞、尿液和污水能夠保證沼氣工程的原料供應(yīng)，且正好能將每日的產(chǎn)物消 耗掉。 3.沼氣產(chǎn)量計(jì)算

15、 考慮 5%的干物質(zhì)損耗率，每天投 TS2000kg，產(chǎn)沼率為 0.280.32m3/kgTS， 取值 0.30m3/kg TS，則可產(chǎn)沼氣 570m3。 日沼氣產(chǎn)量計(jì)算表 干物質(zhì)量產(chǎn)量 (kg/d) 干物質(zhì)損耗 率 干物質(zhì)投產(chǎn) 量(kg/d) 產(chǎn)沼率 (m3/d) 產(chǎn)沼量 (m3/d) 2000 5%19000.30570 4.發(fā)電量 570m3沼氣全部用于發(fā)電，按照國(guó)產(chǎn)發(fā)電機(jī)組每立方沼氣發(fā)電量 1.7kWh 計(jì) 算【4】，則每日最大可產(chǎn)生電能約 969Kwh。 三、沼肥產(chǎn)量估算三、沼肥產(chǎn)量估算和利用和利用 1.干物質(zhì)減量化計(jì)算 全天輸入干物質(zhì)量為2000kg，厭氧階段消耗量為TS的65%為

16、1300kg，該部分 TS消耗是生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化、沼氣生產(chǎn)的主體。厭氧階段TS的輸出量為700kg，其中 205kg，由厭氧反應(yīng)器底部作為沼渣排出，進(jìn)入沼渣儲(chǔ)存池；495kg與厭氧反應(yīng) 器上部出水一并排出。 干物質(zhì)減量化計(jì)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) 10 265% 1.30.70.2050.495 2.沼肥產(chǎn)量的估算 一般情況下沼渣含水率為93%，沼液含水率為97%。沼渣干物質(zhì)含量 0.205t/d，按93%含水率計(jì)算，沼渣產(chǎn)量為2.93t/d；沼液干物質(zhì)含量為 0.

17、495/d，按97%含水率計(jì)算，沼液產(chǎn)量為16.5t/d。 沼肥產(chǎn)量計(jì)算表 產(chǎn)量(t/d)干物質(zhì)(t/d) 含水率(%) 沼渣 2.930.20593 沼液 16.50.49597 3.沼液沼渣的利用 沼液綜合利用 將沼氣發(fā)酵液作為一般農(nóng)家有機(jī)肥使用已經(jīng)普及。沼液作為蔬菜生產(chǎn)肥料 起了重大的作用，他可提高蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)，作為作物的抗病能力、提高種子 發(fā)芽率、提高抗凍性等。沼液成分相當(dāng)復(fù)雜成分相當(dāng)復(fù)雜，在沼液中不僅有沼 氣未利用的原料，還有微生物的各種代謝產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物的農(nóng)業(yè)利用開拓 了沼氣綜合利用的新領(lǐng)域。在此基礎(chǔ)上開展一些新的利用方法的研究和實(shí)踐， 例如沼液浸種、沼液葉面噴施、沼液水培、

18、沼液喂豬、沼液養(yǎng)魚等。 沼渣利用【5】 沼渣含有較全面的養(yǎng)分和豐富的有機(jī)物，除了含有豐富的 N、P、K 和大量 的元素外，還含有對(duì)作物生長(zhǎng)其重要作用的 B、Cu、Fe、Mn、Zn 等微量元素， 是一種緩速兼?zhèn)溆懈牧纪寥拦πУ膬?yōu)質(zhì)肥料。沼渣制取有機(jī)肥提高肥效、方便 運(yùn)輸，但有機(jī)肥設(shè)備投資較大。 4.沼肥生產(chǎn)所需設(shè)備和建筑一覽表 設(shè)備、建筑沼液池WQ 型潛污泵沼渣池 數(shù)量 111 四、增溫與保溫系統(tǒng)四、增溫與保溫系統(tǒng) 1.增溫系統(tǒng)設(shè)計(jì) 為確保在惡劣自然條件下（如長(zhǎng)期陰雨天）以及冬季對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)的供熱， 特增設(shè)了增溫和保溫系統(tǒng)，以確保發(fā)酵系統(tǒng)溫度的恒定。增溫可以采用鍋爐供 熱方式，鍋爐供熱中常用模式有

19、兩種是蒸氣鍋爐加熱和常壓熱水加熱。 蒸氣加熱鍋爐是高壓加熱方式，在使用的安全系數(shù)上存在有隱患的地方， 且每年要報(bào)檢；熱水鍋爐采用熱水盤管循環(huán)間接加熱方式不僅可以有效利用熱 量且安全性高，且可使用沼氣、煤二者加熱方式，能充分利用沼氣燃燒的熱能， 達(dá)到節(jié)能高效利用的目的。 綜上所述，本發(fā)酵系統(tǒng)增溫采用常壓熱水鍋爐循環(huán)間接加熱模式，沼氣站 加熱裝置主要為熱水鍋爐。 2.保溫系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本項(xiàng)目厭氧處理單元設(shè)計(jì)為中溫 33發(fā)酵工藝，其溫度范圍為 3035。 為了保證厭氧反應(yīng)在冬季正常運(yùn)行，必須對(duì)系統(tǒng)實(shí)施增溫和整體保溫措施，故 在罐體外采用聚苯板進(jìn)行強(qiáng)化保溫，其厚度為 10cm，以保證罐體內(nèi)反應(yīng)溫度在 30

20、35的發(fā)酵溫度，在各管道及閥門等處均采用聚氨酯發(fā)泡保溫，保證隔熱 保溫效果。 五、給排水五、給排水 1.給水 沼氣站內(nèi)生產(chǎn)、生活、消防用水接自養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)給水管網(wǎng)。沼氣站內(nèi)進(jìn)水管 由 DN25 鍍鋅鋼管引入用水點(diǎn)，消防、生產(chǎn)、生活水管共用，業(yè)主根據(jù)要求，另 行建設(shè)。 2.排水 生產(chǎn)、生活污水經(jīng)污水管道收集后排入集糞池一并處理。 廠區(qū)內(nèi)雨水經(jīng)雨水管道收集后排出場(chǎng)外。 負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷計(jì)算【6】 沼氣站所有用電設(shè)備電壓等級(jí)均為 380/220V，全場(chǎng)用電設(shè)備總裝機(jī)容量及 計(jì)算負(fù)荷如下： 設(shè)備類別工作臺(tái)數(shù)功率/kW工作時(shí)間/(h/d)耗電量/(kW.h) 格柵機(jī) 1166 提升泵 28348 攪拌機(jī) 44348 螺桿泵 15.5316.5 照明 3412 總計(jì)整個(gè)沼氣工程用電設(shè)備總共有 9 臺(tái)，每天用電量為 130.5kW.h 主要設(shè)備和建筑主要設(shè)備和建筑 一、一、沼氣制備工程中的主要設(shè)備一覽表沼氣制備工程中的主要設(shè)備一覽表 設(shè)備名稱 柵格機(jī)攪拌機(jī)提