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1、校园 ( 南方地区 ) 沼气设计方案第一部分概述1.1 项目基本情况我国为彻底解决农村中小学校校园公厕卫生问题，国家财政部、 教育部、 农业部联合在全国部分省市先后开展新农村校园沼气工程项目建设。目的在于改善校园环境卫生，提高中小学生的卫生防疫和节能节水意识，减少校园内的病菌传播，使在治理粪污的同时，获得资源的综合利用。随着社会发展步伐加快，环境污染加重，能源价格飙升，新农村建设和节能减排成为政府部门工作的重中之重。新农村新校园建设和沼气项目的配套也是新农村建设和节能减排的一部分，对改善校园环境和提高师生生活质量十分重要，非常迫切。校园沼气建设的目的是将粪污进行无害化、减量化、资源化处理，实现
2、无害化处理过程中的低费用运行和资源的综合利用。粪污通过沼气发生器进行厌氧消化，在实现粪污污染治理的同时，所产生的沼气可作校园烧开水或做饭使用；沼渣沼液作校园绿化用肥或给周边农民使用。校园粪污特点：浓度低、含氮高、含碳低、浮物多、水量大。采用达标排放处理，设备投资大，运行费用高。采用沼气化厌氧处理，可使有机物降解80% 以上，使病菌及有害天绝99% 以上，是目前处理校园粪污的最佳方法。1.2 建设该项目的目的校园建沼气，可使粪污得到治理，大大减少病菌的传播，减少师生疾病的发生和传染；将污染物转化为能源和肥料资源；利用沼液循环冲厕可大大减少冲厕用水量，对中小学生的启蒙节能节水教育提供一个直观认识沼
3、气的场所。一举多利，意义重大。本着建设生态校园公厕的宗旨，以节能减排、循环利用的原则，依据“资源- 能源 - 有机肥”资源循环再生的生态模式，针对项目学校的实际情况，项目设计方案为：粪污和污水经FBBR/SBBR 发酵产生沼气，沼气供烧饭、烧水使用；大部分沼液循环用于系统中的循环冲厕，沼液和沼渣作肥料使用。为提供学生更多的感性知识，生态厕所系统设置有小型生物净化污水再生设备，小型太阳能净水设备。为提供更舒适的校园环境，系统中设有太阳能热水系统为公厕内提供温水洗手，解决学生在冬季用冷水洗手易生冻疮的问题。1.3 工艺及技术该工艺采用3I 新技术，即：一体化太阳能沼气、一体化发酵间与储气、一体化仿
4、生与动态发酵，简称为太阳能仿生动态沼气发生器。系统为确保长年的正常运行，将整个工程造在日光温室内；用沼气作加温沼气反应器内的辅助热源，为确保发生器内的料液达到常年正常发酵，除利用了太阳能( 温室 ) 外，在系统中还设有沼气加热装置来确保发生器在冬季雨雪天气的正常运行。该工艺的结构特点1、仿生动态发酵，2、无浮壳沉渣， 3、渣液余热回用和一能多用，4、网式分部集气， 5、自增温及太阳能加热，6、垃圾的水力分检，7、低压发酵增压送气，8、沼液生物光合净化，9、干式软囊储气， 10、开放式进出料于一体。系统解决了沼气恒温发酵、浮壳、沉渣、垃圾分检、产气率低、运行成本高、沼液后处理、工程造价高、主体寿
5、命短和进出料难等一系列难题。可使校园粪污和厨余垃圾都能进行沼气化处理。该工艺不光解决了沼气发酵中的种种难题，也同时解决了沼气工程的施工难题。它将集气罩、储气柜、脱硫塔、恒压器等主要部件实现了工厂化、标准化、规模化生产，克服了在现场施工中难以保证质量和工期长等一系列问题。该新工艺可使沼气工程的运行费用节省了三分之二；沼气工程的总造价降低了三分之一，建设周期缩短了一半时间；工程主体（不含易损部件）可永久性使用。使沼气工程及技术实现了一大飞跃。该工艺设备为确保长年的正常运行，将发电余热作加温沼气反应器内的辅助热源，为确保发生器内的料液达到中恒温发酵，除利用了发酵余热外，在系统中还增设了太阳能和加热炉
6、来确保发生器在冬季雨雪天气的运行。3I新理念，使沼气工程可同时实现经济效益、社会效益和生态环境效益，资源获得高效的开发利用，为建设单位提供了一种投资少、效果好、效益高、运行稳定的新型环境工程。可将学生粪污及餐饮垃圾等各种有机物资源化处理。且可满足中、小新校园沼气工程的建设需要，能使校园处理粪污环境工程提供一个较好的模式。1.4 工艺的优点3I是我公司近年来集目前沼气发酵的各种工艺长处，结合校园粪污厌氧发酵的难点（温度低、浓度高、滞留期长、产气效率低、设备投资大、运行费用高），开发改进的一种太阳能仿生动态发酵新工艺. 。该工艺优点在于：提高了好氧和厌氧的反应速度，缩短了分解时间，确保了厌氧反应所
7、需的温度。因此，该工艺流程具有以下优点：1）提高了分解速度，利用人造仿生菌床消化器，人为增加生物菌的种群，加速消化分解。2）实现了厌氧段的增温发酵，该工艺为降低自身能耗，粪污增温为太阳能加温，实现厌氧正常发酵，确保厌氧段的高负荷和冬季的正常运行。3）动态发酵可提高分解效率。料液在运动时可充分与生物菌接触，在同等条件下，可使好氧和厌氧效率提高 20% 以上。4）造价低，用地少，系统结构简单、紧凑，造价低，运行费用少。并方便维护和使用。5）在我国中南部地区，冬季不需用其他能源加温，可实现厌氧发酵系统中的能源自给。6）解决了粪污发酵中浮壳、沉渣问题。7）解决了进出料耗能大，设备维修频繁等问题。8）主
8、要部件实现了工厂化、标准化、规模化生产，克服了在现场施工中难以保证质量和工期长问题。9）提供温水洗手，解决了冬季学生用冷水洗手生冻疮问题。10）利用仿生消化装置结构，提高了系统的产气效率稳定性。1.5 该工艺应用概况北京菲涅尔科技有限公司是北京市高新技术企业，坐落于闻名世界的中关村科技园的上地国家信息产业该村。主要从事新能源及环保产品的开发与推广；公司的技术力量雄厚，先后与多所知名大中院校联手，承担国家新能源及环保等相关科研项目。我公司在行业内（世界）率先提出了菲涅尔太阳能仿生动态沼气新工艺（ FBBR ），在专家评审中达到了专家们的一致赞同。这些技术均已申报了多项发明专利（申请号：20061
9、0011133.4 200610011134.9 200510130069.7 200510130028.8 200510135154.2等）。公司现已有十多项专利技术（专利号： ZL200320102284.2 ZL03243941.5 ZL02293959.8 ZL00258758.0 等）。几年来公司的太阳能、沼气产品及工程遍及北京、山东、山西、内蒙古、新疆、黑龙江、青海、辽宁、河南、江苏、广东、海南、云南、福建、四川、西藏等全国大部分省市，产品远销波兰、泰国、俄罗斯、乌兹别克斯坦、博茨瓦纳、加纳、伊朗等地(见公司业绩 ) 。采用该工艺所建的工程规模已有200m3、 400m3、500m
10、3、600m3、1200m3、3500m3、10000m3。第二部分项目设计的依据2.1 设计依据（以 120m3规模计算）设计指导原则：总体规划、分步实施、因地制宜、讲究实效、突出重点、实现目标、确保安全、个个成功。该项目依据以下相关：1. 沼气工程技术规范第1 部分：工艺设计（NY/T1220.1-2006 ）2. 沼气工程技术规范第2 部分：供气设计（NY/T1220.2-2006 ）3. 沼气工程技术规范第3 部分：施工及验收（NY/T1220.3-2006 ）4. 沼气工程技术规范第4 部分：运行管理（NY/T1220.4-2006 ）5. 沼气工程技术规范第5 部分：质量评价（NY
11、/T1220.5-2006 ）2.1.1 沼气总量（以60 m3为例）该工程规模为60m3沼气项目，适用于在校师生500700 人。该工程每天可耗干清粪量约0.25 1 吨，日可产沼气量约1540m3。沼气工程常年依靠太阳能加温，冬天自身加热耗气约6 m3。2.1.2 每天排粪污总量（以60 m3为例）该工程规模为处理在校师生500700人的粪污；每天厕所粪污和食堂厨余及污水总量约24 吨，均含干清粪 0.3 吨左右，使用沼气系统中的沼液6 吨，每天新增用水量约1.2 吨。每天实际需处理粪总量约为 6 吨左右。每天冲厕水量约为6-8 吨。2.2 沼气性质沼气的热值： 20000-23000KJ
12、/m3沼气出口压力： 6kPa 沼气管网压力： 2-4kPa 沼气灶前压力： 0.5-1kPa 沼气发电量约： 1.5-1.7kwh/m3硫化氢含量 50PPM 沼气价约： 1.6 元/ kwh (未来电价和政府补贴价将更高) 2.3 沼渣液有机肥经厌氧消化的沼渣和沼液中不仅保留了有机物分解后所生成的各种养分，富含N、P 、K、Ca、Mo 、Zn、Fe、Mn等元素，还含有生长素、维生素、有机酸、氨基酸等多种活性物质，适宜用作农用灌溉及农业肥料。由于其不含任何有害化学物质，并且在沼气发酵过程中绝大多数的有害生物被杀死，所以沼渣沼液可成为生产绿色食品和安全粮食生产的首选有机肥料。沼渣沼液作有机肥的
13、优点有：1、 有机营养与无机营养结合；2、大量元素与微量元素结合；3、肥效与药效结合；4、速效与缓效结合；5、植物体内酶激活与土壤肥力有效性相结合；几年来经受了市场检验，在国内已有多个示范点，试种农作物品种有黄果、棉花、油菜、花生、茶叶、水稻、小麦等30 个，经大面积、较长时间的实验结果表明：与施用投入等价化肥比较，蔬菜增产 1530% ，粮食作物增产515% ，经济作物增产1520% 。而且，作物抗逆性增强，病虫害降低，产品品质提高、耐贮存。这种肥料是目前唯一具有防虫防病功能的高效有机肥，它不光使粮食增产，还可实现粮食安全，提高粮食品质。如种植蔬菜，可直接获得环保型无公害蔬菜。因此，深受广大
14、用户和农民的欢迎。随着全球有机农业的发展，无公害农产品、绿色食品的产量增大。近年来市场上有机肥产品销量猛增，价格居高不下，沼肥将更有广阔的市场。第三部分方案设计粪便与餐饮污水属高浓度的有机废水，发展沼气具有现实性和经济性，在为提供沼气能源的同时，给周边的果林、蔬菜、粮食、花草基地提供大量的沼渣、沼液作优质有机肥利用。因而，实施该项目，目的是实现校园粪污处理的减量化、资源化；提供学生对生态、节能节水、资源再生和卫生防疫的感性认识。31沼气厕所工艺路线沼气工艺的选择，沼气被人们开发利用已有几十年历史，沼气工艺很多，可根据不同的原料种粪选择不同的沼气发酵工艺。校园粪污处理的工艺选择应本着投资低、效果
15、好，有霜冻地区冬季可正常运行，维护方便、运行费用低的原则。选择一种适应当地情况的工艺及池型结构。3I 沼气新工艺是我公司在SBBR 、FBBR 的基础上又进行革新的一种新工艺。它集沼气发酵装置与储气装置一体化（ Integrated）、太阳能与沼气一体化（用太阳能给沼气加温）、仿生与动态发酵一体化。这样可使沼气工程能确保常年正常运行。校园粪污处理沼气工程关键是利用沼液冲刷厕所粪便池，工艺中着重解决渣液分离及再处理。3.1.1 工艺流程为达到产生沼气和沼液冲厕的目的，该项目以沼气为纽带，利用沼气发酵，使粪污变成能源，减少治污的成本，并可获得清洁能源和有机肥。它的纽带作用是将粪污处理成冲厕用水，使
16、校园厕所生态化。工艺采用“厌氧发酵生产沼气、沼气净化后作能源、沼渣作有机肥，大量沼液用于冲厕中的循环，利用多余沼液作肥料使用”。主要工艺路线是：详细工艺流程如下：3. 1.2工艺方式本项目 釆用太阳能仿生动态厌氧发酵生产沼气，将粪污和餐饮厨余垃圾一起先进行厌氧发酵生产沼气，再将渣液脱水分离为沼渣和沼液，沼渣作生产有机肥原料，沼液用于冲厕所， 部分沼液作生产有机肥原料，实现资源的循环利用。产生的沼气经脱硫脱水净化后直接用于食堂烧饭烧水。本项目厌氧生产沼气与好氧处理污水结合，使用污水处理成本大大降低，在治理粪污的同时，可获能源和优质有机肥，一举多利。将沼气主体建设在日光温室内，利用太阳能作粪污加热的主要能源，用沼气加热作补充，多能互补，确保正常产气。该工艺为减少冲厕的用水量，将处理过沼清沼液用之于冲厕，达到减少治理污水处理量的目的。仿生动态新工艺，可提高沼气的产气效率，减少系统中的运行费用。用泵循环沼气系统中的沼液，在解决搅拌的同时，还可避免厌氧系统中的结壳和沉渣问题。另外，还增设有太阳能集热器，供温水给学生洗手之用。3. 1.3工艺结构及
