畜牧养殖大型沼气项目可行性研究报告

PAGEI大中型沼气工程项目可行性研究报告目录目录 I第1章总论 11.1项目摘要 11.1.1项目名称 11.1.2主管单位 11.1.3建设单位 11.1.4建设地点 11.1.5工程模式 11.1.6建设期限 11.1.7建设目标 11.1.8建设内容与规模 21.1.9产品方案 21.1.10总投资估算 21.1.11资金筹措方案 21.1.12项目组织管理 21.1.13经济效益、社会效益和生态效益 31.1.14结论与建议 41.2报告编制依据 41.3主要研究内容 51.4主要技术经济指标 5第2章项目建设的必要性及有利条件 72.1项目提出的背景 72.1.1社会背景 72.1.2地方背景 82.2建设的必要性 82.2.1项目建设符合国家产业政策的需要 82.2.2保护环境、维持生态平衡的需要 92.2.3促进农业资源综合利用，提高经济和社会效益的需要。 102.2.4提升企业综合竞争实力，实现可持续发展的需要 102.3项目建设的有利条件 102.3.1具备建设示范性能源工程的地理条件 102.3.2有雄厚的经济实力和技术力量 102.3.3有充足的生产原料 112.3.4对沼渣、沼液消纳有较好的规划 112.3.5有相关政策的支持 11第3章市场供求分析及预测 133.1沼气产量估算及供求平衡分析 133.1.1沼气产量估算 133.1.2沼气工程可提供的能源预测与分配 133.2沼渣、沼液产量估算与供需平衡分析 133.2.1施用沼渣、沼液的必要性 133.2.2沼渣、沼液产量估算 143.2.3沼渣、沼液供需平衡分析 143.3农业发展循环经济的需求 15第4章项目承担单位基本情况 164.1建设单位基本情况 164.2技术依托单位情况 16第5章项目选址分析 175.1选址原则 175.2所在区基本情况 175.3选址方案 19第6章生产工艺技术方案分析 206.1项目基本要求 206.2典型工艺技术介绍 206.3国内外厌氧发酵技术发展现状 226.4常用厌氧发酵工艺简介 246.5工艺选择原则 276.6工艺流程 276.8工艺单元设计 296.8.1原料预处理单元 296.8.2核心单元 316.8.3后处理单元 336.8.4配套设施区 33第7章项目建设目标 367.1指导原则 367.1.1以循环经济理念为指导，符合可持续发展生态农业的要求 367.1.2排放减量化 367.1.3排放无害化 367.1.4排放资源化 377.1.5坚持因地制宜、突出特色，实现种植、养殖、加工的协调发展 377.2设计思路 377.3产品方案 377.3.1沼气的产生 387.3.2沼气燃用 387.3.3沼液 387.3.4沼渣 387.4建设目标 38第8章项目建设内容 398.1土建工程 398.1.1设计依据 398.1.2设计范围 398.2电气自动控制 408.2.1设计依据 408.2.2设计范围 408.2.3设计内容 408.3设备工程 418.4公共工程 428.4.1场区总平面布置 428.4.2场区工程 428.4.3安全与消防 42第9章投资估算和资金筹措 449.1估算依据 449.2投资估算 449.3资金筹措 45第10章建设期限和实施进度 4610.1建设期限 4610.2项目实施进度安排 46第11章环境评价 4711.1执行依据和环境标准 4711.3主要环境问题 4811.4项目对环境的影响及治理对策 4811.4.1项目建设过程中对环境的影响及治理对策 4811.4.2项目建设过程中对环境的影响及治理对策 4911.5环境监测制度的建议 5011.6环境管理 50第12章安全卫生与消防 5212.1劳动安全卫生 5212.2消防 53第13章项目组织与管理 5513.1筹建期的组织与管理 5513.2运营期的组织与管理 5513.3劳动定员与培训 5613.3.1劳动定员 5613.3.2劳动培训 56第14章效益分析与风险评价 5714.1经济效益 5714.1.1收入部分 5714.1.2运行成本 5714.1.3年经济效益 5814.1.4投资利润率 5814.1.5投资回收期 5814.2社会效益 5814.3生态效益 5814.4环境效益 5914.5风险分析 5914.5.1敏感性分析 5914.5.2原材料风险 5914.5.3技术风险 5914.5.4资金风险 6014.6评价结论 60第15章招标管理 6115.1招标依据 6115.2招标范围 6115.3招标方式 6115.4项目招投标方案 6115.4.1建设项目招标范围及招标组织形式 6115.4.2投标、开标、评标和中标程序 6115.4.3评标委员会的人员组成和资质要求 62第16章结论与建议 6416.1结论 6416.2建议 64第1章总论1.1项目摘要1.1.1项目名称中元畜牧养殖合作社专业合作社大型沼气工程1.1.2主管单位中元县农业局1.1.3建设单位中元畜牧养殖合作社专业合作社1.1.4建设地点中元县东郭镇驻地1.1.5工程模式能源生态型1.1.6建设期限1年，具体时间为2010年9月-2011年9月1.1.7建设目标报批总投资450万元建设沼气工程，通过利用奶牛场固体粪便生产沼气和有机肥，沼气用于补充合作社用气和附近农户生活用气；沼气工程产生的沼渣、沼液用于奶牛场周边农户果园和蔬菜种植。该项目将养殖、能源、种植和生态环境保护有机结合起来，达到奶牛场废弃物的无害化、资源化、减量化的目标；通过生产沼气可缓解农村能源供需矛盾，通过可再生能源的利用，降低不可再生能源的消耗；净化环境和空气是社会主义新农村的一个重要切入点；通过沼渣、沼液的施用，生产绿色有机食品，降低化肥施用量；使生态养殖走上能源、生态和环境保护的良性循环轨道，废弃资源的梯级利用、无害化处理、绿色能源、有机肥的生产，进一步促进农村循环经济的可持续发展。1.1.8建设内容与规模根据业主资料：日产粪污为14.7吨，根据每天粪污量，拟建设项目如下：1.容积为700m3CSTR一体化1座，日产气量为735m3，及配套脱水、脱硫等设施；2.供400户的沼气输配等配套设备，沼气管道长度共计2000米（粉刘家750米，王海村650米，樊家村600米）。3.本项目共产生沼渣4292.4吨，沼液8585吨。其中，1893吨沼渣和3285吨沼液用于中元县宋家村800亩菜地的需求，2400吨沼渣和5300吨沼液用于中元县南商村1800亩菜地的需求。1.1.9产品方案1.年产沼气26.83万m3；2.年产沼渣4292.4吨，沼液8585吨。1.1.10总投资估算本项目报批总投资450万元，其中固定资产投资456.42万元（包括土建投资105.46万元，仪器设备投资273.3万元，安装工程费13.67万元，工程建设其他费用30.18万元，基本预备费33.81万元），铺底流动资金4.38万元。1.1.11资金筹措方案项目建设资金主要来源于国家投资、地方配套扶持资金和合作社自筹。其中申请国家投资100.00万元，申请地方配套扶持资金120.00万元，合作社自筹240.8万元，资金筹措符合国家和中元县农业局关于建设项目的资金制度。1.1.12项目组织管理依据《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》，结合当地实际情况，建立和完善项目管理制度，使项目管理制度化、规范化。农业局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。1.1.13经济效益、社会效益和生态效益（1）经济效益1）沼气户用：年产沼气26.83万立方米，其中20.44万立方米用于周边400农户炊用，价格按照1.5元/m³计算，年产沼气可获经济效益20.44×1.5=30.66万元。2）沼气锅炉节煤费：年产沼气26.83万立方米，其中6.39万立方米作为沼气燃气锅炉的燃料，给反应器和场区供暖，1m3沼气相当于0.7kg标准煤，每年可替代煤44.73吨，每吨煤按照800元计算，年产值3.58万元。3）沼渣有机肥：年产沼渣有机肥4292.4吨，每吨按250元计，年产值107.31万元。4）沼液肥：年产沼液肥8585吨，每吨按50元计，年产值42.93万元。（2）节能效益新建沼气工程，年产沼气26.83万m3，按照热值及热值利用率推算，1m3沼气相当于0.7kg标准煤，每年可替代煤187.81吨。（3）社会效益本项目建成后，产生的沼肥可作为优质沼渣沼液肥施用于农田，改良土壤，节约化肥和农药的使用量，又能增产增收，提高种植作物的质量，形成“养殖-沼气-沼肥（种植）”的良性循环系统。该工程将成为克山市中元县环境保护与资源综合利用示范工程，对当地的畜禽养殖业废弃物资源化利用起到带头作用，将有效改善由畜禽粪污直接排放引起的生态破坏，提高公众的环境保护意识，促进农业资源综合利用和农村经济的可持续发展。建立以高效沼气为纽带的庭园生态农业体系后，有效地解决了剩余劳动力的转移和消化，激发了农户学科学，用科学，将实用技术转化为现实生产力的积极性，增强了农户的科技意识，提高了农户的科技素质，使有限的庭园得到了高层次利用，为繁荣城乡市场的菜篮子做出贡献。发展农村沼气，建设生态家园，可以将妇女从繁重的厨房劳作中解放出来，腾出时间从事庭院生产，增加经济收入。有利于提高农村人口的生活质量和健康水平，减少常见病的发病率。调查表明，应用沼气池管理粪便的村民比未使用沼气池的村民肠道传染病减少62.5～77.8%；使用沼气做能源的村民唾液溶菌酶含量高于燃煤村民1.3倍，碳氧血红蛋白的平均值则低于燃煤居民28%，显示了使用沼气做能源，不仅可降低室内空气污染，提高空气质量，还具有增进人体健康的作用。（4）生态环境效益项目建成后，将养殖场的牛粪及冲洗污水进行厌氧发酵，消除养殖场粪污对环境的污染，实现粪污的无害化处理。本工程产生的沼气是一种优质能源，可用于当地农户的生活用气，减少对外部能源的依赖性。其次，沼渣、沼液是优质的有机肥，施用于周边果园和农田，既减少了化肥、农药的使用量，又可改善土壤环境质量，减轻农业面源污染，促进企业周围水土资源的合理利用和生态环境的良性循环。1.1.14结论与建议结论：本项目方案的设计依据科学合理，内容考虑全面，建立了以沼气工程为纽带，养殖粪污循环利用的解决方案。本项目实施后，可产生巨大的经济、社会、生态、环境效益，为中元县乃至克山市的沼气工程建设及资源循环利用工程中起到很好的示范作用。建议：项目主管部门应制定严格的项目保障措施，加强资金使用的监管，按照项目实施方案及建设内容安排资金，专款专用，杜绝挪用。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；项目区有关部门要建立健全有效的管理机制；建议中元县农业局尽快立项，早日产生效益，发挥示范作用。1.2报告编制依据1.国家《能源中长期发展规划纲要》（2004－2020）；2.国家《“十二五”能源发展重点专项规划》；3.《中华人民共和国节约能源法》；4.农业部《大中型畜禽养殖场沼气工程建设规划》；5.农业部、国家发展改革委《关于进一步加强农村沼气建设管理的意见》（农计发[2007]29号）；6.国家环保总局《畜禽养殖污染防治管理办法》（第9号令）；7.国家环保总局《畜禽养殖业污染防治技术规范》（HJ/T81-2001）；8.克山市发改委、克山市农业局《关于做好2011年农村沼气项目申报工作的紧急通知》；9.国家有关农业和农村经济发展的方针政策，行业标准、规定和规范等；10.中元畜牧养殖合作社专业合作社提供的地质、地形、气象和农业的基础材料。1.3主要研究内容1.项目建设的必要性；2.建设条件分析；3.建设内容、规模及目标；4.工艺技术方案及设备；5.项目实施计划安排；6.投资估算与资金筹措；7.效益分析及评价。1.4主要技术经济指标表1-1主要技术经济指标序号名称单位指标值1产品品种与年均产量沼气m3268300沼渣t4292.4沼液肥t85852报批总投资土建万元105.46仪器设备万元273.3安装工程万元13.67建设单位其他费用万元30.18基本预备费万元33.81铺底流动资金万元4.38总投资万元460.83资金筹措国家投资万元100.00地方财政配套万元120.00自筹资金万元240.84效益分析年营业收入万元171.56总成本费用万元99.56利润总额万元72所得税万元18税后利润万元54销售利润率%41.97投资利润率%15.29财务内部收益率（所得税前）%16.62财务净现值（所得税前）万元105.96投资回收期（所得税前）年6.33资本金收益率%13.05总投资收益率%36.42项目资本金净利润率%11.47第2章项目建设的必要性及有利条件2.1项目提出的背景中元畜牧养殖合作社专业合作社奶牛养殖场地处克山市中元县东郭镇驻地，目前奶牛存栏490头，日产粪污约14.7吨。虽然养殖场对产生的畜禽粪便和尿液有相应的处理措施，但是在堆放和处理过程中仍然会对当地的空气和水域产生一定的面源污染，影响当地生态环境和人民生活，给合作社正常生产与安全生产带来隐患。而且原先的处理方式使得畜禽粪便等资源没有得到综合和高效利用，也制约了企业的进一步发展。该项目的实施可以变废为宝，实现废弃物的利用最大化，将畜禽粪便转化成沼气、沼渣和沼液。沼气用于养殖场和周边用户用气，沼渣沼液作为生态有机肥施于果园和农田。2.1.1社会背景改革开放以来，随着中国经济的迅猛发展和人民生活水平的提高，政府制定的“菜篮子”工程的顺利实施，我国的畜牧养殖业得到了长足发展，主要畜产品产量持续20年增长，在农业总产值中的比例增大，而且饲养规模扩大，集约程度提高，分布也较为集中。我国现已有大中型畜禽奶牛场一万四千余家，满足了人民不断增长的生活需求，而且为发展农村经济作出了贡献。然而畜禽奶牛场的污水中含有BOD、COD、SS、大肠杆菌、蛔虫卵、氮和磷等大量的污染物质，其中高浓度的污水用于灌溉，会使作物陡长、倒伏、晚熟或不熟，造成减产，甚至毒害作物，出现大面积腐烂此外，高浓度污水可导致土壤孔隙堵塞，造成土壤透气、透水性下降及板结，严重影响土壤质量。奶牛场产生含有大量的氨、硫化物、甲烷等有毒有害成分，污染周围空气，严重影响了空气质量。大量的病原微生物、寄生虫卵以及孳生的蚊蝇，会使环境中病源种类增多、菌量增大，出现病原菌和寄生虫的大量繁殖，造成人、畜传染病的蔓延，尤其是人畜共患病时，会发生疫情，给人、畜带来灾难性危害。目前，全球性的能源资源紧张，特别是煤炭、电力资源，为了推进能源可持续利用，建立循环经济体系，实现资源可持续发展，发展农村沼气既可为农民提供优质清洁能源，又可以通过生态链的延长增加农民的收入，实现燃料、肥料和饲料的转化，在农村发展沼气是进行生态环境建设的重要途径和措施，同时，也是减少农药化肥和大气污染，促进农业增收、农民增收和农村经济可持续发展的最佳途径。沼气生态农业是将生态学原理与经济建设和生产实际结合起来，以沼气为纽带，通过使沼气发酵产物应用于种植业、养殖业及人们生活中，形成一个生产者、消费者、分解者的良性循环的农业生态系统。在该农业生态系统中，可以将各营养级因食物选择而废弃的生物质和作为粪便排泄的生物质，通过加环与相应的生物进行转化，延长了食物链的长度，利于能量的有效转化和物质的有效利用，提高了该生态系统的稳定性，获得比传统农业更高的经济效益、生态效益和社会效益。2.1.2地方背景随着农业产业结构调整的深入和区域经济主导产业的形成，养殖场经济前有了比较大的发展，然而，随着企业的发展，环境卫生越来越成为困扰企业发展的突出问题，尤其是污水和粪便对周边土壤、空气和水体的污染越来越严重，严重影响了企业形象和企业进一步发展。建设大型沼气工程，改善周边生态环境，形成以沼气为核心的循环经济已迫在眉睫。为保护环境，实现资源再利用，中元畜牧养殖合作社专业合作社拟引进先进水平的厌氧发酵工艺，建造能源生态大型沼气工程，对养殖废水进行净化处理，同时，通过美化场区环境，建立现代化的生态养殖场，实现种养结合，同步发展，取得能源、经济、社会和生态环境等综合性效益。2.2建设的必要性2.2.1项目建设符合国家产业政策的需要根据《产业结构调整指导目录（2011）》的规定，该项目的建设符合第一类鼓励类第一条“农林业”第21款：“农村可再生资源综合利用开发工程（沼气工程、“三沼”综合利用、沼气灌装提纯等）”的规定。农村能源建设，作为缓解农村地区能源断缺，改善农村地区能源结构，改善农业生态环境的重要措施，对提高农民收入、改善农民生活水平具有重要的作用。国务院领导于2000年在接见全国农村能源综合建设县工作会议代表时指出“农村能源工作要在开发利用和节约相结合上大做文章，要充分利用可再生能源，发挥多种能源效益，使之形成良性循环，走农业可持续发展之路”。该能源环境建设项目，符合国家产业政策。2.2.2保护环境、维持生态平衡的需要1.水体污染畜禽养殖场的污水中含有大量的污染物质，主要污染指标有BOD、COD、SS、大肠杆菌、蛔虫卵、氮和磷等。据环保部门对大型养殖场排出粪水的检测结果，COD超标50～70倍，BOD超标70～80倍，SS超标12～20倍。按照目前我国规模化养殖场对环境污染的管理状况和正常水冲粪的流失率计算，一个8000头养猪规模的养殖场每年有157吨COD和117吨BOD流失到水体中，已相当于具有一定规模的工业企业的污染物排放量。如果管理不善，这些高浓度畜禽有机污水排入江河湖泊中，将造成水质不断恶化，畜禽污水中的高浓度N、P是造成水体富营养化的重要原因；畜禽污水排入河流中，会使对有机物污染敏感的水生生物逐渐死亡，严重威胁水产业的发展。畜禽粪便污染物不仅污染地表水，其有毒、有害成分还易渗入到地下水中，严重污染地下水。它可使地下水溶解氧含量减少，水质中有毒成分增多，严重时使水体发黑、变臭，失去使用价值。畜禽粪便一旦污染了地下水，极难治理恢复，将造成持久性的污染，因此需要将养殖场的粪污进行处理，并进行综合利用。2.空气污染养殖场产生大量恶臭气体，其中含有大量的氨、硫化物、甲烷等有毒有害成分，污染周围空气，严重影响了空气质量。国际上许多发达国家都对恶臭气体的排放有严格的规定，如日本在《恶臭法》中，确定了8种恶臭物质，其中有6种与畜牧业密切相关，随着规模化畜禽养殖业的发展，畜禽养殖场的恶臭危害饲养人员及周围居民身体健康，并且也影响畜禽的正常生长。3.农作物危害高浓度的污水用于灌溉，会使作物陡长、倒伏、晚熟或不熟，造成减产，甚至毒害作物，出现大面积腐烂，据调查，一些规模化畜禽养殖场的“肥水”造成周围农作物危害，农民要求赔偿的现象经常发生。此外，高浓度污水可导致土壤孔隙堵塞，造成土壤透气、透水性下降及板结，严重影响土壤质量。2.2.3促进农业资源综合利用，提高经济和社会效益的需要我国面临着巨大的能源与环境压力，国内石油、煤炭资源日渐枯竭，每年的石油进口量达到9100万吨以上；同时，矿物能源的无节制使用，引起了日益严重的环境污染问题。我国天然气缺口很大，其中人均生活用气只是韩国的1/5，尤其是农村燃气供应缺口更大。要实现2020年国民经济翻两番的目标，保障可靠的燃气供应是必备条件，因地制宜的利用当地生物质能资源生产各种可再生能源成为当务之急。沼气归类于绿色能源，把它作为优质的燃料，将得到高品位的燃气。生产过程中产生的沼液、沼渣又是优质有机肥料，为生态农业的种植业所必需，因此，在强调可持续发展的大背景下，大力推广沼气工程建设是十分必要的。2.2.4提升企业综合竞争实力，实现可持续发展的需要该项目为中元畜牧养殖合作社专业合作社大型沼气工程，不仅可以改善环境，还可以充分利用牛粪发酵产生的能源，有利于带动地方经济的发展。沼气发酵工程中产生的沼渣、沼液用于农作物的灌溉施肥，发展有机、绿色和无公害农产品，可促进农业生态良性循环。由于煤炭、电力、液化气等能源价格不断上涨，能源成本不断增加，已对企业效益产生一定影响；其次，厌氧发酵生产沼气目前技术成熟，发展前景广阔，属于可再生能源，沼气可用于生活燃气、锅炉供暖和发电等。因此，建设沼气工程对企业提升综合实力，实现可持续发展具有重要意义。2.3项目建设的有利条件2.3.1具备建设示范性能源工程的地理条件中元畜牧养殖合作社专业合作社奶牛养殖场附近交通条件得天独厚，为企业产品、饲料调运提供了良好的交通运输条件。项目建设地，地势平坦，排水方便，水源充足，水质良好，符合防疫和环保条件，资源优势与气候优势利于沼气和沼渣沼液肥生产，附近有大量农田，可充分利用沼气生产中产生的沼渣沼液。2.3.2有雄厚的经济实力和技术力量合作社现有490头奶牛养殖规模，年需青贮饲料950万斤（约2660亩的玉米秸杆产量支持），2009年已青贮玉米秸秆近2000万斤。玉米秸秆的有效利用不仅为农民解决了秸秆焚烧、村内乱堆乱放、火灾隐患和环境污染问题，同时为当地农民带来了100多万元的经济收入。本项目建设的700立方米沼气池，年产沼气26.8万立方米，不仅供应本厂使用，还可供应周边村庄400多户的居民生活使用。沼气生产的利用既开发了能源又降低了居民的生活成本。沼气工程生产的沼渣沼液肥，更是上好的固体有机肥料和农药替代品，东郭镇是周边县市有名的蔬菜种植基地，号称“小寿光”。为使生产的沼渣、沼液得以充分利用，改变蔬菜长期使用化肥农药的局面，2010年2月，合作社与南商村委会签订了500个蔬菜大棚，占地1000亩绿色蔬菜种植合作协议。奶牛养殖合作社的建立不仅为合作社社员增加了收入，促进了奶牛养殖业的发展，还拉长了产业链，解决了农民就业问题，拓宽了发展空间，取得了良好的经济效益和社会效益。因此，中元畜牧养殖合作社专业合作社大型沼气工程在项目用地、资金筹措和技术管理等方面都有可靠保障。2.3.3有充足的生产原料中元畜牧养殖合作社专业合作社奶牛养殖场地处克山市中元县东郭镇驻地新镇路以南，目前奶牛存栏490头，日产粪污约14.7吨，粪污COD高，可生化性好，是厌氧发酵的良好原料。充足的牛粪与废水为项目建设提供所需的原料。2.3.4对沼渣、沼液消纳有较好的规划该沼气工程项目建成后，产生的沼气用于养殖场和周边农户用气；沼渣、沼液用于周围果园和农田的灌溉施肥。中元畜牧养殖合作社专业合作社奶牛养殖场周围有大量果园和农田，足以消化工程产生的沼渣、沼液。2.3.5有相关政策的支持国家为了推进农村养殖业、种植业等行业的循环经济的落实，相继出台了相应的支持政策，如果能申请到国家的扶持资金，将对项目的建设提供重要的帮助。（1）《国务院关于加快发展循环经济的若干意见》明确指出“加大对循环经济投资的支持力度。各级投资主管部门在制定和实施投资计划时，要加大对发展循环经济的支持。对发展循环经济的重大项目和技术开发、产业化示范项目，政府要给予直接投资或资金补助、贷款贴息等支持，并发挥政府投资对社会投资的引导作用。各类金融机构应对促进循环经济发展的重点项目给予金融支持”。（2）《中华人民共和国可再生能源法》于2005年2月28日第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过。国家将可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域，通过制定可再生能源开发利用总量目标和采取相应措施，推动可再生能源市场的建立和发展。国家鼓励各种所有制经济主体参与可再生能源的开发利用，依法保护可再生能源开发利用者的合法权益。第3章市场供求分析及预测3.1沼气产量估算及供求平衡分析3.1.1沼气产量估算中元畜牧养殖合作社专业合作社奶牛养殖场地处克山市中元县东郭镇驻地新镇路以南，目前牛存栏490头，一头奶牛每天的产鲜牛粪量为30kg/d，平均日产牛粪14.7t。干物质浓度（TS%）一般为20%，按8%料液浓度，则每日处理物料量为36.75t。牛粪每公斤干物质原料的产气率为0.25m3/kg•TS。故每天沼气产量为Q=年存栏奶牛×日产牛粪（头/天）×干物质含量（TS）×产气率=490×30kg/d×20%×0.25m3/kg•TS=735m3/d。建设容积为700m3的CSTR一体化反应器1座，容积产气率按1.05计算，本工程日产沼气为735m3，年产气量为26.83万m3。沼气经气水分离器、脱硫净化塔净化处理后进入200m3贮气柜，然后为养殖场和周边农户提供日常用气。3.1.2沼气工程可提供的能源预测与分配本工程建成后，日产沼气735m3，根据业主要求其中560m3用于周围400户农户炊用，剩余175m³用于场区供暖。3.2沼渣、沼液产量估算与供需平衡分析3.2.1施用沼渣、沼液的必要性沼渣、沼液用于农田施肥，在保持和提高土壤肥力的效果上远远超过化肥。其中的磷属有机磷，肥效优于磷酸钙，不易被固定，相对提高了磷肥肥效；沼渣、沼液中含有大量腐殖质，调节土壤的水分、温度、空气和肥效，适时满足作物生长发育的需要，并可改良土壤，提高作物产量；沼渣沼液还可调节土壤的酸碱度，形成土壤的团粒结构，延长和增进肥效，提高土壤通透性，促进水分迅速进入植物体，并有催芽、促进根系发育等作用。同时，沼液还是高效的叶面肥，具有较强的抗病虫害作用。实践证明，由于沼肥的肥效和其特有的性质，可生产优质农产品和无公害绿色产品，改善瓜果、蔬菜口感品质，提高产品档次。不仅病虫害可大大减少，同时可以提高蔬菜、水果的贮存时间，这在农业生产中是很重要的一个增收环节。沼渣、沼液肥效成分及适用范围见表3-1。表3-1沼肥成分表肥料有机质（%）氨基酸（%）全氮（%）全磷（%）全钾（%）适用范围沼液/0.03-0.080.02-0.070.02-0.060.0049-0.01沼液可直接用于各种作物，作基肥，也适合作追肥。沼渣35-5010-24.60.78-1.610.4-0.710.6-1.2沼渣可直接作基肥，也可堆沤后再施用。3.2.2沼渣、沼液产量估算（1）沼渣产量估算粪便中干物质在厌氧反应阶段被降解50%，经固液分离后进入沼液约10%，转化为沼渣的干物质为总量的40%，新鲜沼渣含水率为75%。每天沼渣的产量=日处理物料量×干物质含量（TS）×转化为沼渣的占干物质总量的百分比÷沼渣不含水率=36.75t×20%×40%÷25%=11.76t全年产沼渣约4292.4吨。（2）沼液产量估算根据物料平衡，每天沼液的产量为总物料量减去干物质降解量和沼渣的产量等消耗量。每天沼液的产量=日处理物料量-干物质降解量-沼渣的产量和蒸发等消耗量=36.75t/d-（14.7t/d×20%×50%）-11.76t/d=23.52t/d全年产沼液8585吨。3.2.3沼渣、沼液供需平衡分析中元畜牧养殖合作社专业合作社奶牛养殖场周围有大面积果园和农田，按照一般经验，每亩农田每年可消纳沼液沼渣肥20t，该项目所产沼液沼渣所需接纳农田的面积为643.87亩，据现场调查，该沼气工程生产的沼液沼渣有足够的消纳空间。沼肥对土地具有良好的促肥效果，可作基肥，也可作追肥；但必须考虑场区承载量。沼肥的施用量与种植农作物的品种、多少、生长周期及季节等有关。本工程所产沼渣与沼液所需要消纳的土地面积如表3-2。表3-2施肥量预算种植品种消纳土地的面积/亩沼渣沼液农田643.87亩通过以上数据分析，中元畜牧养殖合作社专业合作社大型沼气工程建成后产生的沼渣沼液可为周边的农田贡献部分肥料，不足部分种植农户可采用其它形式肥料补足。3.3农业发展循环经济的需求循环经济理论是建设生态综合种养园区的支撑理论。循环经济的本质就是物质、能量的梯次和闭路循环使用。以“整体、协调、循环、再生”为总的指导思想，按照“减量化、无害化、资源化、生态化”的原则，以污染物的资源化利用为切入点，促进物质和能量的循环，形成一个经济、合理、完整、多层次、多功能的良性循环系统，最终实现污染的“零排放”。该沼气工程产生的沼气不仅可解决养殖场和周边农户用气，沼渣、沼液还用于附近果园和农田施肥，变废为宝，资源全面综合利用，为社会主义新农村建设提供基础。同时，该项目“三沼”综合利用，提供能源的基础上切断了污染源，避免造成二次污染。第4章项目承担单位基本情况4.1建设单位基本情况中元畜牧养殖合作社专业合作社成立于2007年12月，注册资金100万元，是从事奶牛养殖、鲜牛奶销售的农村专业合作经济组织。合作社遵循民办、民管、民有、民受益、诚信合作、利益共享、风险共担的理念。本着诚信合作，合作共赢的指导思想，全心全意为社员服务、真心为社员增收致富、出谋划策，同时带动周边乡镇奶牛养殖业的发展，合作社在管理体制上实行统一购牛、统一技术指导、统一饲料、统一防疫、统一加入保险和分户饲养、分户管理、分户核算的“五统三分”模式，并依靠政策促进科技推动典型带动和效益驱动引领社员增收致富保障绿色饮品源头，拉长产业链，拓宽发展空间，为加快高效、生态农业县建设，构建美好和谐社会做出积极的贡献。该合作社总投资700万元，其中，基础设施投资300万元。养殖规模为490头，占地面积21978平方米，建设有牛舍8排、挤奶厅1座、办公室、兽医室、消毒室、化验室、员工宿舍、餐厅、会议室、仓库、锅炉房等30间、青贮池6000立方米等基础设施。供电、通讯、自来水、道路等设施建设完善。挤奶大厅安装了先进的挤奶设备，购买运输汽车一部，日产牛奶4.5吨，年产牛奶可达1600吨。光明、蒙牛、伊利、佳宝、得益等大型乳业公司多次来厂考察都愿与其合作，经市场考察该合作社已与光明乳业有限公司签订了长期的供销合同，牛奶现行价格为3.2元/公斤，年利润可实现180万元。4.2技术依托单位情况浮山环境评估有限公司成立于1995年，是国内最早从事生物质资源开发利用和沼气分布式能源站设计、成套化设备提供与投资运营的专业公司，是一家致力于能源环境产业的国家级高新技术企业。公司自成立以来，恪守以“成为世界上最强大的生物质能供应商”为愿景；以“专业为客户提供生物质能盈利服务的环境设计师”为使命；崇尚“致力于天人和谐是世界上最崇高而伟大的事业”的价值观，现已成为国内能源环境产业领域的知名企业。第5章项目选址分析5.1选址原则（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、能源、水和电的供应需求；（3）交通方便；（4）充分利用地形地貌，节约项目用地，尽量不占农田；（5）满足当地养殖业的防疫要求，并远离水源。5.2所在区基本情况（1）交通条件：中元东距华山360公里，南距西安机场120公里，北距中北60公里，距科灵200公里，距北京350公里。（2）地形地貌：该地为黄河冲积平原，地势平缓，海拔高程一般在1-20米，由于河流冲刷、海潮内侵、自然侵蚀的影响，形成了地势低平的地貌特征。根据钻探揭露，结合现场原位测试结果，整个场地主要由粘性土及粉砂土组成，土质变化较小，根据土的结构及物理力学性质该场区整个地层共分为9层，各土层其岩土工程特性分述如下：第一层素填土（Q4a1）：上部为以黄褐色粉土和粉质粘土，下部为棕色粘土，厚度为0.7-1.6m。第二层粉土（Q4a1）：黄褐色，含云母片，摇振反应迅速，振动析水，无光泽反应，干强度及韧性低，湿，稍密-中密，厚度为0.4-1.3m。第三层粘土（Q4a1）：棕红色，夹灰褐色粉质粘土层，干强度及韧性中等—高，稍有光泽，软塑-硬塑，厚度为0.3-1.5m。第四层粉土（Q4a1）：黄褐色、灰褐色，含铁质氧化物、云母片，夹灰黄褐色粉质粘土层，摇振反应迅速，振动析水，无光泽反应，干强度及韧性低，湿，中密，厚度为4.6-5.8m。第五层粉质粘土（Q4a1）：灰棕色、灰色，含有机质、钙质结核，局部变相为粉质粘土，强度及韧性中等-高，稍有光泽，可塑，厚度为1.7-3.9m。第六层粉土（Q4a1）：灰黄褐色，含铁质氧化物、钙质结核、云母片，摇振反应迅速，振动析水，无光泽反应，干强度及韧性低，湿，中密，厚度为0.5-2.5m。第七层粉砂（Q4a1）：黄褐色，以石英颗粒为主，微量长石颗粒、云母片，颗粒浑圆，分选性良好，湿，中密，厚度为1.5-2m。第八层粉质粘土（Q4a1）：灰色、灰褐色，含有机质、钙质结核、云母片，有砂感，摇振反应缓慢，干强度及韧性中等，无光泽，可塑，厚度为4.2-8.1m。第九层粉土（Q4a1）：黄褐色，含钙质结核、云母片，粘粒含量较高，摇振反应迅速—中等，振动析水，无光泽反应，干强度及韧性低-中等，湿，密实，该层未穿透，最大揭露厚度为2.57m。（4）气候条件：中元县地处中纬度，属暖温带，季风型大陆性气候，四季分明。历年年均气温12.3℃，极端最高气温39℃，极端最低气温-19.5℃，最冷月1月，最热月7月。年均日照时数为2704.2小时，年均日照百分率为65%，光照充足。中元县境年降水量较少，且不稳定不均匀，历年平均降水量为567.7毫米，1月最少约为3.8毫米，7月最多约为191.6毫米。常年主导风向：西南，冬季主导风向：西北，夏季主导风向：东南，冬季平均风速：2.6m/s，夏季平均风速：2.7m/s，基本风压：0.4kN/m2，年均气温：12.41℃，年极端最高气温：39℃，年极端最低气温：-19.5℃，年相对湿度：60%，基本雪压：0.2kN/m2。（5）水文条件：中元县属于黄河冲积平原。县境西高东低，南高北低，由西南向东北呈现倾斜，微坡起伏，形成了缓岗，微坡平地和浅平洼地相间的地貌特征。县城内土地以轻、中壤为主，且土层深厚（8米左右）。全县土地总面积为119.85万亩，其中可利用面积为89万亩，耕地面积70.6万亩。（6）社会经济与发展规划：近年来，中元外向型经济突飞猛进，招商引资富有盛名。来自美国、韩国、日本等国家和台湾、香港地区的近百家外资企业已初具规模，年出口创汇达一亿美元。规划面积达20平方公里的中元工业园，基础设施更为完善，招商引资政策更为优惠，环境更为优化，正吸引着越来越多的国内外客商前来投资兴业。经过多年发展，如今的中元经济，将坚持科学发展观，贯彻“发展是主题、调整是主线、招商是重点、实干是关键、稳定是基础”的工作方针，紧紧围绕“财政增长、农民增收、就业增加、城市增靓”四大目标，大力实施“外向带动、工业兴县、科教兴阳、可持续发展”四大战略，坚持“一体两翼”抓发展，“十进农村”活“三农”，“三区四方”靓城市，科教统筹兴事业，“五指并拢”促稳定，“五管齐下”强党建，全面建设生态型园林式小康水平的鸭梨之乡。瞄准高新技术、农业龙头、劳动密集、基础设施、房地产开发、餐饮娱乐、企业技改、劳动力输出、融资和出口贸易等十个合作方向，坚持“以人为本，超时谋划、创造优势，协作共赢”的理念和诚信互惠的原则，进一步扩大对外开放，加快招商引资步伐，力争人均主要经济指标尽快赶上陕西省平均发展水平。5.3选址方案根据本项目特点和业主提供资料，本项目建设地点位于中元畜牧养殖合作社专业合作社，附近交通条件得天独厚，为企业产品、饲料调运提供了良好的交通运输条件。项目建设地，地势平坦，排水方便，水源充足，水质良好，符合防疫和环保条件，资源优势与气候优势利于沼气和沼渣沼液肥生产，附近有大量果园和棉花农田，可充分利用沼气生产中产生的沼渣沼液。第6章生产工艺技术方案分析6.1项目基本要求1、沼气工程的工艺技术方案设计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，减少投资和运行费用，采用的技术工艺尽可能接近国际先进水平或国内领先水平；2、沼气工程的工艺技术方案设计符合当地总体规划，与奶牛场客观实际紧密结合，能够正确处理集中与分散、处理与利用、近期与远期的关系；3、沼气工程的工艺技术方案应以减量化、无害化、资源化为目标，尽可能采用清洁生产技术；4、沼气工程的工艺技术方案设计应考虑沼气的有效利用，充分附近苗圃、蔬菜基地和农田等消纳沼渣、沼液；5、沼气工程的工艺技术方案设计，除了执行能源环境行业标准外，还应符合国家及地方现行的相关标准、规范的规定。6.2典型工艺技术介绍生产工艺的确定是沼气工程设计的关键。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，必须结合陕西省广饶县对环境要求、用能特征，以及种植业、养殖业发展趋势和中元畜牧养殖合作社专业合作社粪污特征，综合考虑粪便资源、配套土地和能源需求等因素，慎重选择适宜的生产工艺，以达到最佳的处理效果、获取最大的经济效益。目前比较成熟、适用的沼气生产工艺有两大类，一类是以综合利用为主的“能源生态型”处理利用工艺，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。“能源生态型”处理利用工艺是指畜禽场污水经厌氧无害化处理后不直接排入自然水体，而是作为农作物的有机肥料的处理利用工艺。“能源环保型”处理利用工艺指的是畜禽场的畜禽污水处理后直接排入自然水体或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。（一）典型能源生态型处理利用工艺1、工艺要求及特点（1）工艺适宜的条件①养殖业和种植业的合理配置，即周围有足够的农田或市场能够消纳厌氧发酵后的沼液、沼渣，使沼气工程成为能源生态农业的纽带。②原则上畜禽场日污水排放量不大于日粪便排放量的3倍；③项目建设点周边环境容量大，排水要求不高的地区。（2）工艺特点①畜禽场污水、粪便可全部进入厌氧池；②沼气产量大、沼液产量相对较少；③主体工程投资少、运行费用低；④操作简单、管理方便。2、工艺说明采用能源生态型的沼气工程，项目建设目标是尽可能的多生产沼气，并通过对沼渣、沼液的综合利用实现沼气工程的社会效益和经济效益双丰收。畜禽粪便、废水在经厌氧消化处理和沉淀或固液分离后，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，并最终达到区域内畜禽场粪污的“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。（二）典型能源环保型处理利用工艺1、工艺要求和特点（1）工艺适宜条件①规模化奶牛场，最小污水处理量为每天50t；②项目建设点周边排水要求高，污水需达标排放。（2）工艺特点①在工艺前期尽可能通过物理方法去除污水中的固形物，降低厌氧池工作负荷。②舍内清出的粪便以及固液分离机分离的粪渣可制作有机肥或直接外卖；③污水达标排放，有效防止二次污染；④沼气产量小；⑤主体工程投资大、运行费用高；⑥操作与管理水平要求较高。2、工艺说明采用能源环保型的沼气工程，项目建设目标是实现污水的达标排放、固体粪便制作有机肥，并通过对沼气的利用降低工程运行费用，此类工程项目具有良好的社会效益。目前该工艺一般采用高效厌氧反应池（UASB、EGSB）与先进的好氧反应池（SBR、MBR）相结合的典型工艺路线。根据中元畜牧养殖合作社专业合作社的基础资料以及能源环保型与能源生态型工艺要求和特点，确定沼气工程选择能源生态型工艺技术方案。选择能源生态型的生产工艺的原因，是由于其具备以下优势：（1）中元畜牧养殖合作社专业合作社年存栏490头奶牛，每天可为沼气工程提供14.7t鲜粪，为沼气工程提供了充足、稳定的发酵原料；（2）沼气工程采用能源生态型生产工艺，在调节发酵原料浓度时，能够利用中元畜牧养殖合作社专业合作社每天排放的污水；（3）该建设项目产生的沼气用于场区用气和周边农户生活用气，因此沼气不存在市场问题；（4）选择该工艺技术方案经济合理，有利于节约项目投资金额，降低运行费用，提高综合经济效益。6.3国内外厌氧发酵技术发展现状德国、丹麦、荷兰等发达国家的沼气工程装备已达到设计标准化、产品系列化、生产工业化，质量得到有效控制。工程装备的组装技术也达到模块化、规范化。其大型厌氧消化装置（容积为2000-5000m3）为圆柱型立式罐，多为钢结构（ECPC拼装罐居多），小型厌氧消化装置（容积在200-1500m3）多为圆柱型立式罐、钢结构。二级厌氧消化装置（立式罐）顶部常常装有双膜储气罩，构成了发酵、储气一体化装置，既节省了单独设计储气装置的费用（比分体式降低15%左右）和占地面积，又解决了在寒冷地区冬季储气装置水封防冻的问题，丹麦一体化设备如图6-1。在德国，建设沼气工程以获取能源为主要目的。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不低于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，见图6-2和图6-3。丹麦NIRAS公司在此基础上对工艺进行改进，开发了沼气发酵和沼气储存为一体的罐体。图6-1丹麦一体化设备图6-2双层膜顶反应器结构示意图图6-3双层膜顶反应器照片受结构的局限，这种反应器的容积最大不宜超过1200m3，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CSTR工艺。我国于1979年召开了全国沼气工作会议，1980年成立了沼气工程协会，大中型畜禽养殖场沼气工程技术在近几年得到快速发展。到2005年底，全国已建成养殖场沼气工程3500处。经过二十多年的大中型沼气工程尝试和探索，证明比较成功的技术有UASB、USR和HCF等工艺，应用较多的是USR工艺，小部分采用HCF和UASB工艺。近年来，CSTR工艺在国内也得到了越来越多的应用，并取得好良好的运行效果。6.4常用厌氧发酵工艺简介1、升流式厌氧污泥床（upflowanaerobicsludgeblanket，简称UASB）UASB工作原理：废水中的有机污染物在厌氧条件下经微生物降解，转化成甲烷、二氧化碳等，所产气体（沼气）含甲烷大于50%，可作为能源再次利用，主要用于发电、锅炉燃烧等，既可去除有机污染物，又可回收能源。其工艺流程是先对养殖场污水进行固液分离，废水首先被尽可能均匀的引入UASB反应器（污泥反应区、气液固三相分离器包括沉淀区和气室三部分组成）底部，污水在厌氧状态下反应，分解有机物，产生沼气。通过气、液、固三相分离器，可使反应器中保持高活性及良好的沉淀性能的厌氧微生物，经分离污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，气体进入集气室。出水往往需进一步好氧处理，进行达标排放。是一种以环保治理为主，生产能源为辅的能源环保型沼气工程工艺。图6-4UASB工艺流程图图6-4UASB工艺流程图2、升流式厌氧固体反应器（upflowanaerobicsolidreactor，简称USR）USR工艺流程是先对各类畜禽粪便及其它有机物进行预处理，除去大颗粒和粗纤维物质（进料TS浓度3～5%）后，进入USR反应器，USR反应器采用上流式污泥床原理，不使用机械搅拌，产气率视温度不同在0.4～1.2之间。沼渣沼液COD浓度含量很高，不适宜好氧处理达标排放，一般用于农田施肥进行生态化处理，是典型的能源生态型沼气工程工艺。采用USR工艺产生的沼气如进行热电联产（CHP），热能输出部分可满足20℃左右原料的升温要求，在我国北方地区的冬季，自身热量无法满足运行要求，需要使用锅炉或其它能量进行加热。图6-5USR工艺流程图3、完全混合式厌氧消化器（completestirredtankreactor，简称CSTR）CSTR工艺流程是先对各类畜禽粪便及其它有机物进行粉碎处理，调整进料TS浓度8～13%范围内，进入CSTR一体化后，CSTR一体化采用下进料上出料方式，并带有机械搅拌，产气率视原料和温度不同在0.8～5.0之间。沼渣沼液COD浓度和TS浓度含量高，一般不经固液分离即可直接用于农田施肥，是典型的能源生态型沼气工程工艺。采用CSTR工艺产生的沼气如进行热电联产（CHP），热能输出部分可满足大部分北方地区冬季的原料加热要求，不需外来能源加热。

图6-6CSTR工艺流程图4、一体化设备（integratedanerobicreactorandgascontainer）将自有技术普通碳钢厌氧拼装罐与柔性气柜相结合，对其优点从结构、经济性和推广度三方面进行分析。（1）结构厌氧拼装罐，罐体由相同尺寸的带孔钢板通过螺栓连接而成，经电泳处理，现场拼装后无需作防腐处理，罐壁板设计较简单，加工也较容易，加工精度高，配合误差小。普通钢板厌氧拼装罐的设计、施工难点在罐顶。顶部换作柔性气柜后，搅拌机可改为侧入式搅拌，使罐顶不再是承重构件。柔性气柜的优势在于可增强发酵池有效容积，提高产气率；保证供气压力平衡，有利于沼气使用和厌氧罐结构稳定；碳钢导热系数29W/（m℃），PVC膜材导热系数0.42W/（m℃），PVC膜材导热系数远低于碳钢，无需保温，重量小，可折叠，运输方便。（2）经济性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。（3）推广度目前的小型沼气工程普遍存在投资高，收益低的问题，导致小型沼气工程很难建设和发展，基本靠国家资金扶持或直接被放弃。若将设备标准化、规范化、成套化，其中的关键设备——沼气产生与收集设备产品化，批量化生产可使设备成本降低，设备一体化可使土建费用减少，标准化可使工期缩短。可将厌氧发酵与储气一体化设备、预处理粉碎机、搅拌机、脱硫罐、水封罐、气水分离器等均设备化，施工时只需按定好的位置布管布线，大大提高了施工速度，降低了施工难度。工程完成后，业主可通过简单的操作完成沼气工程的运行与维护，不需投入过多的人力物力，也不需很高的技能水平。此外，由于此设备可进行拆卸和再安装，很容易回收利用，减少垃圾，实现资源循环。表6-1常用厌氧发酵技术的比较序号类别CSTRUASBUSR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300-3000m3200-3000m3200-2000m3300-1000m37操作难度中等易中等中等8产气率0.5～5.00.3～0.80.4～1.20.5～1.09经济效益较高中高较高10沼液处理难度易易难易6.5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。6.6工艺流程根据前面的工艺介绍及表6-1的对比结果，本沼气站采用的是目前世界上先进的CSTR工艺，CSTR（完全混合式氧化消化器）具有产气率高、适用原料范围广、应用区域广、能耗低、经济效益高等优点。流程如下图所示：

脱硫塔脱硫塔气水分离器CSTR+气柜鲜粪切割泵水管路沼渣沼液管路沼气管路沼气锅炉区供暖折流沉沙渠阻火器增压风机机械格栅冲洗废水集污池调节池沼渣沼液浓缩池固液分离机沼渣有机肥加工机肥沼液池调配池周围农户炊用场区供暖图6-7工艺流程图6.7工艺流程说明冲洗废水经过一道格栅渠后自流进入集污池，污水与牛粪一起进入调配池，在浆式搅拌机的作用下，粪水混合均匀，粪污经过折流沉砂渠，沉去部分砂质，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，产生的沼气经过脱水、脱硫，经过阻火器用于周围农户炊用和作为沼气燃气锅炉的燃料给反应器和场区供暖；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，沼渣和剩余粪便一起加工有机肥，沼液用来灌溉农田。6.8工艺单元设计6.8.1原料预处理单元（1）格栅渠废水经过格栅渠，通过格栅去除废水中大的悬浮物体后，废水自流进入集污池。建筑规模：3×1×1.5m结构形式：钢砼结构数量：1座①细格栅规格：5mm数量：1台（2）集污池由于冲洗废水排放周期性，水量变化大，因此需要将废水引入集污池停留一定的时间，保证后续构筑物的正常运行，若废水量不足，可采用地下水调粪，技术参数为：总容积：45m3（5.0×3.0×3m）结构形式：钢砼结构，地上0.5m，地下2.5m数量：1座主要设备：①提升泵型号：80WQ50-15-3数量：2台（1用1备）功率：3.0kw（3）调配池由于牛粪的干物质含量较高，须经过混合搅拌，调配池按照一天调一次粪计算，技术参数为：总容积：58.88m3（ø5.0×3m）结构形式：钢砼结构数量：1座主要设备：①桨式搅拌机型号：JBJ12-1300-3功率：3kw数量：1台②闸门型号：400×400mm结构：碳钢数量：1台（4）折流沉砂渠由于牛粪中含有大量的砂，所以设置沉砂单元，进行沉砂处理，保证后续单元正常运行，技术参数为：总容积：45m3（5.0×3.0×3m）结构形式：钢砼结构数量：1座（5）调节池粪污由折流沉砂渠自流进入调节池进一步稀释调解，底部设置潜水搅拌装置，使之均量均质，保证后续构筑物的正常运行，技术参数为：总容积：58.88m3（ø5.0×3m）结构形式：钢砼结构，地上0.5m，地下2.5m数量：1座主要设备：①潜水搅拌机型号：QJB4.0/8-260/3-980功率：4.0kw数量：1台②切割泵型号：WQ30-21-5.5/QG功率：5.5Kw数量：2台（2用2备）6.8.2核心单元建设700m3CSTR一体化厌氧反应罐一座，下部为拼装罐结构，顶部为进口膜材的干式贮气柜。（1）CSTR一体化工艺尺寸：反应罐尺寸Φ8.25m*7.8m容积：700m3数量：1座水力停留时间：15d配套设备：①搅拌装置功率：11kw数量：1台（2）沼气净化器①脱硫装置功能：用于脱除沼气中的H2S气体型号：TRTL-800尺寸：D=0.6m，H=1.8m数量：2台②气水分离器功能：用来除去沼气中的凝结水型号：TRQF-600尺寸：D=0.6m，H=1.2m数量：1台③阻火器功能：防止沼气回火而引起爆炸型号：干式阻火器数量：1台④沼气增压风机功能：增加沼气的压力，以便户用型号：LSR-80数量：1台根据养殖场的实际情况，沼气火炬采用开放式火炬，焚烧流量范围为50m3/h。功能：焚烧负荷自动调节，手动/自动操作切换，具备实时火焰检测等；沼气压力：10kPa沼气额定流量：50m3/h负荷调节比：1:20火焰燃烧温度：150℃烟气排放温度：100℃沼气进气总管直径：DN50mm火炬塔体外表温度：低于60℃燃尽率：高于95%点火成功率：高于98%6.8.3后处理单元（1）沼渣沼液浓缩池总容积：50.24m3（ø4.0×4.0m）结构形式：钢砼结构，地上1.5m，地下2.5m数量：1座配套设备：①特种泵（固液分离机配套）数量：1台（2）沼液贮池总容积：700m3（17.5×10m×4）结构形式：半地下式防渗土池，地上0.5m，地下3.5m数量：1座配套设备沼液泵型号：WQ50-10-3功率：3.0kw数量：2台（1备1用）6.8.4配套设施区（1）办公室尺寸：6.0m×4.5m×3.3m结构：砖混结构，地上式（2）净化间尺寸：6.0m×4.5m×3.3m结构形式：砖混数量：1间（3）配电室尺寸：6.0m×4.5m×3.3m结构形式：砖混数量：1间（4）卫生间尺寸：6.0m×4.5m×3.3m结构形式：砖混（5）固液分离间尺寸：L×B×H=6.0m×4.5m×3.3m结构形式：砖混数量：1间配套设备：①固液分离机（配套特种泵）型号：LJF-III功率：5.5kw数量：1台（6）有机肥加工车间尺寸：L×B×H=15m×9.9m×5.7m结构形式：砖混数量：1间配套设备：①有机肥加工设备数量：1套②沼液运输车数量：1辆（7）锅炉房尺寸：6.0m×4.5m×4.5m结构：砖混结构，地上式配套设备：①锅炉及配套型号：CWNS0.35-90/65-Y(Q)功率：0.55kw数量：1套第7章项目建设目标7.1指导原则7.1.1以循环经济理念为指导，符合可持续发展生态农业的要求循环经济理论是建设生态综合种养基地的支撑理论。循环经济的本质就是物质、能量的梯次和闭路循环使用。以“整体、协调、循环、再生”为总的指导思想，按照“减量化、无害化、资源化、生态化”的原则，建设示范项目典型。由于养殖场周边种植业配套合理，具备形成一个比较完善的生态循环系统的基础，为物质、能源的可再生回收利用提供了可能。项目将以沼气工程为纽带，把污染治理和资源循环利用有机的结合为一体，真正实现畜禽粪便的无害化、资源化和商品化，形成没有污染的可持续发展的农业生态循环经济体系。以循环经济理念为指导的生态农业，体现出现代农业、生态农业、环保农业的优势，以污染物的资源化利用为切入点，促进物质和能量的循环，形成一个经济、合理、完整、多层次、多功能的良性循环系统。7.1.2排放减量化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：1、对养殖基地的粪便污水治理，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；2、雨污分流（雨水采用自然排放水体，污水全封闭集中治理）；3、喷雾鼓风降温（牛舍高温季节建议采用喷雾加鼓风的工艺，严禁采用自来水冲量的增加污染源的工艺）。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。7.1.3排放无害化要使养殖场区实现环境优美、卫生无污染，在粪污治理中采用全封闭的厌氧发酵工艺一致认为是首选方案，粪污经过调配池的混合均质后，采用切割泵压到厌氧发酵塔中经过20-25天的厌氧发酵，厌氧发酵后的沼液无毒、无臭味，可杀灭96%以上的病毒和虫卵，可切断牛的寄生虫生长周期，对场区养殖和周围农村生活环境都是有益无害的。7.1.4排放资源化沼渣沼液的利用：本工程每天可产生35.28吨沼渣沼液，经过厌氧发酵后变成无毒、无臭味、营养丰富的无公害液肥，可直接作为沼渣沼液肥料用于农田，沼液可以作为肥料。可以减少农药、化肥的使用量，增产增收，使绿色无公害农业产品的必备肥料。既能解决粪污的环境危害，又为有机、无公害、绿色农业提供了肥源问题。7.1.5坚持因地制宜、突出特色，实现种植、养殖、加工的协调发展该设计必须突出区域性特点，突出地方性特色。在设计时必须从当地的实际出发，在充分调查研究的基础上，正确识别影响当地经济社会环境可持续发展的有利条件和制约因素。建设要切合实际，既具有前瞻性和科学性，又具有现实性和可操作性。通过种植、养殖业的有效结合，实现废弃物的回收利用，每年可消化养殖基地所产生的牛粪及冲粪污水，实现废弃物的综合利用。沼气用于周围农户炊用和场区供暖，可解决能源紧张的问题，而沼渣和沼液可成为农肥，可以促进养殖场周边种植业的发展，真正实现“物尽其用，地尽其利”的循环经济模式，取得环境效益和经济效益的双赢。7.2设计思路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：牛粪和冲洗废水经厌氧发酵产生沼气，沼气用于周围农户炊用和场区供暖；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，从而促进养殖基地周边农村绿色农业、有机果品产业的发展，提高了产品的附加值和经济回报率。7.3产品方案表7-1本项目产品方案序号产品数量（年产）1沼气26.83万m32沼渣肥4292.4t3沼液肥8585t7.3.1沼气的产生沼气产生原理是利用厌氧细菌的分解作用，将有机物（碳水化合物、蛋白质和脂肪）经过厌氧消化作用转化为沼气和二氧化碳，可用于周围农户炊用和场区供暖。7.3.2沼气燃用随着常规能源的日益减少以及环境问题的日趋严重，新能源的开发利用（尤其是可再生能源的开发和综合利用）越来越受到重视。沼气发电和燃用是国家完善新能源和可再生能源开发和综合利用的重要内容，是缓解我国能源紧缺状况的有效手段。沼气的主要成分是甲烷，通常占总体积的60～70%，其次是二氧化碳，约占总体积的25～40%，其余是硫化氢、氮、氢和一氧化碳等其他约占总体积的5%左右。甲烷的热值很高，达36840kJ/m3，甲烷完全燃烧时仅剩二氧化碳和水，并释放出热能，是一种清洁燃料。由于沼气中甲烷含量的不同，沼气的发热值约在20930～25120kJ/m3，其着火温度为88℃，沼气中因含有二氧化碳等不可燃气体，抗爆性能好。7.3.3沼液沼液是经厌氧发酵所产生的，经厌氧处理后，寄生虫和害虫的虫卵多数被杀死，减少了病虫害的来源；其次，沼液中还含有吲哚乙酸、赤霞素等杀虫成分，可以有效杀死蚜虫、红蜘蛛等害虫，因此沼液可用于喷淋花卉、苗圃、果树和灌溉农田等，从而降低农药使用量。养殖场周边有大量农田，可充分消纳沼气工程所产生的沼渣、沼液。7.3.4沼渣沼渣是经厌氧发酵所产生的沉积物，作为生物有机肥，可以改良土壤、增加土壤中的有机物含量，经常使用的土壤，有机物、氮、磷、钾等营养元素明显增加，土壤活性增强、肥力增强，促进农业增产，降低了化肥的使用。厌氧处理后的沼渣经晾晒，用作、农田、林地等的基肥，为农作物提供养分。7.4建设目标（1）年产沼气量26.83万m3（2）年产沼渣肥4292.4t（3）年产沼液肥8585t第8章项目建设内容8.1土建工程8.1.1设计依据（1）《建筑设计规范》；（2）《建筑设计防火规范》；（3）建筑及各专业提供的设计条件。8.1.2设计范围土建工程范围：格栅渠、集污池、调配池、折流沉砂渠、调节池、CSTR一体化基础、沼渣沼液浓缩池、沼液池、办公室、净化间、电控室、卫生间、锅炉房、固液分离间、有机肥加工车间等各种构筑物。以上建筑物的耐火等级均为一、二级，根功能进行初级装修。建筑物地上部分外墙采用外墙涂料装饰，涂料颜色与整个养殖区建筑相协调。构筑物具体形式、规模、数量见表8-1。表8-1主要构筑物明细表序号建设内容项目类型建筑形式单位数量单位造价（元）合计（万元）1格栅渠新建钢砼m34.516000.722集污池新建钢砼m34516007.23调配池新建钢砼m358.8816009.424折流沉沙渠新建钢砼m34516007.25调节池新建钢砼m358.8816009.426一体化设备基础新建钢砼m370160011.27沼渣沼液浓缩池新建钢砼m350.2416008.048沼液池新建粘土防渗m37001007.009固液分离间新建砖混m22712003.2410有机肥加工车间新建砖混m2148.5120017.8211锅炉房新建砖混m22712003.2412办公室新建砖混m22712003.2413净化间新建砖混m22712003.2414配电室新建砖混m22712003.2415卫生间新建砖混m22712003.2416沼气输配工程新建其他套1800008.0017合计=SUM(ABOVE)105.468.2电气自动控制8.2.1设计依据（1）建筑设计方案；（2）建筑及各专业提供的设计条件；（3）《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）。8.2.2设计范围（1）照明系统、接地系统设计；（2）各处理单体切割泵和提升泵控制系统的设计；（3）厌氧反应器内温度控制系统的设计；（4）控制室的电气设计。8.2.3设计内容（1）用电负荷计算本工程电源由厂区配电室将380/220伏三相四线制引入控制室内，经控制室内总配电柜供各用电点。总配电柜上安装有电压表、电流表和电度表，以监测整个处理装置的用电情况。动力设备均采用三相380V供电，照明采用单相220V供电。对于室外电缆敷设根数较多的线路可设置电缆沟，其它电缆根数较少的线路可采用铜芯聚氯乙烯绝缘电缆穿镀锌钢管的方式敷设或铠装电缆直埋敷设。室外照明电缆可采用铠装电缆直埋敷设。为防止电气设备的过电压及雷电侵袭，装设过电压保护装置。在土建施工时，将构筑物中圈梁钢筋连成一体，形成环形接地网，在控制室周围做接地极。控制室内所有盘柜及钢筋混凝土架构以及电缆外皮、接线盒、终端盒等，均和接地系统相连，即作等电位连接。本项目主要设备功率统计表见下表：表8-2主要设备功率统计表序号设备名称功率（kW）数量装机功率（kW）运行功率（kW）日运行时间（h）日总耗电量（kW·h）1提升泵3.02台6.03.04122机械格栅0.751台0.750.7564.53桨式搅拌机3.01台3.03.06184潜水搅拌机4.01台4.04.06245切割泵5.5211.05.5316.56鼓风机0.7510.750.7524187侧搅拌机（一体化设备）11111.011.0666.08沼液泵3.02台6.03.039.09增压风机3.71台3.73.71037.010固液分离机7.51套7.57.5322.511燃汽锅炉及配套0.551台0.550.5584.413有机肥加工设备301套3030618014照明101套101099015合计94.2582.75=SUM(ABOVE)501.9本工程运行功率为82.75千瓦，均为380/220V低压设备，单机容量最大为11.0千瓦，日耗电量为501.9千瓦时，年耗电量18.32万度。8.3设备工程项目设备主要有进料系统、厌氧反应系统、内搅拌系统、沼气净化设备、沼气利用系统等。具体设备型号、数量见表8-3。表8-3主要设备明细表序号仪器设备购置产品型号单位数量单价（元）合计（万元）1机械细格栅5mm道130000.003.002提升泵80WQ50-15-3台250001.003浆式搅拌机JBJ12-1300-3台1250002.504潜水搅拌机QJB4/6-320/3-980台1340003.505切割泵WQ30-21-5.5/QG台2190003.806沼气锅炉CWNS0.35-90/65-Y（Q）台1102200.00107一体化设备1000m3套112056001208气水分离器TRSF-600套1200002.009脱硫塔TR-600套2230004.6010干式阻火器管道式套150000.5011沼气火炬50m3套1100001.0012增压风机LSR-80套140000.004.0013固液分离机LJF-Ⅲ套1750007.5014沼液泵WQ50-10-3台280001.6015输配主材PE管材套114000014.0016普通计量表套3001003.0017终端燃用灶具套3002006.0018翻堆机台120000020.0019袋装机台1680006.8020搅拌机台1450004.5021粉碎机台1500005.0022配电箱套225000.005.