奶牛养殖示范牧场大型沼气工程可行性研究报告

山东得益乳业有限公司 奶牛 养殖 示范牧场 大型 沼气工程 可行性研究报告 项目名称：山东得益乳业有限公司 奶牛 养殖 示范牧场 大型 沼气工程 主管部门： 淄博 高新区地方事业局 承办单位：山东得益乳业有限公司 承办单位负责人：王培亮 联 系 人：李伟 联系电话： 0533 3915975 建设地点：淄博市高青县花沟镇 编写单位：山东省农业可持续发展研究所 山东新能沼气研究所 编写 时间： 2008 年 11 月 20 日 2 目录 第一章 项目摘要 4-7 第二章 项目建设的必要性和可行性 8 （一） 项目建设的有利条件 8-9 （二） 项目建设的必要性 9-11 （三） 项目建设的可行性 11-12 第 三 章 市场供求分析及预测 13 （一） 产品需求 13-15 （二） 产品供应 15 （三） 产品供求分析 15 第 四 章 项目承担单位基本情况 16-17 第 五 章 项目选址 18 （一） 项目选址的原则及地点 18 （二） 自然环境条件 18 （三） 社会经济状况 18-19 第 六 章 项目建设方案论证 20 （一） 建设项目模式论证 与选择 20-22 （二） 厌氧工艺选择 22-25 （三） 工艺流程 25-26 （四） 工艺介绍 26-30 （五） 项目建设内容 30-33 第 七 章 项目建设目标 34 第 八 章 项目建设内容 35 （一） 土建设备 35 3 （二） 公用工程 35-37 （三） 主要设备 37-38 （四） 劳动安全卫生 38-39 第 九 章 投资估算与资金筹措 40 （一） 总投资估算 40-42 （二） 资金筹措 42-43 第 十 章 建设期限和实施的进度安排 4 4 （一） 项目实施计划 44 （二） 工期及保证措施 44-45 （三） 安装质量保证措施 45-47 （四） 安全保证措施 47-48 （五） 工程监理 48 第 十一 章 环境保护 49 （一） 施工期环境影响分析 49 （二） 运行期环境影响分析 49 第 十二 章 项目组织管理与运行 50 （一） 项目组织管理 50 （二） 项目运行 50-51 第 十三 章 效益分析与风险评价 52 （一 ） 财务估算依据 52-53 （二） 财务评价 53-55 第 十四 章 结论与建议 56 第 十五 章 附件 57 4 第 一 章 项目摘要 （一） 项目名称： 山东得益乳业有限公司 高青 奶牛 示范牧场 大型 沼气工程 （二） 承建单位 ：山东得益乳业有限公司 （三） 建设地点 ：淄博市高青县花沟镇 （四） 建设年限 ： 1 年 （五） 建设模式 ：能源生态型，以 CSTR 厌氧工艺为主体 工艺 （六） 建设目标 ：以生物质能转化技 术为核心，将粪污资源 充分转化为再生资源，其同步产品沼渣、沼液转化为固、液态有机肥料， 回 用于 农业 种植业。 （七） 主要 建设内容 及规模 ： 牧场奶牛存栏量 820 头， 日产牛粪 20 吨，日产 污水 20 吨 拟建设项目如下： 1、 10 6.5m的 CSTR 反应器 2 座 ，总容积 1020.5m3； 2、 日产沼气 1000m3， 900 m3 用于沼气发电， 100 m3 供厂区及生活使用； 3、 容积 261.6m3 的 一体膜式 贮气柜 2 座 ， 总容积 523.3 m3； 3、 60KW/h 的沼气发电机组及沼气发电机房等； 年发电量 43.56 万 Kw； 4、 年产 沼液肥 14118.2 吨 ，年产 有机肥 766.5 吨。 （八） 实施计划： 项目建设期 1 年。项目批复后的第 1 3 个月为设计阶段；第 4 6 个月为设备选择、论证、定购阶段；第 7 11 个月为土建施工和设备安装阶段；第 9 12 个月为 设备调试 和 人员培训 阶段；第 12 个月正式运行达产，并组织项目验收。 （九） 投资规模与资金筹措： 该工程总投资 351.9 万元，其中土建工程投资 61.1 万元，设备投资 244.8 万元，其他部分投资 36 万元 ，流动资金 10 万元 。 申请国家拨款 100 万元，占总投资的 28.42%； 申请 地方配套资金 88 万元，占总 投资的25.01%；企业自筹 163.9 万元，占总投资的 46.57%。 （十） 效益分析： 1、 经济效益： 达产期内年均销售收入 66.12 万元， 年均总成本 7.5 万元，项目财务内部收益率为 16.69%，高于行业基准收益率 12%，项目财务净现值为 146.75 万元， 投资回收期 5.99 年 。 2、 社会效益 ： 该项目完成后，将成为 淄博地区 的能源环境示范工程，对当地的畜禽养殖场废弃物资源化 5 利用起到带头 示范 作用，将有效遏制由于畜禽粪便 乱排放而造成的生态环境 破坏，提高广大公众保护生态环境意识，促进农业资源综合利用和当地农 业、农村经济的可持续发展，具有 十分积极 的 作用。 3、 环境效益 ： 项目建成后，养殖场粪便污水经过中温厌氧发酵，进行了无害化处理 。 生产的沼气是一种优质能源，主要用作沼气发电，缓冲淄博地区电能紧张的局面，提高 公司 内部能源品位。项目生产的沼渣、沼液是优质的有机肥，用于绿色蔬菜基地施用，减少了化肥、农药的用量，改善了土壤质量，减轻了农业 面源 污染，促进基地内水土资源的合理利用和生态环境的良性循环 ，为牧场经济的可持续发展奠定良好基础 。 （十一） 项目组织管理： 依据农业部农业基本建设项目管理办法、大中型沼气工程建设项 目指南，结合当地实际，建立和完善项目管理制度，使项目管理制度化、规范化。 省、市、区 成立相应的项目领导小组，审查项目总体规划 、 实施计划及经费开支情况，同时派专人全程监督项目的实施。 （十二） 结论和建议： 1、 结论： 项目建设非常必要和及时，符合国民经济和社会发展客观需求，符合国家行业、产业政策要求，符合我国生态环境保护战略的需要。项目建设目标明确，投资规模适宜 结构合理。项目管理系统健全，社会效益、经济效益和生态环境效益显著，项目可行。 2、 建议： 项目主管部门应制订严格的项目保障措施，加强资金 所有、 使用的监管 ，按照项目实施方案及建设内容安排资金，专款专用，杜绝挤占挪用项目专项资金。技术依托单位须加强技术指导，开展技术咨询与 培训，确保项目顺利实施；项目区有关部门要制订有利于保护生态环境与废物资源化利用的投资信贷、土地使用等方面的优惠政策，健全有效的管理机制；建议国家尽快立项，加快实施。 （十三） 可行性研究报告编制依据 国家能源中长期发展规划纲要（ 2004-2020）（草案） 国家“十五”能源发展重点专项规划 农业部大中型畜禽养殖场能源环境工程建设规划 （十四） 主要技术经济指标 该项目的经济技术指标见表 1-1 表 1-1 主要技术经济指标 序号 名称 单位 指标值 1 主要产品与年产量 电 万 度 43.56 沼渣 T 383.25 6 沼液 T 17866.75 2 建设 内容 大型沼气工程 3 总投资 土建部分 万元 61.1 设备部分 万元 254.8 其他部分 万元 36 合计 万元 351.9 4 资金 筹措 政府拨款 万元 100 地方配套 万元 40 自筹资金 万元 211.9 5 财务 效益 年均销售收入（达产年） 万元 66.12 年均总成本（达产年） 万元 7.5 年均利润（达产年） 万元 58.62 内部收益率 万元 16.69% 财务净现值（ IC=12%） 万元 146.75 投资回收期（ IC=12%） 万元 5.99 第二章 项目建设的必要性和可行性 （一） 项目建设的有利条件 1、 符合项目建设地理气象条件 淄博市高青县位于淄博市北部 ， 根据淄博市气象局提供的 高青县 气象 资料 ，本区域属暖温带半湿润季风大陆性气候，具有春旱多风，夏热多雨，天易旱涝，冬寒少雪 等特点 ， 一年四季交替分明。 年平均气温 13.5，年平均日照 2560.5 小时，全年太阳辐射量为 123.8 千卡 /平方厘米，无霜期 210 天，适宜自然生物生长。年平均降雨量 630mm， 降雨量主要集中在 7-9 月份，雨热同季，昼夜湿差大 ，土壤类型类型以褐土为主，地质结构稳定 。 高青的地理气象条件非常适合沼气工程建设。 2、 法律政策的支持。 可再生能源法颁布实施、十六届五中、中央和省委两个 1 号文件，都对沼气项目提出明确要求，中央及地方各级财政也加大了对沼气项目的支持力度，高青县委、县政府高度重视，把沼气项目列入全县国民 经济和社会发展“十一五”规划，是社会主义新农村建设“生态建设网”的重要内容，也是今年 高青 县农业 的 重点工程，为实施该项目提供了法律政策的支持，项目面临 难得的 发展机遇。 党的十六大报告明确指出：全面建设小康社会的目标是“可持续发展能力不断增强、生态环境得到改善，促进人与自然的和谐，推动整个社会走上生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路”。建设大型沼气工程，正是落实十六大精神，开创提高经济效益、降低资源消耗、治理环境污染、富民强国之路的有效措施。 7 3、 领导重视。 淄博市、高青县 政府高度重视能源建设工作，并 将其 作为农业和农村工作的一件大事来抓，成立了由政府分管农业的 领导 任组长，相关部门主要负 责人为成员的领导小组，专门负责对农村能源建设工作的领导与协调。 政府 部门 根据项目建设需要，制定了相应的优惠政策，积极落实配套资金，并把以沼气为纽带的农村能源建设工作列入了年度考核的重要内容。因此实施该项目具有坚强的领导、组织保障。 4、 坚实的基础。 近年来，淄博市 经济发展迅速，财政收入和农民收入有较大的提高，为沼气建设奠定坚实的经济基础和后盾。近年来， 山东 得益乳业 有限公司 经济效益显著，完全有能力把该项目建设好。 5、 原料资源丰富 。 山东得益乳业有限公司高青 奶牛 示范牧场现奶牛存栏量为 820 头，牛粪产生量： 20m3/天，废水产生量： 20 吨 /天。所以，该沼气工程的原料有可靠供应 ，资源充足 。 （二） 项目建设的必要性 1、项目符合国家的产业政策。 十六届五种全会提出“大力普及农村沼气，积极发展适合农村特点的清洁能源”。今年的 1号文件支持 “ 大力发展节约型农业，促进秸秆等副产品和生活废弃物资源化利用，提高农业生产效益 ”、“ 增加农村沼气投入，积极发展户用沼气，组织实施大中型沼气工程，加强沼气服务体系建设。 ” 为项目建设指明了方向。山东得益乳业有限公 司作为“农业产业化国家重点龙头企业”，如果能够实施该项目，利用沼气工程进行发电，就能在大型沼气工程建设上起到示范带动作用，促进淄博市规模养殖场的沼气工程建设。 2、建设资源节约型、环境友好型社会的需要。 建设节约型农业是节约型社会的重要组成部分，实施沼气工程，不仅使养殖场的资源得到有效利用，而且通过利用沼气发电技术，把养殖场粪便、污水变为燃料、饲料、肥料，促进了生产、生活、生态的协调发展，是建设资源节约型、环境友好型社会主义新农村的重要举措。 3、 生态区建设的需要。 生态环境是人类生存和发展的基本条件，是可 持续发展的基础，实施沼气工程，在解决养殖场用能的同时，防止粪便、污水对环境的污染，保护了当地生态环境，有力推动生态区建设。 4、推动新农村建设的需要 农村沼气是社会主义新农村建设的重要内容，对于满足农民生产、生活用能需求、增加农民收入、繁荣农村经济、改善生态环境，提高农村文明程度都具有重要意义。 发展沼气有利于促进农民生活方式转变，提高生活质量，建设文明和谐新农村，大力发展 8 适合新时期要求的农村清洁新能源；发展沼气有利于促进农业增长方式改变，带动农业产业结构调整，实现农业增效、农民增收，繁荣新农村经济；发展沼 气有利于促进农村卫生状况和生态环境的改变，解决养殖业带来的环境污染问题，建设村容整洁、环境优美的新农村，改善人居环境，阻断疫病传染源，促进农村社会文明进步。 5、循环农业发展的需要。 建设节约型农业是建设节约型社会的重要组成部分。实施沼气项目建设能积极推进秸秆、粪便等农村生产、生活废弃物的资源转化利用，推动农业生产方式由“资源 产品 废弃物”的线性模式向“资源 产品 废弃物 再生资源”的循环利用模式转变，以达到提高效率、降低成本、保护环境的多重目的，形成资源与环境互为支持，人与自然协调发展的良性格局，实现经 济、生态和社会三大效益的同步增长。 （三） 项目建设的可行性： 1、技术可行： 技术合作单位是山东省农业可持续发展研究所和山东新能沼气研究所。专业从事沼气技术的研究开发，工程设计，施工安装等业务。几年来已设计建成大中型沼气工程和污水处理工程10 多项。 全所现有职工 32 人，专业配置多元化，技术人员 20 余人，其中山东省拔尖人才和享受国务院津贴 1 人，国家注册咨询工程师 2 人，博士 2 人，硕士 6 人，高级专业技术职称人员占 53。 全所紧紧围绕农业可持续发展，面向全省及黄淮海地区，重点开展农业与农村经济、农业资源 开发与利用、农业生态环境、优质牧草培育和遥感与地理信息系统农业应用等诸多领域研究。近 30 年来，我所先后承担完成了 42 项国家、省部级研究课题，取得科研成果 18 项，发表论文 216 篇。拥有 ArcInfo、 Arcview、 Erdas、 ENVI 等地理信息系统、遥感图像处理软件，已基本建成山东省农业资源与环境信息系统。目前我所立足学科建设，优化发展环境，做强农经学科，培育新兴学科，壮大工程咨询，构筑参谋平台，为省委、省政府和院党委、行政相关决策发挥参谋服务作用。 工程业绩： 1、山东省滕州市黄连山沼气工程； 2、山东省德州 市乐悟集团大型沼气发电工程； 3、山东省枣庄市甘霖煤矿养殖场沼气工程 2、领导支持。 淄博市委、市政府高度重视农村能源建设工作，并作为农业和农村工作的一件大事来抓，成立了由分管农业的领导任组长，相关部门主要负责人为成员的领导小组，专门负责对农村能源建设工作的领导与协调，颁布实施了 有关文件。市政府根据项目建设需要，积极制定了相应的优惠政策， 落实了配套资金，并把农村能源建设工作列入了年度考核目标。因此 实施该项目， 9 具有坚强的领导力量、组织保障和政策支持。 3、 企业 具备 强烈的建设需求、 建设能力和条件 随着人民环境意识 的不断提高，周边地区农民对畜禽养殖场环境污染反映日益强烈，以及畜禽养殖污染防治管理办法和畜禽养殖业污染物排放标准的颁布实施和山东省生态省建设的提出，再加 上沼气工程本身具有的诸多优势，畜禽养殖企业对沼气工程建设有强烈 需求。 山东得益乳业有限公司领导已经充分认识到畜禽粪便污染的严重性，以及解决畜禽粪便污染问题的紧迫性。目前公司正在积极筹措资金，筹备上马大型沼气工程，使企业尽早摆脱畜禽废弃物污染严重的窘境，力求实现废弃物资源化综合利用，有效促进养殖业持续健康发展。 山东得益乳业有限公司高青示范牧场 现奶牛存 栏量为 800 头， 单位养殖规模居淄博市第一位。牧场管理科学，技术力量雄厚，与省农科院、国家乳品技术研究中心等国内外 12 所高等院校保持长期合作关系，并定期聘请专家、教授定期给农民培训，传授养殖 和防疫 技术 。多年来，在地方各级政府的关怀下，规模不断扩大，经济、社会和生态效益显著增长。 综上分析，该项目建设完全可行。 第三章 市场供求分析及预测 （一）产品需求 1、 沼气综合利用工程建设的需求。 目前，规模化养殖场，污染已经成为农业污染的主要因素，采用沼气技术处理养殖场污水，具有污泥量少，运行费用低等优势，同时可以控制生 产过程中污染物的流向，降低畜禽本身受污染的程度，控制疫病，实施“牛 沼气 作物”的模式，实现污水零排放，在高青县有广阔的发展前景。该项目既 能解决养殖业污染问题，又为业主提供清洁的能源，为场内和周边农民提供无害化优质有机肥料，特别适合于无公害农产品生产，符合生态农业的需要，也是农业可持续发展的必然需求。项目的实施，将会改善农村居民生产和生活条件，促进养殖业的可持续发展。项目本身也产生一定的经济效益，沼气用于发电可产生直接经济效益；沼渣、沼液是优质的无公害有机肥料，可用来发展无公害农产品基地，实现农业增效。由于 沼气工程的诸多优势，养殖业对沼气工程建设有强烈的需求 ,当地政府为了推进农业生产的进一步发展，提高农民收入 ,解决农村环境整治 ,促进养殖业自身发展，对沼气工程建设也有十分强烈的愿望和积极性。 2、有机复合肥的市场需求。 牛粪中富含有机质，有机质腐熟后形成腐殖质存在土壤中，腐殖质对改良土壤、培养地力有明显效果。因此，家畜粪便在保持和提高土壤肥力的效果上远远超过化肥。有机肥料中的磷是有机磷，肥效优于磷酸钙，被固定的可能性少，相对提高了磷肥肥效。同时畜粪中的有机质 10 在积肥、施肥过程中，经过微生物的加工分解以致重新合成， 最后形成腐殖质储存在土壤中 。腐殖质对改良土壤、培养地力的作用是多方面的：它能调节土壤水分、温度、空气和肥效，适时满足作物生长发育的需要；能调节土壤的酸碱度，形成土壤的团粒结构；能延长和增进肥效，促进水分迅速进入植物体，并有催芽、促进根系发 育和保温等作用。同时有机质腐熟后，形成较高量的胡敏酸，具有典型 团粒结构，同时胡敏酸在转化过程中释放能量，能刺激作物根系多吸收养分，改良土壤提高产量。 优于有机肥的肥效和其特有的性质，使用有机肥料生产有机食品，优质农产品和无公害绿色食品，改善瓜果蔬菜等农产品的口感品质，提高产 品档次，这也日益得到大众的认可。据估算，全国 有机肥 每年需求量在 1.8 亿吨左右，而现有有机肥生产量在 17 万吨，仅占种植绿色食品和蔬菜需求有机肥料的 0.85%，市场需求很大，有机肥料生产具有广阔的发展空间和前景。 工业化制成的有机肥料（如粉状、颗粒状有机肥料 ），其养分全面，有机质含量高，在贮存、运输、使用方面大为改善，同时有机肥料销售价格合理，一般粉状有机肥料在 350-500 元 /吨左右，颗粒状有机肥料在 850 元 /吨左右，而化肥的价格一般约为 600 元 /吨，有机固肥具有明显的价格优势，因此适合大面积推广使用。目前有 机固肥产品使用的主要对象为蔬菜、果园等绿色食品基地，还用于城镇绿化和花卉培养。随着市场经济的发展，有机绿色农产品将实行优质优价，这样对有机固肥的需求将会越来越大。 3、沼液灌溉的需求。 沼液就是将粪尿混合物置于密闭的厌氧反应器内经过微生物分解，杀灭了有害病毒菌，变成腐熟的液状肥料。可对作物实施喷灌、浇灌、滴灌，具有杀虫、防虫、抗旱、保菌、增产增收等多种作用，是生产绿色无公害有机农产品必不可少的肥源。不但解决沼源的利用，更能增加企业的经济效益。企业周围有高产经济林和特色种植面积达 1 万亩，年需沼液 40 万方。 （ 二）产品供应 1、沼气的供应 项目建成后 ,平均日产沼气 1000 立方米，可用于发电和 养殖场区 、 附近 农村 生产 和生活 需要。 2、有机肥的供应 沼渣经过处理后制成有机肥料可以提供给周边的无公害蔬菜基地 ,年可提供优质肥料 766.5 吨。 3、沼液的供应 年生产沼液 1.41 万余吨。 （三）产品供求分析 项目日产沼气 1000 立方米， 即使 全部用于发电，日发电量 1500 度， 企业日消耗电能为 3000度以上，沼气产量供不应求；项目 年可提供优质肥料 766.5 吨， 当地 市场需要 12 万吨，产品供 11 不应求。年生产沼液 1.41 万余吨， 可 全部用于周围农田灌溉 。 经需求与供应分析，生产的沼气可以完全利用；有机肥供应不能满足需求；沼液也不能满足需求。总体说来供小于求，产品销售不会存在问题。 第四章 项目承担单位基本情况 山东得益乳业有限公司是一家有着四十多年专业乳品加工历史，集牧草种植、奶牛饲养及技术研究、乳品研发、生产加工、乳品销售、物流配送为一体的现代化乳品企业 ,是山东省乳品行业首家“农业产业化国家重点龙头企业”。 公司始终以“兴乳、富农、益民、强国”为发展宗旨，坚持走农业产业化道路，围绕乳业链条，加快发展，在国内乳品行业具备了一定的知名度和 影响力。公司现拥有集生产、物流、科技、办公为一体的现代化乳品工业园 ,日加工处理鲜奶能力 750 吨，生产鲜牛奶、酸牛奶、 UHT 牛奶、乳酸菌饮料等 4 大系列 100 多个品种的产品，先后被评为“无公害食品”、“绿色食品”、 “国家质量免检产品”。企业于 2002 年荣获“山东省农业产业化经营先进龙头企业”称号， 2002 年底被评为“农业产业化国家重点龙头企业”， 2005年“得益牌”液体奶被评为“中国名牌”产品， 2006 年“得益”商标被评为“中国驰名商标”。 公司率先在高青县建立绿色 AA 标准的独资示范牧场，带动周边农民养殖奶 牛，实行“公司奶牛养殖小区”的集约化养殖模式，在以淄博市为中心的山东省各地市建立奶牛合作 化养殖小区 102 处，带动 10000 多户农民养殖奶牛近 4 万头，年实现农民收入 2 亿多元，有力地推动了山东省畜牧业的发展和农业产业结构调整。 质量 和技术研发 是企业 发展 的 持续 生命力 。公司相继通过了 ISO9001 质量管理体系、 HACCP食品卫生安全管理体系、 14000 环境管理体系、 18000 职业健康安全管理体系等项目认证，使 得益产品有了全面科学的质量安全保证 。产品研发方面常年与 12 所国际、国内大专院校、科研机构合作，聘请国内外乳 品专家、学者作为顾问，进行高科技含量的乳制品研制、生产，形成了具有得益特色的产学研联合技术创新体系。 公司围绕“优化通路、冷链建设、特色服务”三个方面，建立市场网络。先后在山东省设立牛奶投递站、配送站 400 多个，配有 100 多辆产品冷藏配送车， 400 多个冷藏库，为奶点配备了 12000 多台恒温冰柜，强化投递到户的服务网络，设立了 24 小时客户服务热线，构建了一个方便、快捷的保鲜物流系统和客户服务系统。 山东得益乳业有限公司将以“兴乳、富农、益民、强国”为企业发展宗旨，充分利用自身的品牌和技术资源优势， 坚 持走 农业产 业 化 发 展的道路，为推动农业稳定增产、农民持续增收、农村和谐稳定，加快现代农业发展作出新的贡献！ 12 第五章 项目 选址 （一） 项目选址的原则及地点 1、 项目选址的原则 沼气工程的地质选择应满足以下原则： 1） 符合奶牛养殖区的总体规划。 2） 符合国家政策和生态能源产业发展规划。 3） 交通方便。 4） 处理后的沼液有较好的出路。 5） 满足养殖业防疫要求，并远离水源。 6） 节约用地，同时有远期扩建的余地。 2、 项目建设地点 项目建设地点为淄博市高青县花沟镇，符合项目建设要求。 （二） 自然环境条件 1、水文气象 淄博市高青 县位于淄博市北部， 根据淄博市气象局提供的 高青县 气象 资料 ，本区域属暖温带半湿润季风大陆性气候，具有春旱多风，夏热多雨，天易旱涝，冬寒少雪等特点 ， 一年四季交替分明。 年平均气温 13.5，年平均日照 2560.5 小时，全年太阳辐射量为 123.8 千卡 /平方厘米，无霜期 210 天，适宜自然生物生长。 境内历年平均降水量 630mm，降水季节分配不均，其中夏季降水占全年总降水的 62%。境内水资源主要由大气降水所形成，经下渗成为地下水，总量 5 亿立方米，可采量 2.8 亿立方米。 2、地形、地貌及土壤 本项目区 北 高 南 低，地势较平坦。 地下水位较稳定，丰水期约 10 米，枯水期约 11 米，地下水的开采主要用于浇地和企业生产用水 ， 地下水对砼基础不具腐蚀性。该区域地形平坦，地层结构简单，地层分布稳定，厚度变化小，坡度平缓，岩土性质较近，地基土工程性质较好，场区周围无活动性断裂构造，属相对稳定地块。根据建筑抗震设计规范 (GBJ11-89)，可判定场地土类型为中软场地土，场地类别 类建筑场地，场地稳定适宜建筑。 （三） 社会经济状况 淄博市历史悠久，文化灿烂，是国务院批准的山东半岛经济开放区城市和 “ 较大的市 ” ，是山东省的经济中心之一，全国优秀旅游城市 。项目 建设地 位于淄博市下辖高青县，全县面积831.3 平方公里，人口 36.1 万人，县城驻地田镇。 境内农业在全县国民经济中一直居于基础地位。传统的粮经作物主要有小麦、玉米、棉花和水稻等。全县畜牧、水产、桑蚕产业优势明显，先后建成了秸杆养牛示范县、瘦肉型猪基地县、淡水养殖重点县、国家渔业绿色证书试点县、蚕茧出口基地县。 1990 年起，高青县以农民增收为中心，坚持调整富民，突出抓好特色优势产业、标准化无公害生产、农业产业化和农村剩余劳动力转移四个重点，按照“龙头带基地、基地连农户”的产业化发展模式，大力发展瓜菜、畜 牧、水产、果桑四大特色产业，形成了 2 万头奶牛养殖、 6 万亩速生丰产林、 10 万亩无 13 公害西瓜、 10 万亩林果、万亩淡水养殖、 300 万只肉鸭加工等六大生产基地。 项目所在地淄博市高青县高城镇为非少数民族居住区，周边无重要的生态保护区及文化遗产和自然遗产 第六章 项目建设方案 论证 （一） 建设项目模式论证与选择 沼气工程建设的关键是生产工艺的确定。工艺是否合理直接关系到工程的处理效果、运转稳定性、投资、运转成本。因此，必须结合养殖场粪污特征和沼气的利用 特点，综合考虑粪便资源、配套土地和能源需求等因素 ,慎重选择适 宜 生产工艺，以达到最佳的处理效果和经济效益。 目前比较成熟、适用的生产工艺有两大类：一类是以综合利用为主的“能源生态型”处理利用工艺，是指畜禽养殖场粪污水经厌氧无害化处理后不直接进入自然水体，而是作为农作物的有机肥料的处理利用工艺。另一类是以污水达标排放为主的“能源环保型”处理利用工艺，是指畜禽养殖场粪污水处理后直接进入自然水体获以回用为最终目的的处理工艺，该工艺要求最终出水达到国家或地方规定的排放标准。 综上所述，由于高青县花沟镇沼气工程处理粪污水量为 50 立方米 /天 ，养殖场内有充裕的面积可作氧化塘 ，且厂区周围有大量农田。从投资、运行管理简单方面考虑，该沼气工程项目优先选择 “ 能源生态型 ” 处理工艺。 1、 能源生态型处理利用工艺流程： 养殖场的畜舍冲洗污水与畜尿先汇集到酸化池，再与畜粪在搅拌池中搅拌均匀，将粪污调配成高浓度的发酵液 ，然后集中到集水池内，冬季集水池内增温，确保厌氧反应器进料的温度。厌氧消化器产生的沼气经净化后贮存到贮器柜，供发电或工业用。沼渣排入贮渣池后经过固液分离机将含水率为 75%的沼渣作为原料生产有机肥料用于农田，上清液与沼液共同排入沼液池生产液态肥用于农田。 能源生态型生产工艺流程图 2、 能源生态型处理利用工艺说明： 养殖场污水 集水池 搅拌沉砂池 沼气净化 厌氧消化器 固液分离机 贮液池 贮气柜 增温池 发电、工厂应用 发电余热 沼渣池 有机肥料 养殖场粪便 14 采用能源生态型沼气工程，项目建设目标是尽可能 多产沼气，并通过对沼渣、沼液的综合利用实现沼气工程社会和经济效益双丰收。 养殖场粪便、污水在经厌氧消化处理后，沼渣、沼液作为优质有机肥料，用于绿色食品生产，使粪便得到能源、肥料多层次的资源化利用，生态农业得以持续发展，并最终达到区域内养殖场粪污的“零排放” 。这种工艺遵循了生态农业原则，具有良好的经济效益和环境效益。 3、 能源生态型处理利用工艺要 求及特点： （ 1） 工艺适宜的条件： 原则上养殖场日污水排放量不大于日粪便排放量的 3 倍。 养殖场周围应有较大规模的鱼塘、农田、果园和蔬菜地，可供沼液、沼渣的综合利用。 沼气用户与养殖场距离较近。 养殖场周围环境容量大，环境不太敏感和排水要求不高 地区。 （ 2） 工艺特点： 养殖场粪便污水可全部进入厌氧消化器处理系统。 沼气、沼肥产量大。 沼液、沼渣进行综合利用，建立以沼气为纽带的良性循环的生态系统，提高沼气工程的综合效益。 工艺简单，管理、操作方便。 工程投资少，运行费用低，投资回收期短。 （二） 厌氧工艺选择 在本项目工程建设中，关键环节就是厌氧工艺的选择。选用适合畜禽粪便处理的厌氧反应器是决定整个沼气工程投资与收益的必须内容。下面将目前应用较多的厌氧工艺进行比较。 1、 各类厌氧工艺性能概述 （ 1）完全混合厌氧工艺 完全混合厌氧反应器（ CSTR）适用于畜禽粪污发酵工艺。它在沼气发酵罐内采用搅拌和加温技术，这是沼气发酵工艺中的一项重要技术突破。搅拌和加热，使沼气发酵速率大大提高，完全混合 式厌氧反应器也被称为高速沼气发酵罐。其特点是：固体浓度高， TS 812%，可使畜禽粪便污水全部进行沼气发酵处理。优点是处理量大，产沼气量多，便于管理，易启动，运行费用低。一般适宜于以产沼气为主，有使用液态有机肥条件的地区。由于这种工艺适宜处理含悬浮物高的畜禽粪污和有机废弃物，具有其他高效沼气发酵工艺无可比拟的优点，现在被欧洲等沼气工程发达地区广泛采用。 （ 2）厌氧接触工艺反应器 15 厌氧接触工艺的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。这样的工艺既保证污泥不会流失，又可提高厌氧消化池内的污泥浓度，从而提高了反应器的有机负荷率和处理效率，与普通厌氧消化池相比，可缩短水力停留时间。目前，全混合式的厌氧接触反应器已被用于废水中 SS 浓度较高的高浓度有机废水的处理上。 3）上流式厌氧污泥床反应器（ UASB） 待处理的废水被引入 UASB 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。在 反应器上部 三相分离器 实现气、液、固的分离 。 UASB 反应器的特点在于可维持较高的污泥浓度，较高的进水容积负荷率，从而大大提高了厌氧反应器单位体积的处理能力。但是对于 SS 含量很高的 粪 污 水 不适用，而且投资费用也较大。 4）升流式厌氧固体反应器（ 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，其构造特点是反应器内不设三相分离器和其它构件。升流式固体沼气发酵工艺适合处理固体含量（ TS） 38%的有机废液。当含高浓度有机物固体（ TS 38%左右）的废水由底部配水系统进入，依靠进料和产气的上升动力按一定的速度向上升流通过含有高浓度厌氧微生物的固体床时，有机物得到分解发酵，并产生了沼气。产生的沼气随水流上升具有一定搅拌混合作用，使得余下的未消化的固体物与中、上部的微生物进一步接触与氧化，最终达到较高的去除率 和产气率 。 在 TS 6%时，需采取局部强化搅拌措施。 2、 几种典型的厌氧反应器适用性能比较 上述几种典型的厌氧反应器性能比较如表 3-2 所示。 表 3-2 几种典型的厌氧反应器性能比较 反应器名称 优点 缺点 适用范围 完全混合厌氧反应器（ CSTR） 投资省、运行管理简单、具有搅拌装置、耐冲击负荷能力较强、产气率高 要有搅拌装置 适用于高浓度、高悬 浮物的粪污处理 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，需要设置污泥回流装置 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 含量低的可溶性有机废水 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，当含固率大于 6%以上时，必须采取强化搅拌措施 适用于含固量较高的有机废水 16 3、 厌氧工艺的选择确定 从以上列表可知，各种类型的厌氧反应器各有其优缺点和使用范围，在一定的条件下选择适当的反应器型式是厌氧处理工艺成功的关键所在。对于奶牛养场废水而言，由于需将牛粪及冲洗水一起均匀混合后进入厌氧罐进行厌氧发酵处理，其废水中含固量很高，因此，选择完全混合厌氧反应器（ CSTR）是较为合适的，有利于节约投资；较长的水力停留时间也有利于奶 牛粪污的分解与消化，沼气的产量也相对稳定，同时，更有利于项目的顺利实施与运行管理。 本工程发酵温度选择中温 3538。 4、 厌氧消化罐结构形式 本工程厌氧消化罐拟采用 Lipp 结构。 （三） 工艺流程： 山东得益乳业有限公司高青奶牛示范牧场存栏牲牛 820 头，本项目处理粪污产生量如下： 牛粪产生量： 20 立方米 /天 废水产生量： 20 吨 /天 鲜粪、 便 尿和冲洗污水全部进入 CSTR 厌氧反应器处理系统后，产生沼气用于发电；沼液用作液态肥料灌溉农田，沼渣可制成固体有机肥料施用。 因此 根据 山东得益乳业有限公司高青奶牛示范牧场 现状与其周边农村环境， 确 定本工程建设 为“ 能源生态型 ” ，山东得益乳业有限公司高青奶牛示范牧场大型沼气工程工艺流程图如下： 奶牛粪便 上清液农田灌溉 冬季热源升温 沼气 沼渣生产 有机肥 泵 发电机余热 农田灌溉 化粪池 厌氧反应器发酵 沼气净化系统 沉淀池 固液分离机 贮气柜 热电联供机组 搅拌调浆池 加温计量池 沼液储存池 电力输出 17 （四） 工艺介绍： 1、 预处理池： 牛粪中含有砂和杂物，如果直接进入发酵系统，不仅会影响产气效率，占据发酵罐有效空间，而且还会造成设备的磨损和管道的堵塞，严重时会导致整个沼气工程 运行失败。因此，在进入厌氧发酵罐之前， 牛 粪应首先经过预处理。 预处理包括匀浆 ,除草，沉砂，增温等。预处理池由集水池匀浆池、沉砂槽和进料池等组成。 （ 1）匀浆 牛粪和污水在匀浆池内调配成 TS 10%的混合牛粪污水。 （ 2）除草 采用格栅机除去粪污中的杂物，之后进入沉砂槽。 （ 3）沉砂 混合粪污中的砂在沉砂槽内底部沉淀，定期人工清除。除砂后的粪污进入计量调节池。 （ 4）增温 匀浆池内设有增温管道，利用发电机余热对水进行增温，然后用螺杆泵将上述经过预处理的混合牛粪污水泵入厌氧罐内。增温后的循环水再用泵送回发电机系 统。 2、 CSTR 厌氧 反应器： 粪污由提升泵进入厌氧反应器，与厌氧活性污泥混合接触，通过厌氧微生物的吸附、吸收和生物降解作用，使有机污染物转化为 CH4 和 CO2 为主的沼气。罐内设置布水系统保障进料均匀分布并依靠水压实现与污泥充分接触；厌氧反应器设置的内循环系统，连续将上部出水回流至底部，使反应器保持良好的水力搅拌和上升流速。厌氧反应器产生的沼气由集气室收集，经沼气输送管路进入后续沼气净化处理单元。为保持反应器内污泥活性需要定期排渣。 3、 沼气处理： （ 1）贮气柜： 厌氧发酵罐刚产出的沼气是含饱和水蒸气的混合气 体，除含有气体燃料 CH4 和 CO2 外，还含有 H2S 和悬浮的颗粒状杂质。 H2S 不仅有毒，而且有很强的腐蚀性。过量的 H2S 和杂质会危及发电机组的寿命，因此需进行脱硫、气水分离等净化处理，其中沼气的脱硫是其主要问题。 对于 牛 粪废水产生的沼气，其中 H2S 气体含量较高，而沼气发电机组要求沼气中含 H2S 气体含量小于 100 ppm，沼气的脱硫净化处理是必须的。 本工程拟采用化学脱硫的方法对沼气进行脱硫处理。厌氧罐中输出的含饱和水蒸气的沼气经过脱硫塔、气水分离器和凝水器等专用设备净化处理后贮存在膜式贮气柜中。 本工程选择膜式 贮气柜贮存 ， 经净化后的沼气用于发电。 18 4、 沼气 的 脱硫： 沼气中硫及硫化物对发动机具有很强的腐蚀性，如期成分超出规定标准（ 20MG/NM3） ,必将影响集体、缸盖、活塞、中冷器及进气管系的正常使用寿命，严重的会造成部件无法使用，影响机组性能。同时也需考虑硫化物对沼气柜的腐蚀，因此，沼气再进入机组前应采取必要的脱硫措施。 （ 1）干法脱硫 一般采用常压氧化铁法脱硫。选用经过氧化处理的铸铁屑作为脱硫剂，疏松剂一般为木屑，放在脱硫罐中，气体以 0.4-0.6M/MIN 的速度通过。当沼气中硫化氢含量较低时，气速可适当提高， 接触时间一般为 2-3 分钟。吸收塔设两组，以便交换使用。设计温度为 25-35，脱硫装置应有保温措施，脱硫装置前应有凝结水疏水器。 （ 2）湿法脱硫： 由两部分组成，一为吸收塔，一为再生塔。含 2-3%的碳酸钠溶液，由吸收塔塔顶下喷淋，沼气由下而上逆流接触，除去硫化氢。碳酸钠溶液吸收硫化氢后，经再生塔，通过催化剂，分解硫磺，使其再生，可以反复使用。 此外，还可利用处理厂的出水，对沼气进行喷淋水洗，去除硫化氢。 在 温度为 20，压力为 1ATM 时，每立方米能溶解 2.3 M3 硫化氢。 一般当沼气中硫化氢含量高，适合使用湿法 脱硫，同时还可以去除部分二氧化碳，提高沼气中甲烷的含量，但是该法工艺复杂，需要专人职守且占地面接较大，如用地面积小，则可采用干法脱硫，脱硫剂一般需三个月更换一次。当沼气作为燃气机等的燃烧时，为了避免沼气喷嘴或燃气机的 运转发生故障，沼气还应进一步净化，进行过滤。 通过比较，认为干法脱硫适合本工程。 5、沼气的事故排放 在沼气无法正常利用或发生以外事故的情况下，沼气需要进行放空或紧急放空燃烧。因此，整个沼气系统必须设置性能良好、适应沼气排空燃烧特点、点火迅速可靠的放空火炬系统。以本期工程沼气产量为基准，考 虑事故排放的燃烧火炬，能烧掉所产生的全部沼气。 火炬头采用多点高稳定性防风式 设计，燃烧稳定充分，可以抵御恶劣的天气条件影响而不熄灭。火炬头采用耐高温合金钢制造，大大地延长了使用寿命，它与火炬竖筒之间采用法兰连接，可以十分方便地更换。 火炬采用大功率复式点火器，配以高性能半导体点火枪，发火能量大（可达 20 焦耳以上），点火安全、可靠。在产生积碳、积水的情况下，点火枪仍能正常工作。火炬采用热偶型火焰检测装置，时时监控火炬的着火情况，无论何时只要有气体放出，均把检测到的火炬头着火情况反馈给控制系统，从而 控制点火器的启停。 19 火炬的控制系统可以实现自动点火功能，只要有气体排放（点火信号），系统立即自动启动点火器，点火器设置延时功能（以保护点火器），延时时间可调，在一个点火周期内如果无火（火检信号为无火），即刻再次启动点火器，直到点着火（火检信号有火）为止。在火炬的正常运行过程中，如果因意外事故熄火，点火器立刻工作，直到把火炬再次点燃。控制柜内设置手动 /自动转换开关，置于自动挡时，火炬可以实现以上所述的自动点火功能；置于手动挡时，无论何时均可按下点火按钮对 火炬进行点火操作。 国内与国外发电机比较 利用方式 工艺技术 工程投资 维护保养 综合效益 其他 内燃机 发电 比较成熟，国内部门应用 一般 小毛病较多，需要专人维护 一般 稳定性稍差，不适于并网 热电联供 工艺技术成熟，国外广泛应用，国内有部门供应 较高 技术稳定，维护保养 方便 非常好 机组具有多种运行方式，可以独立运行也可以并网或者作为应急电源 内燃机发电是利用沼气作为燃气内燃机的燃料，带动内燃机和发电机发电。这种利用方式设备简单，投资少。但是由于沼气中含有二氧化碳等不可燃气体，存在着火温度较高，点火较为困难，燃烧速度较慢，同时沼气工程产生 的沼气压力较低的缺点，沼气发电机研制的难度较大，目前国内仅有济柴、胜动等少数柴油机厂家能够生产沼气机组。 热电联供是具有高效余热回收系统的发电机组，既可以产生电能，同时又可以产生热能，整体效率（电能加热能）是普通发电机的 2 倍以上。目前热电联供机组效率较高的主要是进口设备，价格相对较高。国内发电机的生产厂家最近也开始关注发电机的余热利用。 （五） 项目建设内容 1、 集水 池 构筑物：钢砼结构 数 量： 1 座 单池容积： 30M3 提升泵： 80YW20-7-2.2 2 台（ 1 用 1 备） Q=20M3/h H=7m N=2.2KW 2、 预处理 池 预处理池由进料池、均浆池和调节池等组成，总容积 120m3 （ 1）匀浆池 功 能：将牛粪和污水均匀混合，配制成 TS10%的混合粪污水。 内设搅拌机 20 型 号：国产 功 率： 7.5 kW