生态农业示范场沼气工程项目可行性研究报告.doc

生态农业示范场沼气工程项目 1 目目 录录 第第 1 章章 项目摘要项目摘要.1 1.11.1 项目提要项目提要 1 1 1.21.2 可行性研究报告编制依据可行性研究报告编制依据 3 3 1.31.3 主要技术经济指标主要技术经济指标 5 5 第第 2 章章 项目必要性和可行性项目必要性和可行性.6 2.12.1 项目建设的必要性项目建设的必要性 6 6 2.22.2 项目建设的可行性项目建设的可行性 9 9 第第 3 章章 市场需求与预测市场需求与预测.11 3.13.1 沼气利用的需求沼气利用的需求 1111 3.23.2 有机肥料的需求有机肥料的需求 1111 第第 4 章章 项目建设单位基本情况项目建设单位基本情况.13 第第 5 章章 项目建设目标项目建设目标.14 5.15.1 建设规模建设规模 1414 5.25.2 建设目标建设目标 1414 第第 6 章章 项目地点选择项目地点选择.16 6.16.1 项目选址原则项目选址原则 1616 6.26.2 项目选址项目选址 1616 6.36.3 项目点基础数据项目点基础数据 1717 第第 7 章章 工艺技术方案分析工艺技术方案分析.19 7.17.1 工艺技术确定原则工艺技术确定原则 1919 7.27.2 工艺方案的比选工艺方案的比选 1919 7.37.3 工艺计算工艺计算 2929 生态农业示范场沼气工程项目 2 第第 8 章章 项目建设内容项目建设内容.31 8.18.1 建筑工程建筑工程 3131 8.28.2 设施装备工程设施装备工程 3232 8.38.3 安全生产及公用工程安全生产及公用工程 3333 第第 9 章章 建设期限及实施进度建设期限及实施进度.35 9.19.1 建设期限建设期限 3535 9.29.2 实施进度实施进度 3535 第第 10 章章 环境保护环境保护.36 10.110.1 项目建设过程中对环境的影响及治理方案项目建设过程中对环境的影响及治理方案 3636 10.210.2 项目运行后对环境的影响及治理方案项目运行后对环境的影响及治理方案 3636 第第 11 章章 节能减排节能减排.38 11.111.1 合理用能标准及节能设计规范合理用能标准及节能设计规范 3838 11.211.2 节能减排措施节能减排措施 3838 11.311.3 节能减排效果分析节能减排效果分析 3939 第第 12 章章 项目组织管理和运行项目组织管理和运行.41 12.112.1 项目的组织管理项目的组织管理 4141 12.212.2 项目的运行管理项目的运行管理 4242 第第 13 章章 招标方案招标方案45 13.113.1 招投标组织招投标组织 4545 13.213.2 招投标依据招投标依据 4545 13.313.3 招投标范围招投标范围 4545 13.413.4 招标方式招标方式 4545 13.513.5 招标程序招标程序 4646 13.613.6 招标方案招标方案 4646 生态农业示范场沼气工程项目 3 第第 14 章章 投资估算与资金筹措投资估算与资金筹措.47 14.114.1 投资估算依据及范围投资估算依据及范围 4747 14.214.2 资产投资总额资产投资总额 4747 14.314.3 建设期利息建设期利息 5050 14.414.4 资金筹措资金筹措 5050 第第 15 章章 效益分析与风险评价效益分析与风险评价.52 15.115.1 项目的环境和社会效益分析项目的环境和社会效益分析 5252 15.215.2 项目的财务评价项目的财务评价 5252 15.315.3 风险分析风险分析 5757 第第 16 章章 结论与建议结论与建议59 16.116.1 结论结论 5959 16.216.2 建议建议 5959 第第 17 章章 其他附件其他附件60 （一）附图（一）附图6060 （二）附表（二）附表6060 （三）附件（三）附件6060 1 第第 1 章章 项目摘要项目摘要 1.11.1 项目提要项目提要 1.1.1 项目名称项目名称 xxxx 县 xx 生态农业示范场沼气工程项目 1.1.2 建设单位建设单位 xx 县 xx 生态农业示范场 法人代表： 1.1.3 建设地点建设地点 xxxx 县 xx 镇上新村 1.1.4 建设期限建设期限 项目拟自 2009 年 1 月 1 日开始实施，2009 年 12 月 31 日结束。 项目建设期限为一年。 1.1.5 项目主管部门项目主管部门 xx 壮族自治区林业局 1.1.6 项目可行性研究报告编制单位项目可行性研究报告编制单位 xx 环境科学研究院成立于 1963 年，隶属于国家环保总局和 xx 市人民政府双重领导。现有职工181 人，其中专业技术人员 145 人，拥有一支技术基础雄厚、层次结构合理、学科配套齐全的 科研队伍。在 40 余年的科研历史进程中，其坚持不断创新，与时 俱进，形成了完善的组织机构、管理体系和科研体系，成为集环境 科学研究与高新技术开发、环境咨询服务与环境工程设计、环境工 程建设与环境设施运营的综合性环保科研机构。特别是近年来，在 区域环境综合整治、生态环境保护和危险废物处理处置等领域取得 了显著的成绩。 2 xx 环境科学研究院具有国家颁发的建设项目环境影响评价、 环境工程咨询、环境工程设计、环保设施运营等4 个甲级资格证 书。先后承担了国家许多大型建设项目环境影响评价及重大环保工 程和设施的咨询、设计及运营等工作。其分别与世界银行、联合国 工发组织等国际机构及美国、日本、韩国等国家的20 多个环保组 织、公司建立了业务联系，并且还分别与清华大学、北京大学、复 旦大学、中国环境科学研究院等多所大学或研究机构建立了合作关 系，拓展了研发领域、提升了核心竞争力。 40 多年来，先后承担 了国家、省、市下达的各级各类科技攻关课题和环境科研课题 300 余项，其中 100 余项科技成果，荣获国家、省（部）、市各级 科技进步奖，为国家的环境科研事业做出了突出贡献。 1.1.7 建设规模和产品方案建设规模和产品方案 猪场现有存栏生猪 7300 多头，其中种母猪 800 头，年出栏大、 中、小生猪 13000 多头，出栏率为 180%。猪场采用人工干清粪工艺， 每天产生鲜猪粪 16t，日排猪粪尿综合污水 110m3。 根据现有的固废及污水量，项目将建设池容 600m3的 usr 反应 器 1 座，附属池容 50m3的酸化调节池，池容 12m3的沉淀池，池容为 210m3的储气膜 1 个，容积按 8h 产气量进行设计。项目建成后，将产 沼气 22.56 万 m3/a，每年无偿向周边 65 户农民供气 3.56 万 m3，7.52 万 m3用于发电，其余用于物料加温等猪场生产生活用能；产沼液 3.58 万 m3/a，产有机肥 642t/a，拟将全部用于周围林果园的种植以及 鱼塘的养鱼。 1.1.8 投资估算和资金筹措投资估算和资金筹措 该项目总投资 230.86 万元。其中土建工程投资 120.35 万元，占 总投资 52.14%；仪器及设备投资 82.15 万元，占总投资的 35.58%； 3 其他投资及不可预见费 28.36 万元，占总投资的 12.28%。项目计划向 农业部申请禽畜养殖场大中型沼气工程中央补助资金 103 万元，向地 方财政申请配套资金 11 万元，其余 116.86 万元由项目承担单位自筹 解决。 1.1.9 效益分析效益分析 项目将建设以沼气工程为纽带集种植、养殖为一体的农牧企业高 效能源生态模式，实现畜禽养殖场废弃物的无害化、资源化和减量化 目标，在环境、社会、经济诸方面都有显著效益。本项目可有效解决 日趋严重的猪粪污染问题，促进农业和农村地区的可持续发展；生产 的沼气，作为一种可再生清洁能源，有利于改善农民生活用能状况， 同时对于缓解日趋紧张的能源需求也有重要意义；生产的肥料产品， 可改良土壤，提高农产品品质并降低施肥成本，提高农产品产出效益。 同时，对于增加就业岗位，提高农民收入，也具有积极意义。项目实 施后，年产沼气 22.56 万 m3，年产有机肥 642 吨，生产经营期内年均 销售收入 71.57 万元。 1.1.10 结论结论 本项目的建设是非常必要与及时的，符合国民经济和社会发展客 观要求，符合国家行业规划和产业政策，符合农业废弃物无害化处理 与资源化利用的需要。项目工艺新颖，技术先进实用，方案可行。项 目建设目标明确，投资规模适宜，结构合理，建设资金有保障，项目 组织管理体系健全。项目社会效益和生态效益显著，同时具有较好的 经济效益。 综上所述，该项目切实可行，建议予以支持。 4 1.21.2 可行性研究报告编制依据可行性研究报告编制依据 1） 中华人民共和国节约能源法 2） 中华人民共和国可再生能源法 3） 中华人民共和国清洁生产促进法 4） 中华人民共和国环境影响评价法 5） 国家能源中长期发展规划纲要（2004-2020） 6） 全国农村沼气工程规划（2006-2010 年） 7） 污水综合排放标准 gb8978-1996 8） 室外排水设计规范 gb50014-2006 9） 国家发改委、建设部建设项目评价方法和参数 （第三版） 10） 投资项目可行性研究指南 11） 项目建设单位提供的资料 5 1.31.3 主要技术经济指标主要技术经济指标 该项目的主要技术经济指标见表 1-1。 表表 1-1 主要技术经济指标表主要技术经济指标表 序号序号名名 称称单单 位位指标值指标值 1 产品品种与年均产量产品品种与年均产量 沼气万 m3 22.56 沼液万 m3 3.58 有机肥吨 642 2 建设内容 沼气工程及综合利用配套设施 3 投资投资 土建工程投资万元 120.35 仪器及设备投资万元 82.15 其他投资及不可预见费万元 28.36 总投资万元 230.86 4 资金筹措资金筹措 中央财政拨款万元 103.00 地方配套资金万元 11.00 自筹资金万元 116.86 5 财务效益财务效益 无偿集中供气户 65 年均销售收入（达产年）万元 71.57 年均总成本（达产年）万元 7.54 年均利润（达产年） 万元 64.03 内部收益率（所得税前）%26.53 动态投资回收期（所得税前）年 4.72 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 6 第第 2 章章 项目必要性和可行性项目必要性和可行性 2.1 项目建设的必要性项目建设的必要性 2.1.1 促进我国畜牧业健康、可持续发展，实现减量化、无害化和促进我国畜牧业健康、可持续发展，实现减量化、无害化和 资源化目标资源化目标 畜禽养殖业是我国农业及农村经济发展的支柱产业之一，也是农 民增收的主要途径之一。随着规模化养殖场、养殖小区越来越多，畜 禽粪便过度集中排放，对周围环境造成极大的污染，严重地影响了农 业生产的可持续发展和农村饮用水安全，成为制约当地经济发展的主 要因素之一。 为促进我国畜牧业健康、可持续发展，实现减量化、无害化和资 源化目标，按照污染防治、能源生产、生态农业发展的功能要求，积 极推广统一建池、集中供气、综合利用的建设模式，把养殖场沼气工 程建成新农村建设的重要公益设施。以发展农业循环为指导，将养殖 业、沼气工程和周边的农田、鱼塘等进行统一筹划、系统安排，在为 畜禽场或周边居民提供清洁燃料的同时，开展沼液、沼渣综合利用， 发展生态农业，带动无公害农产品生产，使养殖场粪污达标排放，实 现畜禽粪便的资源化利用和环境治理双重目标。 2.1.2 开发可再生能源，缓解能源紧张趋势开发可再生能源，缓解能源紧张趋势 2005 年，我国一次能源消费总量 22.5 亿吨标准煤，占全球的 14.8%，是世界第二能源消费大国。然而，我国的石油、煤炭、天然 气的人均可开采储量分别是世界平均水平的 11%、55%和 5%，人均 占有量较低。随着国民经济平稳较快发展，城乡居民消费结构升级， 能源消费将继续保持增长趋势，资源约束矛盾更加突出。 同时，煤炭消费占我国一次能源消费的 69%，比世界平均水平高 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 7 42 个百分点。以煤为主的能源消费结构和比较粗放的经济增长方式， 带来了许多环境和社会问题，经济社会可持续发展受到了严峻的挑战。 可再生能源由于其清洁、无污染、可以再生和永续利用，符合可 持续发展和保护环境的要求，是常规化石燃料的良好替代能源。2006 年 1 月 1 日， 中华人民共和国可再生能源法正式实施，我国可再 生能源步入了新的发展阶段。作为可再生能源法的配套措施之一， 国家发改委组织起草了可再生能源中长期发展规划 。该规划中指 出：到 2020 年，可再生能源占一次能源供应的比重，将从目前的 7% 提高到 15%左右。 沼气作为一种重要的可再生能源，对其开发利用是可再生能源开 发利用的重要组成部分，对于较好地履行中华人民共和国可再生能 源法 ，完成可再生能源中长期发展规划的目标，具有重要的意 义。为此， 国家“十一五”能源规划特别指出：规模化养殖场沼气 工程达到 4700 处，农村沼气产量达到 160 亿立方米。 建设沼气工程项目，利用禽畜粪便生产可再生能源-沼气，对于 缓解我国能源紧张状况具有重要的意义，尤其对当前新农村建设的能 源问题，提供了新的解决途径。 2.1.3 遏制土壤退化，确保农产品质量安全，促进生态农业可持续遏制土壤退化，确保农产品质量安全，促进生态农业可持续 发展发展 2000 年 4 月，温家宝同志对农业部上报的关于全国重点区域农 业环境质量和主要农畜产品污染情况的报告作出了重要批示：“农农 业环境质量恶化和农产品污染严重，不仅制约农业的可持续发展，影业环境质量恶化和农产品污染严重，不仅制约农业的可持续发展，影 响我国农产品的国际竞争力，而且危害人民的身体健康和生命安全。响我国农产品的国际竞争力，而且危害人民的身体健康和生命安全。 加强农业生态环境建设和保护，尽快制定和完善这方面的政策和法律、加强农业生态环境建设和保护，尽快制定和完善这方面的政策和法律、 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 8 法规，加强对主要农畜产品污染的监测和管理，对重点污染区进行综法规，加强对主要农畜产品污染的监测和管理，对重点污染区进行综 合治理，实属重大而紧迫的工作。合治理，实属重大而紧迫的工作。 ” 随着我国农业由传统的自给自足型向现代化商品型转变，农业面 源污染日趋严重，生态环境明显恶化，突出表现为化肥施用量常年超 标，土壤综合肥力持续下降，农产品质量安全问题严重。根据全国化 肥试验网肥料长期定位试验和国家土壤肥力与肥料效益监测资料，我 国耕地土壤有机质含量呈逐年下降趋势，土壤缓冲能力减弱，抗灾能 力衰退。据全国第二次土壤普查结果，901 个县肥沃高产田仅占 22.6，中低产田 77.4，土壤有机质低于 0.65的耕地占 10.6。 在肥料施用中，重化肥轻有机肥、偏施氮肥的问题普遍存在。我国每 亩耕地施化肥 13.2 千克，超过世界平均水平每亩 6.3 千克的一倍多。 由于过量施用氮肥，氮素当季利用率只有 30，肥料投入效益直 线下降，50 年代我国每千克化肥增产粮食 15 千克，70 年代 9 千克， 80 年代 7 千克。过量施用氮肥，造成的地下水污染和农产品品质下降 的情况更是触目惊心。据中国农科院对京津冀 48 个点调查，大量施 用氮肥污染地下水、饮用水，42 个点（占 88）饮用水的硝酸盐含 量超标，其中最大超标量为 50 毫克/升，是最大允许量的 9 倍。据农 业部对京津沪等 7 城市 123 种主要蔬菜测试，硝酸盐轻度污染的有 31 种，占 27.6,中高度污染的占 72.4。按世界卫生组织和联合国粮农 组织的规定推算，已不允许食用的蔬菜有 33 种，占 26.8。 建设沼气工程项目，可生产优质有机肥料，适量的增施有机肥， 可有效地减少化肥施用量，改善土壤结构，遏制土壤退化，防止地下 水污染，提农产品产量和品质。因此，该项目对于加强 xx 省农业生 态环境建设，促进农业可持续发展，具有十分重要的意义。 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 9 2.2 项目建设的可行性项目建设的可行性 2.2.1 项目符合国家有关政策规定项目符合国家有关政策规定 党的十六届五中全会提出“要把资源节约作为基本国策，保护生 态环境，加快建设资源节约型、环境友好型社会”，把发展循环经济 上升到国家发展战略。目前，随着规模化养殖场、养殖小区越来越多， 畜禽粪便过度集中排放，对周围环境造成极大的污染，并且造成了的 环境污染，这是不符合构建“资源节约型社会、环境友好型社会”的 战略要求的。 该项目按照“资源化、无害化、减量化”的原则，对畜禽粪便进行 无害化处理与资源化利用，符合中华人民共和国清洁生产促进法 、 中华人民共和国环境影响评价法 、 农业部关于农业和农村节能减 排的意见等相关规定。 2.2.2 需求巨大，极具发展潜力需求巨大，极具发展潜力 xx 年出栏 100499 头猪的养猪场有 4926 个，年出栏 5002999 头猪的养猪场有 827 个，年出栏 30009999 头猪的养猪场 有 185 个，年出栏 10000 头以上的养猪场有 26 个，年存栏 9 万羽以 上的养鸡场有 15 个。目前，xx 仅在 100 多个养殖场建造了大中型沼 气工程处理粪便污水，总池容 1 万多立方米，废弃物处理量 485 万吨， 年产气量 73 万 m3，供气用户 1778 户，取得了较好的能源效益和治 污效果，有些养殖场实现了零排放。但是还有多数畜禽养殖场的粪便 污水没有进行有效处理。 2.2.3 关键技术得到突破，技术支撑能力增强关键技术得到突破，技术支撑能力增强 养殖场大中型工程技术已较成熟，沼气工程从设计、施工及运行 均形成了相应规范和标准，通过自主研发与引进结合，沼气工程的工 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 10 艺流程、工程建设及沼肥利用技术得到较大发展，并在发酵工艺上达 到国际先进水平。 2.2.4 项目建设条件优越项目建设条件优越 (1)依托猪场，既解决了猪场的粪便污染问题，又为发酵原料的 供应提供了保证。 (2)产品有销路，产生的沼气是一种清洁能源，可用于发电及向 周边农户集中供气；沼液及沼肥可用于周边鱼塘、果园、蔗园等作物 的施肥，提高产量和品质。 (3)项目所在地水、电、路条件优越，通讯便利，场地满足建设 条件要求。 2.2.5 项目生态效益、社会效益显著项目生态效益、社会效益显著 项目实施后，有效的避免了禽畜粪便对环境的污染。产生的沼气 是可再生的清洁能源，既可替代秸秆、薪柴等传统生物质能源，也可 替代煤炭等商品能源，而且能源效率明显高于秸秆、薪柴、煤炭等。 推广沼气工程，优化广大农村地区能源消费结构，是我国能源战略的 重要组成部分，对增加优质能源供应、缓解国家能源压力具有重大的 现实意义；生产的沼渣、沼液是一种优质高效的无毒、无污染有机肥 料，富含氮、磷、钾和有机质等，施用沼肥，可以减少环境污染，改 良土壤结构，提高农作物产品产量及品质，促进农民增产增收，具有 综合效益。 因此，该项目对于解决农业废弃物环境污染问题、能源紧缺问题， 改善农业生态环境，提高农副产品的市场竞争力，具有十分重要的意 义，生态效益、社会效益十分明显。项目实施后，年产沼气 22.56 万 m3，年产有机肥 642 吨，生产经营期内年均销售收入 71.57 万元，项 目回收期为 4.72 年，内部收益率达到 26.53%。 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 11 第第 3 章章 市场需求与预测市场需求与预测 3.13.1 沼气利用的需求沼气利用的需求 沼气的成分有甲烷、二氧化碳、硫化氢、一氧化碳、氢气、氧 气、氮气等，其中所含甲烷比例最大，占总体的50%65%、二 氧化碳次之，其它气体含量很低。沼气 作为一种可再生的清洁能 源，能够减少日益枯竭的化石能源的消耗，缓解日益严重的能源紧 缺。同时，对防治因化石燃料利用带来的大气污染、全球气候变化 也具有一定的战略意义。 xx 县 xx 生态农业示范场 位于 xxxx 县 xx 镇上新村，村 庄距离猪场 500 米范围内，根据业主提议，项目所产沼气将无偿 供给附近 65 户村民使用， 每户每天沼气需求量按 1.5 立方米计， 年需沼气约为 3.56 万立方米。猪场日常生产生活用能主要为电能， 去年猪场生产用电量为 8600 度/月，主要用于冬天防寒保暖，夏天 防暑降温、消毒、饲料加工，抽取猪场生产和生活用水；生活用电 为 800 度/月，主要用于煮饭、炒菜、烧水、照明等。猪场年需用 电总量为 112800 度。项目共产生沼气 22.56 万立方米， 集中供气 3.56 万立方米， 考虑各种损耗 20%，剩余的 19 万立方米沼气中 的 7.52 万立方米用于发电，每立方米沼气可转换成1.8 千瓦时 电能，则全年可用沼气发电 13.54 万千瓦时，其余用于物料加热 等生产生活各项用能。 3.23.2 有机肥料的需求有机肥料的需求 沼液中含有各类氨基酸、维生素、蛋白质、赤霉素、生长素、 糖类、核酸以及抗生素等。其中赤霉素可使种子提早发芽；核酸、 单糖能增强作物的抗旱能力；游离氨基酸能增强作物抗冻能力；抗 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 12 生素则能防治作物病虫害；多种氨基酸和微量元素添加到饲料中， 能促进畜禽增产等。沼渣主要作为农作物基肥和追肥，一是沼渣富 含有机质、腐殖酸，能起到改良土壤的作用；二是沼渣含有氮、磷、 钾等元素，能满足作物生长的需要；三是沼渣中仍含有较多的沼液， 其固体物含量在 20%以下，其中部分未分解的原料和新生的微生 物菌体，施入农田会继续发酵，释放肥分。因此，使用沼肥不但 可以改良土壤结构，还可以提高农作物产品产量及品质，促进农民增 产增收。 该示范场自有林果园 97 亩，鱼塘 35 亩，周边种植有果园 800 亩和农田 800 多亩。项目产生含氮 n 素 4.15kg/t 的沼肥 642 吨，即为纯氮 26.64 吨/年。n 素 0.83kg/t(经厌氧消化后 n 素损失 约为 2-3%)的沼液 3.58 万 m3，即为纯氮 29.71 吨/年。林果园的 指导施肥量以每年施纯 n60kg/亩计，则 897 亩林果园年需纯 n53.82t；农田的指导施肥量以每年施纯 n40kg/亩计，则 800 亩 林果园年需纯 n32t；鱼塘的指导施肥量以每年施纯 n150kg/亩计， 35 亩鱼塘年需纯 n5.25t。肥料需求量与项目所产沼肥相比，缺口 很大，完全可以消纳。 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 13 第第 4 章章 项目建设单位基本情况项目建设单位基本情况 xx 县 xx 生态农业示范场是经上级业务部门批准成立的标准化 养殖示范场，示范场始建于 2004 年，经过五年多的发展已成为 xx 县饲养规模较大的猪场，全场现有存栏母猪 400 多头，是 xx 比较大 的猪场之一。现有存栏生猪 7300 多头，其中母猪 800 多头，年出栏 大、中、小生猪 13000 多头，占地总面积 182 亩，其中猪场占地面积 50 亩，林果园 97 亩，鱼塘 35 亩。 xx 生态农业示范场的土地为承包使用，承包期为 30 年，猪场拥 有固定资产 525 万元，房屋面积 9320m2。主要设备有：铸铁母猪产床 215 套、铁制定位栏 400 套，铸铁保育猪栏 51 套、变压器一台套、高 压冲洗机 10 台、恒温冰箱 1 台、人工实验设备 1 套等，小车二辆。 猪场为私营企业， 上年度销售总额为 1260 万元，年净利润 250 万元，总支出为 1010 万元，资产总额 1760 万元，负债总额为 152 万 元，示范场的运行经费主要为自收自支。猪场现有员工 18 人，其中 管理人员 3 人、技术人员 6 人（初级职称技术员 3 人、中级职称技术 员 2 人、高级职称 1 人） 、普通员工 9 人。 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 14 第第 5 章章 项目建设目标项目建设目标 5.15.1 建设规模建设规模 猪场每天产生鲜猪粪 16t，日排猪粪尿综合污水 110m3，拟建日 处理综合废水 110m3的沼气工程一座。拟建池容 600m3的 usr 反应 器 1 座，附属池容 50m3的酸化调节池，池容 12m3的沉淀池，池容为 210m3的储气膜，容积按 8h 产气量进行设计。 5.25.2 建设目标建设目标 在 xxxx 县 xx 镇上新村建设畜禽粪便沼气集中供气示范工 程，畜禽场污水经厌氧消化处理后消化液不直接排入自然水体，而 是作为农作物的有机液肥料，通过周边足够的农田、鱼塘等完全消 纳经沼气发酵后的沼渣、沼液。项目年处理粪便废水40150 吨， 年产沼气 22.56 万 m3，用于发电 、物料加温等， 供本场生产生活 用能所需；发酵剩余物生产沼液3.58 万 m3/年，年产沼肥 642 吨， 拟将全部用于鱼塘的养鱼以及周围 林果园的种植。 该项目结合国内外先进经验和最新的环境保护理念，以改善环 境质量为宗旨，以畜禽粪便资源化和循环利用为基本立足点，以环 境容量为基准，从实际出发、合理规划、 防治结合、综合管理， 力建与现代化畜禽养殖业相适应的符合国情的禽畜污染防治体系， 将种植业、能源供给有机的结合起来，最终达到农业废弃物无害化、 资源化的目标。项目的实施，可有效解决日趋严重的农作物秸秆、 畜禽粪便、农村生 活垃圾等农业废弃物的环境污染环境问题，促进 农业和农村地区的可持续发展。同时，开发可再生能源 沼气，对 缓解了我国能源紧缺有积极作用。此外，还生产了大量的优质有机 肥料，有效地减少了化肥施用量，改善了土壤结构，遏制了土壤退 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 15 化，防止了地下水污染，提高了农产品的产量和品质。该项目的实 施，将获得良好的社会效益、环境效益和一定的经济效益，对于加 强 xx 省农业生态环境建设，促进农业可持续发展，具有十分重要 的意义。同时，对于促进农民增收，增加就业，解决“三农”问题， 实现我国农村乃至整个社会的可持续发展也都具有重要意义。 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 16 第第 6 章章 项目地点选择项目地点选择 6.16.1 项目选址原则项目选址原则 项目实施点的选择，除须符合行业布局和国土开发整治规划外， 还应考虑地域资源、区域地质、交通运输和环境保护等要素。其主要 原则包括： (1)符合国家政策和生态能源产业发展规划； (2)满足项目对原材料、供热和电的供应需求； (3)交通方便，运输条件优越； (4)充分利用地形地貌，地质条件符合要求； (5)满足当地养殖业的防疫要求，并远离水源； (6)基础条件适合与沼气工程的特定生产需要和排放要求； (7)有可供利用的社会基础设施和协作条件。 6.26.2 项目选址项目选址 根据项目选址原则，结合猪场具体情况，综合考虑运输和场区总 体布局等因素后，该项目拟选址位于本场西侧靠近水塘的位置。选址 主要基于如下考虑： 1、运输便利、运输便利 本项目建设地点距北海市 73 公里，xx 县城 45 公里，处于湛江 至北海高速公路旁边，距山口镇 5 公里，有四级水泥路相通，本场有 沥青路，路宽 4 米，连接湛江至北海高速公路的入口，交通便利。建 设地址与猪场距离最近为10 米，周围有砖砌围墙相隔。建设地址东南 面有 3 米道路相通。 2、消防与安全、消防与安全 项目地点符合沼气工程建设的安全间距要求，不会对周边居民造 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 17 成不良影响。 3、其他、其他 该点位于夏季主导风向的下风方向，处于全场粪污排放的汇集点， 各用肥点的中心，原为猪场预留发展空地，地面无障碍物，适于工程 建设。水、电、路、通讯俱全。 6.36.3 项目点基础数据项目点基础数据 6.3.1 气候气候 猪场位于 xx 县 xx 镇上新村，地理位置处在东经 109 3710949，北纬 21302136之间，地处南亚热带南 缘，全年盛行东南风，气候温暖，雨量充沛。年最高气温为 31.8 度， 年最低气温为 12.8 度，最热月平均气温 27.529.3 度，最冷月平均气 温 13.314 度；年平均降雨量为 1743.7 毫米，日最大降雨量为 339.3 毫米。 6.3.2 地震情况地震情况 项目点历史以来最高地震等级为34 级，地震等级为有感地震。 6.3.3 地貌地形地貌地形 项目所在区域地形以平原为主，海拔在510 米，海拔差不大，地 势平缓，全部土地可以实行机耕；土层深厚，达100以上，土壤为沙 壤土，质地疏松，表土层厚达40以上，有机质含量高，ph 值在 5.57 之间，保水保肥能力好。 6.3.4 基础设施基础设施 项目所在地水、电、路条件优越，通讯便利。 本项目建设地点距北海市 73 公里，xx 县城 45 公里，处于湛江 至北海高速公路旁边，距山口镇 5 公里，有四级水泥路相通，本场有 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 18 沥青路，路宽 4 米，连接湛江至北海高速公路的入口，交通便利。 供电方面，目前 xx 县拥有 220 千伏变电站一座，11 万伏变电站 四座，35 千伏变电站 5 座，电力供应充足，农网改造已完成，供电稳 定，场内已安装 100 千瓦变压器一台，场内用电器需使用 60 千瓦， 尚余 40 千瓦容量，三相供电线路已接通项目建设地点，可以满足项 目的电力需求；供水方面，项目建设地点地下水源充足，已有深井 2 座，水塔 1 座，水质优良，可满足本场生产、生活以及施工期用水需 求；通讯方面，养殖场已安装固定电话，手机信号较强。 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 19 第第 7 章章 工艺技术方案分析工艺技术方案分析 7.17.1 工艺技术确定原则工艺技术确定原则 针对畜禽粪便带来的环境污染问题，确定如下的项目工艺技术指 导原则： (1)沼气工程的设计应该符合当地总体规划，与当地客观实际紧 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。 (2)沼气工程的设计应在不断总结生产实践经验和吸收科研成果的 基础上，积极采用新技术、新工艺、新材料、新设备，以提高自动化 水平、降低劳动强度、降低投资和运行费用。 (3)以减量化、无害化、资源化、综合利用为原则。针对项目具体 情况，制定适宜的技术方案和处理工艺流程。 (4)做好前期调研工作，畜禽养殖场污染物的特性及其技术参数， 应实地考察和收集必要的资料。 (5)工艺技术方案的设计，不仅要执行能源环境行业标准，还应符 合国家及地方现行的相关标准、规范的规定。 (6)以沼气技术为纽带，将沼气、养殖和种植技术进行优化组合， 做到能量多级利用、物质良性循环，形成没有污染可持续发展的农业 生态系统。 7.27.2 工艺方案的比选工艺方案的比选 7.2.1 处理工艺方案的比选处理工艺方案的比选 根据畜禽养殖沼气工程的建设目的和周边环境条件的不同，大 中型沼气工程主要包括 “能源环保型 ”和“能源生态型 ”两种。 畜禽养殖场 “能源环保型 ”沼气工程指的是畜禽场的畜禽污水经 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 20 处理后直接排入自然水体或是以回用为最终目的的工程，该工程要 求最终出水达到国家或地方规定的排放标准。一般用于畜禽养殖场 周边环境无法消纳的厌氧消化液，必须将其进行再处理达标后排 放。其工艺流程如下所示： 图图 7-1 “能源环保型能源环保型”工艺流程图工艺流程图 畜禽养殖场 “能源生态型”沼气工程是指畜禽场污水经厌氧消 化处理后消化液不直接排入自然水体，而是作为农作物的有机液肥 料的工程，一般用于畜禽场周边有足够的农田、鱼塘、植物塘等， 能够完全消纳经沼气发酵后的沼渣、沼液，使沼气工程成为生态农 业园区的纽带。 其工艺流程如下所示： 图图 7-2 “能源生态型能源生态型”工艺流程图工艺流程图 根据养殖场的基础资料以及能源环保型和能源生态型工艺的要求 和特点，拟定项目采用“能源生态型”处理工艺进行处理，主要理由 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 21 如下： (1) 猪场现有存栏生猪 7300 多头，其中种母猪 800 头，年出栏大、 中、小生猪 13000 多头，出栏率为 180%。猪场采用人工干清粪工艺， 每天产生鲜猪粪 16t，日排猪粪尿综合污水 110m3，能够为沼气工程 提供稳定的发酵原料； (2)综合废水 cod、ss 的浓度较高，若采用“能源环保型”处理工 艺，则污水必须先进行预处理及深度处理，致使项目一次性投资费用 增加； (3)示范场自有林果园 97 亩，鱼塘 35 亩，周边种植有果园 800 亩和农田 800 多亩，完全可以消纳沼气项目所产生的沼渣、沼 液。 7.2.2 厌氧反应器的确定厌氧反应器的确定 禽畜养殖场沼气工程的发酵原料以畜禽粪便为主，而粪便中悬 浮物多，固形物浓度较高，目前国内通常采用的厌氧消化工艺有： (1)完全混合厌氧工艺（ cstr） 传统的完全混合厌氧工艺（ cstr）是借助消化池内厌氧活性 污泥来净化有机污染物。有机污染物进入池内，经过搅拌与池内原 有的厌氧活性污泥充分接触后，通过厌氧微生物的吸附、吸收和生 物降解，使废水中的有机污染物转化为沼气。其特点是：可以直接 处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液；厌氧消化反应与固液分 离在同一个池内实现，结构较简单，但缺乏持留或补充厌氧活性污 泥的特殊装置，消化器中难以保持大量的微生物细胞；对无搅拌的 消化器，还存在料液的分层现象严重；微生物不能与料液均匀接触， 温度也不均匀，消化效率低等缺点。 (2)厌厌氧氧接接触触工工艺艺反反应应器器 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 22 厌氧接触工艺反应器是完全混合式的，是在连续搅拌完全混合 式厌氧消化反应器（ cstr）的基础上进行了改进的一种较高效率 的厌氧反应器。反应器排出的混合液首先在沉淀池中进行固液分离， 污水由沉淀池上部排出，沉淀池下部的污泥被回流至厌氧消化池内。 目前，全混合式的厌氧接触反应器已被广泛应用于ss 浓度较高 的废水处理中。其不足之处在于，厌氧污泥经沉淀池再回流，温度 变化较大，影响了厌氧处理效率的提高，同时，厌氧罐内的热能损 失也较大。 (3)上上流流式式厌厌氧氧污污泥泥床床反反应应器器（ uasb） 待处理的废水被引入反应器的底部，向上流过由絮状或颗粒状 厌氧污泥的污泥床。随着污水与污泥相接触而发生厌氧反应，产生 沼气引起污泥床的扰动。在污泥床产生的沼气有一部分附着在污泥 颗粒上，自由气泡和附着在污泥颗粒上的气泡上升至反应器的上部。 污泥颗粒上升撞击到三相分离器挡板的下部，这引起附着的气泡释 放；脱气的污泥颗粒沉淀回到污泥层的表面。自由状态下的沼气和 由污泥颗粒释放的气体被收集在三相分离器锥顶部的集气室内。液 体中包含一些剩余的固体物和生物颗粒进入到三相分离器的沉淀区 内，剩余固体物和生物颗粒从液体中分离并通过三相分离器的锥板 间隙回到污泥层。 (4)升升流流式式厌厌氧氧固固体体床床反反应应器器（ usr） 升流式厌氧固体反应器是一种新型的专用以处理固体物含量较 大的反应器。含高有机物固体含量（大于 5）的废液由池底配水 系统进入，均匀地分布在反应器的底部，然后上升流通过含有高浓 度厌氧微生物的固体床。使废液中的有机固体与厌氧微生物充分接 触反应，有机固体被液化发酵和厌氧分解，约有 50%左右的有机 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 23 物被转化为沼气。而产生的沼气随水流上升具有搅拌混合作用，促 进了固体与微生物的接触。由于重力作用固体床区有自然沉淀作用， 比重较大的固体物（包括微生物、未降解的固体和无机固体等）被 累积在固体床下部，使反应器内保持较高的固体量和生物量，可使 反应器有较长的微生物和固体滞留时间。通过固体床的水流从池顶 的出水渠溢流至池外。在出水溢流渠前设置挡渣板，可减少池内 ss的流失，在反应器液面会形成一层浮渣层，在长期稳定运行过程 中，浮渣层达到一定厚度后趋于动态平衡。不断有固体被沼气携带 到浮渣层，同时也有经脱气的固体返回到固体床区。反应池设排泥 管可将多余的污泥和下沉在底部的惰性物质定期排除。 一体化 usr 反应器集物料调配、搅拌、产气、储气、储液于 一体，由预处理器、一体化反应器、贮液器、净化器、换热器、电控 系统组成，其核心设备是厌氧反应器及储气膜一体化反应器。该反应 器可消化各种类型的有机原料，尤其适合牛粪、猪粪等，可建于南方、 北方、山区、草原等各种地区。进料泵将混料器里调和好的料提升到 一体化反应器，当达到设计液位后，每天进新料的同时排出旧料，保 证反应器里的微生物能够得到新鲜的有机物补充，从而保证了每天都 有稳定的产气量。旧料通过溢流口排出，流到了沼渣沼液存储罐，产 生的沼气进入了反应器顶部的储气膜存起来。该反应器采用的膜式储 气器由外膜、内膜和底膜组成，内膜与底膜围成的内腔用于贮存沼气， 外膜和内膜之间气密。外层膜充气为球体形状。储气膜设防爆鼓风机， 风机可自动调节气体的进/出量，以保持气柜内气压稳定。采用厌氧储 气一体化发酵设备比现有技术节省成本 18.6%左右，占地节省 9%， 且工期可节省一半。 优点：优点： 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 24 罐体采用搪瓷材料拼装形式，安装方便，工期短，无需防腐； 罐顶采用双膜柔性顶，节省材料，保证气压力平衡，利于沼气 使用和罐体结构稳定； 罐内设有搅拌装置，使物料均匀混合，防止罐顶结壳，保证产 气率； 实现产气、储气一体化，比其传统工艺节省工程投资 20%左右； 外形美观、结构紧凑；减少了占地，缩短施工工期； 操作管理简便，可拆卸、再安装、可回收，实现资源循环利用。 中温厌氧发酵，产气量稳定； 规范化设计，工厂化管理，运行安全； 采用国际先进的技术和材料； 实现半自动化控制，操作简单，节省劳力； 使用寿命 30 年以上；维护、维修方便； 沼气能源和有机肥相结合，收益高； 投资价格合理。 几种典型的厌氧反应器适用性能比较见表7-1。 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 25 表表 7-1 厌氧反应器适用性能比较表厌氧反应器适用性能比较表 反应器名称优点缺点适用范围 完全混合厌氧反 应器（cstr） 投资小、运行管理简 单 容积负荷率低，效率较 低，出水水质较差 适用于 ss 含量很 高的污泥处理 厌氧接触反应器 投资较省、运行管理 简单，容积负荷率较 高，耐冲击负荷能力 强 停留时间相对较长，出 水水质相对较差 适用于高浓度、高 悬浮物的有机废水 上流式厌氧污泥 床反应器 （uasb） 处理效率高，耐负荷 能力强，出水水质相 对较好 投资相对较大，对废水 ss 含量要求严格 适用于 ss 含量适 低的有机废水 升流式厌氧固体 反应器（usr） 处理效率较高，投资 较省、运行管理简单， 容积负荷率较高。 对进料均布性要求高， 当含固率达到一定程度 时，必须采取强化措施。 适用于含固量高的 有机废水 一体化设备 占地少，节省投资、 外形美观，结构紧凑、 操作简单，稳定。 对进料均布性要求高 适用于高浓度、高 悬浮物有机废水 从以上列表可知，各种类型的厌氧工艺各有其优缺点和使用范 围，在一定的条件下选择合适的工艺型式是厌氧消化工艺处理成功 的关键所在。 综合以上各种厌氧反应器的比较，并结合本场污水高浓度高 氨氮含量的实际情况，本设计厌氧反应器拟用 一体式usr，其最 大的优点是处理效率较高， 占地少，投资较省、 结构紧凑外，形美 观、运行管理简单，容积负荷率较高，适用于处理含固量高的有机 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 26 废水。统计资料表明，在我国南方畜禽粪便处理中，usr工艺被 最为广泛地应用，并且运行更为稳定。 根据资料，温度对厌氧消化的速率和程度均有影响。温度不仅 限制产气的速度，而且影响厌氧消化的程度，其中采用高温发酵时， 有机物分解快、产气也最快，但需要消耗大量的能源来提高沼气池 温度。 项目所产沼气中的 7.52 万3用于发电，余热利用以 35%计，每 立方米沼气可以产能 5000 千卡，每千卡约为 4.2 千焦，则发电余热为 5.53108 kj，按物料比热为 4.2 kj/(kg.)，锅炉热效率为 60%估算， 可以将 4.02 万3物料提高 2。 因此，拟定本设计厌氧处理工艺采用 一体式 usr 反应器实行 近中温发酵。 7.2.3 工艺流程的确定工艺流程的确定 以减量化、无害化、资源化为基本原则，根据 xxxx 县 xx 生态 农业示范场的经营理念和当地政府对环境保护与生态建设工作的要求， 对各项因素综合分析，进行多方案的技术经济比较后，最终确定以下 工艺流程。 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 27 污水处理工艺流程示意图如下： 图图 7-3 工艺流程图工艺流程图 7.2.4 工艺流程说明工艺流程说明 猪粪废水经过格栅除去水中较大块的悬浮物后进入酸化调节池， 通过搅拌器的搅拌作用使其中的废水达到均质的目的。废水再通过泵 提升至 usr 反应器内进行厌氧发酵，其有机物在沼气池内被以甲烷 菌为主的厌氧微生物进行降解消化，同时产生沼气。沼气首先进入储 气膜中储存，经过脱水脱硫后用于发电和物料加热等生产生活用能。 余 余 余 余 余 余 余 余 余 余 余 余 余 余 余 (余 余 余 ) 余 余 余 余 余 余 余 余 余 余 沼 气 发 电 机 储 气 柜 脱 水 脱 硫 污 泥 干 化 场 沉 淀 池 调 节 池 格 栅 猪 舍 鱼 塘 果 园 厌 氧 池 储 液 池 集 中 供 气 广西合浦县沙田生态农业示范场沼气工程项目 28 出水进入贮液池备用。 7.2.4.1 格栅格栅 主要是除去水中尺寸较大的漂浮物，排除对后序处理设备可能带 来的不利影响。能通过格栅的物料进入酸化调节池，格挡下来的大块 物料排至污泥干化池堆沤处理。 7.2.4.2 调节池调节池 该池可消除部分进料冲击负荷，利用沼气发电的余热对池内废水 进行增温，物料在池内进行酸化水解，水解酸化的作用在将非溶解性 的聚合物转化为简单的溶解性单体或二聚体，以利厌氧微生物利用。 经机械搅拌均质后，用泵提升，序批式进入厌氧反应器。 7.2.4.3 厌氧反应器厌氧反应器 该池是本工艺的核心装置，适合处理本项目含高 ss 浓度的猪粪 尿废液。其构造特点是池内不设三相分离器及搅拌装置，废水由池底 配水系统进入，均匀地分布在反应器底部，然后向上升流通过含有高 浓度厌氧微生物的固体床，使废液中的有机固体与厌氧微生物充分接 触反应，有机固体被消化及分解转化成沼气。所产生的沼气随水流上 升具有搅拌混合作用，促进有机固体与厌氧微生物的接触。在重力的 作用下，比重较大的厌氧微生物及未降解的固体被累积在反应器下部， 使反应器内保持较高的固体量及生物量，延长反应器的 srt（污泥滞 留时间）及 mrt（微