万头猪场沼气工程

万头猪场沼气工程 引言： 一般我们所提到的万头猪场，指的是出栏量在 1 万头左右的养猪场，其实际存栏量一 般在 5000-6000 头。万头猪场的粪便及污水的排放量是比较大的，对周边的环境影响也比 较严重，因此对于固废的再利用和合理的排放显得尤为重要，一般情况我们都采用建设沼 气工程，已达到粪便和污水的合理再利用，并且产生的三沼成了很好的有力资源。如何建 设好沼气工程是我们在此探讨的重点。 1 首先要谈的是万头猪场的牲畜组成和周期情况： 1.1 万头猪场牲畜组成和数量如下： 1.1.1 妊娠母猪数=周配母猪数15 周； 1.1.2 临产母猪数=周分娩母猪数单元产栏数； 1.1.3 哺乳母猪数=周分娩母猪数3 周； 1.1.4 空怀断奶母猪数=周断奶母猪数+超期未配及妊检空怀母猪数（周断奶母猪数的 1/2） ； 1.1.5 后备母猪数=（成年母猪数30%12 个月）4 个月； 1.1.6 成年公猪数=周配母猪数32.5(公猪周使用次数)+1-2 头(按 3 次本交计算)； 1.1.7 仔猪数=周分娩胎数4 周10 头/胎； 1.1.8 保育猪=周断奶数4 周； 1.1.9 中大猪=周保育成活数16 周； 1.1.10 年上市肉猪数=周分娩胎数52 周9.1 头/胎(仔猪 7 周龄上市)； 1.1.11 配种分娩率 85%，胎均产活仔 9.5 头以上，胎均上市 9.3 头，成年母猪年淘汰 （更新）率 30%，成年母猪年产胎数 2.20 头，年均提供上市仔猪数 20.46 头。 1.2 万头猪场实际存栏情况： 1.2.1 妊娠母猪数：360 头； 1.2.2 临产母猪数：20 头； 1.2.3 哺乳母猪数：60 头； 1.2.4 空怀断奶母猪数：30 头； 1.2.5 后备母猪数：48 头； 1.2.6 成年公猪数：30 头； 1.2.7 后备公猪数：6 头； 1.2.8 仔猪数：800 头； 1.2.9 保育猪：760 头； 1.2.10 中大猪：2949 头； 合计：5063 头（其中基础母猪为 470 头） 在此基础上才可以达到万头猪场的年上市肉猪数 1 万头以上。 2 根据万头猪场各种猪的组成及周期计算产粪量、尿液及污水量。 2.1 根据以上数据可以计算出万头猪场每天的产粪量。 母猪总数为 518 头，母猪日产粪量约为 3.6 公斤，每天产粪 1.86T；公猪总数为 36 头， 公猪日产粪量约为 2.6 公斤，每天产粪 0.09T；仔猪总数为 800 头，仔猪日产粪量约为 1 公斤，每天产粪 0.8T；保育猪和大中猪总数为 3709 头，保育猪和大中猪日产粪量约为 1.75 公斤，每天产粪 6.5T；万头猪场平均日产粪量约为 9.25T，平均每头猪的产粪量约为 1.83 公斤。 2.2 根据不同种类猪的组成计算尿液量和污水量。 由于区域环境的不同以及季节的变化，猪场的产尿量和污水用量差异比较大，在这里 我们还是取平均值，一般每头猪的尿液量为 3.5kg/天，污水量为 20kg/天；因此按照平均 值计算，日产尿液量大概在 17.72T，冲洗污水量大概在 101.26T。 3 万头猪场建设沼气工程规模及选型的确定。 3.1 反应器容积规模的确定。 3.1.1 以 CSTR 工艺为例： 以 CSTR 工艺为例，进料浓度一般为 8%，HRT 为 24 天，猪粪的含水量为 82%，要达到 8%的 进料浓度，9.25T 鲜粪需要添加 11.56T 的尿液和冲洗污水，因此，每天的进料量为 20.81T，平均滞留时间为 24 天，厌氧反应器的容积至少在 500m，如果考虑反应器的容积 率，一般在 85%，反应器容积就要考虑扩大到 600m规模。 3.1.2 以 USR 工艺为例： 如果采用 USR 工艺，进料浓度可以控制在 3-5%，那么每天的进料量就将增加到 41.65T；因为 USR 反应器的固体滞留期(SRT)和微生物滞留期(MRT)比水力滞留期高得多的， 从而提高了固体有机物的分解率和反应器的效率。所以采用 USR 工艺可以适当缩短 HRT， 一般控制在 15 天-18 天比较适宜，由此可以得出，采用 USR 工艺反应器的容积可以选择在 600m-750m的规模范围内。 因此可以得出一个结论，一个万头猪场如果采用 CSTR 工艺，需要建 500-600m规模的 反应器；如果采用 USR 工艺，需要建 600-750m规模的反应器。不过根据各地气候条件和 业主的需要也可以在满足原料充足的条件下适当的调整规模大小。 建议养殖业主和设计单位在设计大中型沼气工程的时候，一定要结合养殖场实际粪源 量的情况来设计反应装置的容积规模，不能随意扩大或缩小；如果设计规模小于养殖场实 际原料的处理量，就会造成多余无法处理或者进入反应器后造成容积负荷增大，影响反应 效果和产气率。如果设计规模大于养殖场实际原料的处理量，就会造成反应器容积率降低， 滞留时间延长，降低产气率的同时也增加了污泥的沉淀几率，会造成大量污泥堆积无法排 除，影响整个反应器的正常运行。 3.2 储气装置规模的确定： 根据反应器的规模，基本可以确定储气规模，我们按照常温发酵 1:1 的容积产气率来 计算，一般储气柜的容积确定为反应器容积的 50%60%，如果主要用于发电，则储气柜的 容积确定为反应器容积的 40%；储气装置和沼气利用都必须严格按照反应器规模来量身定 做，储气装置的规模只要按照比例来确定就比较简单，在这里我们主要谈沼气利用装置的 选择。 3.3 增温加热装置规模的确定： 一般在北方，沼气工程多用于锅炉供暖。据有关资料，一个 15m的沼气池能够保证 50 平方米的房屋进行利用沼气采暖。按照有关数据计算，单位面积供暖热指标为 81.5104.5w/；农户住宅热负荷：Q 总=单位面积供暖热指标建筑面积，供暖时间： 8h/d，燃烧器热负荷：Q=3Q 总，按 100w/=360kJ/h/计，取面积 100/户， 360kJ/h/ 100=36MJ/h=1.7 m沼气，采暖 8 小时，需要沼气13.6m；因此 600m 规模的沼气工程可以供 44 户农户的供暖需要。 而在南方沼气工程多用于供户和沼气发电，按照每户每天用气 2m计算，一个 600m规 模的沼气工程可以满足 300 户的用气需求。 3.4 沼气发电装置规模的确定： 如果沼气用于沼气发电，农村以 3-10kw 沼气机和沼气发电机组为主；酒厂、糖厂、畜 牧场、污水处理厂的大中型环保能源工程，主要以单机容量为 50-200kw 的沼气发电机组为 主。 “十五”期间研制出 20600kW 纯燃沼气发电机组系列产品，气耗率 0.60.8m3kw h(沼气热值 21MJm3)。用于发电的沼气，其组分中甲烷含量应大于 60，硫化氢含量 应小于 0.03，供气压力不低于 26kPa。以柴油机改装为全燃沼气的奥托机时，因为沼 气中含 CO2，在不改变原发动机容积的情况下，由于不能增加混合气的热值，所以沼气发 动机热效率一般在 2530范围。发动机的热效率为 35%，发电机的热效率为 90%时， 则每立方米沼气可发电约 1.52 度。 因此 600m规模的沼气站发电机组规格选择: 日沼气产量24 小时1.5kwh/m，即 600m24h1.5kwh/m=37.5kwh/h，选择 35KW50KW 发电机组比较适宜