延吉中小型养殖场粪污处理沼气工程项目方案.doc

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1、延边州畜牧业延边州畜牧业 大、中、小型沼气工程项目大、中、小型沼气工程项目 技术方案技术方案 工程登记编号: AHBSFA201401 项 目 名 称： 沼气工程 编 制 人：安徽碧水环保工程有限公司 AnHui BiShui Enviromental Engineering Co.,Ltd 日 期: 2014 年 1 月 目 录 目目 录录.- 1 - 第一章第一章 项目概况项目概况.- 3 - 1.1 项目规模.- 3 - 1.2 项目必要性.- 3 - 1.3 工程范围.- 4 - 1.4 编制单位.- 4 - 第二章第二章 设计依据、原则、思想设计依据、原则、思想.- 6 - 2.1

2、设计规范与标准.- 6 - 2.2 设计原则.- 7 - 2.3 设计思想.- 7 - 2.4 设计布局.- 7 - 第三章第三章 工艺设计工艺设计.- 9 - 3.1 工艺设计依据.- 9 - 3.2 工艺设计计算.- 9 - 3.2.1 水力滞留时间计算.- 9 - 3.2.2 进料浓度计算（COD）.- 9 - 3.2.3 容积有机负荷.- 9 - 3.2.4沼气产气量计算.- 10 - 3.3 工艺选择.- 10 - 3.4 工艺流程简述.- 11 - 3.5 主要工艺设备描述.- 12 - 3.5.1 预处理系统.- 12 - 3.5.2 CSTR厌氧反应系统.- 14 - 3.5.

3、3 后处理系统.- 16 - 3.5.4 沼气净化、贮存、利用及余热系统.- 16 - 3.6 构筑物及设备清单 .- 19 - 第四章第四章 效益分析效益分析.- 20 - 4.1 社会效益.- 20 - 4.2 经济效益.- 20 - 4.2.1运营成本分析.- 20 - 4.2.2经济效益评价.- 21 - 4.2.3静态资金回收期.- 22 - 4.3 生态效益.- 22 - 第五章第五章 培训培训.- 23 - 5.1 培训的意义及关键因素.- 23 - 5.1.1 重要性.- 23 - 5.1.2关键因素.- 23 - 5.2 制定培训计划的结构.- 23 - 5.3 利用现代化高

4、科技的培训.- 26 - 5.4 外部培训方式.- 27 - 5.5 具体培训方案.- 28 - 5.5.1 理论培训（初级培训）.- 28 - 5.5.2 现场培训.- 28 - 第六章第六章 服务与承诺服务与承诺.- 29 - 附件附件 1 工艺流程图工艺流程图.- 31 - 附件附件 2 构筑物及设备清单构筑物及设备清单 .- 31 - 第一章 项目概况 1.1 项目规模 根据养殖规模的实际情况分二类： 一：小规模养殖户沼气处理项目 养殖规模：按日存栏数 300 头猪计 设计参数：均按成年育成猪算，第头猪每天产粪 3.5kg，产尿 5kg 产生粪污：Q1=(3.5kg 粪/天.头猪+5k

5、g 尿/天.头猪)* 300 头=4250 kg 粪污/天=4.25m3/天 猪舍冲洗：Q2=5m3/天（含场区生活污水及粪污混合物） 日处理量：Qd=Q1+Q2=9.25m3/天 设计思想： 中国的北方地区地处北纬 42o至 53o53之间，紧靠西伯利亚冷空气源地，是中国最冷的 自然区，冬季温度太低，沼气产量不高，所以控制沼气池内部温度是一个关键的技术。碧水 环保在传统沼气池的基础上进行技术改造，对于北方小型的沼气池采用水压全混式中温发酵 反应器。反应器内部设有供热系统，供热管为通用的地热采暖管，为了防止管道结垢和上冻 等问题，以防冻油为介质进行导热。 （也可以考虑用太阳能热水器作为小型沼气

6、池的加热手 段） 本项目设计采用厌氧发酵，发酵周期为 30 天，发酵温度维持在 18-32 摄氏度，进料含 固率在 8%左右。 发酵熟化后的粪污颜色加深，腐臭气味降低，直接进行螺旋脱水压榨分离，沼渣凉晒精 练固态有机肥，沼液可进行液态有机肥浇灌，富余部分沼液进行生物氧化塘好氧生物处理， 后排放可接纳环境。 产生的沼气进行干式脱硫后进入贮气柜，沼气分二部分使用，其一供附近农户生活用气， 其二沼气锅炉燃烧供热于反应器及场区用暖。 二：中等及大规模养殖户沼气处理项目 养殖规模：按日存栏数 3000 头猪或 300 头牛计 日处理量：Qd大于 14.25m3/天 设计思想： 1.2 项目必要性 建设沼

7、气工程、实现生态养殖是国家环境保护的需要，是净化农业生产环境的需要，也 是畜牧业生产发展步入良性生态循环的需要。改革开放以来，国内经济有了长足的发展，人 民生活水平有了很大的提高，环保观念，健康意识日益增强，富裕起来的县市对环境质量也 提出了更高的要求。养猪场排污量大，尤其是大型养猪场，每年排粪水等污物如不很好的处 理，将成为工业、生活污染之外的又一个主要污染源，对环境优化和生态环境产生极大的危 害。因此，减少养殖场的污染，对养猪场产生的大量污物通过建设大型沼气工程进行资源化 处理后利用，是优化农村环境，改善生态环境的重要措施。 建设沼气工程、实现生态养殖，减少污染，保护环境，改善生态质量是国

8、家环境保护的 政策。潜山地处经济发达地区，生活水平较高，居民对提高生活质量、优化农村环境呼声强 烈，实现生态养殖，是农业经济良性循环的必然趋势，涉及到入世后产业结构调整和提高农 业经济效益的长远利益。潜山县中泰六和为了确保继续按生态养殖的模式发展，兴建大型沼 气工程，对粪水进行厌氧发酵，清除有机物等物质，减少对周边环境和水体的污染，同时变 废为宝，为猪场生产提供优质、洁净的能源，减少能源支出，提高养殖效益。 1.3 工程范围 项目范围包括从进粪口 1 米到排放口 1 米以内的所有设备及管道、构筑物、电气、仪表， 并包括工程图纸设计、工程安装、工程调试。包括一年的工程设备保质期(正式调试运营开

9、始计)及工程运营质保期一年(以调试验收合格开始计)。期间因质量原因造成的设备缺陷更换 新的设备产品，并从更换开始重新计时质保期。终身为本项目提供技术服务。我司在此特别 承诺，如果选中我司方案，我司将提供一系列的优惠措施，具体事宜在商务谈判中做出承诺， 敬请选用我司产品和服务，我司将致力为贵司提供最好、最完善的服务。 1.4 编制单位 本方案编制单位系安徽碧水环保工程有限公司。 安徽碧水环保工程有限公司成立于 2009 年 11 月，地处安徽省潜山县，生产厂区占地 30 亩，其中车间占地 12000 平方，是以环保科技和市政工程建设为主营业务的综合型高新 技术企业，主要从事工业水污染处理、生活污

10、水处理、医院废水处理、沼气发电、垃圾处理、 施工总承包，专业承包；技术开发、技术咨询、技术服务；销售环保设备、机电设备、自动 化控制系统。 多年来，公司在开发、设计、制造、施工、安装、调试及服务方面已形成一套完整的体 系，拥有一支工程经验丰富、技术一流的专业技术队伍，已顺利完成百余项环保工程，并取 得了骄人的业绩。 历年来大量中高级技术人员不断加盟，不仅给公司注入了新的技术活力，也给公司带来 了雄厚的技术力量，使得公司整体具有深厚的理论功底和丰富的技术经验，为公司发展奠定 了坚实的基础和良好的知识氛围。 在环保工程施工和安装调试方面，公司拥有技术很强的施工队伍和专门的安装调试人员， 安装调试人

11、员定期接受专业培训，以不断充实实践经验，现已能完全独立承担各类工程施工 任务。 雄厚的技术力量是公司不断进步和发展的依靠和源泉。 人员构成人员构成 人员构成人员构成人员构成人员构成 工程师 设计师 工艺专家 施工管理 生产管理 质量管理与检测 售后服务 日常管理与市场 助理 碧水环保公司（环境工程专业）下设以下几个方面： 技术设计方面：现有员工 36 人，其学历构成为，硕士 10 人，学士 15 人，由技术总监 负责技术工作。 工程实施方面：现有员工 60 人，由工程总监负责工程实施。 市场业务方面：现有员工 20 人，由业务经理负责市场方面日常管理。 行政方面：现有员工 6 人。 生产工人：

12、现有员工 38 人。 雄厚的技术力量是公司不断进步和发展的依靠和源泉。 企业目标企业目标 企业目标企业目标企业目标企业目标 为国际、国内业主提供环保项目的综合优质服务。 提供先进适用、值得信赖、具有竞争力的技术与设备。 执行国际管理体系与认证。 为业主实现投资价值最大化。 “谦和、进步、创新、完美谦和、进步、创新、完美”是碧水人的精神， “创办一流企业、制造一流产品、建创办一流企业、制造一流产品、建 设一流工程设一流工程”是碧水人的目标，公司愿与各界朋友携手共进！ 第二章 设计依据、原则、思想 2.1 设计规范与标准 建设单位提供的机关资料 畜牧养殖及畜产品加工项目可行性研究报告编制大纲 畜牧

13、业发展行动计划农业部 工程环境影响评价报告 农业基本建设项目管理办法 畜禽养殖业能源环保站运行维护及其安全技术规程（农业部） 畜禽养殖业能源环保站设计规范（农业部） 畜牧业“十五”计划和 2015 年远景目标规划农业部 规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范NY/T 1222-2006 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/T 1221-2006 沼气工程技术规范 第 1 部分：工艺设计NY/T 1220.1-2006 沼气工程技术规范 第 2 部分：供气设计NY/T 1220.2-2006 沼气工程技术规范 第 3 部分：施工及验收NY/T 1220.3-2006 沼气工程技术规

14、范 第 4 部分：运行管理NY/T 1220.4-2006 沼气工程技术规范 第 5 部分：质量评价NY/T 1220.5-2006 畜禽养殖业污染物排放标准 （GB18596-2001） 污水综合排放标准 建筑防雷设计规范（2000 年版） GB 50057 - 94 给水排水工程构筑物结构设计规范 GB 50069 - 2002 给水排水工程混凝土构筑物变形缝设计规程 CECS 117:2000 给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程 CECS137:2002 工业与民用供配电系统设计规范 低压配电装置及线路设计规范 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 电力装置的继电保护和自动装置设计规范

15、 2.2 设计原则 按照项目总体规划及医院污水专业规划制定的指导思想，实现污水无害化处理。 执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规规范及标准。 妥善处理和处置生产过程中产生的污泥防止二次污染。 降低能耗和成本，减少工程总投资，充分发挥项目的社会、经济和环境效益。 在保证污水工程达到设计要求的前提下，尽量减少投资和运行成本； 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”； 处理系统力求操作管理简便，降低劳动强度； 工艺设计根据污水工程规划年限、工程规模和建设目标，选择投资省、占地少、工期短、 运行稳定、操作简便的工艺路线。做到先进、经济合理、安全适用； 所设计的工艺

16、流程、构（建）筑物、主要设备、设施等应能最大限度地满足生产和使用 的需要，以保证污水建设工程功能的实现； 在不断的总结生产实践经验和吸收科研成果的基础上，积极采用经过实践证明行之有效 的新技术、新工艺、新材料和新设备； 应以近期工程规模为主，兼顾远期规划，并为今后发展预留改、扩建的余地； 2.3 设计思想 根据项目可研报告，经过现场实地勘测，收集资料，进行方案讨论，着重从总平面、工 艺选择、池体结构、配套设施、环境保护、设备、电气、安全、给排水、加热保温、建筑单 体和技术经济等环节进行了分析研究，形成该初步设计技术方案。按照建设部“建筑工程设 计文件编制深度的要求”完成本初步设计方案。在设计方

17、案中，充分利用场地和周边地形条 件，提高土地利用率，力求最佳设计布局方案，在满足工艺要求的前提下，努力创造出一个 整体有序、布局合理、物流畅通、环境优美的沼气中心，提供安全、卫生、清洁的工作环境。 2.4 设计布局 沼气站场区占地 2500m2，全场建筑物占地 1500m2，场区绿地面积 700m2，绿化率 28%， 场区内道路占地面积 300m2，场区内修二种通行道路，一条作为主路（净道）路宽为 6m， 其余作为辅路，道宽为 3m，环绕厂内各建筑通道。场区周围建 5m 的绿化带，场区绿化草 坪和灌木类植物，建筑物周围路面硬化，场区物流沿主辅路干道均能行走，沼气站内交通道 路畅通，消防通道满足

18、要求。沼气站与其它建筑和人员活动区域相距很远，施工不会造成对 周围环境的影响。总平面布置见初步设计总平面。 1）沼气站场区建筑布置分为两个功能区，即沼气生产区，包括发酵系统、贮气系统和 沼气净化系统；另分为原料储存和预处理加工系统，空余部分为绿化草坪和道路，厂区内道 路连接成一个整体。 2）沼气站布置依场区现有面积，考虑建筑、农业种植区方位等以及沼气生产各环节和 沼气输配方案，以期各类能流物流运移路程最短。道路各控制点之间纵向、横向坡度均大于 1.0，场区双车道路边转弯半径为 6m。 3）交通组织：沼气站内主要物流直接与原料储存仓库连接，沼气站与整个场区交通环 路通畅，消防通道满足要求。 第三

19、章 工艺设计 3.1 工艺设计依据 潜山县中泰六和养殖有限责任公司，常年存栏生猪 6500 头，每天实际收集猪粪 22.75m3，猪尿及冲洗废水 52.25m，辅以破碎秸秆进行二级厌氧中温发酵。 3.2 工艺设计计算 3.2.1 水力滞留时间计算水力滞留时间计算 t=v/q (1) 式中： v-厌氧消化装置有效容积，单位为立方米（m3）； q-料液设计流量，单位为立方米每天（m3/d）； t-水力滞留时间，单位为天（d）； 设计罐体规格为 10m11.5m，共计 3 台； 罐体有效容积为 v=800 m3; 料液设计日处理量为 q=75m3； 则水力滞留时间为 t=3800 m3/75m3=3

20、0d（其中一级发酵 20 天，二级发酵 10 天） 3.2.2 进料浓度计算（进料浓度计算（COD） S 进水= （S 猪粪q 猪粪+ S 废水q 废水 ）/q (2) 参照沼气工程技术规范取猪尿及冲洗废水 S 猪尿及废水=11000mg/L 鲜猪粪 TS 20%，S 猪粪=150000mg/L，； q 猪粪=23m，q 猪尿及冲洗废水=52m，代入公式 2 得： S 进水=49000mg/L 3.2.3 容积有机负荷容积有机负荷 Nv=S 进水 q /v (3) 式中： v-厌氧消化装置有效容积，单位为立方米（m3）； q-料液设计流量，单位为立方米每天（m3/d）; Nv-有机容积负荷，单

21、位为千克（化学需氧量）每立方米kg(COD)/ m3d； S 进水-进料浓度，单位为千克（化学需氧量）每立方米kg(COD)/ m3d； 罐体有效容积为 v=2400 m3; 料液设计日处理量为 q=75m3； 进料浓度 S 进水=49 kg(COD)/ m3d，代入公式 3 得： Nv=1.53kg(COD)/ m3d，该项目设计主体工艺为升流式厌氧固体反应器（CSTR），该 工艺在中温或接近中温消化条件时，处理畜禽粪便的容积负荷宜为 1kgCOD/ m3d5kgCOD/ m3d，该项目的容积负荷基本符合畜禽粪便处理要求。 3.2.4 沼气产气量计算沼气产气量计算 VCH4=0.35QSr-

22、1.42QX (4) 式中，VCH4-CH4 产量(米 2/日); Q-进料流量(米 2/日); Sr-去除的 COD(千克/米 3)，Sr= S 进水- S 出水 X-反应器内 VSS 浓度(千克/米 3) 忽略合成细菌而减少的甲烷量，近似采用如下公式： VCH4=0.35QSr (5) 一般认为，在正常的厌氧工艺运行条件下，CH4 约占 65%，则沼气产量为： V 沼气= VCH4/0.65=0.538 Q Sr (6) S0=49kgCOD/ m3d；CSTR 工艺的处理能力在 75%85%，本工程取处理能力为 85%计 算， Sr= S0 85%=41.65kgCOD/ m3d; 则带

23、入公式（6） V 沼气=0.538QSr=0.53875m341.65kgCOD/ m3d =1680m3/d 日产量为：该项目设计预计产沼气量最大值为 1680m3（max） 3.3 工艺选择 根据猪粪特点以及以往工程成功经验，本项目采用二级发酵中温 CSTR 工艺，工艺流程 图见附件 1。 3.4 工艺流程简述 预处理阶段：预处理阶段：预处理构筑物有混合池、格栅渠、集粪池，由场区收集而来的粪污混合物 流入混合池，在混合池内经立式搅拌器搅匀，再根据工艺需求添加辅料破碎秸秆，后经过自 动粗格栅把杂质分离而流入集粪池。集粪池停留时间为 2 天，在集粪池内调潜水搅拌器、潜 水供料泵、超声波液位计，

24、供料泵采用液位自动控制，潜水搅拌器间断运行，以防沉淀堆积， 同时在集粪池底布置蒸气管，进行发酵前预加热措施。 中温发酵阶段：中温发酵阶段：3 台 800 立方厌氧发酵罐，采用中温 CSTR 工艺，二级发酵，一级、二 级停留时间分别为 20 天和 10 天，加热温度来源于余热锅炉、发电机烟气换热、发电机缸套 水换热三部分，在罐体设置加热盘管，维持中温 35 摄氏度，高位、中位、低位温差不超过 1 摄氏度，在罐顶设立式搅拌器 1 台，间歇运行。进料设高位、低位进料口两个，罐底设置 放空管，安装高位、中位、低位发酵液取样观察，进料总端设电磁流量计进行计量，3 台发 酵罐的运行方式为“2+1” ，即一

25、级发酵两台，完毕后自溢流入二级一台发酵，同时也可以进 行 3 台一级发酵，根据运行工艺要求调整。 后处理阶段：后处理阶段：发酵液进行中温发酵完毕后，自溢流入暂存池，再由暂存池潜水泵泵入固 液分离机进行固液分离，供料泵采用变频控制，分离而得的沼渣在凉晒棚进行继续干化，后 续设计可进行有机肥生产加工；分离的沼液流入贮存池，沼气可浇地（做液态肥使用） ，设 计预留有抽升装置、计量装置，可直接抽入罐车运输，剩余的沼液流理氧化塘，进行人工加 强自然净化处理，进水排入可接纳水体。 沼气净化与贮存：沼气净化与贮存：沼气产量以常年日均不低于 1500 立方计算，沼气经过除尘、脱水、 脱硫、稳压、计量后，进入储

26、气柜，设计 300 立方双膜贮气柜 3 座，3 座贮气柜独立运行， 互不影响。沼气在进入贮气柜前先进行脱水、脱硫处理，脱水采用汽水分离器，内设不锈钢 钢网；脱硫为干式脱硫，脱硫剂为三氧化二铁。沼气管线在运行过程中的压降不超过 1kPa。净化后的参数为：甲烷体积含量不低于 48-55%； H2S20mg/Nm3；温度35，最 大温度梯度：0.5%/30s；最大粉尘颗粒度：1m 粉尘最大含量：5mg/Nm3CH4；氨最高含量 2mg/ Nm3CH4；硅类化合物： 10mg/ Nm3CH4。 沼气利用：沼气利用：沼气利用有三种方式：其一供给附近 300 户农户用于生活燃烧，其二为供沼 气锅炉燃烧加热

27、发酵液，其三为供沼气发电机发电以满足场区用电要求。多余的沼气和调试 期间的沼气可以燃放火炬燃烧排放，火炬燃放的沼气不经过脱硫装置。 余热回收与供热：余热回收与供热：此系统为供热与余热加收两部分，热量来源有两处，沼气锅炉产生热 量与发电机烟气缸套水热量，经过板框换热器换热和热平衡水罐换热后，用于加热厌氧反应 罐，同时也可以在集粪池用蒸气进行直接预热。锅炉用水和循环水来源与软化水装置，装置 供水为场区自来水。 其它说明：其它说明：DCS 系统控制，全系统自动运行控制。主要测温、测压等采集元件，PLC 等控制元件采用西门子等进口品牌。 配电要求：室内配电柜为 GGD 型，柜体钢板厚度不小于 2mm，优质冷扎钢板经先进的 冲压开孔工艺，表