申報科研 前 言 隨著經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的提高，全國各地的畜禽養(yǎng)殖業(yè)得到了迅猛的發(fā)展。但由于畜禽養(yǎng)殖場產(chǎn)生的糞污等污染物對環(huán)境的不利影響，使我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)面臨著發(fā)展與環(huán)保的雙重壓力。在不以犧牲環(huán)境質(zhì)量為代價的前提下，實現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖的快速增長，改變傳統(tǒng)的能源生產(chǎn)方式和消費方式，利用畜禽糞水開發(fā)利用生物質(zhì)產(chǎn)生清潔的能源是最好的選擇之一。利用厭氧消化技術處理畜禽養(yǎng)殖廢水，制取清潔能源——沼氣，在治理污染的同時變廢為寶，減少溫室氣體的排放量，從而實現(xiàn)國民經(jīng)濟的可持續(xù)性發(fā)展。 受居民的飲食結(jié)構(gòu)、畜禽產(chǎn)品的增殖性能、生產(chǎn)投資等因素影響，中國豬肉食用量在肉食消費中一直占有重要地位，養(yǎng)豬業(yè)在畜禽養(yǎng)殖中占有很大的比重。1983年到2005年豬肉消費占肉食品比例均大于60%。2004年中國肉豬存欄48189.1萬頭，出欄61800.7萬頭，豬肉產(chǎn)量4701.6萬噸，居世界第一位，肉類人均占有量達55.73 kg/人，其中豬肉36.17 kg/人，超過世界豬肉人均的15.74 kg/人。2004年我國全年畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞便廢棄物的產(chǎn)生量為25.76億噸，其中豬年排泄糞便為12.31億噸，占總糞便量的47.8%，隨著養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展，必然導致更大量的糞便廢棄物，因此豬場糞污水的治理成為畜禽污染治理的關鍵。 隨養(yǎng)殖數(shù)量的增多，我國規(guī)?；B(yǎng)殖場的數(shù)量和規(guī)模不斷擴大，“十五”期間，畜牧業(yè)的規(guī)?；^(qū)域化和產(chǎn)業(yè)化進程呈現(xiàn)出加快發(fā)展的趨勢。2005年生豬規(guī)模化達飼養(yǎng)水平達到37.2%。在“十一五”畜牧業(yè)發(fā)展目標中預計，畜牧業(yè)規(guī)?；藴驶?、產(chǎn)業(yè)化程度將進一步提高，畜牧業(yè)繼續(xù)向集約型、資源高效利用型和環(huán)境友好型轉(zhuǎn)變，到2010年主要畜禽品種適度規(guī)模以上的標準化養(yǎng)殖場的產(chǎn)品比例分別提高10個百分點。 養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展為人們提供了大量高品質(zhì)的肉食來源，提高了人們的生活品質(zhì)；同時帶動了地方農(nóng)牧副業(yè)的發(fā)展，吸引了大量社會勞動力，增加了社會就業(yè)，實現(xiàn)了農(nóng)民增收；大型養(yǎng)殖場的建設提高了養(yǎng)豬業(yè)的整體科技水平，帶動了養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展。 然而，養(yǎng)豬生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量有機廢棄物，這些有機廢棄物中含有大量的生物質(zhì)能和有機肥資源，如不進行處理和綜合利用而直接排放，不僅嚴重污染了水源、生態(tài)自然環(huán)境，對生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響，也造成資源的極大浪費；同時，糞水四溢，將導致病菌傳播，對企業(yè)擴大再生產(chǎn)和安全生產(chǎn)也將產(chǎn)生限制。因此，必須對大中型養(yǎng)豬場生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物、廢水進行綜合利用和有效處理。開發(fā)生物質(zhì)能源，回收有機肥資源，將治理污染、凈化環(huán)境、回收能源、綜合利用、改善生態(tài)環(huán)境有機的結(jié)合起來，走生態(tài)畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)化可持續(xù)發(fā)展的道路，在正常生態(tài)環(huán)境條件下組織畜牧生產(chǎn)，使之成為綠色生態(tài)型養(yǎng)豬場。通過該項目的實施，發(fā)揮當?shù)佚堫^企業(yè)的示范和輻射作用，逐步將項目所在的地區(qū)建設成為“自然環(huán)境優(yōu)美、人民生活滿意、綠色畜牧業(yè)興旺、農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)達”的現(xiàn)代化生態(tài)畜牧業(yè)和綠色食品生產(chǎn)的示范地區(qū)。 本工程項目的目的就是在國家政策的鼓勵下，采用科學與全面的處理方法對養(yǎng)殖場的廢棄物進行有效的處理，使其轉(zhuǎn)化為有用的資源，實現(xiàn)無害化、資源化處理的最終目標，為該地區(qū)養(yǎng)豬場廢棄物的處理樹立一個樣板。 第一章 項目背景和設計思想 1.1項目設計思想 1.1.1循環(huán)經(jīng)濟思想 循環(huán)經(jīng)濟，本質(zhì)上是一種生態(tài)經(jīng)濟，它要求運用生態(tài)學規(guī)律來指導人類社會的經(jīng)濟活動。隨著上個世紀50、60年代以來生態(tài)學的勃興，使人們產(chǎn)生了模仿自然生態(tài)系統(tǒng)的愿望，按照自然生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動規(guī)律重構(gòu)人類的經(jīng)濟系統(tǒng)，使得經(jīng)濟系統(tǒng)和諧地納入到自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程中，建立起一種新形態(tài)的經(jīng)濟。 傳統(tǒng)經(jīng)濟與循環(huán)經(jīng)濟的不同之處在于：傳統(tǒng)經(jīng)濟是一種由“資源—產(chǎn)品—消費—污染排放”所構(gòu)成的物質(zhì)單向流動的線形經(jīng)濟。在這種經(jīng)濟中，人們以越來越高的強度把地球上的物質(zhì)和能源開采出來，在生產(chǎn)加工和消費過程中又把污染和廢物大量地排放到環(huán)境中去，對資源的利用常常是粗放的和一次性的，通過把資源持續(xù)不斷地變成廢物來實現(xiàn)經(jīng)濟的數(shù)量型增長，導致了許多自然資源的短缺與枯竭，并釀成了災難性環(huán)境污染后果。與此不同，循環(huán)經(jīng)濟倡導的是一種建立在物質(zhì)不斷循環(huán)利用基礎上的經(jīng)濟發(fā)展模式，它要求把經(jīng)濟活動按照自然生態(tài)系統(tǒng)的模式，組織成一個“資源—產(chǎn)品—消費—再生資源”的物質(zhì)反復循環(huán)流動的過程，使得整個經(jīng)濟系統(tǒng)以及生產(chǎn)和消費的過程基本上不產(chǎn)生或者只產(chǎn)生很少的廢棄物，其特征是自然資源的低投入、高利用和廢棄物的低排放，從而根本上消解長期以來環(huán)境與發(fā)展之間的尖銳沖突。 從提倡一些廢棄資源回收和綜合利用到循環(huán)經(jīng)濟的提出，是經(jīng)濟發(fā)展理論的重要突破，它打破了傳統(tǒng)經(jīng)濟發(fā)展理論把經(jīng)濟和環(huán)境系統(tǒng)人為割裂的弊端，要求把經(jīng)濟發(fā)展建立在自然生態(tài)規(guī)律的基礎上，促使大量生產(chǎn)、大量消費和大量廢棄的傳統(tǒng)工業(yè)經(jīng)濟體系轉(zhuǎn)軌到物質(zhì)的合理使用和不斷循環(huán)利用的經(jīng)濟體系，為可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟提供了新的理論范式。 在西方國家，循環(huán)經(jīng)濟已經(jīng)成為一股潮流和趨勢，有些國家甚至以立法的方式加以推進。循環(huán)經(jīng)濟是實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略必然的選擇和重要保證，而在世界上呼聲很高的清潔生產(chǎn)，則是實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟的基本形式。 生態(tài)農(nóng)業(yè)是以物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化規(guī)律為依據(jù)，以科學技術為支撐，以經(jīng)濟、生態(tài)、社會效益有機統(tǒng)一為目標的良性循環(huán)的新型農(nóng)業(yè)綜合系統(tǒng)。發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，一是抓好無公害農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地建設。應通過科學規(guī)劃、突出重點、成片開發(fā)、綜合治理，把農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化基地建成農(nóng)業(yè)生態(tài)園；二是積極發(fā)展有機農(nóng)業(yè)；三是積極探索循環(huán)農(nóng)業(yè)。根據(jù)生態(tài)循環(huán)再利用、再生產(chǎn)的循環(huán)鏈原理發(fā)展農(nóng)業(yè)，不僅可以凈化生活環(huán)境，解決能源與照明問題，而且還可以有效轉(zhuǎn)化利用廢棄物，促進種養(yǎng)業(yè)的良性循環(huán)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)無害化。 1.2.2“豬——沼——農(nóng)”三位一體經(jīng)濟模式架構(gòu) 為滿足人們對肉食品的需求，擬建立萬頭豬場，常年向市場供應優(yōu)質(zhì)商品豬。而為實現(xiàn)養(yǎng)殖發(fā)展與環(huán)境保護的協(xié)調(diào)發(fā)展，本養(yǎng)殖場建設中引進能源生態(tài)工程思想，采用沼氣工程技術治理養(yǎng)豬場糞污水，利用污水處理過程中的主要產(chǎn)物沼氣作為能源供應養(yǎng)殖場利用，副產(chǎn)物沼肥供應四季茶園使用，建立“豬——沼——農(nóng)”三位一體生態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)豬場糞污水的綜合利用。 1.3沼氣工程節(jié)點功能 沼氣工程作為三位一體生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的紐帶，其功能主要有兩點。一是以生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術為核心，將養(yǎng)殖業(yè)糞污資源充分利用，并將有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為能源（沼氣）；第二，保留污水中對植物生長有利的成分，使之轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)有機肥（固態(tài)、液態(tài)）。 第二章 項目資源/產(chǎn)物計算 2.1沼氣產(chǎn)量計算 2.1.1干物質(zhì)量計算 豬場基礎母豬存欄量500頭，豬場總存欄量為5354頭，設計采用干清糞工藝，按《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》計算，夏季污水排放量為1.8m3/（百頭?d），冬季污水排放量為1.2m3/（百頭?d），則排放污水量為64.2～96.4 m3/d。 日產(chǎn)糞便量為5.1t/d，豬糞含水率按82%設計，干物質(zhì)（TS）量計算見表2-1。本項目中，干物質(zhì)量按照0.92 t/d進行設計。 表2-1 豬糞干物質(zhì)量計算表 豬糞產(chǎn)量（t/d）（含水率78%） 1.13 豬糞產(chǎn)量（t/d）（含水率80%） 1.03 豬糞產(chǎn)量（t/d）（含水率82%） 0.92 豬糞產(chǎn)量（t/d）（含水率84%） 0.82 豬糞產(chǎn)量（t/d）（含水率86%） 0.72 豬糞產(chǎn)量（t/d）（含水率88%） 0.62 干物質(zhì)量（t/d） 0.92 含固率10%糞污總量（t/d） 9.2 2.1.2物料總量和補充水量計算 本設計中采用高濃度反應器設計，養(yǎng)殖場產(chǎn)生的5.1t鮮豬糞全部投放到高濃度反應器，并調(diào)配成10％干物質(zhì)濃度，約需要4.1m3污水，余下豬場排放的污水經(jīng)過水力篩，將部分存留在污水中的豬糞渣篩除，投入到配料池，與鮮豬糞一同調(diào)配（該部分物料包含在5.1t鮮豬糞中），過篩后污水進入儲肥池，進行厭氧處理儲存。物料總量和水量分配計算見表2-2。 表2-2 補充水量計算表 季節(jié) 糞便篩渣量（t/d） 污水總量 （m3/d） 高濃度物料量（t/d） 含固率 高濃度污水量 （t/d） 低濃度污水量 （m3/d） 夏季 5.1 96.4 9.1 10% 4.1 92.3 冬季 5.1 64.2 9.1 10% 4.1 60.1 2.1.3沼氣產(chǎn)量計算 考慮2%的干物質(zhì)損耗率，每天投TS 902kg，產(chǎn)沼率為0.28～0.32 m3/kg TS，取值0.30 m3/kg TS，可產(chǎn)沼氣271m3。 表2-3 日沼氣產(chǎn)量計算表 干物質(zhì)量(t/d) 920 干物質(zhì)損耗率 2% 干物質(zhì)投產(chǎn)量(kg/d) 902 產(chǎn)沼率(m3/kg) 0.30 產(chǎn)沼量(m3/d) 271 污水量（m3/d） 4.1 2.2 沼肥產(chǎn)量估算 2.2.1干物質(zhì)減量化計算 全天輸入干物質(zhì)量為902kg。厭氧階段消耗量為586kg，該部分TS消耗是生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化、沼氣生產(chǎn)的主體。厭氧階段TS的輸出量為316 kg，其中0.17噸由厭氧反應器底部作為沼渣排出，進入沼渣儲存池；0.67噸與厭氧反應器上部出水一并排出。干物質(zhì)減量化計算詳見2-4。 表2-4 干物質(zhì)減量化計算表 物料量(t/d) TS量(t/d) 生化消耗率 生化消耗量(t/d) TS剩余量 (t/d) 沼渣TS含量(t/d) 沼液TS含量(t/d) 9.2 0.92 65% 0.60 0.32 0.08 0.24 2.2.2沼肥產(chǎn)量估算 一般情況下沼渣含水率為93%，沼液含水率為97%。沼渣干物質(zhì)含量0.08t/d，按93%含水率計算，沼渣產(chǎn)量為1.15 t/d；沼液干物質(zhì)含量為0.24 t/d，按97%含水率計算，沼液產(chǎn)量為7.79t/d。詳見表2-5。 表2-5 沼肥產(chǎn)量計算表 沼渣 沼液 水消耗(t/d) 沼渣量(t/d) 干物質(zhì)(t/d) 含水率 沼液量(t/d) 干物質(zhì)(t/d) 含水率 1.15 0.08 93% 7.79 0.24 96.90% 0.26 第三章 產(chǎn)物供需平衡分析和解決方案選擇 3.1沼氣利用方案 能環(huán)工程日產(chǎn)沼氣270 m3，計劃全部作為燃氣使用。 3.2沼肥種養(yǎng)平衡和有效利用解決方案 能環(huán)工程日產(chǎn)沼渣1.15噸（含水率93%）、沼液7.79噸。消納該部分沼肥必須有相應量的土地承載。 3.2.1 沼肥優(yōu)勢分析 沼肥是沼氣發(fā)酵的殘余物，含有較全面的養(yǎng)分和豐富的有機質(zhì)，是具有改良土壤功效的優(yōu)質(zhì)有機肥料。沼肥中含有豐富的氮磷鉀等大量營養(yǎng)元素和多種微量營養(yǎng)元素，據(jù)測定，沼肥中含有全氮（N）0.03%～0.08%，全磷（P2O5）0.02%～0.06%，全鉀（K2O）0.05%～1.0%，而且這些營養(yǎng)元素基本上是以速效養(yǎng)分形式存在的.因此，沼肥的速效營養(yǎng)能力強，能迅速被作物吸收，養(yǎng)分可利用率高，是多元的速效復合液體肥料。另外，沼肥中還富含多種氨基酸和維生素等，因此，沼肥也是畜禽飼料的良好添加料。 根據(jù)有關研究表明，沼肥作為優(yōu)質(zhì)有機肥料與化肥或其它有機肥相比，能顯著提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，并防病抗逆，其機理在于沼肥的養(yǎng)分結(jié)構(gòu)易于吸收，有改土培肥、營造良性土壤微生態(tài)系統(tǒng)作用，其生命活性物質(zhì)有助于提高抗逆能力。一般沼肥主要有兩個處理去向：第一個是在農(nóng)耕施肥季節(jié)，沼肥直接輸送（管道、車輛）到果園、苗圃、農(nóng)田等施肥用地，作為液態(tài)有機肥使用；第二個是在非農(nóng)耕施肥季節(jié)，沼肥進入有機肥生產(chǎn)區(qū)，與畜禽糞便混合后加入50%左右的作物秸稈、稻殼等，加工成固體有機肥儲存銷售。 沼肥不僅養(yǎng)分全、肥效快，而且易吸收，殘留少，便于改良土壤的根際環(huán)境，疏松土壤，是無公害栽培的首選肥料。沼肥作為一種優(yōu)良的有機肥料可以部分或全部代替化學肥料，大量試驗說明沼肥是一種優(yōu)質(zhì)、全效的液體有機肥料。在生產(chǎn)中，沼肥有機肥可以用作基肥、追肥和葉面肥。 沼肥用作基肥澆灌果樹，使其結(jié)果大，果實色鮮、味美、甜度好。沼肥用于稻田，作物生長強壯，植株挺拔翠綠，分蘗多、苗高且根系粗壯發(fā)達，有效穗、穗粒數(shù)、結(jié)實率都有所提高。據(jù)四川農(nóng)業(yè)科學院在水稻、玉米、棉花等作物上的試驗表明，畝施沼肥1500～2500 kg，可增產(chǎn)9.0%～26.4%，每100 kg沼肥增產(chǎn)水稻1.38 kg，玉米2.0 kg，棉花0.65 kg 沼肥用作追肥，效果也很明顯。根據(jù)肥料養(yǎng)分含量計算，每100 kg沼肥的N、P、K養(yǎng)分總含量相當15：15：15的三元素復合肥60 kg。按照科學配方，合理施肥的原則，一般作物每畝每次追施三元素復合肥20 kg左右，折合施沼肥330 kg，一般7～15天追施一次，順水追施效果好。和同等養(yǎng)分含量的無機肥料相比，沼肥作追肥的作物，長勢強健，病蟲害少，果實大且有光澤，品質(zhì)好，產(chǎn)量和產(chǎn)值分別高出對照10%～20%。追施沼肥有機肥的小麥畝產(chǎn)增產(chǎn)20 kg，用沼肥澆灌大白菜，較化肥對照提前5～7天包心，增產(chǎn)30%。 沼肥內(nèi)含有作物需要的多種營養(yǎng)物質(zhì)，微量元素、生長素、抗生素，極宜作葉面追肥使用，效果有時比單純的化肥還要明顯。特別是在日光溫室蔬菜、果樹、花卉等反季節(jié)的栽培中使用，有明顯的壯秧、保果增產(chǎn)優(yōu)質(zhì)效果。能給作物補充營養(yǎng)，調(diào)節(jié)代謝，促進生長，增強光合作用，有利花芽分化，保花保果，果實膨大，產(chǎn)品光亮度好，品質(zhì)優(yōu)秀。作葉面肥，沼肥可單用也可與農(nóng)藥化肥混用。在作物上，可用溫室大棚內(nèi)栽培的反季節(jié)蔬菜、黃瓜、西紅柿、青椒、茄子、豆角、西胡等，保花、保果效果明顯。葉菜可用于芹菜、韭菜、甘藍，生長迅速；果樹可用于油桃、櫻桃、杏、李等，口感極佳，糖度增加；花卉方面的非洲菊、百合、玫瑰，表現(xiàn)花朵大、鮮艷、枝粗等。 長期使用沼肥有機肥可以促進土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成，改良土壤結(jié)構(gòu)，增強土壤保水保肥能力，提高土壤溫度，改善土壤的理化特性，提高土壤中有機質(zhì)、全氮、全磷以及土壤速效養(yǎng)分的含量，從而提高了土地肥力，并且減少化肥對環(huán)境的污染，降低用肥成本。根據(jù)試驗研究，施用沼肥有機肥的土地與施用普通化肥的土地比較，土壤有機質(zhì)含量增加1.0%～2.0%，全氮含量增加0.1%左右，土壤速效氮、速效鉀的含量分別提高60%左右，其中，沼肥有機肥對土壤速效磷增加最為明顯，施用沼肥有機肥的土壤速效磷含量是施用普通化肥的7～8倍。 3.2.2 沼肥承載土地量分析 根據(jù)有關資料，豬糞沼肥的養(yǎng)分組成與含量分別為：氨氮 0.056%，速效磷0.067%，速效鉀0.113%，在沼肥產(chǎn)量為每天8.94噸的情況下，每天產(chǎn)出的沼肥所含有的氮、磷、鉀養(yǎng)分量分別為：氨氮5.01 kg，速效磷5.99 kg，速效鉀10.10 kg。如果以一季作物施用氮肥（N）150～180 kg/hm2、磷肥（P2O5）45～75 kg/hm2、鉀肥（K2O）60～120 kg/hm2來計算的話，每天8.94噸沼肥所含養(yǎng)分需要的承載土地量分別為：氮0.03 hm2，磷0.08～0.13 hm2，鉀0.08～0.17 hm2。按雙季耕作，如冬小麥和夏玉米或大豆輪作來計算，則所需消納這些沼肥的土地量將減少一半。 根據(jù)試驗，沼肥用水稀釋5～10倍后，可以直接灌溉農(nóng)田，且具有一定的增產(chǎn)作用。基于此，土肥專家在設計設施蔬菜營養(yǎng)液肥料、滴灌肥料和蔬菜、果樹專用液體肥料的濃度時，稀釋倍數(shù)一般為10～20倍。目前，國內(nèi)具有較成熟的設施蔬菜有機活性基質(zhì)無土栽培技術、滴灌栽培的技術和敞穴施肥技術；掌握各類蔬菜、果樹和農(nóng)作物的養(yǎng)分需求規(guī)律和施肥的最佳養(yǎng)分配比；完全可以把沼肥轉(zhuǎn)化為各種肥料。 第四章 工程設計范圍和處理能力 4.1 設計依據(jù) 1、《中華人民共和國水污染防治法實施細則》（環(huán)發(fā)[1999]214號)） 2、《污水處理設施環(huán)境保護監(jiān)督管理辦法》（(88)國環(huán)水字第187號） 3、《畜禽養(yǎng)殖污染防治管理辦法》（國家環(huán)境保護總局，2001年5月8日發(fā)布） 4、《規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場沼氣工程設計規(guī)范》（NY/T 1222-2006） 5、《大中型畜禽養(yǎng)殖場能源環(huán)境工程建設規(guī)劃》（農(nóng)業(yè)部，1999） 6、《蓄禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》（GB18596-2001） 7、《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996） 8、《給水排水設計手冊》 9、業(yè)主提供的有關基礎資料。 4.2 設計原則 1、資源化原則。 畜禽糞污是一種有價值的寶貴資源，充分利用畜禽糞污資源是污染防治的重要原則。畜禽糞污經(jīng)處理后，可以產(chǎn)出再生能源（沼氣）、有機肥（固態(tài)、液態(tài)），具有較好的經(jīng)濟價值。 2、生態(tài)化原則。 遵循循環(huán)經(jīng)濟指導思想，依據(jù)物質(zhì)循環(huán)、能量流動的生態(tài)學基本原理，強化種養(yǎng)平衡，促進種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)結(jié)合，實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。 3、綜合效益原則。 兼顧環(huán)境效益、社會效益、經(jīng)濟效益，將治理污染與資源開發(fā)有機結(jié)合起來，使豬場糞污治理工程產(chǎn)出大于投入，提高污水處理工程的綜合效益。 4、可靠性原則 遵循技術先進、工藝成熟、質(zhì)量可靠的原則，在設計中吸取國內(nèi)外先進的處理工藝和施工技術，使工程達到國際先進水平。 5、管理簡便原則 合理處理人工操作和自動控制的關系，對不便人工操作，且人工成本較高的工藝，采用自動化技術，提高系統(tǒng)運行管理水平。 4.3 設計范圍 本設計范圍包括：能環(huán)工程工藝設計；機械設備設計；建筑與結(jié)構(gòu)設計；電氣設計；控制及儀表設計；平面與高程設計；消防、勞動生產(chǎn)保護與人員編制設計。 本設計范圍不包括場區(qū)所有道路鋪設、綠化等。 本工程污水匯集管線、自來水管線、電線電纜均由業(yè)主送至項目界區(qū)內(nèi)。 4.4 糞污處理量 總資源量為含固率18%的糞污總量5.1 t，變化幅度較小，因此，高濃度厭氧反應器有機負荷變化較小。 第五章 能環(huán)工程工藝流程設計 5.1處理工藝選擇 5.1.1 預處理工藝選擇 預處理包括格柵、集水池、集糞池、配料池、等處理單元。 為了真正做到減量化、資源化、無害化，達到處理結(jié)果零排放的目標，本工程采用將糞污收集后投放到預處理單元，與其它污染物一起進入?yún)捬跸捱M行厭氧發(fā)酵處理。這條工藝路線不僅能獲得較大的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化資源，同時，實現(xiàn)了糞污減量化、無害化處理。 糞污水由匯集管網(wǎng)運送至預處理單元，經(jīng)與場區(qū)沖刷水混合后進行厭氧處理。 5.1.1.1格柵 格柵的作用是去除廢水中的大粒徑固體物質(zhì)，如懸浮物、漂浮物、纖維物質(zhì)和固體顆粒物質(zhì)，以保證后續(xù)處理單元和水泵的正常運行。 5.1.1.2集水池 集水池的功能是儲存能環(huán)工程中需要的補充水，該水來自養(yǎng)殖區(qū)沖刷水。集水池水由提升泵泵入進料池。 5.1.1.3 集糞池 集糞池用來暫存豬場輸送來的豬糞，通過集水池污水沖洗到進料池。 5.1.1.4 進料池 進料池的功能是將豬糞配比為含固率在10%左右的混合液。 進料料時間階段安排有幾種選擇，最好的時間安排為全天24小時均勻分配，但客觀上幾乎不可能實現(xiàn)。我們選擇批次配比方式，每天24小時內(nèi)分2批完成配比操作，每次1小時進行。 5.1.2 厭氧消化處理工藝選擇 厭氧消化工藝包括進料單元、厭氧消化單元、保溫增溫單元、以及沼肥運輸管網(wǎng)等構(gòu)成。 5.1.2.1 進料方式選擇 進料池內(nèi)物料由提升泵向厭氧消化單元進料。由于物料濃度高，提升泵采用單螺桿泵。進料方式有若干種選擇，可以采用均勻進料，也可采用分批進料方式。進料方式與沼氣釋放量密切相關，通過進料方式可以調(diào)控沼氣釋放階段，一般情況下，強進料階段沼氣釋放量會大幅度增大。本工程設計采取分2批輪流進料方式。 5.1.2.2 厭氧處理工藝選擇 1、各類厭氧工藝性能概述 （1）完全混合厭氧工藝（CSTR） 傳統(tǒng)的完全混合厭氧工藝（CSTR）是借助消化池內(nèi)厭氧活性污泥來凈化有機污染物。有機污染物進入池內(nèi)，經(jīng)過攪拌與池內(nèi)原有的厭氧活性污泥充分接觸后，通過厭氧微生物的吸附、吸收和生物降解，使廢水中的有機污染物轉(zhuǎn)化為沼氣。完全混合厭氧工藝池體體積較大，負荷較低，其污泥停留時間等于水力停留時間，因此不能在反應器內(nèi)積累起足夠濃度的污泥，一般僅用于城市污水廠的剩余好氧污泥以及糞便的厭氧消化處理。 （2）厭氧接觸工藝反應器 厭氧接觸工藝反應器是完全混合式的，是在連續(xù)攪拌完全混合式厭氧消化反應器（CSTR）的基礎上進行了改進的一種較高效率的厭氧反應器。反應器排出的混合液首先在沉淀池中進行固液分離，污水由沉淀池上部排出，沉淀池下部的污泥被回流至厭氧消化池內(nèi)。這樣的工藝既保證污泥不會流失，又可提高厭氧消化池內(nèi)的污泥濃度，從而提高了反應器的有機負荷率和處理效率，與普通厭氧消化池相比，可大大縮短水力停留時間。目前，全混合式的厭氧接觸反應器已被廣泛應用于SS濃度較高的廢水處理中。 （3）厭氧濾器（AF） 厭氧濾器是采用填充材料作為微生物載體的一種高速厭氧反應器，厭氧菌在填充材料上附著生長，形成生物膜。生物膜與填充材料一起形成固定的濾床。厭氧濾床可分為上流式厭氧濾床和下流式厭氧濾床二種。污水在流動過程中生長并保持與充滿厭氧細菌的填料接觸，因為細菌生長在填料上將不隨出水流失，在短的水力停留時間下可取得較長的污泥泥齡。厭氧濾器的缺點是填料載體價格較貴，反應器建造費用較高，此外，當污水中SS含量較高時，容易發(fā)生短路和堵塞。 （4）上流式厭氧污泥床反應器（UASB） 待處理的廢水被引入UASB反應器的底部，向上流過由絮狀或顆粒狀厭氧污泥的污泥床。隨著污水與污泥相接觸而發(fā)生厭氧反應，產(chǎn)生沼氣引起污泥床的擾動。在污泥床產(chǎn)生的沼氣有一部分附著在污泥顆粒上，自由氣泡和附著在污泥顆粒上的氣泡上升至反應器的上部。污泥顆粒上升撞擊到三相分離器擋板的下部，這引起附著的氣泡釋放；脫氣的污泥顆粒沉淀回到污泥層的表面。自由狀態(tài)下的沼氣和由污泥顆粒釋放的氣體被收集在三相分離器錐頂部的集氣室內(nèi)。液體中包含一些剩余的固體物和生物顆粒進入到三相分離器的沉淀區(qū)內(nèi)，剩余固體物和生物顆粒從液體中分離并通過三相分離器的錐板間隙回到污泥層。 UASB反應器的特點在于可維持較高的污泥濃度，很長的污泥泥齡（30天以上）， 較高的進水容積負荷率，從而大大提高了厭氧反應器單位體積的處理能力。但是對于SS含量很高的污水，由于三相分離器泥、氣、水分離能力的限制，不可避免地造成出水中含泥量很高，整個系統(tǒng)的投資費用也較大。 （5）膨脹顆粒污泥床反應器（EGSB） EGSB是在UASB反應器的結(jié)構(gòu)相似，所不同的是在EGSB反應器中采用相當高的上流速度，因此，在EGSB反應器中顆粒污泥處于完全或部分“膨脹化”的狀態(tài)，即污泥床的體積由于顆粒之間的平均距離的增加而擴大。為了提高上升速度，EGSB反應器采用較大的高度與直徑比和很大的回流比。在高速上升速度和產(chǎn)氣的攪拌作用下，廢水與顆粒污泥間的接觸更充分，因此可允許廢水在反應器中有很短的水力停留時間，從而EGSB可以高速地處理濃度較低的有機廢水。 （6）升流式厭氧固體反應器（USR） 升流式厭氧固體反應器是一種新型的專用以處理固體物含量較大的反應器，其構(gòu)造特點是反應器內(nèi)不設三相分離器和其它構(gòu)件。含高有機物固體含量（大于5%）的廢液由池底配水系統(tǒng)進入，均勻地分布在反應器的底部，然后上升流通過含有高濃度厭氧微生物的固體床。使廢液中的有機固體與厭氧微生物充分接觸反應，有機固體被液化發(fā)酵和厭氧分解，約有60%左右的有機物被轉(zhuǎn)化為沼氣。而產(chǎn)生的沼氣隨水流上升具有攪拌混合作用，促進了固體與微生物的接觸。由于重力作用固體床區(qū)有自然沉淀作用，比重較大的固體物（包括微生物、未降解的固體和無機固體等）被累積在固體床下部，使反應器內(nèi)保持較高的固體量和生物量，可使反應器有較長的微生物和固體滯留時間。通過固體床的水流從池頂?shù)某鏊缌髦脸赝狻Ｔ诔鏊缌髑霸O置擋渣板，可減少池內(nèi)SS的流失，在反應器液面會形成一層浮渣層，在長期穩(wěn)定運行過程中，浮渣層達到一定厚度后趨于動態(tài)平衡。不斷有固體被沼氣攜帶到浮渣層，同時也有經(jīng)脫氣的固體返回到固體床區(qū)。由于沼氣要透過浮渣層進入到反應器頂部的集氣室，對浮渣層產(chǎn)生一定的“破碎”作用。對于生產(chǎn)性反應器由于浮渣層表面積較大，浮渣層不會引起堵塞。集氣室中的沼氣經(jīng)導管引出池外進入沼氣貯柜。反應池設排泥管可將多余的污泥和下沉在底部的惰性物質(zhì)定期排除。 2、幾種典型的厭氧反應器適用性能比較 幾種典型的厭氧反應器適用性能比較見表5-1。 表5-1 厭氧反應器適用性能比較表 反應器名稱 優(yōu)點 缺點 適用范圍 完全混合厭氧 反應器（CSTR） 投資小、運行管理簡單 容積負荷率低，效率 較低，出水水質(zhì)較差 適用于SS含量很 高的污泥處理 厭氧接觸反應器 投資較省、運行管理簡 單，容積負荷率較高， 耐沖擊負荷能力強 停留時間相對較長， 出水水質(zhì)相對較差 適用于高濃度、高 懸浮物的有機廢水 厭氧濾器（AF） 處理效率高，耐負荷能 力強，出水水質(zhì)相對較 好 投資較大，反應器容 易短路和堵塞 適用于SS含量較 低的有機廢水 上流式厭氧污 泥床反應器 （UASB） 處理效率高，耐負荷能 力強，出水水質(zhì)相對較 好 投資相對較大，對廢 水SS含量要求嚴格 適用于SS含量適 低的有機廢水 膨脹顆粒污泥 床反應器 （EGSB） 處理效率較高，負荷能力 強，出水水質(zhì)相對較好 投資相對較大，對廢 水SS含量要求嚴格 適用于SS含量較 少和濃度相對較低 的有機廢水 升流式厭氧固 體反應器 （USR） 處理效率較高，投資較省、運行管理簡單，容積負荷率較高。 對進料均布性要求高，當含固率達到一定程度時，必須采取強化措施。 適用于含固量高 的有機廢水 3、厭氧工藝的選擇確定 從以上列表可知，各種類型的厭氧工藝各有其優(yōu)缺點和使用范圍，在一定的條件下選擇適當?shù)墓に囆褪绞菂捬跆幚沓晒Φ年P鍵所在。對于本項目而言，由于需將全部豬糞和部分沖洗水一起混合均勻后進入?yún)捬豕捱M行厭氧發(fā)酵處理，其廢水中含固量很高，因此，選擇升流式厭氧固體反應器（USR）是較為合適的。 本項目設計含固率為10%。對于高含固率來料，為避免進料分布不均勻問題，必須強化其進料的局部混合性。設計上底部配置攪拌機，以間歇混合攪拌方式來實現(xiàn)。我們定義該方式為USR-PM。 選擇USR-PM處理工藝，反應器的固體滯留期（SRT）和微生物滯留期（MRT）遠大于水力滯留期（HRT）。厭氧罐頂部在出水溢流渠前設置擋渣板，可以減少罐內(nèi)內(nèi)懸浮固體物質(zhì)的流失，提高了固體滯留期（SRT）。固體有機物的分解率與SRT呈正相關，固體滯留期（SRT）加長，消化效率就大幅度提高；剩余厭氧微生物在重力的作用下沉淀下來，累積在固體床下部，使反應器微生物滯留期（MRT）加長，既提高處理效率，又降低微生物對外加營養(yǎng)物質(zhì)的需求，減少污泥的量。 本設計方案選擇USR-PM為厭氧處理工藝。 5.1.2.3 厭氧反應器結(jié)構(gòu)選擇 普通的厭氧反應器均采用鋼砼結(jié)構(gòu)。近年來為了縮短施工周期，節(jié)省建筑材料，提高反應池的施工質(zhì)量，建設美觀大方的能環(huán)工程處理裝置，也多有采用新材料、新技術建造的厭氧反應器。典型的有德國的利普（Lipp）公司的利普罐和德國Farmetic公司的搪瓷拼裝罐。這些技術應用金屬朔性加工中的加工硬化原理和薄殼結(jié)構(gòu)原理，通過專用技術和設備將鍍鋅或搪瓷拼裝建造成。 1、鋼筋混凝土制罐技術 鋼筋混凝土技術利用鋼筋的抗拉強度和混凝土的抗壓強度上各自的優(yōu)勢，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，通過現(xiàn)場澆注，可以得到較好的強度和防水性能的罐體，由于混凝土具有耐酸堿，耐溫便等的性能，能夠很好的保護內(nèi)部鋼筋，使之免受腐蝕，因此結(jié)構(gòu)具有很好的防腐性能，結(jié)構(gòu)成型后，進行簡單的防腐和防滲處理就可以滿足工程需要，使用壽命長，可達50年，后期維護和運行管理費用較低。 2、搪瓷拼裝制罐技術 拼裝制罐技術使用軟性搪瓷或其他防腐預制鋼板，以快速低耗的現(xiàn)場拼裝使之成型，預制鋼板采用栓接方式拼裝，栓接處加特制密封材料防漏。此種預制鋼板形成的保護層不僅能阻止罐體腐蝕，而且具有抗酸堿的功能。拼裝罐具有技術先進、性能優(yōu)良、耐腐蝕性好、維修便利、外觀美觀，可拆遷等特點，其使用壽命達30年。 3、利浦制罐技術 利浦制罐技術利用金屬塑性加工中的加工硬化原理和薄殼結(jié)構(gòu)原理，通過專用技術和設備，將一定規(guī)格的鋼板，應用“螺旋、雙折邊、咬合“工藝來建造圓型的LIPP池、罐。由于是機械化、自動化制作和采用薄鋼板作為建筑材料，LIPP技術具有施工周期短，造價較低，質(zhì)量好等優(yōu)點。 結(jié)合本工程特點，主體厭氧反應器選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以方便使用和運行管理。 5.1.2.4 厭氧反應器配置選擇 高濃度厭氧反應器內(nèi)設置一臺攪拌器，使進料均勻分布于罐體底部并充分與厭氧微生物接觸。低濃度靠沼氣產(chǎn)氣過程以及進料過程并增加物料內(nèi)循環(huán)泵實現(xiàn)物料的攪拌。 罐底設排渣系統(tǒng)，定期將罐底惰性污泥排出。排出的污泥進入沼肥儲存池，然后運送到下一個處理單元。 反應器上部設排水系統(tǒng)。排水采用堰槽出水方式，溢流進入下一個處理單元。 5.1.2.5 保溫與增溫選擇 厭氧消化反應過程受溫度影響很大，本項目厭氧處理單元設計為中溫，其最佳溫度范圍為35～38℃。為了保證厭氧反應在冬季仍可正常運行，必須對系統(tǒng)實施整體保溫措施，同時還需對厭氧消化罐進水進行增溫處理。 1、保溫 系統(tǒng)整體保溫包括管道、閥門保溫；配料池、厭氧消化罐以及儲氣柜的保溫。 對于各種管路能地埋的則地埋，地上管路采用北方地區(qū)常規(guī)保溫方式實現(xiàn)；對厭氧消化罐、沼氣儲氣柜，采用聚苯乙烯和聚氨酯等材料進行強化保溫。另外，在厭氧反應器旁邊設置一個沼氣凈化間，盡可能地將管路、閥門設置在該房間內(nèi)，起到保溫作用。 2、增溫 增溫能耗主要分為兩部分，一部分為把參與反應物料的溫度由常溫提升到反應溫度，這一過程主要在進料池中進行，另一部分是保證USR反應器在相對穩(wěn)定的溫度下運行，補償其運行過程中散失到環(huán)境中的能量。為降低反應過程中的能耗，在本設計中一方面采用較高的物料濃度，在保證有機負荷不變的情況下，降低水的含量，降低物料增溫能耗，另一方面，在反應器池體外增設一層保溫層，以降低反應器的熱量散失。 為保證反應器的正常啟動以及熱源的穩(wěn)定性，本系統(tǒng)中采用自廠區(qū)燃煤鍋爐產(chǎn)生的熱水作為熱源。 5.2沼氣應用系統(tǒng)工藝選擇 5.2.1 沼氣凈化工藝選擇 厭氧反應器剛產(chǎn)出的沼氣是含飽和水蒸氣的混合氣體，除含有氣體燃料CH4和惰性氣體CO2外，還含有H2S和懸浮的顆粒狀雜質(zhì)。H2S不僅有毒，而且有很強的腐蝕性。因此新生成的沼氣不宜直接作燃料，還需進行氣水分離、脫硫等凈化處理，其中沼氣的脫硫是其主要問題。 對于畜禽糞污產(chǎn)生的沼氣，其中H2S氣體含量約為2000mg/m3，而沼氣作為燃氣要求沼氣中含H2S氣體含量小于100 mL/m3，沼氣的脫硫凈化處理是必須的。 沼氣脫硫主要有生物脫硫、化學脫硫兩種方法。 生物脫硫法是利用無色硫細菌，如氧化硫硫桿菌、氧化亞鐵硫桿菌等，在微氧條件下將H2S氧化成單質(zhì)硫。這種脫硫方法已在德國沼氣脫硫中廣泛使用，在國內(nèi)某些工程已有采用，其優(yōu)點是：不需要催化劑、不需處理化學污泥，產(chǎn)生很少生物污泥、耗能低、可回收單質(zhì)硫、去除效率高。這種脫硫的技術關鍵是如何根據(jù)H2S的濃度來控制脫硫塔中氧化還原反應過程。 化學脫硫是將沼氣通過脫硫劑床層，沼氣中的H2S與活性氧化鐵接觸，生成三硫化二鐵，然后含有硫化物的脫硫劑與空氣中的氧接觸，當有水存在時，鐵的硫化物又轉(zhuǎn)化為氧化鐵和單體硫。這種脫硫再生過程可循環(huán)多次，直至氧化鐵脫硫劑表面的大部分空隙被硫或其它雜質(zhì)覆蓋而失去活性為止。再生后的氧化鐵可繼續(xù)脫除沼氣中的H2S。上述均為放熱反應，但是，再生反應比脫硫反應要緩慢。為了使硫化鐵充分再生為氧化鐵，工程上往往將上述兩個過程分開進行。 本工程擬采用生物脫硫的方法對沼氣進行脫硫處理。 厭氧罐中輸出的含飽和水蒸氣的沼氣經(jīng)過生物脫硫塔、氣水分離器和凝水器等專用設備凈化處理后貯存在儲氣柜中。 5.2.2 沼氣儲存工藝選擇 由于沼氣產(chǎn)用速率之間的不平衡，所以必須設置儲氣柜進行調(diào)節(jié)。沼氣主要用于鍋爐燃燒使用，儲氣柜的容積按日產(chǎn)量的60%設計。儲氣柜結(jié)構(gòu)形式有多種，包括混凝土結(jié)構(gòu)、壓力容器、膜結(jié)構(gòu)等，本工程選擇鐘罩結(jié)構(gòu)儲氣柜。 5.2.3 沼氣輸配工藝選擇 沼氣輸配系統(tǒng)指從沼氣儲氣柜至沼氣使用前一系列沼氣輸配設施的總稱。對于該大型沼氣工程來說，主要指沼氣由儲氣柜輸送到沼氣用戶的輸氣管路和相關的閥門組成。沼氣輸配管道在工程建設中占有相當重要的位置，因此，合理選擇性能可靠、施工方便、經(jīng)濟耐用的管材，對安全供氣和降低工程造價有著重要意義。沼氣輸配過程中使用的主要管材是鋼管和聚乙烯管。相關的沼氣輸送管網(wǎng)需要根據(jù)當?shù)鼐唧w情況進行設計。 5.3 沼肥利用工藝選擇 沼肥有三個去向：第一個是在農(nóng)耕施肥季節(jié)，沼肥輸送（管道、車輛）至果園、苗圃、農(nóng)田等施肥用地，作為液態(tài)有機肥使用；第二個是在非農(nóng)耕施肥季節(jié)，將沼肥輸送至農(nóng)田附近的大型儲存池，以備施肥季節(jié)使用；第二個是將沼肥運至有機肥生產(chǎn)區(qū)，與常規(guī)農(nóng)用肥料如尿素、復合肥等按一定營養(yǎng)比例配比混合后，加工成高肥效的商品肥出售。 5.4 工藝流程設計 見附圖初設方案：1--工藝流程框圖；2--分區(qū)定位圖；3--平面布置圖；4--工藝高程圖。 5.5工藝流程描述 5.5.1 預處理階段描述 格柵集水池 豬舍沖洗水由污水匯集管網(wǎng)（或污水渠）經(jīng)人工格柵匯集到集水池；提升泵按配比時間安排將其提升至調(diào)節(jié)池和配料池。 集糞池 由豬場清理出來的豬糞，運輸?shù)郊S池，并通過集糞池由集水池內(nèi)污水沖洗到進料池。 進料池 將由集糞池流過來的豬糞及污水進行調(diào)配，使物料達到10％的干物質(zhì)濃度，以供應高濃度厭氧反應器使用。配料池內(nèi)配有加溫設施，實現(xiàn)冬季時的物料加溫。 5.5.2 厭氧消化處理階段描述 進料---攪拌---反應循環(huán)過程。物料經(jīng)提升泵提升進入?yún)捬醴磻?，進行厭氧消化處理。本工程設計采取分2批輪流進料方式進行，進料時間根據(jù)豬場清糞方式安排，一般間隔不小于6小時，兩組進料先后進行，1小時以內(nèi)完成進料過程，進料結(jié)束后啟動攪拌，攪拌1小時后停止。厭氧罐按進料（1小時）----攪拌（1小時）-----反應（4小時）----攪拌（1小時）-----反應（4小時）……這個循環(huán)過程進行。 產(chǎn)沼 物料進入?yún)掟B(yǎng)反應器與厭養(yǎng)活性污泥混合接觸，通過厭養(yǎng)微生物的吸附、吸收和生物降解作用，使有機污染物轉(zhuǎn)化為CH4和CO2為主的氣體（沼氣）。厭氧反應器內(nèi)設置一臺攪拌機，使物料與厭養(yǎng)活性污泥充分混合。厭氧罐罐體外部設增溫管網(wǎng)系統(tǒng)以及保溫層。 集氣 厭氧反應器產(chǎn)生的沼氣由集氣室收集，經(jīng)沼氣輸送管路送入后續(xù)沼氣凈化處理單元。 排料 厭氧罐采用上部益流出水方式，出水自流進入沼肥儲存池。 排渣 排渣系統(tǒng)定期排渣，保持反應器內(nèi)污泥活性。沼渣排放可以是每天一次，或者是數(shù)天一次，將根據(jù)實際情況確定。 5.5.3 沼氣凈化儲存階段描述 沼氣凈化系統(tǒng) 厭氧消化罐產(chǎn)出的沼氣經(jīng)集氣室收集進入沼氣凈化系統(tǒng)。沼氣經(jīng)過生物脫硫塔、氣水分離器、凝水器等專用設備凈化處理后貯存在濕式儲氣柜中。 沼氣儲存柜 用于貯存凈化后的沼氣。柜體結(jié)構(gòu)鐘罩式儲氣柜。 沼氣輸配系統(tǒng) 用于沼氣的輸送。主要通過調(diào)壓閥、管路等完成沼氣的輸配。 沼氣利用系統(tǒng) 沼氣全部作為燃料使用。 5.5.4 沼肥處理階段描述 厭氧反應器出水溢流進入沼肥儲存池，然后運輸車輛在農(nóng)耕季節(jié)將沼肥運輸至農(nóng)田或蔬菜大棚使用，在非農(nóng)耕季節(jié)，運輸至儲存池待農(nóng)耕時節(jié)使用。 第六章 工藝參數(shù)設計 6.1 物料負荷 平均設計物料流量：Q平＝9.2 m3/d 6.2 預處理階段工藝參數(shù)設計 6.2.1 格柵槽 （1）功能：用于安裝格柵，攔截水中大的懸浮物質(zhì) （2）結(jié)構(gòu)：地下鋼砼結(jié)構(gòu) （3）尺寸：0.5mx0.8m （4）池數(shù)：1池 6.2.2 人工格柵 （1）設備寬度：W0＝500mm （2）渠寬：W1＝500mm （3）有效柵隙：b＝10mm （4）格柵傾角：α＝60° （5）設備臺數(shù)：1 6.2.3集水池 （1）功能：儲存補充水 （2）池體結(jié)構(gòu)：地下鋼砼結(jié)構(gòu) （3）尺寸：0.90mx2.08mx2.00m （4）有效容積：3.74m3 （5）池數(shù)：1池 6.2.4集水池污水提升泵 （1）功能：將補充水從集水池提升至配比軟化池 （2）流量：20 m3/h （3）揚程：7m （4）電機功率：0.75kW （5）設備類型：潛污泵 （6）設備數(shù)量：2臺（1用1備） 6.2.5集糞池 （1）功能：暫存由豬場輸送來的豬糞 （2）池體結(jié)構(gòu)：地下鋼砼結(jié)構(gòu) （3）尺寸：1.30mx2.08mx0.5m （4）容積：1.35m3 （5）池數(shù)：1池 6.2.8進料池 （1）功能：豬糞與來水充分攪拌混合后進料 （2）池體結(jié)構(gòu)：地下鋼砼結(jié)構(gòu) （3）尺寸：2.20m×2.20m×2.00m （4）高度：2.0m （5）容積：9.68 m3 （6）池數(shù)：1池 6.2.9配料池攪拌機 （1）功能：將配料池內(nèi)糞與水攪拌、混合 （2）功率：7.5 Kw （3）數(shù)量：1臺 6.3 厭氧消化處理階段工藝參數(shù)設計 6.3.1厭氧消化罐1 （1）功能：低濃度厭氧消化處理主體反應器 （2）尺寸：Φ6.00mx8.10m （3）有效水深：6.60 m （4）有效容積：187m3 （5）停留時間：20 d （6）發(fā)酵溫度：常溫 （7）材質(zhì)結(jié)構(gòu)：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，外設保溫層，圓臺形保溫頂結(jié)構(gòu) （8）數(shù)量：1座 6.3.2厭氧反應器進料泵 （1）功能：將糞污從調(diào)節(jié)池提升至厭氧反應器 （2）流量：10 m3/h （3）揚程：15 m （4）電機功率：3.0kW （5）設備類型：螺桿泵 （6）設備數(shù)量：2臺（1用1備） 6.4 沼氣凈化儲存階段工藝參數(shù)設計 6.4.1沼氣凈化系統(tǒng) 功能：沼氣凈化。設計參數(shù)和主要設備參數(shù)： （1）生物脫硫塔 脫硫效果：大于90% 處理能力：20m3/h 數(shù)量：2套 （2）氣水分離器 型號： 非標 數(shù)量： 2臺（1用1備） （3）水封 型號： 非標 數(shù)量： 1臺 （4）凝水器 型號： 非標 數(shù)量： 2臺 （5）干式阻火器 型號： 非標 數(shù)量： 1臺 （6）沼氣流量計 型號： 非標 數(shù)量： 1臺 6.4.2沼氣貯存系統(tǒng) （1）鐘罩儲氣柜 功能：貯存厭氧消化罐產(chǎn)生的沼氣 構(gòu)造形式：碳鋼焊接結(jié)構(gòu) 尺寸：Φ8.00x3.3m 有效容積：165.79 m3 數(shù)量：1個 （2）儲氣柜水封 功能：貯存厭氧消化罐產(chǎn)生的沼氣 構(gòu)造形式：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 尺寸：Φ8.80mx3.80m 有效容積：231.00m3 數(shù)量：1個 6.5 沉淀池參數(shù)設計 6.5.1沉淀池 （1）功能：沼液沉淀 （2）構(gòu)造形式：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) （3）尺寸：1.00mx4.38mx2.0m （4）有效容積：8.76m3 （5）池數(shù)：1池 第七章 其它設計 7.1 建筑與結(jié)構(gòu)設計 7.1.1設計原則 1、根據(jù)工藝流程的要求，在滿足廠區(qū)內(nèi)工藝要求、交通運輸、環(huán)保、防火等前提下，使廠區(qū)建筑物、構(gòu)筑物、道路、綠化有機地結(jié)合在一起。 2、注重環(huán)境保護，使能環(huán)工程成為環(huán)境優(yōu)美的示范項目。 7.1.2工程地質(zhì)情況 項目所在地的地質(zhì)情況為雜地，要求項目所在地原土承載力不小于8噸/ m2。以鉆探地質(zhì)報告為準。 本沼氣工程項目的主要構(gòu)筑物厭氧消化罐的體積較大，高度較高，對不均勻沉降極為敏感，在地基處理當中要選擇合適的持力層。 當場地空間開闊時，基坑可以按一定坡度進行放坡開挖。當構(gòu)筑物距離很近且埋深不同時，可采用一些措施進行臨時支護。對深基坑，施工中還應考慮降水及護坡處理。 7.1.3主要構(gòu)（建）筑物結(jié)構(gòu)設計 7.1.3.1構(gòu)筑物 主要構(gòu)筑物名稱、尺寸、結(jié)構(gòu)形式等見下表。 表7-1 主要構(gòu)筑物尺寸表 序 號 構(gòu)筑物名稱 結(jié)構(gòu)尺寸 （mm） 規(guī)模 （m3） 數(shù)量 總規(guī)模 （m3） 結(jié)構(gòu)形式 1 格柵集水池 900*2080*2000 3.74 1 3.74 鋼砼結(jié)構(gòu) 2 集糞池 1300*2080*500 1.35 1 1.35 鋼砼結(jié)構(gòu) 3 進料池 2200*2200*2000 9.68 1 9.68 鋼砼結(jié)構(gòu) 4 厭氧反應器 Φ6000*8100 211.29 1 211.29 鋼砼結(jié)構(gòu) 5 厭氧反應器底板 φ8000*500 25.12 2 25.12 鋼砼結(jié)構(gòu) 6 沉淀池 1000*4380*2000 8.76 1 8.76 鋼砼結(jié)構(gòu) 7 泵房 3300*2800*2000 18.48 1 18.48 鋼砼結(jié)構(gòu) 其他構(gòu)筑物體積不大，擬采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或磚混結(jié)構(gòu)。所有構(gòu)筑物的抗?jié)B問題，均以混凝土本身的密實性來滿足抗?jié)B要求。根據(jù)構(gòu)筑物的重要性及水力梯度來確定其抗?jié)B標號，混凝土強度等級一般不小于C25，抗?jié)B等級不小于S6，水灰比不大于0.55。宜采用普通硅酸鹽水泥，骨料應選擇良好級配，嚴格控制水泥用量。為提高混凝土的抗?jié)B能力，滿足工藝使用要求，盡量減少伸縮縫。建議在混凝土中加入適量的添加劑，用以補償混凝土的收縮變形，提高混凝土的密實度及抗?jié)B能力。 7.1.3.2建筑物 主要建筑物名稱、尺寸、結(jié)構(gòu)形式見下表。 表7-2 主要建筑物尺寸表 序 號 構(gòu)筑物名稱 結(jié)構(gòu)尺寸 （mm） 規(guī)模 （m2） 數(shù)量 總規(guī)模 （m2） 結(jié)構(gòu)形式 1 沼氣凈化間 3000*3000*3300 9.00 1 9.00 磚混結(jié)構(gòu) 2 辦公控制室 3000*6000*3300 18.00 1 18.00 磚混結(jié)構(gòu) 3 宿舍 3600*3000*3300 10.80 1 10.80 磚混結(jié)構(gòu) 4 衛(wèi)生間 3600*3000*3300 10.80 1 10.80 磚混結(jié)構(gòu) 7.1.4抗震設計 遵照國家“建筑抗震設計規(guī)范”（GBJ11-89）及“構(gòu)筑物抗震設計規(guī)范”（GB50191-93）的有關規(guī)定。所有構(gòu)（建）筑物按地震烈度6級設防。 7.1.5反應器設計 表7-2 反應器結(jié)構(gòu)尺寸表 序 號 反應器名稱 結(jié)構(gòu)尺寸 （mm） 規(guī)模 （m3） 數(shù)量 總規(guī)模 （m3） 結(jié)構(gòu)形式 1 厭氧反應器 Φ6000*8100 918.45 1 918.90 鋼筋混凝土 2 儲氣柜鐘罩 Φ8000*3300 165.79 1 165.79 碳鋼焊接 3 儲氣柜水封 Φ8800*3800 231.00 1 231.00 鋼筋混凝土 7.2機械設備設計 機械設備設計及選型設計原則如下： （1）各設備的選型力求經(jīng)濟合理滿足工藝的要求，并配合土建構(gòu)筑物形式的要求。 （2）潛水電機的防護等級不低于IP68，其它配套電機和就地控制箱防護等級不低于IP55。 （3）考慮到污水介質(zhì)的特性，設備材料選用的原則是與介質(zhì)接觸部分采用耐腐蝕的不銹鋼材料或鑄鐵和高強度塑料材料，其余材料可以是碳鋼材料但必須防腐處理。 主要設備見下表： 表7-3 主要設備表 序號 設備名稱 功率 單位 數(shù)量 1 人工格柵 1 2 集水池污水提升泵 0.75 臺 2 3 進料池攪拌機 15 臺 1 4 進料池熱交換器 5 厭氧反應器進料泵 臺 2 6 厭氧反應器混合攪拌機 臺 1 7 生物脫硫塔 臺 2 8 氣水分離器 臺 2 9 水封 臺 1 10 凝水器 臺 2 11 干式阻火器 臺 1 12 沼氣流量計 臺 1 7.3電氣設計 7.3.1設計依據(jù) （1）《低壓配電設計規(guī)范》 GB50054-95 （2）《建筑物防雷設計規(guī)范》 GB50057-94 2001版 （3）《建筑設計防火規(guī)范》 GBJ16-87 2001版 7.3.2設計范圍 本沼氣工程電氣設計包括以下內(nèi)容： （1）用電設備供電及控制設計 （2）厭氧消化罐防雷設計 7.3.3供電電源 沼氣站供電電源接自養(yǎng)殖場內(nèi)總電源配電箱。 7.3.4負荷計算 沼氣站所有用電設備電壓等級均為380/220V，全場用電設備總裝機容量110KW，用電負荷45KW左右。 7.3.5供電系統(tǒng) 7.3.5.1電氣系統(tǒng) 低壓電源接自場內(nèi)總配電箱，單路供電。380V低壓供電系統(tǒng)采用單母線分段運行。 7.3.5.2控制方式 所有工藝設備均在管理房內(nèi)控制箱上現(xiàn)場控制，在現(xiàn)場控制箱上設“手動----停----自動”控制轉(zhuǎn)換開關，手動控制。 7.3.5.3設備選擇 戶內(nèi)電纜采用電纜溝敷設，電纜采用聚氯乙烯護套電纜。 戶外電纜采用直埋敷設、橋架明敷或電纜溝，電纜采用鎧裝電纜。 7.3.6保護方式 7.3.6.1繼電保護 低壓進線總開關設過負荷長延時、短路速斷保護、低壓用電設備及饋線設短路及過載保護。 7.3.6.2接地保護 接地系統(tǒng)均利用建筑物基礎采用共用接地系統(tǒng)，其接地電阻應小于1歐姆，低壓饋線距離超過50m時，設重復接地裝置，其接地電阻不大于10歐姆。同時各單體金屬管道均應作為等電位聯(lián)結(jié)。 7.3.6.3防雷保護 厭氧消化罐需按二類防雷建筑設防，采用共用接地系統(tǒng)接地電阻小于1歐姆。 7.3.7啟動方式 全部用電設備均采用直接啟動。 7.3.8計量方式 在配電間場內(nèi)總配電箱上設有電度表。 7.4控制及儀表設計 7.4.1控制系統(tǒng) 全場控制均采用在管理房內(nèi)現(xiàn)場控制柜上現(xiàn)場控制的方式。 7.4.2儀表 厭氧消化罐上附設溫度計，并在管理房內(nèi)顯示厭氧消化罐內(nèi)的料液溫度。 7.5平面設計 7.5.1平面布置原則 沼氣站平面布置應遵循以下原則： （1）功能分區(qū)明確，構(gòu)筑物布置緊湊，減少占地面積。 （2）流程力求簡短、順暢，避免迂回重復。 （3）建筑物應盡可能布置在南北朝向。 （4）廠區(qū)內(nèi)綠化面積不小于35%，總平面布置滿足消防的要求。 （5）交通順暢，使施工、管理方便。 7.5.2建筑單體設計 站內(nèi)建筑物應本著符合工藝要求為主的原則確定，在滿足功能要求的情況下，各建筑力求美觀。 7.5.3道路 站內(nèi)道路系統(tǒng)能滿足防火及運輸要求，車行道采用混凝土路面。 7.5.4綠化 大面積綠化并配有適當綠籬，綠化面積達到并超過規(guī)范標準。 7.5.5建筑物裝修標準 建筑物裝修按與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)為唯一目標。 7.5.6建筑防火 整個廠區(qū)建筑物防火均嚴格按照國家標準《建筑設計防火規(guī)范》（GBJ16-87）進行設計。廠區(qū)內(nèi)建筑物均為二級耐火等級，相互之間的防火間距應符合防火規(guī)范。各建筑物單體設計也均按照國家標準《建筑設計防火規(guī)范》進行設計。 7.5.7高程設計 沼氣站內(nèi)陸面標高以原始地面高度為相對標高±0.000計，采用污水泵提升。 7.5.8給水 沼氣站內(nèi)生產(chǎn)、生活、消防用水接自養(yǎng)殖場內(nèi)給水管網(wǎng)。沼氣站內(nèi)進水管由DN25鍍鋅鋼管引入用水點，消防、生產(chǎn)、生活水管共用。 7.5.9排水 生產(chǎn)、生活污水經(jīng)污水管道收集后排入調(diào)漿池一并處理。 廠區(qū)內(nèi)雨水經(jīng)雨水管道收集后排出場外。 7.5.10運輸 考慮到沼肥固體肥料的運輸，養(yǎng)殖場內(nèi)統(tǒng)一配備運輸車輛，承擔固體肥料的外運。 7.5.11通訊 為便于生產(chǎn)管理，在管理房內(nèi)設固定電話機一套，以便于生產(chǎn)指揮和與外部聯(lián)絡。 7.6消防、勞動生產(chǎn)保護與人員編制設計 7.6.1消防 （1）沼氣站內(nèi)按照《建筑設計防火規(guī)范》（GBJ16-87）2001進行設計。 （2）站內(nèi)道路滿足消防車行駛要求。 （3）所有建筑物均按二級耐火等級設計，建筑材料均采用非燃燒體材料。 （4）在管理房內(nèi)按要求配置干粉滅火器和砂箱。 （5）場內(nèi)嚴禁煙火、在厭氧消化罐等處應張貼“嚴禁煙火”標志。 7.6.2勞動保護和安全生產(chǎn) （1）在沼氣站運轉(zhuǎn)以前應對操作人員進行培訓，制定必要的安全操作規(guī)程和管理制度，使其牢記安全規(guī)程，將不安全因素消滅在萌芽狀態(tài)。 （2）各處理構(gòu)筑物的平臺走道和臨空天橋均應設置保護欄桿，欄桿高度和強度應符合國家勞動保護規(guī)定。 （3）所有電氣設備的安裝和防護必須滿足電氣設備有關安全規(guī)定。 7.6.3沼氣站建設與環(huán)境保護 7.6.3.1選址與綠化隔離 沼氣站由圍墻和綠化帶將站區(qū)與外界相對分離，有效地減少氣味對周圍外部環(huán)境的影響。 7.6.3.2固體廢棄物 沼氣站內(nèi)所產(chǎn)生的固體廢棄物在運行管理中應按要求堆放，外運時采用半封閉專用運輸車輛，運送到指定位置處理。 7.6.4沼氣站對外部環(huán)境的影響 7.6.4.1對土壤環(huán)境質(zhì)量的影響 目前，由于畜禽糞便和污水未經(jīng)處理直接排放，直接對土壤和周圍水域造成污染。本項目使用經(jīng)過厭氧處理的沼肥施于土壤，可去除有害的病菌和蟲卵，增加土壤的有機質(zhì)含量，改善土壤的環(huán)境質(zhì)量；此外，沼肥還可代替部分化肥和農(nóng)藥，從而減輕土壤的硝酸鹽污染和農(nóng)藥殘留。 7.6.4.2對農(nóng)作物品質(zhì)的影響 使用沼肥后，由于土壤污染的減輕，有機質(zhì)的增加，化肥和化學農(nóng)藥使用量的減少，農(nóng)作物抗病能力的增強，使得作物的品質(zhì)改善，為發(fā)展無公害食品、綠色食品創(chuàng)造了有利條件，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。 7.6.4.3對人體健康的影響 由于污染物得到大大降解，有利于企業(yè)職工和周圍農(nóng)民的健康。使用沼氣代替煤炭，可減少煙塵和二氧化硫的排放。使用沼肥作為肥料和餌料，發(fā)展綠色食品，有利于消費者的身體健康。 7.6.4.4對大氣環(huán)境的影響 使用沼氣作為能源，一方面，由于畜禽糞便得到一定程度的處理，可大大減輕空氣中的惡臭；另一方面，沼氣用戶使用沼氣代替部分煤，可減少向大氣中排放二氧化碳、煙塵和二氧化硫，為減少溫室氣體的排放作出貢獻。 7.6.4.5對水環(huán)境的影響 項目的實施，將使畜禽場排放的糞便和污水進行治理，使污水中的各種污染物降低到一定的范圍內(nèi)，大大改善水環(huán)境的質(zhì)量。 7.6.5人員編制 沼氣站運行操作管理人員編制為3人，日夜輪流值班。 第八章 投資估算與經(jīng)濟分析 本工程項目經(jīng)濟分析是按照原國家計劃委員會、建設部《建設項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)》及《給水排水建設項目經(jīng)濟評價細則》的要求，結(jié)合業(yè)主的實際情況進行分析。 8.1估算依據(jù) 8.1.1工程規(guī)模 本工程產(chǎn)沼氣300m3/d，全年生產(chǎn)天數(shù)以360天計，全年沼氣量為10.80萬m3。 8.1.2估算范圍 估算內(nèi)容包括：土建投資、反應器投資、設備投資、工藝電氣投資、安裝、調(diào)試、、稅金；不包括廠區(qū)外給水管道、運輸車輛、輸配電、通訊、消防等以及綠化、廠區(qū)道路、圍墻等費用。 8.1.3估算依據(jù) 本估算主要按照《北京市建設工程預算定額》（2001版），同時參照山西市場實際價格。 8.2投資估算 8.2.1土建投資估算 土建投資①=367083元。 具體構(gòu)成項目見表8-1。 表8-1 土建投資估算表 序號 建（構(gòu)）筑物名稱 結(jié)構(gòu)尺寸 （mm） 規(guī)模（m3/m2） 數(shù)量 單 價（元） 合 價（元） 結(jié)構(gòu)形式 1 格柵集水池 900*2080*2000 4 1 600 2246 鋼砼結(jié)構(gòu) 2 集糞池 1300*2080*2000 5 1 600 3245 鋼砼結(jié)構(gòu) 3 進料池 2200*2200*2000 10 1 600 5808 鋼砼結(jié)構(gòu) 4 泵房 3300*2800*2000 18 1 500 9240 鋼砼結(jié)構(gòu) 5 USR反應器 Φ6000*8100 229 1 550 125978 鋼砼結(jié)構(gòu) 6 儲氣柜水封 Φ8800*3800 231 1 450 103952 鋼砼結(jié)構(gòu) 7 沉淀池 1000*4380*2000 9 1 400 3504 鋼砼結(jié)構(gòu) 8 沼氣凈化室 3000*3000*3900 35 1 700 24570 磚混結(jié)構(gòu) 9 衛(wèi)生間 3600*3000*3300 11 1 800 8640 磚混結(jié)構(gòu) 10 宿舍 3600*3000*3300 18 1 800 14400 磚混結(jié)構(gòu) 11 辦公控制室 3000*6000*3300 18 1 800 14400 磚混結(jié)構(gòu) 12 建筑給排水 82 1 120 9840 13 建筑暖通 82 1 100 8200 14 建筑配電 82 1 80 6560 15 管道溝槽 60 1 150 9000 16 管道檢查井 5 1 1500 7500 17 三通井 2 1 5000.0 10000 18 合計 367083 8.2.2設備電氣投資估算 設備投資○3=638400元。具體構(gòu)成項目見表8-2。 表-2 序號 設備名稱 功率 數(shù)量 單位 單價（元） 總價（元） 1 人工格柵 臺 1 2600 2600 2 污水提升泵 0.75 臺 2 2600 5200 3 配料池攪拌機 7.5 臺 1 65000 65000 4 物料提升泵 4 臺 2 23400 46800 5 厭氧反應器排渣泵 4 臺 2 17550 35100 6 厭氧反應器混合攪拌機 5.5 臺 2 26000 52000 7 生物脫硫塔 臺 2 15600 31200 8 鐘罩 座 1 169000 169000 9 氣水分離器 臺 2 7800 15600 10 水封 臺 1 6500 6500 11 凝水器 臺 2 3250 6500 12 干式阻火器 臺 1 6500 6500 13 沼氣流量計 臺 1 19500 19500 14 厭氧罐操作平臺與爬梯 套 1 7800 7800 15 反應罐監(jiān)測儀 0.55 套 1 6500 6500 16 工藝管道 套 1 39000 39000 17 閥門管件 10 套 1 13000 13000 18 配電系統(tǒng) 套 1 65000 65000 19 小計 0 592800 20 安裝 0.1 0 45600 21 合價 638400 8.2.3其它直接投資費估算 其它直接費○4=90493.47元。 其它直接投資主要包括設計費、厭養(yǎng)菌種采購和運輸費、系統(tǒng)調(diào)試費、操作培訓費等。其它直接投資計算見表8-3。各項取費規(guī)則說明如下： 1、設計費：按定額直接費的3.5%取費； 2、厭養(yǎng)菌種采購：定額直接費的1.5%； 3、調(diào)試費：按定額直接費的3.0%取費； 4、培訓費：按定額直接費的1.0%取費。 表8-3 其他直接費投資估算表 序號 項目名稱 單位 數(shù)量 工程造價（元） 計費基數(shù) 費率 金額 1 設計費 套 1 1005483 3.50% 35191.905 2 菌種采購運輸 1005483 1.50% 15082.245 3 系統(tǒng)調(diào)試費 套 1 1005483 3.00% 30164.49 4 人員培訓費 套 1 1005483 1.00% 10054.83 5 合計 90493.47 8.2.4間接費和工程總投資估算 間接費用主要包括企業(yè)管理費、利潤、稅金三項，具體見表8-5。 各項取費規(guī)則說明如下： 1、企業(yè)管理費： 按《北京市建設工程費用定額》（2001版）市政工程中排水項目確定的費率5.2%取費，以直接費為計算基數(shù)； 2、利 潤： 按7.0%計取，計費基數(shù)：直接費+企業(yè)管理費 3、稅 金： 按5.5%計取，計費基數(shù)：直接費+企業(yè)管理費+利潤 表8-4 間接費和總投資估算表 序號 建（構(gòu)）筑物名稱 單位 數(shù)量 工程造價（元） 計費基數(shù) 費率 總額 一 直接工程費用 套 1 1095976 1 土建投資 套 1 367083 1 設備投資 套 1 638400 1 其它直接投資 套 1 90493 二 間接工程費用 205551 2 企業(yè)管理費 套 1 1095976 5.20% 56991 2 利潤 套 1 1152967 7.00% 80708 2 稅金 套 1 1233674 5.50% 67852 三 工程總投資 1301527 工程總投資為1301527元。 九章 附圖 一、能環(huán)工程工藝流程框圖 二、能環(huán)工程分區(qū)定位圖 三、能環(huán)工程平面布置圖 四、能環(huán)工程工藝高程圖 | 
