兴盛牧业大中型沼气工程建设项目可研报告(62页)-工程可研(编辑修改稿)

兴盛牧业大中型沼气工程建设项目可研报告(62页)-工程可研(编辑修改稿)内容摘要：

肥按 吨计算需 18750 吨。 因此本项目工程所产生的 沼渣和沼液能够在周围的农田、菜地和果园中得到综合性的利用。 技术目标 在项目场区内推行清洁生产，采用科学合理的饲料配方和饲养管理技术，大幅度降低粪污对场区的污染，确保生产的安全和人身的健康： 对养牛场的粪便污水治理，从生产工艺上进行改进，采取 干清 粪工艺（减少用水量，力争用最少的水冲更多的粪），减少污水量； 雨污分流（雨水采用自然排放水体，污水全封闭集中治理）；。 最大限度地保存粪的肥效与能效，同时便于收集和运输，以利于集中高效生产沼气和有机生物肥料。 按照循环经济的原则，依据 “资 源 产品 资源 ”的循环再生模式，针对项目区的实际情况和排放要求，产品设计方案为： 粪便 和冲洗废水经厌氧发酵产生沼气，沼气用于 场区发电 ；沼气发酵后的沼渣 沼液 可直接施肥，也可添加适量的氮、磷、钾和各种微量元素，经深加工制成高效液肥，做叶面喷施肥和无土栽培营养液，也可作为追肥使用，能快速补充植物所需营养，并可预防多种病虫害，明显提高产品品质与产量，从而促进养牛场周边农村绿色农业、有机果品产业的发展，提高了产品的附加值和经济回报率。 质量目标 粪便在经过厌氧发酵的处理后可作为生物有机肥加以利用，多余废水经 沉淀净化处理后，可达到国家《畜禽养殖业污染物排放标准》（ GB18596— 2020 标准）中所规定的标准，即： CODcr 浓度 400mg/l] BOD5 浓度 150mg/l] SS 浓度 200mg/l] 氨氮 80mg/l] 总磷 (以 P 计 )] PH 值 [－ ] 管理目标 实行独立核算，自负盈亏的管理经营模式，建立一套科学、完整、规范的经营机制和运行机制，实现种植、养殖、沼气和沼液、沼 渣利用等环节协调发展，以达到能源生态良性循环的目标。 养殖场现有肉牛 1200 头，干清粪，日排粪污 25 吨，污水 25 吨。 采用完全混合式厌氧消化技术。 拟建项目如下： （ 1）容积 1000m3 的地上厌氧消化罐 1 座及配套设施； （ 2）滞留期 20 天。 （ 3）沼液贮存池 450m3； 沼气工程总占地面积 2020m2。 第 6 章 工艺技术方案与设备选型 工程模式与工艺技术路线是能源环境工程建设的关键。 处理模式与工艺技术路线选择是否合理直接关系到工程的处理效果、 运转稳定性、投资效益、运转成本和管理操作水平等。 因此，必须结合实际情况，综合考虑各方面因素，慎重选择适宜的处理模式及工艺技术路线，以达到最佳的处理效果和经济效益。 工程模式概述 畜禽 养牛场 废弃物处理的基本 工程 模式 ： 能源生态模式 该模式依靠现代化的设备组成比较完善的处理系统，将 养牛场 废物经过一系列的生物发酵处理，产生沼气，最大限度地回收能源，以能源开发（供热）为核心，以沼渣、沼液的综合利用为纽带，以多种设施农业利用为依托，大幅度提高畜禽 养殖 业废弃物综合利用效益，消除畜禽 养殖 废弃物产生的环境 污染。 能源环保模式 对于处在大城市周边，必须就地发展且规模很大的 养牛场 ，则须对产生的粪便干湿分离，粪便进行微生物发酵制成沼气供热或发电，同时建设污水处理工程对污水进行工程化处理，实现达标排放。 种养平衡模式 在耕地较多的地方，遵循生态学的原理，通过按土地规模确定畜禽 养殖 规模，以土地消纳 养殖 废物，制定并实施科学规划，用 养殖 废物作为种植业有机肥料供应源，将 养殖 废物密闭存放腐熟后就地还田。 土地利用模式 该模式是建立有机肥厂，依靠简单设备，将 养殖 废物干湿分离，将其中干物质进行堆肥发酵，生 产商品有机肥，销售到更远的地区。 实现在更大区域内的种养平衡。 再利用天然或人工的湿地、厌氧消化系统对污水进行净化处理。 通过资 源化处理 养殖 废物和污水，实现畜禽 养殖 环境效益和经济效益的双赢。 达标排放模式 对于那些耕地少、土地消纳量小，又不具备沼气或生产有机肥条件的地方，而当地必须就地发展畜禽 养殖 业的区域，则须建设污水处理工程，对集约化 养牛场 产生的废水进行工程化处理，实现达标排放，产生的固体废弃物应按照有关法规、标准综合利用生产有机肥或进行减量化、无害化处理和处置。 以上五种模式中，土地利用模式或种养平 衡模式相对资金投入最小； 能源 生态模式的投入产出比最大，经济效益、环境效益较明显； 能源环保模式次之； 而达标排放模式主要目的是实现污染物达标排放，资金投入较大，经济效益较低。 表 61 不同模式的比较分析 类别 适用地区 优点 缺点 能源 生态模式 周边有农田、果林、鱼塘或水生植物的 养殖场。 占地少、能源回收率和资源综合利用率高，经济效益好，不产生环境污染。 前期投资较大，对操作人员技术要求高。 能源 环保模式 大城市周边经济发达，土地紧张， 养殖 规模大，粪便产生量很大。 污 水达 标排放，可生产 有机肥，又可生产沼气，供热或发电。 投资很大、运行费用高，对操作人员技术要求很高。 种养平衡模式 有足够土地，常年种植施肥量大的作物（如蔬菜、瓜果等）， 养殖 规模以猪出栏数计算在 2万头以下 养殖场 （区）。 投资少、无需专人管理。 需要大面积的土地，粪肥施于农田时要选择合适时机，且粪肥用量受到限制，可能污染地下水并对大气产生一定的污染。 土地利用模式 离城市较远，气温较 投资少、运行 占地面积大，能源回 高，有足够的土地，地价较低、有滩涂、荒地、林地或低洼地可作废水湿地处理系统的地区。 一般要求 养殖 规模以猪出栏数计算在 5万头以下。 费用低、不耗能。 收率低，可能污染地下水。 达标排放模式 大中城市周围，经济比较发达，土地紧张，粪便产生量较大的 养殖场 污 水排 放完全达到国家标准。 投资较大，运行费用高，经济效益低。 结合养牛场的实际情况以及长远规划，我们选择能源生态模式，为保定市开创绿色养牛场建立示范，同时保障公司的经济效益，达到双赢的目的。 工艺概述 废水厌氧发酵生物处理技术发展到今天已经取得很大的发展，已开发出的各种厌氧反应器种类很多，目前，在畜禽 养殖 行业 养殖 废物资源化利用方面 ，应用较多的是全混式厌氧反应器（ CSTR）、升流式固体反应器（ USR）和上流式厌氧污泥床（ UASB）。 全混式厌氧反应器（ CSTR）该工艺特点是对 养殖 废物水悬浮物（ SS）没有严格要求，适用范围广。 这就是全混式厌氧发酵罐在畜禽屠宰业使用最广的原因。 CSTR 一般为钢混结构或全钢制，装有搅拌和回流装置，操作简便、启动容易，一般半个月到一个月就可以投入正常使用。 升流式固体反应器 (USR)是一种结构简单、适用于高悬浮固体原料的反应器。 原料从底部进入消化器内，与消化器里的活性污泥接触，使原料得到快速消化。 未消化的 生物质固体颗粒和沼气发酵微生物靠自然沉降滞留于消化器内，上清液从消化器上部溢出。 上流式厌氧污泥床（ UASB）反应器主体是内装颗粒厌氧污泥的容器，其技术关键是三相分离器、布水系统及该装置的运行条件，特别是形成颗粒污泥的工艺条件是确保该反应器高效的关键。 升流式固体反应器 (USR)和上流式厌氧污泥床（ UASB）两种工艺主要用于高浓度有机废水的处理，对混合液的悬浮物均有严格要求，否则会影响反应器的处理效率，且容易造成反应器内部料液结层、管路堵塞等故障。 相对于以上两种工艺，全混式厌氧反应器（ CSTR）具有实用、 操作简单、运行稳定等优点。 一体化设备， 这种采用作物和粪便两种原料进行混合发酵的沼气工程在德国得到快速发展。 由于混合发酵原料 SS 含量和 TS 浓度都比较高，适合采用全混合厌氧反应器。 从采用的反应器类型看，约 90%为立式全混合反应器，少数采用卧式反应器，主要用于含沙和纤维量高的原料，而且受结构限制，此类反应器的容积一般低于 300m3，还有不到 10%的工程采用两种反应器联合应用的方式。 随着材料技术的发展，一些工程采用了将发酵罐和储气柜一体化的设计，即在反应器的上部安装双层膜用以储存沼气，受结构的局限，这种反应器的容 积最大不宜超过 1200 m3，如果建造更大容积的反应器，则多采用立式大型全混合反应器，即我公司现在用的 CSTR 工艺。 表 62 工艺对比 序号 类别 CSTR UASB USR 一体化设备 1 原料范围 所有类型 有机原料 高 COD 污水 各类畜禽粪便 所有类型 有机原料 2 原料 TS 浓度 5～ 13% 2% 3～ 5% 5～ 13% 3 应用区域 全国各地 中部、南部 中部、南部 全国各地 4 水力停留时间 10～ 30 天 1～ 5 天 8～ 15 天 10～ 30 天 5 单位能耗 低 高 中等 低 6 单池 容积 3003000m3 2003000m3 2002020m3 3001000m3 7 操作难度 中等 易 中等 中等 8 产气率 ～ ～ ～ ～ 9 经济效益 较高 中 高 较高 10 沼液处理难度 易 易 难 易 结合本项目排污情况以及后期处理对沼渣沼液的深加工，我们选择全混式厌氧反应 器（ CSTR）。 本项目综合利用系统包括了以下内容： CSTR 厌氧 发酵生物技术 沼渣液固液分离技术 沼气净化和利用技术 沼气发电供热技术 固体、液体高效复 合有机肥技术 经过综合处理系统，从环境保护和资源利用的角度出发，走规模处理和综合利用的道路，能够促进我国畜禽养殖业的进一步发展，保证良好的生态农业大循环。 工艺选择原则 （ 1） 采用先进、成熟、运行可靠的沼气工程技术，适应企业的发展； （ 2） 在保证沼气工程达到设计要求的前提下，尽量减少投资和运行成本； （ 3） 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 ”； （ 4） 沼气系统力求操作管理简便，降低劳动强度。 工艺流程 根前面的工艺介绍及表 62 的对比，本工程选用 CSTR 一体 化 工艺，流程如下图所示： 图 61 工艺流程图 工艺流程说明 冲洗 废水经过一道格栅渠后自流入集污池，污水与鲜粪一起进入调配池，在养牛场 发电 沼气净化 集污池 储液池 农田、果 林、 蔬菜 一体化厌氧反应器 沼渣、沼液 浆式搅拌机的作用下，粪水混合均匀， 粪污经过 折流沉砂 渠， 沉去部分砂子 ，自流进入调节池，在搅拌机的搅拌下混合均匀，原料 由 切割泵泵入 CSTR 厌氧反应一体化设备 ，原料在厌氧反应 一体化设备 内在厌氧菌的作用下厌氧发酵，产生的沼气，沼气经过脱水、脱硫，经过阻火器 用于场区发电及周围户用，发电机余热给一体化设备和调配池增温加热 ； CSTR 厌氧反应 一体 化设备 出来的沼渣和沼液流入沼渣沼液 浓缩 池 经固液分离后， 用来灌溉农田。 仪器设备选型原则 （ 1）充分利用现有的设备、设施，发挥整合效果、提高综合配套能力、填平补缺的原则。 （ 2）设备性能优良、技术先进、安全可靠、经济适用的原则。 （ 3）功率与生产规模相适应，并预留一定负荷的原则。 仪器设备购置 CSTR 厌氧发酵罐采用 碳钢防腐钢板焊接而成， 具有抗强酸，强碱的功能 ,使用寿命可达 30 年，施工便捷。 CSTR上部为 双层膜生物气体储存器。 由内层膜和外层膜组成，外层膜和内层膜 之间气密，外层膜构成存储器外部球体形状，内层膜则与底膜围成内腔以存储生物气体。 储存器设有防爆鼓风机，防爆送气鼓风机自动按要求调节气体的进 /出量，以保持存储器内气压的稳定，同时在恶劣天气条件下保护外层膜。 净化装置包括气水分离器和脱硫净化塔。 （ 1）气水分离器 沼气是高湿度的混合气体。 沼气自厌氧发酵罐进入管道时，温度逐渐降低，管道中会产生大量含杂质的冷凝水。 如果不从系统中除去，容易堵塞、破坏管道 设备。 沼气管道最靠近厌氧发酵罐的位置，沼气温降值最大，产生的冷凝水最多，因此，在此处设置一台气水分离器，去除沼气 中的冷凝水。 在沼气系统中，管线一般设计为 1%左右或更大的坡度，在管线最低点也设置气水分离器。 （ 2）脱硫塔 以粪便为原料厌氧发酵后产生的沼气中 H2S约占总体积的 %～ 1%。 一般沼气利用设备要求沼气中的 H2S含量低于 %，因此沼气利用系统中必须设置脱硫装置，本项目采用干式脱硫塔，位于储气装置输 入 管路 前。 项目购置仪器设备 32 台（套）。 具体设备型号、数量详见表。 序号 名 称 规格型号 单位 数量 1 拦污格栅 台。