隧道式大中型沼气工程工艺设计规范DB41-T 915-2014

DB41/T

河南省地方标准

DB41/T915－2014

隧道式大中型沼气工程工艺设计规范

2014-06-30发布2014-08-30实施

河南省质量技术监督局发布

DB41/T915-2014

目次

前言……………………Ⅱ

1范围…………………1

2规范性引用文件……………………1

3术语和定义…………………………1

4设计原则………………3

5设计要求………………3

6工艺设计……………3

7选址和布局……………4

8前处理系统设计………………………6

9沼气发酵系统工艺设计……………6

10增温保温系统设计…………………7

11沼肥综合利用系统设计……………8

12其他设计……………8

I

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前言

本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

本标准由河南省农村能源环境保护总站提出。

本标准起草单位：安阳市农村能源站、林州市农业局。

本标准主要起草人：张小电、齐英、韩松现、张增瑞、杨洪林、马志芹、王章鹏。

本标准参加起草人:秦明昌、杨海燕、李波、李静、张瑜、赵万明、王希振、李长生、赵广、张金

富、张颖、陈红、陈金霞、邢盛伟、邢海金。

II

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隧道式大中型沼气工程工艺设计规范

1范围

本标准规定了隧道式大中型沼气工程工艺设计的术语和定义、设计原则、设计要求、选址和布局、

前处理系统设计、厌氧发酵系统工艺设计、增温保温系统设计、沼肥综合利用系统设计等。

本标准适用于单体发酵容积在300m3、以村为单位进行集中供气的新建、改建及扩建的隧道式大中

型沼气工程（以下简称沼气工程）的工艺设计。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T10801.2-2002绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）

GB12801-2008生产过程安全卫生要求总则

GB/T13912-2002金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法

GB/T18622-2002温室结构设计荷载

GB18877-2009有机-无机复混肥料标准

GB/T21835-2008焊接钢管尺寸及单位长度重量

GB50014-2006室外排水设计规范（2009年版）

GB50015-2003建筑给水排水设计规范（2009年版）

GB50016-2006建筑设计防火规范

GB50028-2006城镇燃气设计规范

GB50052-2009供配电系统设计规范

GB50057-2010建筑物防雷设计规范

GB50058爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范

GB/T50065-2011交流电气装置的接地设计规范

JB/T7985-2002小型锅炉和常压热水锅炉技术条件

JB/T10594-2006日光温室和塑料大棚结构与性能要求

NY/T1220.1-2006沼气工程技术规范第1部分：工艺设计

NY/T1222-2006规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

沼气发酵

在厌氧条件下，微生物分解生物质最终产生沼气的过程。

3.2

塞流式厌氧消化工艺

发酵原料从发酵装置一端进入，经沼气发酵后从另一端排出的工艺。

1

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3.3

隧道式沼气工程

以畜禽粪便为主要发酵原料、以塞流式厌氧消化工艺、集中供气为主要技术环节，集污染治理、沼

气生产、资源利用为一体的系统工程。

3.4

能源生态型发酵工艺

畜禽粪便、秸秆等农业废弃物经沼气发酵后，产生的沼气作能源、沼肥作为农田肥水利用的处理工

艺。

3.5

中温发酵

发酵温度在35℃±2.5℃环境条件下的沼气发酵。

3.6

容积产气率

发酵装置单位容积在单位时间内的产气量。

3.7

水力滞留期

沼气发酵原料在发酵装置内的平均发酵时间。

3.8

绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）

以聚苯乙烯树脂或其共聚物为主要成分,添加少量添加剂，通过加热挤塑成型而制造的具有闭孔结

构的硬质泡沫塑料。

3.9

沼气站

管理运行沼气工程、并向农户集中供应沼气的场所。

3.10

沼肥

发酵原料制取沼气后的剩余物。主要由沼渣和沼液两部分组成。

4设计原则

4.1持续发展、环境友好原则。本规范以农业废弃物的减量化、无害化及资源化为目的，把资源的开

发利用与污染治理结合起来，实现资源高效利用、生态环境保护、农产品生产的协调发展。

4.2技术先进、经济实用原则。以最大限度的满足生产和生活需要为前提，综合考虑工程使用年限、

建设规模及养殖企业发展状况，选择投资少、占地小、工期短、技术成熟、经济实用、运行稳定、操作

方便的工艺路线。对于需要引进的先进技术和关键设备，应以提高沼气工程综合效益，推进技术进步为

原则。

4.3科学规划，统筹发展原则。应根据当地畜禽养殖场（小区）及新农村建设现状，统筹考虑，合理

规划，能够正确处理集中与分散、处理与利用、近期与远期的关系。

5设计要求

5.1沼气工程的发酵容积以单体300m3为基本设计单元，以村为单位实行集中供气。单体供气户数不

低于100户。

5.2沼气工程设计的发酵单元数目应不小于2座。在实际设计时，可根据养殖规模现状、供气农户及综

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合利用情况，合理增加发酵单元。

5.3沼气工程设计的正常使用年限应不低于15年。

应充分考虑发酵原料的种类、总量、收集方式以及发酵原料供应的稳定性和可持续年限。

5.4所在地土地承载力、地下水位、地震裂度等水文地质状况，应满足本沼气工程建（构）筑物及输

气管网的建设需求。

5.5生产的沼气应能满足用户需求，产生的沼渣、沼液应及时得到处理利用，避免二次污染。

5.6各种供（排）水供电、交通运输、卫生防疫、消防安全及应急报警装置等设施，应严格按照国家

现行的有关技术标准及要求同步设计。

5.7各种设备、电气、仪表等的安装应与施工建设同步设计。其技术指标应符合相关标准。

5.8调节池、进出料间、储液池等地面设施，应设计防护盖板。

6工艺设计

6.1设计内容

主要包括：总体布置设计、工艺流程设计、前处理系统设备选型与构筑物的设计、厌氧发酵装置结

构设计、增温保温系统设计、沼肥综合利用系统设计等。

6.2工艺选择

沼气工程采用能源生态型沼气发酵工艺。

6.3工艺流程

沼气工程工艺流程见图1。

净化贮气沼气利用

沼气

农田

粪便沼液沼液

畜舍格栅调节池厌氧发酵间固液分离沼液存贮

沼渣大棚

调配原料

沼液回流

有机肥沼渣

废水、沼液粪渣、沼渣沼气

图1隧道式沼气工程工艺流程图

6.4设计参数

6.4.1工作压力：沼气发酵装置设计的正常工作压力，应以满足贮气装置集中供气的压力要求为原则,

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最大工作压力不超过15kPa。

6.4.2发酵浓度:6%~10%，冬天宜采用上限值，夏天宜采用下限值。

6.4.3发酵温度:35℃±2.5℃。

3333

6.4.4容积产气率：0.8m/m.d~1.0m/m.d。

6.4.5水力滞留期：15d~20d。

7选址和布局

7.1选址原则及要求

沼气站选址应符合城乡建设总体规划，其设计除应符合综合利用、环境保护和国家职业卫生标准

规定外，还应符合下列规定：

a）沼气工程的整体走向应选择东西向；

b）地下水位低，且在居民区主导风向的下风侧；

c）宜靠近沼气发酵原料产地；

d）便于沼渣、沼液的综合利用；

e）所选地形应尽量减少土方量的开挖与回填；

f）应选择岩土坚实、抗渗性能良好的天然地基，并应避开山洪、滑坡等不良地质地段；

g）具有较好的给排水、供电条件，对外交通方便；

h）远离高压输电线、水源、公路铁路及人员集中场所；

i）站内露天工艺装置与站外建、构筑物的防火间距应符合GB50016-2006的有关规定。

7.2平面布置设计

7.2.1平面布置原则：

a）功能分区明确，构筑物布置紧凑，减少占地面积；

b）流程力求简短、顺畅，避免迂回重复；

c）应有一定的绿化面积，总平面布置应满足消防要求；

d）施工、管理及维护方便。

7.2.2对于新建养殖场，其沼气工程应同步建设，畜禽舍宜与前处理系统直接相连。单独建设的沼气工

程宜建在养殖场或养殖小区圈舍外地下，也可建在畜禽圈舍下，其沼气发酵装置上部应设置保温设施（见

图2）。

7.2.3应根据各建（构）筑物的功能及工艺条件，结合地质、交通、供电、排水、安全生产及卫生防疫

等要求进行平面布局。

7.2.4沼气发酵、净化、储气装置及输配气管道的设计与防火要求应符合GB50016-2006的有关规定。

7.2.5各种管线应统筹安排，合理设置，避免迂回曲折和相互干扰，并用不同颜色加以标记和区别。

7.2.6应设置物料堆放及停车场地，并留适宜宽度的汽车通道。各建筑物间还应留有连接通道。其设计

应符合下列要求：

a）主要车行道宽度：单车道3m，双车道5m，并应有回车道；

b）车行道转弯半径不小于6m；

c）人行道宽度为1m～1.5m。

7.2.7沼气站周围应设围墙(栏)，建筑物和构筑物的群体设计效果应与周围景观协调统一，并设置相应

安全防护设施。

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进料口进料口进料口

贮气柜

脱水、

输气管道

沼气工程地沼气工程地下隧道沼气工程地下隧道

脱硫

下

隧

值班室

道

锅炉房

加温管道出料口出料口出料口

水压间水压间水压间

保温棚

图2单独建设的联体隧道式沼气工程平面图

7.3高程设计

7.3.1高程布置应按工艺流程要求进行设计，宜利用重力作用，使处理系统通畅。

7.3.2高程设计时，应以受纳污水的最高位置作为零标高。当排污水位不受限制时，应以沼气发酵装

置埋设深度确定起点标高，减少土方量的开挖和回填。

8前处理系统设计

8.1总体要求

8.1.1应配套养殖粪便污水的收集、输送、清杂、调控等设施和装置。

8.1.2以鸡粪为原料时，应设置沉砂池，沉沙池的设计应符合GB50014—2006中6.4的规定。

8.1.3以牛粪为原料时应设置粪草分离装置。

8.1.4粪便污水进入调节池前应通过格栅清除较大的杂物，沟渠坡度应确保污水能自流进入。

8.2格栅

8.2.1根据原料特性，在进入调节池前，应设置1～2道格栅。

8.2.2粗格栅栅条间隙宜为20mm～40mm，细格栅栅条间隙宜为8mm～15mm。

8.2.3格栅的其他设计应符合GB50014—2006中6.3的有关规定。

8.3调节池

8.3.1调节池的形状宜为矩形，池底应保持5％的坡度，坡向沼气发酵装置的进料口或泵的吸料口。

5

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8.3.2调节池宜设计成半地下式、双格或多格串联（并联）使用。

8.3.3调节池容积大小可根据每天的原料量和滞留时间来确定，最小不低于每日最大排放量。

8.3.4应综合考虑消除浮渣、沉渣及污泥、冬季保温、安全防护等措施。

8.4进料

8.4.1进料时宜采用添加回流沼液的方式进行进料。

8.4.2进料管宜采用管径40cm～50cm的混凝土管或陶瓷管，与发酵装置竖向夹角应保持30°左右。

9沼气发酵系统工艺设计

9.1总体要求

9.1.1沼气发酵系统采用塞流式、中温厌氧消化工艺。

9.1.2沼气发酵装置应设计观察（检查）口（窗）、导气管、温度传感器、超压保护、增温保温设施及

沼液回流等装置。

9.1.3沼气发酵装置应符合抗渗、抗压及气密性要求。

9.2技术参数

9.2.1沼气工程的主要技术参数见表1。

表1隧道式沼气工程厌氧发酵装置主要技术参数

发酵温度水力滞留期发酵浓度容积产气率

℃d%m3/m3.d

35±2.515~206~100.8~1.0

9.2.2沼气工程发酵装置有效容积，可按下式计算。

V=QT

式中：

V——沼气工程发酵装置有效容积，单位为立方米(m3)；

Q——日处理量，单位为立方米每天(m3／d)；

T——水力滞留期，单位为天（d）。

9.2.3储气模式:宜采用“发酵装置+低压湿式气柜”或“发酵装置+软体气袋”的组合储气模式。

9.2.4储气容积：按日产气量的50%~60%设计。

9.2.5池底坡度：以发酵装置底部高度占池体长度的3%进行设计。

9.3沼气工程发酵装置设计

9.3.1发酵装置设计为全地下单跨拱长方体形结构，池体由拱形体、长方体组成。

9.3.2发酵装置进料管下沿距池底的距离1m左右；出料口上沿与进料管上沿基本持平，距发酵装置底

部1.5m左右，宽为1.2m左右，下沿与发酵装置底部持平。

9.3.3发酵装置的其他设计要求应符合NY/T1222-2006的有关规定。

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9.4水压间设计

9.4.1水压间的大小应以满足储气需求、方便出料与维修及减少能量损耗为原则。

9.4.2发酵装置拱形体与长方体的交界面为最大投料量,其所在的液位线为零压力线。

9.4.3水压间应安装溢流装置，其外部可根据需要加装控制阀门。

10增温保温系统设计

10.1总体要求

10.1.1采用“加热锅炉+保温层+太阳能暖棚”的形式对系统进行供热保温。系统主要由加热锅炉、

热水循环泵、换热装置、太阳能温室大棚、温度传感器、保温材料及其它辅助部件组成。

10.1.2按照沼气发酵系统工艺要求，应对发酵装置内部所有池体及池底、内部料液、进出水管道、出

料口及水圧间等采取增温保温措施。

10.1.3所选用的增温保温设施、管材及其辅件应满足料液升温保温及管理维护需要，其质量应符合相

关标准。

10.1.4对固定在内墙基层上、特别是暴露在外的增温保温设备、管道（件），应做好密封防腐及防水

保温处理。

10.2保温系统设计

10.2.1沼气工程发酵装置全部为地埋建筑，其保温设计由内部保温与外部保温两部分组成。

10.2.2宜采用绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）对池体内部及外部进行粘贴，包括水压间、出料

间等。其主要技术参数应符合GB/T10801.2-2002的规定要求。

10.2.4保温层的密封和防水构造要同步进行，确保水分不会渗入保温层及基层。

10.2.5发酵装置、水压间等外部保温宜采用太阳能暖棚覆盖。其结构设计应该符合下列规定：

a）宜采用太阳能塑料暖棚等经济适用、采光保温性能良好的材料；

b）应根据发酵装置、水压间等设施大小合理设置太阳能暖棚，其大小以满足保温需求为原则；

c）管理方便，结构牢固，抗风、雪压能力强；

d）所选材料及其技术参数应符合GB／T18622—2002、JB/T10594-2006的有关规定。

10.3加热系统设计

10.3.1加热系统主要包括热水锅炉、换热装置、热水循环泵等（见图3）。

图3隧道式沼气工程加热系统示意图

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10.3.2宜采用常压加热锅炉，其主要技术参数应符合JB/T7985-2002的有关规定。

10.3.3热交换装置宜采用热镀锌钢管，钢管镀层、外径及壁厚等主要技术指标应符合GB/T

13912-2002、GB/T21835-2008的有关规定。

10.3.4热镀锌钢管最小公称口径（DN）不低于50mm。

10.3.5热交换装置竖向为5层～6层，各层间距0.2m；纵向为2排，间距2m～2.4m。换热装置距

离下底面与两个侧长面的距离为0.8m～1.0m。也可根据实际适当进行调整。

11沼肥综合利用系统设计

11.1总体要求

11.1.1沼肥应首先考虑就地就近利用，并有足够消纳沼肥的农田，同时，要有相匹配的储存设施。也

可加工成有机肥。

11.1.2沼肥中允许有害物质含量应符合GB18877-2009中的规定，必要时应进行无害化处理。

11.2沼肥储存

11.2.1沼肥储存池宜设场区储存池和田间储存池，储存容积应根据沼液的数量、储存时间、利用方式、

利用周期等因素确定，一般不小于农作物用肥间隔期内沼渣沼液的排放量。

11.2.2场区沼液储存池设计时宜考虑自流进入与排出，以方便利用、节约能耗为原则，同时应设置浮

渣及污泥排除设施。也可用抽渣车直接运输到田间储存池。

11.2.3田间沼液储存池的容积应考虑非用肥季节沼液的储存量。

11.2.4沼肥储存的其他设计应符合NY/T1220.1-2006中的有关规定。

12其他设计

12.1沼气站供电系统应按GB50052-2009中“二级负荷”的设计规定。当不能满足要求时，应设置备

用供电设施。其电力装置应符合GB50058的规定。

12.2沼气站内给排水设施应符合下列规定：

a）沼气站的生产生活用水量应按照生产用水量、生活用水量、浇洒及绿化用水量之和计算。用水

指标应根据生产设备和GB50015-2003的要求确定；

b）沼气站内应实行雨污分流，生活污水宜排入原料预处理设施；

c）锅炉房、净化间等应有排除积水的设施。

12.3沼气站的安全、防爆、防雷与接地等应按GB12801-2008、GB50028-2006、GB50016-2006、GB

50057-2010、GB/T50065-2011的规定执行。

12.4应设置沼气泄露报警装置，并有专人24h值班。

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目次

前言……………………Ⅱ

1范围…………………1

2规范性引用文件……………………1

3术语和定义…………………………1

4设计原则………………3

5设计要求………………3

6工艺设计……………3

7选址和布局……………4

8前处理系统设计………………………6

9沼气发酵系统工艺设计……………6

10增温保温系统设计…………………7

11沼肥综合利用系统设计……………8

12其他设计……………8

I

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