生猪养殖示范区能源环境(循环经济)可行性研究报告(代初步设计).doc

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江西省某某县
生猪养殖示范区能源环境（循环经济）可研报告（代初步设计）

某某农业环境工程设计研究院
2011年12月

目 录
第一章 项目概述 6
第二章 项目背景和设计思想 13
2.1 项目设计思想 13
2.1.1 循环经济思想 13
2.1.2“猪—沼—农—环保”四位一体经济模式架构 14
2.1.3 能环工程节点功能 15
第三章 项目资源、产物计算 16
3.1 饲养规划 16
3.2 生产设施 16
3.2.1 公猪舍 17
3.2.2 分娩哺乳猪舍（分娩舍） 17
3.2.3 配种舍和妊娠舍 17
3.2.4 仔猪保育舍 18
3.2.5 育成猪舍 18
3.3 水量分析 19
3.3.1 工作人员生活污水 19
3.3.2 工艺废水（猪粪尿废水和液泡粪废水） 19
3.3.3 小计 20
3.4 产生的干物质量分析 20
3.5 粪污产量与收集方式 21
3.5.1 粪污产量计算 21
3.6 沼气产量和发电量估算 21
3.6.1 按TS值推算 21
3.7 沼渣沼液产量估算 22
3.7.1 物料平衡计算 22
第四章 产物解决方案选择 23
4.1 沼气利用方案选择 23
4.2 沼渣及沼液利用解决方案 23
第五章 工程设计范围和处理能力 24
5.1 设计依据 24
5.2 设计原则 24
5.2.1 资源化原则 24
5.2.2 生态化原则 25
5.2.3 综合效益原则 25
5.2.4 可靠性原则 25
5.2.5 管理简便原则 25
5.3 设计范围 25
5.4 粪污处理量 26
第六章 沼气能源工程工艺设计 27
6.1 沼气工程工艺选择 27
6.1.1 沼气工程工艺路线 27
6.1.2工艺流程说明 27
6.1.3 沼液、沼渣储存工艺 32
6.2 沼气净化与贮存工艺 32
6.2.1 沼气净化工艺 32
6.2.2 沼气储存工艺 33
6.3 工艺单元设计与设备选型 33
6.3.1 预处理 33
6.3.2 厌氧消化贮气一体罐 34
6.3.2 沼液收集池 35
6.3.3 固液分离装置 35
6.4 沼气脱硫净化与沼气发电机组 36
6.4.1 沼气脱硫净化系统 36
6.2.1 沼气发电系统 37
第七章 沼液深度处理工程工艺设计 41
7.1 编制依据、原则、范围 41
7.1.1 编制依据 41
7.1.2 编制原则 41
7.1.3编制范围 41
7.2 设计规模、设计水质和处理要求 41
7.2.1 设计规模 41
7.2.2 设计水质 42
7.2.3 排放要求 43
7.3 工艺方案的选择 43
7.3.1 工艺路线的选择 43
7.3.2 生化处理工艺可分为厌氧、水解和好氧方法。 43
7.3.3 A/0工艺简介 45
7.3.4 MBR工艺简介 46
7.3.5 工艺流程设计 48
7.3.6 处理效果预测 48
7.4 工艺单元设计与设备选型 49
7.4.1 主要构筑物、设备及主要参数： 49
第八章 污水处理运行费用 53
8.1本能环工程总用电及处理电费 53
8.2 人工费 54
8.3 水费 54
8.4 营养及药剂费 55
8.5 运行费用统计 55
第九章 建设期限和进度安排 56
9.1建设期限及实施的进度 56
9.1.1 项目进度 56
9.1.2 项目实施进度 56
第十章 投资造价 58
10.1 能源工程投资费用 58
（1）土建投资费用表 58
（2）一体化厌氧反应投资费用表 59
（3）设备投资费用表 60
（4）其它费用 62
10.2 沼液深度处理工程投资费用 63
（1）土建投资费用表 63
（2）设备投资费用表 64
（3）其它费用 67
10.3 其它配套工程投资费用 68
10.4 工程总投资 68
第十一章 效益分析 69
11.1 经济效益分析 69
（1）总收益 69
（2）净收益 69
（3）环境效益分析 69
第十二章 结论 71
12.1 主要结论 71
第十三章 质量承诺与投资合作方式 72
13.1 质量承诺 72
13.2 投资及付款方式 72

第一章 项目概述
随着经济发展和人民生活水平的提高，全国各地的畜禽养殖业得到了迅猛的发展。但由于畜禽养殖场产生的粪污等污染物对环境的不利影响，使我国畜禽养殖业面临着发展与环保的双重压力。在不以牺牲环境质量为代价的前提下，实现畜禽养殖的快速增长，改变传统的能源生产方式和消费方式，利用畜禽粪水开发利用生物质产生清洁的能源是最好的选择之一。利用厌氧消化技术处理畜禽养殖废水，制取清洁能源——沼气、厌氧过程中产生的沼渣制肥、沼液进行利用或深度处理后回用，使在治理污染的同时变废为宝，减少温室气体的排放量和废水的排放，从而实现国民经济的可持续性发展。
受居民的饮食结构、畜禽产品的增殖性能、生产投资等因素影响，中国猪肉食用量在肉食消费中一直占有重要地位，居世界第一位，肉类人均占有量达55.73 kg/人，其中猪肉36.17 kg/人，超过世界猪肉人均的15.74 kg/人。随着养猪业的发展，必然导致更大量的粪便废弃物，因此猪场粪污水的治理成为畜禽污染治理的关键。
随养殖数量的增多，我国规模化养殖场的数量和规模不断扩大，在“十一五”畜牧业发展中，畜牧业规模化、标准化、产业化程度进一步提高，畜牧业继续向集约型、资源高效利用型和环境友好型转变，到2011年主要畜禽品种适度规模以上的标准化养殖场的产品比例分别提高10个百分点。养猪业的发展为人们提供了大量高品质的肉食来源，提高了人们的生活品质；同时带动了地方农牧副业的发展，吸引了大量社会劳动力，增加了社会就业，实现了农民增收；大型养殖场的建设提高了养猪业的整体科技水平，带动了养猪业的发展。
然而，养猪生产过程中产生大量有机废弃物，这些有机废弃物中含有大量的生物质能和有机肥资源，如不进行处理和综合利用而直接排放，不仅严重污染了水源、生态自然环境，对生产产生不利影响，也造成资源的极大浪费；同时，粪水四溢，将导致病菌传播，对企业扩大再生产和安全生产也将产生限制。因此，必须对大中型养猪场生产过程中产生的废弃物、废水进行综合利用和有效处理。开发生物质能源，回收有机肥资源，将治理污染、净化环境、回收能源、综合利用、改善生态环境有机的结合起来，走生态畜牧业产业化可持续发展的道路，在正常生态环境条件下组织畜牧生产，使之成为绿色生态型养猪场。通过该项目的实施，发挥当地龙头企业的示范和辐射作用，逐步将项目所在的地区建设成为“自然环境优美、人民生活满意、绿色畜牧业兴旺、”的现代化生态畜牧业和绿色食品生产的示范地区。
本工程项目的目的就是在国家政策的鼓励下，采用科学与全面的处理方法对养殖场的废弃物进行有效的处理，使其转化为有用的资源，实现无害化、资源化处理的最终目标，为该地区养猪场废弃物的处理树立一个样板。 

附：近年来我司完成的主要养殖废水沼气废水处理工程业绩：

工程工程名称
规模
所获殊荣
山东民和牧业有限公司
大型沼气发电工程，日处理500吨鸡粪
世界银行示范工程
江西昆山向阳牛场
处理1,200头奶牛粪沼气发电工程
农业部示范工程
宁波万隆酒精有限公司
处理2,500吨高浓度酒精废水沼气工程

江西泰州姜曲海牧业有限公司
处理20,000头猪粪沼气发电工程
农业部示范工程
江西溧阳乾丰牧业有限公司
处理15,000头猪粪沼气发电工程
农业部示范工程
江西金谷牧业有限公司
处理20,000头猪粪沼气发电工程
农业部示范工程
江西宜兴康鼎牧业有限公司
处理10,000头猪粪沼气发电工程
农业部示范工程
上海川东农场沼气工程
处理11,000头猪粪便沼气发电工程
农业部示范工程
江西维维集团奶牛场
处理2,500头奶牛粪便沼气发电工程
农业部示范工程
上海崇明岛生态农业废弃物利用中心
处理10,000头猪粪沼气发电工程设计

安徽芜湖三利养殖场
处理30,000头猪粪沼气发电工程
农业部示范工程
北京德清源农业科技公司
大型沼气发电工程，2,600,000羽鸡粪污沼气发电工程
UNDP/GEF示范工程
农业部示范工程
江西省永康养殖场
处理10,000头猪粪沼气发电工程
农业部示范工程
吴江农创良种场
处理15,000头猪粪沼气发电工程
农业部示范工程
无锡南洋养殖场
处理35,000头猪粪沼气发电工程

常州康乐养殖场
处理10,000头猪粪沼气发电工程

宜兴坤兴养殖场
处理10,000头猪粪沼气发电工程

宜兴昌兴农牧公司
大中型沼气发电工程，40,000头猪粪污沼气发电工程

蒙牛澳亚牧业
大型沼气发电工程，10,000头奶牛沼气发电工程
UNDP/GEF示范工程
农业部示范工程
金华佳乐奶牛场
大中型沼气发电工程，2,000头奶牛沼气发电工程
农业部示范工程
北京鲲鹏集团
处理3,000吨屠宰废水，沼气工程

宜兴兴望农牧有限公司
处理10,000头猪粪污水沼气发电工程
农业部示范工程
昆山种猪场
处理5,000头猪粪污水的沼气发电工程
农业部示范工程
南京川田奶牛场
处理1,000头奶牛粪污水沼气发电工程
农业部示范工程
浙江永嘉养殖场沼气工程
处理5,000头猪粪沼气工程

绍兴果酒厂
处理300吨高浓度废水沼气工程

绍兴酿酒总公司
处理400吨高浓度废水沼气工程

青岛城阳合金养殖场污水处理工程
处理10,000头猪场废水
农业部示范工程
农夫山泉果汁污水处理工程
处理800吨果汁污水

杭州中萃食品有限公司
处理2,000吨饮料废水的UASB厌氧工程技术改造

嘉兴绿嘉园牧业有限公司沼气工程
处理20,000头养猪场废水沼气工程
农业部示范工程
国家科技进步二等奖
杭州萧山肉联公司屠宰废水处理工程
处理100吨屠宰废水

江西江阴璜塘奶牛污水处理工程
处理1,000头奶牛废水
农业部示范工程
绍兴黄酒集团果酒厂
处理100吨高浓度废水

宜兴昌兴生态农业示范园污水处理工程
处理20,000头猪场粪污
农业部示范工程
浙江灯塔种猪场沼气工程
处理10,000头猪的生态养猪场沼气工程
农业部示范工程
新太酒精有限公司
处理2,000吨酒精废水的沼气发电工程
科技部“十五”科技攻关工程
青岛胶州酒厂污水处理工程
处理500吨高浓度酒精废水，1,500吨中低浓度废水
联合国发展计划署/全球环境基金（UNDP/GEF）示范工程
绍兴沈永和酒厂污水处理工程
处理600吨黄酒废水

杭州田园100,000头猪场污水处理工程
处理100,000头猪1,200吨高浓度畜禽废水
联合国发展计划署/全球环境基金（UNDP/GEF）示范工程
杭州萧山第一酒厂黄酒废水处理工程
处理80吨黄酒废水
科技部示范工程
江西仰徐猪场污水处理工程
处理10,000头猪的高浓度畜禽废水
农业部示范工程
北京顺义畜禽良种场污水处理工程
处理60,000头猪/年的600吨高浓度畜禽废水
联合国发展计划署/全球环境基金（UNDP/GEF）示范工程
杭州灯塔养殖总场污水处理工程
处理200,000头猪的3,000吨高浓度畜禽废水
联合国发展计划署/全球环境基金（UNDP/GEF）示范工程
山东莱西黄海啤酒厂污水处理工程
处理150吨酒精废水、1,000吨啤酒废水

北京顺义肉联厂污水处理工程
处理2,000吨屠宰废水

杭州红光豆制品厂污水处理工程
处理100吨高浓度豆制品废水
杭州市科技进步一等奖
西子养殖场污水处理工程
处理10,000头猪的高浓度畜禽废水

青岛第一酿酒厂污水处理工程
处理250吨高浓度、600吨中等浓度的酒精废水
科技部示范工程
萧山城南屠宰场污水处理工程
处理100吨屠宰废水

绍兴黄酒集团废水处理工程
处理250吨高浓度、2,150吨中低浓度的黄酒废水
科技部示范工程
绍兴塔牌酒厂污水处理工程
处理100吨高浓度、300吨中低浓度的黄酒废水
杭州市科技进步一等奖
中国粮油绍兴酒有限公司废水处理工程
处理100吨高浓度、500吨中等浓度的黄酒废水
浙江省科技进步二等奖
福州古二副食品基地废水处理工程
处理20,000头猪，300吨高浓度畜禽废水

上海闵行塘湾猪场废水处理工程
处理100吨高浓度猪粪废水
上海市污水处理优质工程
杭州蛋鸡场废水处理工程
处理200,000羽蛋鸡粪污250吨

杭州浮山养殖场沼气工程
处理100吨养鸡场粪粪污，250吨养猪场粪污
1994年农业部科技进步一等奖

第二章 项目背景和设计思想
2.1 项目设计思想
2.1.1 循环经济思想
循环经济，本质上是一种生态经济，它要求运用生态学规律来指导人类社会的经济活动。随着上个世纪50、60年代以来生态学的勃兴，使人们产生了模仿自然生态系统的愿望，按照自然生态系统物质循环和能量流动规律重构人类的经济系统，使得经济系统和谐地纳入到自然生态系统的物质循环过程中，建立起一种新形态的经济。
传统经济与循环经济的不同之处在于：传统经济是一种由“资源—产品—消费—污染排放”所构成的物质单向流动的线形经济。在这种经济中，人们以越来越高的强度把地球上的物质和能源开采出来，在生产加工和消费过程中又把污染和废物大量地排放到环境中去，对资源的利用常常是粗放的和一次性的，通过把资源持续不断地变成废物来实现经济的数量型增长，导致了许多自然资源的短缺与枯竭，并酿成了灾难性环境污染后果。与此不同，循环经济倡导的是一种建立在物质不断循环利用基础上的经济发展模式，它要求把经济活动按照自然生态系统的模式，组织成一个“资源—产品—消费—再生资源”的物质反复循环流动的过程，使得整个经济系统以及生产和消费的过程基本上不产生或者只产生很少的废弃物，其特征是自然资源的低投入、高利用和废弃物的低排放，从而根本上消解长期以来环境与发展之间的尖锐冲突。
从提倡一些废弃资源回收和综合利用到循环经济的提出，是经济发展理论的重要突破，它打破了传统经济发展理论把经济和环境系统人为割裂的弊端，要求把经济发展建立在自然生态规律的基础上，促使大量生产、大量消费和大量废弃的传统工业经济体系转轨到物质的合理使用和不断循环利用的经济体系，为可持续发展的经济提供了新的理论范式。
在西方国家，循环经济已经成为一股潮流和趋势，有些国家甚至以立法的方式加以推进。循环经济是实施可持续发展战略必然的选择和重要保证，而在世界上呼声很高的清洁生产，则是实现循环经济的基本形式。
生态农业是以物质循环和能量转化规律为依据，以科学技术为支撑，以经济、生态、社会效益有机统一为目标的良性循环的新型农业综合系统。发展生态农业，一是抓好无公害农产品生产基地建设。应通过科学规划、突出重点、成片开发、综合治理，把农业产业化基地建成农业生态园；二是积极发展有机农业；三是积极探索循环农业。根据生态循环再利用、再生产的循环链原理发展农业，不仅可以净化生活环境，解决能源与照明问题，而且还可以有效转化利用废弃物，促进种养业的良性循环，实现农业生产无害化。
2.1.2“猪—沼—农—环保”四位一体经济模式架构
为满足人们对肉食品的需求，拟建的广州市畜牧总公司年产10万头优质高效瘦肉型猪示范场，常年向市场供应优质商品猪。而为实现养殖发展与环境保护的协调发展，本养殖场建设中引进能源生态工程思想，采用沼气工程技术治理养猪场粪污水，利用污水处理过程中的主要产物沼气作为能源供应养殖场利用，厌氧过程中产生的沼渣制肥、沼液进行利用或深度处理后回用，建立猪—沼—农—环保”四位一体经济模式架构”四位一体生态系统，实现猪场粪污水的综合利用。
2.1.3 能环工程节点功能
本能工程作为循环节点中的纽带，其功能主要有三点。一、以生物质能转化技术为核心，将养殖业粪污资源充分利用，并将有机质转化为能源（沼气）；二、保留污水中对植物生长有利的成分，使之转化为优质有机肥（固态、液态）。 三、治理中产生的沼液进行利用或深度处理后回用。

第三章 项目资源、产物计算
3.1 饲养规划
拟建的广州市畜牧总公司优质高效瘦肉型猪示范场规划饲养规模年产6-8万头猪，拟建的示范场主要配套工程—能环工程的存栏量规模按28850头进行设计。
3.2 生产设施
项目的主要工程构筑物建设规模见下表3-1：
表3-1 项目的主要工程构筑物建设规模
名称
数量（个）
面积（平方米）
生产设施
公猪舍
100
988
母猪舍
配种舍妊娠舍
74
6916
定位栏
2469
母猪、仔猪舍
分娩舍
800
7557
保育舍
520
5379
育成舍
1060
23905
名称
数量（个）
面积（平方米）
生产附属设施
管理设施
若干
400
生活设施
若干
2500
生产科技楼（含仓库、技术室等）
若干
1200
饭堂
若干
200
更衣室
若干
200
场内道路
/
/
防洪设施及护土墙及护坡
/
4400
3.2.1 公猪舍
每栏1头，长67.3米×宽11米1栋，100个栏。
3.2.2 分娩哺乳猪舍（分娩舍）
母猪产前7天入产房，产仔哺乳23天，断奶仔猪留栏5天，清理空栏6天，共计41天，其中母猪存留时间7天+23天=30天，仔猪存留时间23天+5天=28天。
（1）所需产床：3100×2.3胎/年÷365天/年=19.5胎/天×41天=800个。
（2）建设分娩舍：经产区分娩猪舍长56.7米×宽14.4米5栋，每栋160个产床，800个产床。
3.2.3 配种舍和妊娠舍
（1）每天配种母猪数：每天断奶母猪19.5头+各种原因需复配的3头（配种分娩率85%）=共计23头。
（2）配种栏占用时间：9天+清洁空栏7天=16天（断奶后在配种大栏养平均7天全部配完后养2天共9天入配种舍定位栏）。
（3）需配种大栏16天×23头/天÷5头/栏=74个。
（4）配种大栏母猪存栏量：23头/天×9天=207头。
（5）定位栏存栏母猪数： 3100头-207头-585头=2308头。
（6）定位栏清洁空栏：23头/天×7天=161个。
（7）定位栏总需要量：2308个+161个=2469个。
（8）建设配种舍按大荷兰公司设计：长64米×14.76米3栋，其中大栏93个，定位栏810个。
（9）建设妊娠舍按大荷兰公司设计：妊娠舍长64米×14.76米8栋，共2448个定位栏。
3.2.4 仔猪保育舍
每栏12头，养30天，清理空栏10天，共计40天。
（1）所需保育栏：182头×40天÷14头/栏=522个
（2）建设保育舍：猪舍长62米×宽9.64米，栏长3.3米×宽2.1米，每栋58个栏，522个栏÷58个栏/栋=9栋。
3.2.5 育成猪舍
每栏18头，养96天，清理空栏12天共计108天。保育舍育成率97%。
（1）需育成栏：2182头×97%×108天÷18=1060个。
（2）建设育成舍：猪舍长111.6米×宽12.6米，每栋64个栏，1449个栏÷64个/栋=17栋。
小结：全场猪舍41栋，建筑面积43758平方米，公猪栏100个，配种大栏99个，定位栏2469个，产床800个，保育栏522个，生长育成栏1060个。产房母猪存栏595头，配种大栏存栏母猪210头，定位栏存栏母猪2295头，产房哺乳仔猪存栏4600头，保育舍仔猪存栏4800头，生长育成舍存栏16250头；公猪100头（含后备）。全场合计总存栏猪：28850头。
3.3 水量分析
本项目运行期水污染物主要来源于猪场废水及劳动管理人员的生活污水。
3.3.1 工作人员生活污水
本项目职工定员65人，全部场内食宿，员工用水量为按0.3m3/人·d，排污系数0.8计算，则员工每人每天产生生活污水0.24m3，全年工作时间365天，则生活污水产生量为15.6m3/d（5694m3/a）。
3.3.2 工艺废水（猪粪尿废水和液泡粪废水）
（1）猪舍液泡粪废水
本项目养猪场的猪舍全部采用“液泡粪工艺”，项目建成后满负荷生产时，存栏种猪为3200头（其中母猪3100头，公猪100头），仔猪9400头，生长育成猪16250头，共计28850头。
本项目猪舍全部采用“液泡粪”工艺饲养，无需每天对漏粪地板进行冲洗，猪舍液泡粪设计高度为0.8m（其中液面不超过0.6m），每次清理后需加入的回用水高度约为0.15m，猪舍总面积44745m²（包括公猪舍、母猪舍、和育成猪舍），因此，平均每天需补充液泡粪用水447.45m³/d（0.15m×44745m²/15d），液泡粪用水绝大部分采用处理后的回用水。（注：成猪转栏时，为避免交叉感染，清空完液泡粪后，会对猪栏舍和漏粪地板进行一次性冲洗，冲洗水也为处理后的回用水，冲洗后全部进入液泡粪作为液泡粪用水，水量不会超过液泡粪设计高度的0.15m。）
（2）猪粪尿废水
根据给水系统分析，本项目存栏猪的饮用水需162.15 m³/d（仔猪饮用水9.2 m³/d，保育猪饮用水16.8 m³/d，成年猪饮用水136.15 m³/d），其中，猪只的新陈代谢及蒸发损耗占用饮水量的20%，剩余80%以猪尿液形式排出，每天尿液产生量为129.72m³/d（47347.8m³/a）。
3.3.3 小计
本项目废水主要来源于工艺废水（猪粪尿污水和液泡粪废水）和员工生活污水。综合上述水污染源分析可得到本项目的废水及污染物产生量，见下表3-2所示：
表3-2 本项目废水量及产污量统计
项目
污水量（m³/d）
工艺废水（猪尿和液泡粪废水）
577.17m³/d
员工生活污水
15.6 m³/d
合计
592.77 m³/d
一年总计
216361m³/a
注：每年按365天计。
3.4 产生的干物质量分析
按养猪场饲养标准，存栏猪平均每头每天排泄含水率为80%的粪污量为2.0kg/d，则日产鲜猪粪约60吨，则该养殖场每天产生的干物质的产量为12000公斤。
3.5 粪污产量与收集方式
3.5.1 粪污产量计算
按养猪场饲养标准，存栏猪平均每头每天排泄含水率为80%的粪污量为2.0kg/d，则日产鲜猪粪约60吨（含水率80%），依此标准与存栏规模计算的粪污产量，见下表3-3所示。
表3-3 粪污产量
数量（t）
含水率
含固率
60
80%
20%
12
0%
100%
120
90%
10%
240
95%
5%
400
97%
3%
3.6 沼气产量和发电量估算
3.6.1 按TS值推算
在不考虑损耗情况下，每天干物质的产量为12000公斤，按每公斤干物质产沼气0.32方的系数计算，可产沼气每天约4000 m3；采用国产热电联供发电机，按每立方沼气发电1.55的系数计算，可发电620 kw.h/d；采用进口热电联供发电机，按每立方沼气发电2.0的系数计算，可发电8000 kw.h/d。
3.7 沼渣沼液产量估算
3.7.1 物料平衡计算
物料全天输入总量为1200kg。预处理阶段消耗量为12kg，包括沉砂、矿物质以及少量猪粪，该部分消耗将作为垃圾外运消纳。厌氧阶段消耗量为7.72吨，该部分TS消耗是生物质能转化、沼气生产的主体。厌氧阶段TS的输出量为4.85吨，厌氧反应器出水和底部排泥混合均匀后进入沼液池储存，见下表3-4所示。
表3-4 物料(TS)平衡计算表
工艺阶段
处理单元
投入量(kg)
消耗系数
消耗量(kg)
预处理阶段
调节
12000
1%
120
厌氧阶段
厌氧反应器
11880
65%
7722
储存阶段
沼液池
4158

4158
合计

12000

第四章 产物解决方案选择
4.1 沼气利用方案选择
本能环工程日产沼气4200m3，计划全部作为发电使用。
4.2 沼渣及沼液利用解决方案
本能环工程日产沼渣24.5吨(含水率83%）、沼液593.0吨。消纳该部分沼渣和沼液必须有相应量的承载土地,由于该项目所在地不能提供相应的承载土地，因此计划将沼渣生产成颗粒沼肥后出售，沼液进行深度处理后回用。

第五章 工程设计范围和处理能力
5.1 设计依据
1、《中华人民共和国水污染防治法实施细则》（环发[1999]214号)）
2、《污水处理设施环境保护监督管理办法》（(88)国环水字第187号）
3、《畜禽养殖污染防治管理办法》（国家环境保护总局，2001年5月8日发布）
4、《规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范》（NY/T 1222-2006）
5、《大中型畜禽养殖场能源环境工程建设规划》（农业部，1999）
6、《蓄禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）
7、《粪便无害化卫生标准》（GB 7959-87）
8、《农业用堆肥有害物限量的要求》（DB44/T 361—2006）
9、《中华人民共和国农业行业标准 》（NY525-2002）
10、《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）
11、《水污染物排放限值》（DB 44/26-2001）
12、《给水排水设计手册》
13、业主提供的有关基础资料。
5.2 设计原则
5.2.1 资源化原则
畜禽粪污是一种有价值的宝贵资源，充分利用畜禽粪污资源是污染防治的重要原则。畜禽粪污经处理后，可以产出再生能源（沼气）、有机肥（固态、液态），具有较好的经济价值。
5.2.2 生态化原则
遵循循环经济指导思想，依据物质循环、能量流动的生态学基本原理，强化种养平衡，促进种植业与养殖业结合，实现生态系统的良性循环。
5.2.3 综合效益原则
兼顾环境效益、社会效益、经济效益，将治理污染与资源开发有机结合起来，使猪场粪污治理工程产出大于投入，提高污水处理工程的综合效益。
5.2.4 可靠性原则
遵循技术先进、工艺成熟、质量可靠的原则，在设计中吸取国内外先进的处理工艺和施工技术，使工程达到国际先进水平。
5.2.5 管理简便原则
合理处理人工操作和自动控制的关系，对不便人工操作，且人工成本较高的工艺，采用自动化技术，提高系统运行管理水平。
5.3 设计范围
本设计范围包括：能环工程工艺设计；机械设备设计；建筑与结构设计；电气设计；控制及仪表设计；平面与高程设计；消防、劳动生产保护与人员编制设计。
本设计范围不包括场区所有道路铺设、绿化等。
本工程污水汇集管线、自来水管线、电线电缆均由业主送至项目界区内。
5.4 粪污处理量
 该养猪场含固率为2%的粪污总量为600t／d，变化幅度较小。因此，结合该项目的实际情况和业主的要求确定该养猪示范场能环工程的设计规模为每天处理600吨猪粪污水。

第六章 沼气能源工程工艺设计
6.1 沼气工程工艺选择
6.1.1 沼气工程工艺路线
本沼气工程工艺路线如图6-1所示。

混合粪污
企业自用
一体化厌氧反应器
沼液收集池
沼液池
沼气净化
计量表
发电机
余热利用
固液分离
上清液
固态肥
沼渣
匀浆调节池

图6-1 沼气工程工艺流程
6.1.2工艺流程说明
本沼气工程项目实行雨污分流，避免雨水进入沼气工程。混合粪污经厌氧发酵后，产生的沼气经净化后进入沼气发电机组，实现热电联产，产生的电能用于企业自用。发电机余热用于厌氧罐增温；厌氧发酵所产生的沼渣作为有机肥外销，硝化后的沼液进行深度处理后进行回用及达标排放。
（1）预处理工艺
Ø 匀浆调节池
考虑养殖场粪污排放有一定波动性设匀浆调节池，以调节水质和水量，以保证后续工艺稳定运行。
（2）厌氧消化工艺
厌氧消化工艺包括进料单元、厌氧消化单元、保温单元等构成。
Ø 厌氧反应器工艺
本沼气工程厌氧反应器采用完全混合厌氧反应器（CSTR）。
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，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。
本工程发酵温度选择近中温发酵30-35℃。
本工程厌氧消化罐拟采用钢结构的产气贮气一体化厌氧消化罐。
（3）厌氧消化罐与贮气柜结构形式
本工程采用产气、贮气一体化结构厌氧罐。新型、高效、实用的一体化沼气工程由于其可靠性、安全性、低成本和适应冬季正常运行的优势，推广程度已经大大超过其他结构形式的沼气工程。
结构特点：
一体化沼气发酵装置下部为发酵部分，罐内安装侧搅拌器或斜搅拌器，罐壁上安装增温管，利用发电机余热增温厌氧罐。
罐体上部为双膜式柔性贮气柜，用于收集、贮存和输送沼气。其中外膜保护并维持贮气柜的结构，内膜收集并贮存沼气。通过支撑鼓风机的充气，调整并维持内外膜之间夹层中的空气压力，并将内膜内的沼气送入输气管道，供发电机使用。
主要优势：
1）适合高浓度粪草混合发酵原料
2）安全可靠：低压产气，低压贮气，防止沼气泄漏。
3）低成本：减少分体式气柜，厌氧罐和贮气装置节省投资。
4）占地面积小：减小装置规模，节省占地面积。
5）工期短：建设周期短。
6）冬季也能正常运行。

图6-2：一体化沼气发酵外形装置

（4）厌氧罐配置
厌氧反应器内设置两台搅拌器，使进料均匀分布于罐体底部并充分与厌氧微生物接触。并使厌氧罐内料液温度均匀，有利于提高产气率。
反应器上部设出料系统，溢流进入下一个处理单元。

图6-3 一体化沼气发酵装置构造
（5）罐体结构特点
普通的厌氧消化罐均采用钢筋砼结构。近年来为了缩短施工周期，节省建筑材料，提高反应池的施工质量，建设美观大方的污水处理装置，也多有采用新材料、新技术建造的利浦结构厌氧消化罐。
利浦（Lipp）制罐技术利用金属塑性加工中的加工硬化原理和薄壳结构原理，通过专用技术和设备，将一定规格的钢板，应用“螺旋、双折边、咬合”工艺来建造圆型的利浦池、罐。由于是机械化、自动化制作和采用薄钢板作为建筑材料，利浦技术具有施工周期短，造价较低，质量好等优点，在同等建筑规模的情况下，其施工周期比采用传统制作方式缩短60%以上。
利浦制罐技术的主要特点就是薄钢板通过上下层之间的咬合形成的螺旋上升的、连续的咬合筋，从而形成圆形池体。制作时薄钢板将通过一台成型机和一台咬合机，在成型机上薄钢板上部被折成“ ”型而其下部被折成“ ”型，在咬合机上薄钢板上部与上一层薄钢板的下部咬合在一起，在咬合成型之前，上层薄钢板的下部“”型槽内被注入专用密封胶以确保池体不会沿着咬合筋渗水，整个咬合筋的成型为一连续的过程。已成型的圆形池体在支架上螺旋上升，当达到所需要的高度时，将上下端面切平，反转将池体落地，撤出支架与制作机械，并将罐体与基础底板连接、固定和密封，即完成了Lipp罐体的制作。见上图。
由于连续的、螺旋上升的、等间距的咬合筋的存在，虽然Lipp罐是薄壁结构，但却具有相当大的环拉强度，也就是具有相当大的承受内部环向压力的能力，在这里，螺旋上升的、连续的及等间距的咬合筋起着加强筋的作用。对于圆型池体，满足了环向受压的强度要求也就是满足了整个池体的强度要求。在沼气工程和水处理中，Lipp制罐技术可广泛地用于各类圆形罐的建造，例如厌氧消化罐、好氧池等。
本工程一体化厌氧罐罐体选用利浦罐结构。
（6）保温与增温
厌氧消化反应过程受温度影响很大，如图2-4所示。本项目厌氧处理单元设计为中温，其最佳温度范围为30-38℃。为了保证厌氧反应在冬季仍可正常运行，必须对系统实施增温和整体保温措施。

1） 保温
系统整体保温包括管道、阀门保温；厌氧消化罐体的保温。
对厌氧消化罐采用聚苯乙烯材料进行强化保温。
2）增温
对厌氧系统的增温主要是通过对厌氧罐的增温来实现的。
增温的热源来自沼气发电机组余热；在厌氧罐外设置增温盘管对罐体进行增温。
6.1.3 沼液、沼渣储存工艺
厌氧出料经厌氧出料池沉淀及固液分离后，沼渣通过固化制肥，滤液进入后续处理系统进行处理后回用。
6.2 沼气净化与贮存工艺
6.2.1 沼气净化工艺
厌氧罐输出的沼气经过生物脱硫、冷干脱水装置等专用设备净化处理后，去除沼气中大部分H2S，并降低沼气相对湿度，利于后续发电机组运行。
6.2.2 沼气储存工艺
本工程选择产气贮气一体化的厌氧消化罐，消化罐上部空间可实现沼气的贮存。沼气经净化后用于沼气发电机组，实现热电联产。
6.3 工艺单元设计与设备选型
6.3.1 预处理
（1）匀浆调节池
功能：收集养猪场混合，将粪污混合均匀。
容积：500m3
结构：地下钢筋砼结构
池数：1座
（2）机械格栅
功能：匀浆调节池潜设机械格栅，清除混合粪污中的较大杂物。
型号：GS500
功率：1.1Kw
数量：1套
（3）厌氧进料泵
功能：将混合粪污泵入厌氧罐。
型号：NM063BY01L06V（螺杆泵）
流量：40m3/h
功率：5.5 kW
数量：2台（1用1备）
（4）匀浆搅拌机
功能：使池内粪污混合均匀。
功率：4 kW
数量：2台
6.3.2 厌氧消化贮气一体罐
功能：厌氧消化反应器、顶部贮气；
数量：2座
尺寸：Φ20.24m×7.8m＋1000m3贮气袋
容积：2500m3＋1000m3贮气袋
结构形式：罐体LIPP结构。罐顶部为双膜贮气袋。厌氧罐有排渣口、超压保护和负压保护装置，以及检修人孔，温度监测等设施。
（1）斜搅拌器
功能：对发酵液进行搅拌，加强发酵液与微生物的充分接触，提高产气率；
功率：7.5kW
数量：1座×2台
（2）厌氧回流泵
功能：厌氧发酵液回流，防止结壳和酸化
型号：65WL60-13-4
流量：60m3/h
功率：4 kW
数量：2台
（3）气柜鼓风机
功能：用于支撑顶部贮气袋
功率：0.35kW
数量：2台
Ø 厌氧罐增温方式
增温热源：沼气发电机组余热
增温方式：采用增温盘管对厌氧罐进行罐壁增温。
Ø 厌氧罐保温方式
本设计发酵罐保温采用聚苯乙烯泡沫塑料保温，错缝安装于厌氧罐外部，可维持发酵罐内温度稳定。保温层最外部用彩钢板覆盖。
6.3.2 沼液收集池
功能：厌氧发酵产生的沼液进行收集
尺寸：Φ6.11m×7.2m
容积：211 m3
数量：1座
6.3.3 固液分离装置
功能：对沼液收集池的沼液和沼渣进行分离
型号：GY-260
数量：1台
6.4 沼气脱硫净化与沼气发电机组
6.4.1 沼气脱硫净化系统
功能：