头猪沼气工程技术方案

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1、养猪场沼气工程方案（2000头）青岛三色源环保科技工程有限公司2013年11月第一章 沼气工程项目设计条件和工艺方案第一节 工程规模 生猪存栏量2000头，设计日处理混合粪污9t的沼气集中供气工程，供斜里村村民生活炊用。项目年产沼气70956m。第二节 可利用资源量一、资源量因项目详细资料不全，暂按以往项目经验及理论数据进行计算，猪场运营时存栏2000头全部按照育成猪考虑。 根据猪粪粪便排放量资料统计，育成猪猪排粪量为2 kg/d。则本项目每日粪便资源量为：存栏育成猪粪便：2000头2 kg/头4 t/d猪粪TS为18%，每天产粪便TS为：4 t/d18%0.72 t/d因养猪场现有清粪模式不

2、详，暂按干清粪考虑设计。考虑发酵浓度、温度及停留时间影响，按每吨TS猪粪产气270 m3计，则每天产沼气量为：0.72 t/d 270 m3/t = 194.4 m3二、处理后沼液、沼渣的去向粪污经厌氧消化可作为有机肥就地消纳或外运。第三节 沼渣产量估算物料全天输入总量为0.72t/d，厌氧阶段消耗量为0.432 t/d，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0.288t/d。物料（TS）平衡计算见表1-1。表1-1 物料（TS）平衡计算表工艺阶段处理单元投入量（t/d）降解系数TS量（t/d）厌氧阶段厌氧反应器0.7260%0.432固液分离阶段干化床0.288

3、30%0.0864储存阶段沼液8.28沼渣0.288按表1-1计算结果，每天沼渣干物质产量为0.0864 t/d，见图1-1物料（TS）平衡图。沼气0.432 t/d（194.4m3）（2475m3/d）0.72 t/d0.288 t/d0.0864t/d0.72t/d厌氧罐匀浆池干化床沼渣0.2t/d粪污沼液池图1-1 物料（TS）平衡图沼渣含水率70 %左右，沼渣干物质产量为0.0864 t/d，则沼渣产量为0.288t/d。年产沼渣105.12吨，年产沼液3022.2吨。第二章 工艺流程设计第一节 沼气工程工艺选择一、沼气工程工艺路线本沼气工程工艺路线如图2-1所示。农民户用脱水增压风机

4、脱硫锅炉锅炉增温上清液沼液贮存池厌氧出料池一体化厌氧反应器调配池集污池污水沼渣猪粪干化床固态有机肥农作物、果园等图2-1养猪场沼气工程工艺流程二、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，产生的沼气经净化增压后通过管道给村里农民户用。锅炉用于厌氧罐增温；厌氧发酵所产生的沼渣沼液作为有机肥就地消纳或外运。1、预处理工艺预处理环节由集污池和调配池组成。（1）集污池收集养猪场污水。（2）调配池将干清粪在调配池内调节到8%浓度混合均匀后进入厌氧罐。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。（1）进料方式调配池内粪污由进料泵向厌氧消

5、化单元进料。（2）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。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，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。本工程发酵温度

6、选择中温发酵33-35。本工程厌氧消化罐拟采用电泳拼装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、低成本和适应北方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，罐壁上安装增温管，利用锅炉增温厌氧罐。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，供村民使用。

7、主要优势： （1）适合高浓度粪草混合发酵原料：TS 8%-12% （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，厌氧罐和贮气装置造价降低15% （4）占地面积小：减小装置规模，节省占地面积30% （5）工期短：建设周期缩短50% （6）寒冷地区冬季也能正常运行。图1：一体化沼气发酵外形装置（4）厌氧罐配置厌氧反应器内设置一台侧搅拌器，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2：一体化沼气发酵装置（5）保温与增温厌氧消化反应过程受温度影响很大，如图2-2所示。本

8、项目厌氧处理单元设计为中温，其最佳温度范围为35-38。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。图2-2 温度对厌氧中温发酵产气率的影响a. 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。b. 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。增温的热源来自锅炉燃烧；在厌氧罐外设置增温盘管对罐体进行增温。3、沼液、沼渣储存工艺厌氧出料经厌氧出料池沉淀后，沼渣通过干化床自然干化，上清液贮存在沼液池中，沼液、沼渣可作为有机肥就地消纳或外运。第二节 沼气净化与贮存工艺一、沼气净化工艺厌氧罐输出的沼气经过凝水器、脱硫

9、塔等专用设备净化处理后，降低沼气中的相对湿度，并去除部分H2S，利于后续供气。二、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。沼气经净化后用于村庄集中供气。第三章 工艺单元设计与设备选型第一节 预处理一、集污池功 能：收集养猪场污水容 积：30m3备 注：不新建，利用猪场原有人工格栅数 量：1套材 质：碳钢防腐二、调配池功 能：将粪便、猪尿和冲洗水等均匀混合，尺 寸：3m 2.5m容 积：17.6m3调配搅拌机功 能：使池内粪污混合均匀功 率：1.5kW数 量：1台第二节 厌氧消化及后处理部分一、进料泵功 能：向厌氧消化反应器进料；进料泵类型：潜水渣浆泵流

10、 量：15 m3/h扬 程：20m功 率：3 kW数 量：2台(1用1备)二、厌氧消化贮气一体罐功 能：厌氧消化反应器、顶部贮气；数 量：1座尺 寸：7.63m5.43m7.63m3.43m贮气袋容 积：248m393 m3贮气袋停留时间：25d发酵温度：近中温33-35装置产气率：0.85 m3/m3d结构形式：电泳拼装钢结构。罐顶部为德国进口材料双膜贮气袋。厌氧罐有排渣口、超压保护器和负压保护装置，以及检修人孔及除砂系统，温度监测等设施。厌氧侧搅拌器功 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：5.5kW数 量：1台气柜鼓风机功 能：用于支撑顶部贮气袋功 率：

11、0.11kW数 量：1台厌氧罐增温方式增温热源：锅炉增温方式：采用增温盘管对厌氧罐进行增温。厌氧罐保温方式本设计发酵罐保温采用岩棉保温，错缝安装于厌氧罐外部，可保证发酵罐内温度稳定。保温层最外部用彩钢板覆盖。三、厌氧出料池功 能：厌氧出料进行沉淀分离尺 寸：3m3m容 积：21m3数 量：1座四、干化床功 能：对厌氧出料池沉淀的沼渣进行自然干化容 积：10 m3数 量：1座五、沼液贮池功 能：贮存经固液分离后的沼液容 积：400 m3；停留时间：40 d池 数：1座构造形式：拟利用现有池子改造或利用HDPE膜敷设防渗水池第三节 沼气脱硫净化与集中供气一、沼气净化系统功 能：沼气净化设计参数和主

12、要设备参数：（1）凝水器型 号：NS-300数 量：1台（2）干式阻火器型 号：ZHQ数 量：1台（3）沼气流量计型 号：JLQD数 量：1台（4）脱硫塔型 号：TL-600数 量：2台（5）增压风机 流 量：1.02m/min 压 力：9.8kpa功 率：0.75kw数 量：1台第四节 附属设施附属设施包括综合管理房、净化间、锅炉房等，拟采用轻钢结构。第四章 建筑、结构与电气设计第一节 设计原则1根据工艺流程的要求，在满足站内工艺要求、交通运输、环保、防火等前提下，使建筑物、构筑物、道路、绿化有机地结合在一起。2注重环境保护，使养殖场猪粪处理沼气生态工程成为环境优美的示范项目。第二节 建筑与

13、结构设计一、工程地质情况本沼气生态工程项目的主要构筑物厌氧发酵罐的体积较大，对不均匀沉降极为敏感，在地基处理当中要选择合适的持力层（150 kPa）。同时避免不均匀沉降及其它不利因素。最终以钻探地质报告为准。当场地空间开阔时，基坑可以按一定坡度进行放坡开挖。当构筑物距离很近且埋深不同时，可采用一些措施进行临时支护。对于深基坑，施工中还应考虑降水及护坡处理。二、主要构（建）筑物结构设计（1）构筑物主要构筑物：包括集污池、调配池等。a. 集污池地下钢砼结构b. 调配池地下钢砼结构c. 厌氧罐基础地下钢砼结构d. 厌氧出料池基础地下钢砼结构所有构筑物的抗渗问题，均以混凝土本身的密实性来满足抗渗要求。根据构筑物的重要性及水力梯度来确定其抗渗标号，混凝土强度等级一般不小于C25，抗渗等级不小于S6，水灰比不大于0.55。宜采用普通硅酸盐水泥，骨料应选择良好级配，严格控制水泥用量。为提高混凝土的抗渗能力，满足工艺使用要求，尽量减少伸缩缝。建议在混凝土中加入适量的添加剂，用以补偿混凝土的收缩变形，提高混凝土的密实度及抗渗能力。（2）建筑物主要建筑物包括：综合管理房、净化间、锅炉房等。a. 净化间功 能：放置进料泵等。面 积：24 m2结 构：轻钢结构数 量：1间构造形式：地上b. 锅炉房功 能：放置锅炉