某奶牛发展有限公司大型沼气项目建设可研报告.doc

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1、xxxx奶牛发展有限公司大型沼气工程可行性研究报告第1章总 论1.1 项目摘要1.1.1 项目名称xxxx奶牛发展有限公司大型沼气工程1.1.2 主管单位xx市农业局1.1.3 建设单位xxxx奶牛发展有限公司1.1.4 建设地点xx市xx市xx镇xx村村1.1.5 工程模式能源生态型1.1.6 建设期限6个月1.1.7 建设目标总投资232.1万元建设沼气工程，将养殖场产生的奶牛粪污转化为沼气、沼液、沼渣。沼气用来周围200余户村民炊用；沼渣沼液作为生态农肥直接施用于果园和农田。最终形成“养殖废弃物资源化种植业”的良性循环系统，最大限度提高能源和资源的利用率，实现污染物的“零排放”。1.1.

2、8 建设内容与规模年存栏量为560头奶牛，每天粪量为10吨，根据每天粪污量，拟建设项目如下：1.日产沼气300m3/座的CSTR一体化厌氧反应设备(600m3)1座及配套脱水、脱硫等设施；2.供200户农户炊用，供气工程及配套设备。1.1.9 产品方案1.年产沼气10.95万m3；2.年产沼渣沼液肥8760吨；1.1.10 总投资估算本项目总投资232.1万元，其中包括土建投资38.18元，仪器设备投资124.86万元，公用工程投资14.0万元，间接费用45.5万元。1.1.11 资金筹措方案项目建设资金主要来源于中央扶持资金、地方政府配套和企业自筹。其中申请中央扶持资金100万元，地方配套与

3、企业自筹132.1万元，资金筹措符合国家和xx市关于建设项目的资金制度。1.1.12 项目组织管理依据农业部农业基本建设项目管理办法、大中型沼气工程建设项目指南，结合当地实际情况，建立和完善项目管理制度，使项目管理制度化、规范化。xx市农业局成立相应的项目领导小组，审查项目总体规划、实施计划及经费开支情况，同时派专人全程监督项目的实施。1.1.13 经济效益、社会效益和生态效益（1）经济效益1）沼气：沼气价格按照1.5元/m3计算，年产沼气10.95万m3，年可获经济效益10.951.5=16.43万元。2）沼渣沼液肥：年产沼渣沼液肥8760吨，每吨按100元计，年产值87.60万元。（2）节

4、能效益新建沼气工程，年产沼气10.95万m3，按照热值及热值利用率推算，1m3沼气相当于1公斤标煤，每年可替代标煤109.5吨。（3）社会效益本项目建成后，产生的沼肥可作为优质沼渣沼液肥施用于果园和农田，改良土壤，节约化肥和农药的使用量，又能增产增收，提高种植作物的质量，形成“养牛-沼气-沼肥（种植）”的良性循环系统。该工程将成为xx市环境保护与资源综合利用示范工程，对当地的畜禽养殖业废弃物资源化利用起到带头作用，将有效改善由畜禽粪污直接排放引起的生态破坏，提高公众的环境保护意识，促进农业资源综合利用和农村经济的可持续发展。建立以高效沼气为纽带的庭园生态农业体系后，有效地解决了剩余劳动力的转移

5、和消化，激发了农户学科学，用科学，将实用技术转化为现实生产力的积极性，增强了农户的科技意识，提高了农户的科技素质，使有限的庭园得到了高层次利用，为繁荣城乡市场的菜篮子做出贡献。发展农村沼气，建设生态家园，可以将妇女从繁重的厨房劳作中解放出来，腾出时间从事庭院生产，增加经济收入。有利于提高农村人口的生活质量和健康水平，减少常见病的发病率。调查表明，应用沼气池管理粪便的村民比未使用沼气池的村民肠道传染病减少62.577.8%；使用沼气做能源的村民唾液溶菌酶含量高于燃煤村民1.3倍，碳氧血红蛋白的平均值则低于燃煤居民28%，显示了使用沼气做能源，不仅可降低室内空气污染，提高空气质量，还具有增进人体健

6、康的作用。沼气工程的建设可以为当地新创造100多个就业机会，就业机会通过发展养殖业饲料生产和沼气工程等实现，据调查可以拉动当地畜禽养殖业发展，带动800农户，每户按养殖10头猪计算，每头猪1000元，每户每年能增收10*1000元=10000元。沼渣沼液又可以拉动当地无公害种植业的发展，拉动面积6.0万亩，惠及800农户，每户能降低种植成本200-400元左右。如果每户为三口之家，则平均人均增收3300元，每户增收10000万元，社会效益显著。令企业可以与农户签订长期供应协议，定时收集粪污和收购种猪，实现双方共赢。（4）生态环境效益项目建成后，将养殖场的猪粪及冲洗污水进行厌氧发酵，消除养殖场粪

7、污对环境的污染，实现粪污的无害化处理。本工程产生的沼气是一种优质能源，可用来周围农户炊用，减少对外部能源的依赖性。其次，沼渣、沼液是优质的有机肥，施用于周边果园和农田，既减少了化肥、农药的使用量，又可改善土壤环境质量，减轻农业面源污染，促进企业周围水土资源的合理利用和生态环境的良性循环。1.1.14 结论与建议结论：本项目方案的设计依据科学合理，内容考虑全面，建立了以沼气工程为纽带，养殖粪污循环利用的解决方案。本项目实施后，可产生巨大的经济、社会、生态、环境效益，为xx市乃至xx市的沼气工程建设及资源循环利用工程中起到很好的示范作用。建议：项目主管部门应制定严格的项目保障措施，加强资金使用的监

8、管，按照项目实施方案及建设内容安排资金，专款专用，杜绝挪用。技术依托单位须加强技术指导，开展技术咨询与培训，确保项目顺利实施；项目区有关部门要建立健全有效的管理机制；建议省农业厅尽快立项，早日产生效益，发挥示范作用。1.2 报告编制依据1.国家能源中长期发展规划纲要（20042020）（草案）；2.国家“十一五”能源发展重点专项规划；3.农业部大中型畜禽养殖场沼气工程建设规划；4.国家环保总局畜禽养殖污染防治管理办法（第9号令）；5.国家环保总局畜禽养殖业污染防治技术规范（HJ/T81-2001）；6. xxxx奶牛发展有限公司提供的相关资料。1.3 主要研究内容1.项目建设的必要性；2.建设

9、条件分析；3.建设内容、规模及目标；4.工艺技术方案及设备；5.项目实施计划安排；6.投资估算与资金筹措；7.效益分析及评价。1.4 主要技术经济指标表1-1 主要技术经济指标序号名 称单 位指标值1产品品种与年均产量沼气m3109500沼渣沼液肥t87602投资土建万元38.18仪器设备万元129.86公用工程万元14.0间接费用万元45.5不可预见费万元2.28流动资金万元2.28总投资 232.1万元万元331.033资金筹措财政部扶持资金万元90企业自筹资金万元142.14效益分析年收益万元104.03运行成本万元31.67利润万元72.36税前内部收益率%20.88税前动态投资回收期

10、年4.79税前净现值万元210.92税后内部收益率%18.22税后动态投资回收期年5.49税后净现值万元191.94第2章项目建设的必要性和可行性2.1 项目由来xxxx奶牛发展有限公司位于xx市xx镇xx村村，占地60亩，存栏奶牛560头，计划投资建设600立方米沼气工程，供牛场和xx村村200户农户用气。xx市位于胶东半岛中部，隶属于xx市，是国务院确定的沿海地区对外开放县市，也是中国农村综合实力百强县市之一，2006年10月国家统计局公布的结果表明，xx市由上年的全国第100名上升到第64名。位于xx、烟台、威海三大沿海开放城市之间，居山东省正在建设的半岛城市群和半岛制造业基地的中心，距

11、xx港90公里，距xx国际机场60公里，在xx市“一小时经济圈”内，素有“xx后花园”之称，属山东最适合居住和创业的首选城市。2.2 建设的必要性2.2.1 保护环境、维持生态平衡的需要1.水体污染畜禽养殖场的污水中含有大量的污染物质，主要污染指标有BOD、COD、SS、大肠杆菌、蛔虫卵、氮和磷等。据环保部门对大型养殖场排出粪水的检测结果，COD超标5070倍，BOD超标7080倍，SS超标1220倍。按照目前我国规模化养殖场对环境污染的管理状况和正常水冲粪的流失率计算，一个10000头猪规模的养殖场每年有157吨COD和117吨BOD流失到水体中，已相当于具有一定规模的工业企业的污染物排放量

12、。如果管理不善，这些高浓度畜禽有机污水排入江河湖泊中，将造成水质不断恶化，畜禽污水中的高浓度N、P是造成水体富营养化的重要原因；畜禽污水排入河流中，会使对有机物污染敏感的水生生物逐渐死亡，严重威胁水产业的发展。畜禽粪便污染物不仅污染地表水，其有毒、有害成分还易渗入到地下水中，严重污染地下水。它可使地下水溶解氧含量减少，水质中有毒成分增多，严重时使水体发黑、变臭，失去使用价值。畜禽粪便一旦污染了地下水，极难治理恢复，将造成持久性的污染，因此需要将养殖场的粪污进行处理，并进行综合利用。2.空气污染养殖场产生大量恶臭气体，其中含有大量的氨、硫化物、甲烷等有毒有害成分，污染周围空气，严重影响了空气质量

13、。国际上许多发达国家都对恶臭气体的排放有严格的规定，如日本在恶臭法中，确定了8种恶臭物质，其中有6种与畜牧业密切相关，随着规模化畜禽养殖业的发展，畜禽养殖场的恶臭危害饲养人员及周围居民身体健康，并且也影响畜禽的正常生长。3.农作物危害高浓度的污水用于灌溉，会使作物陡长、倒伏、晚熟或不熟，造成减产，甚至毒害作物，出现大面积腐烂，据调查，一些规模化畜禽养殖场的“肥水”造成周围农作物危害，农民要求赔偿的现象经常发生。此外，高浓度污水可导致土壤孔隙堵塞，造成土壤透气、透水性下降及板结，严重影响土壤质量。2.2.2 促进农业资源综合利用，提高经济和社会效益的需要。我国面临着巨大的能源与环境压力，国内石油

14、、煤炭资源日渐枯竭，每年的石油进口量达到9100万吨以上；同时，矿物能源的无节制使用，引起了日益严重的环境污染问题。我国天然气缺口很大，其中人均生活用气只是韩国的1/5，尤其是农村燃气供应缺口更大。要实现2020年国民经济翻两番的目标，保障可靠的燃气供应是必备条件，因地制宜的利用当地生物质能资源生产各种可再生能源成为当务之急。沼气归类于绿色能源，把它作为优质的燃料，将得到高品位的燃气；同时沼气户用适用于大中小型沼气工程和规模化生产，必将发展形成前景广阔的新兴产业，产生良好的经济效益和社会效益。生产过程中产生的沼液、沼渣又是优质有机肥料，为生态农业的种植业所必需，因此，在强调可持续发展的大背景下

15、，大力推广沼气工程建设是十分必要的。2.2.3 提升企业综合竞争实力，实现可持续发展的需要该项目为xxxx奶牛发展有限公司沼气生产与综合利用工程，不仅可以改善环境，还可以充分利用猪粪发酵产生的能源，有利于带动地方经济的发展。沼气发酵工程中产生的沼渣、沼液用于农作物的灌溉施肥，发展有机、绿色和无公害农产品，可促进农业生态良性循环。由于煤炭、电力、液化气等能源价格不断上涨，能源成本不断增加，已对企业效益产生一定影响；其次，厌氧发酵生产沼气目前技术成熟，发展前景广阔，属于可再生能源，沼气可用于生活燃气、发电和锅炉供暖等。因此，建设沼气工程对企业提升综合实力，实现可持续发展具有重要意义。2.3 建设的

16、可行性2.3.1 具备建设示范性能源工程的现实条件xxxx奶牛发展有限公司是由xx市人民政府鼓励兴建的集科学饲养、品种改良、技术服务、科技推广为一体的中型养殖基地。养殖场现有存栏奶牛560头，为沼气工程提供了足够的粪源；养殖场管理规范、有雄厚的技术与资金实力，为沼气工程的建设提供了可靠的资金保障；养殖场占地14亩，可为沼气工程提供足够的场地；另外，养殖场周围有大量果园和农田，足以消纳沼气工程产生的沼渣、沼液。综上所述xxxx奶牛发展有限公司具备建设沼气工程的现实条件，本工程建成后必将达到良好的运行效果和优良的示范性。2.3.2 有雄厚的经济实力和技术力量xxxx奶牛发展有限公司自开工建设以来，

17、现已完成1500头种猪的养殖规模，全部按照国外先进水平规划设计建设，实行封闭式全进全出工厂化生产管理方式，该场现为储备肉活畜储备基地，畜禽良种工程重点单位，xx市重点种畜禽场，并与该县及周边地区600余养殖户建立长期稳定的产销合作关系。养殖场内配套设施齐全，有一支懂技术、善管理、会经营的科技队伍。因此，xxxx奶牛发展有限公司在沼气工程项目用地、资金筹措和技术管理等方面都有可靠保障。2.3.3 有充足的生产原料xxxx奶牛发展有限公司现有奶牛存栏量560头，日产粪污10吨，该粪污COD高，可生化性好，是厌氧发酵的良好原料。充足的奶牛粪污为项目建设提供所需的原料。2.3.4 对沼渣、沼液消纳有较

18、好的规划该沼气工程项目建成后，产生的沼气主要用来周围农户炊用；沼渣、沼液用于周围果园农田的灌溉施肥。xxxx奶牛发展有限公司周围有大量果园农田，足以消化工程产生的沼渣、沼液。2.3.5 有相关政策的支持国家为了推进农村养殖业、种植业等行业的循环经济的落实，相继出台了相应的支持政策，如果能申请到国家的扶持资金，将对项目的建设提供重要的帮助。（1）国务院关于加快发展循环经济的若干意见明确指出“加大对循环经济投资的支持力度。各级投资主管部门在制定和实施投资计划时，要加大对发展循环经济的支持。对发展循环经济的重大项目和技术开发、产业化示范项目，政府要给予直接投资或资金补助、贷款贴息等支持，并发挥政府投

19、资对社会投资的引导作用。各类金融机构应对促进循环经济发展的重点项目给予金融支持”。（2）中华人民共和国可再生能源法于2005年2月28日第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过。国家将可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域，通过制定可再生能源开发利用总量目标和采取相应措施，推动可再生能源市场的建立和发展。国家鼓励各种所有制经济主体参与可再生能源的开发利用，依法保护可再生能源开发利用者的合法权益。52第3章市场供求分析及预测3.1 沼气产量估算及供求平衡分析3.1.1 沼气产量养殖场现有奶牛存栏量560头，建设一个容积为600m3的CSTR厌氧反应/储气一体罐，CSTR罐的容积产气率

20、按0.5计算，本工程日产沼气为300m3，年产气量为10.95万m3。3.1.2 沼气工程可提供的能源预测与分配根据业主要求，本工程所产沼气主要用于周围农户炊用，本工程建成后，年产沼气10.95万m3，按1m3沼气1.5元计算，可产生效益16.43万元，足以满足周围200户自身用能。3.2 沼渣、沼液产量估算与供需平衡分析3.2.1 施用沼渣、沼液的必要性沼渣、沼液用于农田、果园施肥，在保持和提高土壤肥力的效果上远远超过化肥。其中的磷属有机磷，肥效优于磷酸钙，不易被固定，相对提高了磷肥肥效；沼渣、沼液中含有大量腐殖质，调节土壤的水分、温度、空气和肥效，适时满足作物生长发育的需要，并可改良土壤，

21、提高作物产量；沼渣沼液还可调节土壤的酸碱度，形成土壤的团粒结构，延长和增进肥效，提高土壤通透性，促进水分迅速进入植物体，并有催芽、促进根系发育等作用。同时，沼液还是高效的叶面肥，具有较强的抗病虫害作用。实践证明，由于沼肥的肥效和其特有的性质，可生产优质农产品和无公害绿色产品，改善瓜果、蔬菜口感品质，提高产品档次。不仅病虫害可大大减少，同时可以提高蔬菜、水果的贮存时间，这在农业生产中是很重要的一个增收环节。沼渣、沼液肥效成分及适用范围见表3-1。表3-1 沼肥成分表肥料有机质（%）氨基酸（%）全氮（%）全磷（%）全钾（%）适用范围沼液/0.03-0.080.02-0.070.02-0.060.0

22、049-0.01沼液可直接用于各种作物，作基肥，也适合作追肥。沼渣35-5010-24.60.78-1.610.4-0.710.6-1.2沼渣可直接作基肥，也可堆沤后再施用。3.2.2 沼渣、沼液产量估算本工程年产沼渣沼液8760吨。3.2.3 沼渣、沼液供需平衡分析xxxx奶牛发展有限公司周围有大面积果园农田，按照一般经验，每亩农田每年可消纳沼液沼渣肥20t，该项目所产沼液沼渣所需接纳农田的面积分别为438亩，据现场调查，该沼气工程生产的沼液沼渣有足够的消纳空间。沼肥对土地具有良好的促肥效果，可作基肥，也可作追肥；但必须考虑场区承载量。沼肥的施用量与种植农作物的品种、多少、生长周期及季节等有

23、关。本工程所产沼渣与沼液所需消纳土地的面积如表3-2。表3-2 施肥量预算种植品种消纳土地的面积/亩沼渣沼液果园438亩通过以上数据分析，xxxx奶牛发展有限公司沼气工程建成后产生的沼渣沼液可为周边的果园农田贡献部分肥料，不足部分种植农户可采用其它形式肥料补足。3.3 农业发展循环经济的需求循环经济理论是建设生态综合种养园区的支撑理论。循环经济的本质就是物质、能量的梯次和闭路循环使用。以“整体、协调、循环、再生”为总的指导思想，按照“减量化、无害化、资源化、生态化”的原则，以污染物的资源化利用为切入点，促进物质和能量的循环，形成一个经济、合理、完整、多层次、多功能的良性循环系统，最终实现污染的

24、“零排放”。该沼气工程产生的沼气不仅可解决养殖场周围农户炊用，沼渣、沼液还用于附近农田施肥，变废为宝，资源全面综合利用，为社会主义新农村建设提供基础。同时，该项目“三沼”综合利用，提供能源的基础上切断了污染源，避免造成二次污染。第4章项目承担单位基本情况4.1 建设单位情况xxxx奶牛发展有限公司位于xx市xx镇xx村村，占地60亩，存栏奶牛560头，计划投资建设600立方米沼气工程，供牛场和xx村村200户农户用气。xx市位于胶东半岛中部，隶属于xx市，是国务院确定的沿海地区对外开放县市，也是中国农村综合实力百强县市之一，2006年10月国家统计局公布的结果表明，xx市由上年的全国第100名

25、上升到第64名。位于xx、烟台、威海三大沿海开放城市之间，居山东省正在建设的半岛城市群和半岛制造业基地的中心，距xx港90公里，距xx国际机场60公里，在xx市“一小时经济圈”内，素有“xx后花园”之称，属山东最适合居住和创业的首选城市。4.2 技术依托单位情况4.2.1 公司简介xx环境工程有限公司是一家专业从事沼气工程、水处理工程和循环经济规划的研究开发、工程设计与施工、技术咨询服务的环保公司。具备国家颁发的甲级咨询服务资质、甲级环保工程设计资质、生态规划咨询和施工资质、固体废弃物处理乙级资质、环保设施运营资质，是国家级废物循环利用示范基地。公司通过环境质量双体系认证，是xx市环保企业唯一

26、市级企业技术中心。公司现有工程技术人员中大学以上学历员工占90%，其中博士、硕士占30%，专业结构合理。xx公司成立十五年来，立足于生物质能源和水资源领域，向客户提供基于循环经济理念的系统的解决方案，力求为客户创造废弃物资源化利用的最大价值。公司先后完成各类环境工程项目300多个，其中大型畜禽沼气工程近30处，分布于12个省份，其中包括国家财政专项扶持资金项目、亚洲发展银行贷款项目、环保系统专项资助项目、国际合作专项扶持资金项目、地方政府专项扶持资金等各类项目，为我国沼气工程建设做出了显著贡献。近年来xx在国际技术交流与合作方面取得了显著的成绩，在沼气工程领域，xx代表中国政府引进了欧洲最先进

27、的沼气工程技术“丹麦NIRAS公司有机废弃物联合消化沼气工程技术”，获得丹麦政府PFP(友好合作项目)，于2006年正式与NIRAS公司签订了长期合作协议。xx以“业主放心，社会安心，xx宽心”为企业社会责任，在2003年承担了山东省环保局山东省畜禽养殖业污染物排放标准制定工作；2004年承担了国家国债专项项目规模化畜禽粪污处理与综合利用环保装备产业化示范项目，现已具备研制和生产畜禽粪污处理和综合利用各项装备的能力。公司除了为客户提供优质的工程建设服务外，还将竭诚为客户提供新农村建设规划、循环经济规划增值服务；对于条件具备的项目可提供CDM项目运作咨询和其它援助资金运作咨询增值服务。第5章项目

28、选址5.1 选址原则（1）符合国家政策和生态能源产业发展规划；（2）满足项目对原材料、能源、水和电的供应需求；（3）交通方便；（4）充分利用地形地貌，节约项目用地，尽量不占农田；（5）满足当地养殖业的防疫要求，并远离水源。5.2 所在区基本情况xx市地处xx市西南角，是一个多民族聚居的高原山区农业县，全县区域面积2103.46平方公里，辖12个乡（镇），其中民族乡（镇）5个，有耕地面积28万亩，有各类型草地面40万亩。农作物的秸秆资源和牧草资源十分丰富。xx市气候独特，具有大陆高原干热河谷气候和以岛状南亚热带为基带的立体气候特点，光照充足，热量丰富，雨量充沛，春暖冬温高，从河谷至山顶年均气温2

29、0.5摄氏度-6.6摄氏度，年均降水947.9-1553mm，年均日照2413-1955小时，无霜期长达315天。xx市xxxx奶牛发展有限公司位于xx市垭口镇完全村，为丘陵河谷地带，距县城18公里，猪场与214省道连接有6公里，地理位置优越，交通通讯发达。一年中都不缺青饲料，秸秆等干饲料也量大质优，具有发展种猪的天然优势。5.3 选址方案根据本项目特点和业主提供资料，本项目建设地点位于xx市垭口镇完全村，规划新建了专用交通道路，交通条件得天独厚，为企业产品、饲料调运提供了良好的交通运输条件。项目建设地远离村庄，地势平坦，排水方便，水源充足，水质良好，符合防疫和环保条件，资源优势与气候优势利于

30、沼气和沼渣沼液肥生产。第6章生产工艺技术方案分析6.1 厌氧发酵技术发展现状（1）欧洲沼气工程技术应用现状欧洲的沼气厂从20世纪70年代开始建设，90年代进入快速发展期，到2000年以后欧洲的沼气产业更是得到了迅猛发展。在1997年，欧洲仅有沼气工厂767座，2004年发展到4000多座。以德国为例，1997年拥有沼气厂500座，2000年发展到1000座，截至2006年，已经突破3500座。欧洲的沼气工程得到迅速发展的根本原因，在于欧洲各国对可再生能源的鼓励政策（各国政府相继制定了发电上网优惠政策）、严格的环保法律和政府引导下的经济效益驱动。欧洲沼气厂的主要盈利途径是依靠沼气发电，其技术特点

31、是低能耗、产气率高和热电联产（CHP）完善。目前大多数采用以高浓度有机废弃物联合消化为特点的CSTR工艺，并配备了热电联产系统。这种全混式CSTR的工艺是先对各类畜禽粪污及其它有机废弃物进行预处理，调整进料TS浓度612%范围内，泵入带有机械搅拌的CSTR反应器，其容积产气率视原料和温度不同，通常在0.85.0m3/m3之间。沼气经热电联产系统转化为电能和热能，产生的电能并网销售，回收的热能通常用于周边农场、村镇供热以及补偿沼气工程本身所需的热消耗。由于CSTR工艺产气率高，费效比显著，热电联产产生的热能通常大于原料加热所需热量，大大降低了沼气生产成本。在欧洲，沼气厂产生的沼液沼渣，一般不经固

32、液分离直接用于农田施肥。（2）我国沼气工程技术应用现状我国于1979年召开了全国沼气工作会议，1980年成立了沼气工程协会，大中型畜禽养殖场沼气工程技术在近几年得到快速发展。到2005年底，全国已建成养殖场沼气工程3500处。经过二十多年的大中型沼气工程尝试和探索，证明比较成功的技术有UASB、USR和HCF等工艺，应用较多的是USR工艺，小部分采用HCF和UASB工艺，近年来，CSTR工艺在国内也得到了越来越多的应用，并取得好良好的运行效果。6.2 常用厌氧发酵工艺简介（1）升流式厌氧污泥床（upflow anaerobic sludge blanket，简称UASB）图6-1 UASB工艺

33、流程图UASB工作原理：废水中的有机污染物在厌氧条件下经微生物降解，转化成甲烷、二氧化碳等，所产气体（沼气）含甲烷大于50%，可作为能源再次利用，主要用于发电、锅炉燃烧等，既可去除有机污染物，又可回收能源。其工艺流程是先对养殖场污水进行固液分离，废水首先被尽可能均匀的引入UASB反应器（污泥反应区、气液固三相分离器包括沉淀区和气室三部分组成）底部，污水在厌氧状态下反应，分解有机物，产生沼气。通过气、液、固三相分离器，可使反应器中保持高活性及良好的沉淀性能的厌氧微生物，经分离污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，气体进入集气室。出水往往需进一步好氧处理，进行达标排放。是一种以环保治理为主，生产能源为辅的

34、能源环保型沼气工程工艺。（2）升流式厌氧固体反应器（upflow anaerobic solid reactor，简称USR）USR工艺流程是先对各类畜禽粪便及其它有机物进行预处理，除去大颗粒和粗纤维物质（进料TS浓度35%）后，进入USR反应器，USR反应器采用上流式污泥床原理，不使用机械搅拌，产气率视温度不同在0.41.2之间。沼渣沼液COD浓度含量很高，不适宜好氧处理达标排放，一般用于农田施肥进行生态化处理，是典型的能源生态型沼气工程工艺。采用USR工艺产生的沼气如进行热电联产(CHP)，热能输出部分可满足20左右原料的升温要求，在我国北方地区的冬季，自身热量无法满足运行要求，需要使用锅

35、炉或其它能量进行加热。（3）完全混合式厌氧消化器（complete stirred tank reactor，简称CSTR）CSTR工艺流程是先对各类畜禽粪便及其它有机物进行粉碎处理，调整进料TS浓度813%范围内，进入CSTR反应器后，CSTR反应器采用下进料上出料方式，并带有机械搅拌，图6-2USR工艺流程图图6-3CSTR工艺流程图产气率视原料和温度不同在0.85.0之间。沼渣沼液COD浓度和TS浓度含量高，一般不经固液分离即可直接用于农田施肥，是典型的能源生态型沼气工程工艺。采用CSTR工艺产生的沼气如进行热电联产(CHP)，热能输出部分可满足大部分北方地区冬季的原料加热要求，不需外来

36、能源加热。6.3 一体化设备简介德国、丹麦、荷兰等发达国家的沼气工程装备已达到设计标准化、产品系列化、生产工业化，质量得到有效控制。工程装备的组装技术也达到模块化、规范化。其大型厌氧消化装置（容积为2000-5000m3）为圆柱型立式罐，多为钢结构（Lipp罐居多），小型厌氧消化装置（容积在200-1500m3）多为圆柱型立式罐、钢结构或钢筋混凝土结构。二级厌氧消化装置（立式罐）顶部常常装有双膜储气罩，构成了发酵、储气一体化装置，既节省了单独设计储气装置的费用（比分体式降低15%左右）和占地面积，又解决了在寒冷地区冬季储气装置水封防冻的问题，丹麦一体化设备如图6-4。在德国，建设沼气工程以获取

37、能源为主要目的。这种采用作物和粪便两种原料进行混合发酵的沼气工程在德国得到快速发展。由于混合发酵原料SS含量和TS浓度都比较高，适合采用全混合厌氧反应器。从采用的反应器类型看，约90%为立式全混合反应器，少数采用卧式反应器，主要用于含沙和纤维量高的原料，而且受结构限制，此类反应器的容积一般低于300m3，还有不到10%的工程采用两种反应器联合应用的方式。随着材料技术的发展，一些工程采用了将发酵罐和储气柜一体化的设计，即在反应器的上部安装双层膜用以储存沼气，见图6-5和图6-6。德国LIPP公司不仅开发了LIPP卷罐技术，还开发了沼气发酵和沼气储存为一体的罐体。图6-4丹麦一体化设备图6-5双层

38、膜顶反应器结构示意图图6-6双层膜顶反应器照片受结构的局限，这种反应器的容积最大不宜超过1000 m3，如果建造更大容积的反应器，则多采用立式大型全混合反应器，即我公司现在用的CSTR工艺。6.4厌氧储气一体化发酵设备的优势将自有技术普通碳钢厌氧拼装罐与柔性气柜相结合，对其优点从结构、经济性和推广度三方面进行分析。（1）结构厌氧拼装罐，罐体由相同尺寸的带孔钢板通过螺栓连接而成，经电泳处理，现场拼装后无需作防腐处理，罐壁板设计较简单，加工也较容易，加工精度高，配合误差小。普通钢板厌氧拼装罐的设计、施工难点在罐顶。顶部换作柔性气柜后，搅拌机可改为侧入式搅拌，使罐顶不再是承重构件。柔性气柜的优势在于

39、可增强发酵池有效容积，提高产气率；保证供气压力平衡，有利于沼气使用和厌氧罐结构稳定；碳钢导热系数29W/(m)，PVC膜材导热系数0.42W/(m)，PVC膜材导热系数远低于碳钢，无需保温，重量小，可折叠，运输方便。（2）经济性采用厌氧储气一体化发酵设备比现有技术节省成本18.6%左右，占地节省9%，且工期可节省一半。（3）推广度目前的小型沼气工程普遍存在投资高，收益低的问题，导致小型沼气工程很难建设和发展，基本靠国家资金扶持或直接被放弃。若将设备标准化、规范化、成套化，其中的关键设备沼气产生与收集设备产品化，批量化生产可使设备成本降低，设备一体化可使土建费用减少，标准化可使工期缩短。可将厌氧

40、发酵与储气一体化设备、预处理粉碎机、搅拌机、脱硫罐、水封罐、气水分离器等均设备化，施工时只需按定好的位置布管布线，大大提高了施工速度，降低了施工难度。工程完成后，业主可通过简单的操作完成沼气工程的运行与维护，不需投入过多的人力物力，也不需很高的技能水平。此外，由于此设备可进行拆卸和再安装，很容易回收利用，减少垃圾，实现资源循环。具体几种工艺的比较见表6-1。表6-1常用厌氧发酵技术的比较序号类别CSTRUASBUSR一体化设备1原料范围所有类型有机原料高COD污水各类畜禽粪便所有类型有机原料2原料TS浓度513%2%35%513%3应用区域全国各地中部、南部中部、南部全国各地4水力停留时间10

41、30天15天815天1030天5单位能耗低高中等低6单池容积300-3000m3200-3000m3200-2000m3300-1000m37操作难度中等易中等中等8产气率0.55.00.30.80.41.20.51.09经济效益较高中高较高10沼液处理难度难易难易6.5 工艺选择原则（1）采用先进、成熟、运行可靠的沼气工程技术，适应企业的发展；（2）在保证沼气工程达到设计要求的前提下，尽量减少投资和运行成本；（3）设备质量优良可靠，确保运行稳定，具有良好的性价比，创建“放心工程”；（4）沼气系统力求操作管理简便，降低劳动强度。6.6 工艺流程根据前面的工艺介绍及表6-7的对比结果，本工程选用

42、CSTR一体化工艺，流程如下图所示：脱硫塔气水分离器CSTR+气柜一体化设备鲜粪切割泵户用太阳能温棚沼液贮池阻火器增压风机人工格栅冲洗废水（地下水）集污池附近农田调粪池太阳能温棚泵水管路沼渣沼液管路沼气管路图6-7工艺流程图6.7 工艺流程说明冲洗废水或地下水自流进入集污池，集污池上设置太阳能温棚增温，污水经过人工格栅与猪粪一起进入调粪池，在浆式搅拌机的作用下，粪水混合均匀，调粪池上增设温棚进一步增温，原料由切割泵泵入CSTR厌氧反应一体化设备，原料在厌氧反应一体化设备内的厌氧菌的作用下厌氧发酵，产生的沼气，沼气经过脱水、脱硫，经过阻火器户用；CSTR厌氧反应一体化设备出来的沼渣和沼液流入沼渣

43、沼液贮池用来灌溉果园和农田。6.8 工艺单元设计6.8.1 原料预处理单元（1）格栅渠废水经过格栅渠，通过格栅去除废水中大的悬浮物体后，废水自流进入集污池。总容积：5m3（30.51m）结 构：钢砼结构数 量：1座主要设备： 细格栅：规 格:5mm数 量：1台（2）集污池由于冲洗废水排放周期性，水量变化大，因此需要将废水引入集污池停留一定的时间，保证后续构筑物的正常运行，若废水量不足，则采用山水调粪，技术参数为：总容积：40m3（5.08.01.0m）结 构：钢砼结构，地上0.5m，地下0.5m数 量：1座主要设备：提升泵型 号：CT53.7-65数 量：2台（1用1备）功 率：3.7kw流

44、量：30m3/h扬 程：18m（3）调粪池技术参数为：总容积：20m3（ 4.01.7m）结 构：钢砼结构数 量：1座主要设备： 浆式搅拌机型 号：BJB4/6-320/3-980功 率：4kw数 量：1台 切割泵型 号：AS30-2CB功 率：3.0Kw扬 程：11m流 量：42m3/h数 量：2台（1用1备）6.8.2 核心单元建设600m3CSTR厌氧消化器、250m3柔性沼气储柜一座。（1） CSTR + 气柜一体化设备工艺尺寸：99307800mm总容积：600m3数 量：1座配套设备： 搅拌装置功 率：7.5kw数 量：1台（2）沼气净化系统 脱硫装置功 能：用于脱除沼气中的H2S

45、气体型 号：TRTL-600尺 寸：D=0.6m，H=1.8m数 量：2台 气水分离器功 能：用来除去沼气中的凝结水型 号：TRSF-600尺 寸：D=0.6m，H=1.2m数 量：1台 阻火器功 能：防止沼气回火而引起爆炸型 号：干式阻火器数 量：1台 沼气增压风机功 能：增加沼气的压力，以便户用型 号：LSR-80数 量：1台6.8.3 后处理单元（1）沼液贮池总容积：40m3（4.0 m4.0m5.0m，斗深2.944m）结 构：钢砼，地上3.0m，地下3.0m数 量：1座配套设备沼液泵型 号：CP53.7-65流 量：30m3/hr扬 程：18m转 数：1450r/min功 率：3.7kw数 量：2台6.8.4 配套设施区（1）办公室尺 寸：7.5m4.5m3.3m结 构：砖混结构，地上式（2）值班室尺 寸：6.0m4.5m3.3m结 构：砖混结构，地上式（3）净化间尺 寸：6.0m4.5m3.3m结 构：砖混数 量：1间（4）配电室尺 寸： 4.5m3.0m3.3m结构形式：砖