某种猪养殖大型沼气工程初步设计方案.docx
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1、某种猪养殖大型沼气工程初步设计方案初步设计方案编制单位:*公司编制日期:2009年6月6日2.3建设条件项目区基本情况*县地处*省西北部,位于东经117。3r118。10,北纬33。4034l(r,是徐 州东南门户。北临邳州市,东与宿迁市毗邻,西南部与安徽泗县、灵壁接壤。全县 面积1773平方公里,辖16个镇,401个村(居)委会,人口 130万。睢宁县具有 优越的资源优势,以粮、棉、油为主,林果、畜牧、蚕桑、工副业并举的国家综合 农业基地,盛产优质小麦、玉米、山芋、山羊、黄牛与生猪。农副业非常发达,已 列为全国商品粮基地县、优质棉基地县与生态农业示范县。2.3.1 项目区现状描述:*公司是由
2、杭州萧山法庆农牧进展有限公司、杭州全信种猪有限公司与杭州萧 山东江供港良种猪场三家养猪企业共同投资兴建的,创办于2007年10月,是目前 苏北最大的集养殖、屠宰、肉食深加工、有机肥生产为一体的大型养猪基地。位于 睢宁县王集镇鲁庙村,104国道833公里处北侧,猪场总占地面积182亩,猪舍总 面积25000平方米,仓库、办公楼、职工宿舍及猪粪收集棚25000平方米,种公、 母猪1400头,年出栏商品猪2.5万头。2.3.2 项目区可消纳沼渣、沼液的农田及种植情况项目单位邻近建设能够消纳沼渣、沼液的农牧业观光示范园。将粪尿混合物在 厌氧反应器内通过微生物分解,杀灭了有害病毒菌,变成腐熟的液状肥料,
3、可对作 物实施喷灌、浇灌、滴灌,具有杀虫、防虫、抗旱、保菌、增产增收等多种作用, 是生产绿色无公害有机农产品必不可少的肥源,周边有万亩优质三水梨园,完全能 够消纳项目排放的沼液沼渣,商品有机肥还能够就近销售给农民进展种植业,增加 企业的经济效益。第三章设计根据与原则3初步设计编制根据1、*省进展与改革委员会与*省农林厅文件:关于*公司大型沼气工程项目可行性研究报告的批复;2、建设单位提供的有关数据资料3、初步设计编制中所使用的建筑工程、沼气工程建设标准及规范:规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范NY/T 1222-2006规模化畜禽养殖场沼气工程运行、保护及其安全技术规程NY/T1221-2006
4、沼气工程技术规范 第1部分:工艺设计NY/T1220.1-2006沼气工程技术规范 第2部分:供气设计NY/T 1220.2-2006沼气工程技术规范 第2部分:供气设计NY/T 1220.2-2006沼气工程技术规范第3部分:施工及验收NY/T 1220.3-2006沼气工程技术规范 第4部分:运行管理沼气工程技术规范 第5部分:质量评价畜禽养殖业污染物排放标准污水综合排放标准建筑结构荷载规范砌体结构设计规范建筑地基基础设计规范混凝土结构设计规范建筑抗震设计规范钢结构设计规范建筑设计防火规范工业建筑防腐蚀设计规范建筑防雷设计规范给水排水工程构筑物结构设计规范NY/T 1220.4-2006N
5、Y/T 1220.5-2006GB18596-2001GB8978-1996GB50009-2001GB50003-2001GB50007-2002GB50010-2002GB50011-2001GBJ17-88GBJ16-87GB50046-95GB50057-94GB50069-2002给水排水工程混凝土构筑物变形缝设计规程 CECS117: 2000给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程CECS137: 2002工业与民用供配电系统设计规范GB50052-95低压配电装置及线路设计规范GBJ54-83爆炸与火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-
6、92电力装置的继电保护与自动装置设计规范GB50062-923.2设计原则(1)执行国家关于环保的政策,符合国家的有关法规规范及标准。(2)使用先进、成熟的技术与设备,保证工程质量,使运行稳固,管理方便灵 活,尽可能实现自动操纵,减轻日常工作强度,提高管理水平。(3)按“减量化、资源化、无害化”的原则,妥善处理与处置生产过程中产生的 沼渣、沼液、废水防止二次污染。第四章总体布局4.1 总体设计指导思想根据项目可研报告与农业部关于该项目的批复,通过现场实地勘测,收集资料, 进行方案讨论,着重从总平面、工艺选择、池体结构、配套设施、环境保护、设备、 电气、安全、给排水、加热保温、建筑单体与技术经济
7、等环节进行了分析研究,形 成该初步设计技术方案。按照建设部“建筑工程设计文件编制深度的要求(09年新版)”与*省农林厅 “*省农业基本项目(沼气工程)初步设计编制要求”完成本初步设计方案。在设计方案中,充分利用场地与周边地形条件,提高土地利用率,力求最佳设 计布局方案,在满足工艺要求的前提下,努力制造出一个整体有序、布局合理、物 流畅通、环境优美的沼气中心,提供安全、卫生、清洁的工作环境。4.2 布局划分根据项目选址原则与工程运行过程对材料、能源的需求,考虑猪粪、尿冲洗 水收集的要求,项目建设地点选择在徐州宁山种猪场内,已预留5亩沼气工程建设 用地。养殖场远离居民区,周边均为农田,在养殖场邻近
8、有2处千亩设施疏菜种植 基地,为消纳沼气工程所产生的沼渣、沼液提供了有利条件。4.3 沼气站布置沼气站场区占地3477m2,全场建筑物占地1089m2,场区绿地面积1371m2,绿 化率39.4%,场区内道路及硬化地面占地面积1017m2,建筑密度31.3%,场区内修 主干路(净道)路宽为4.5m,围绕厂内各建筑通道。场区物流沿主辅路干道均能行 走,沼气站内交通道路畅通,消防通道满足要求。沼气站与其它建筑与人员活动区 域相距很远,施工不可能造成对周围环境的影响。总平面布置见初步设计总平面。1、沼气站场区建筑布置分为三个功能区,即沼气生产储存区,包含厌氧发酵系 统与贮气系统;沼气净化、发电区,包
9、含发电机房、净化间与操纵室;预处理区, 包含集水池匀浆进料池;空余部分为绿化草坪与道路,厂区内道路连接成一个整体。2、沼气站布置依场区现有面积,考虑建筑、场区方位等与沼气生产各环节与发 电输配方案,设计沼气站内物流由东到西,排水向西北方向,以期各类能流物流运 移路程最短。道路各操纵点之间纵向、横向坡度均大于1.0%,场区双车道路边转弯 半径为6mo3、交通组织:沼气站内要紧物流直接与各功能区连接,沼气站与整个场区交通 环路通畅,消防通道满足要求。4、沼气站内各类建筑与总平面技术经济指标如下:沼气站内建筑项目一览表序号名称尺寸mXm数量序号名称尺寸mXmXm数量1操纵室16沼液池500m312净
10、化室17贮气膜顶500m313发电机房18集水池14洗手间19匀浆池4)15厌氧发酵罐1500 m3110进料池1第五章工艺设计5.1 粪便资源量项目承担单位*公司是由*公司投资的大型养殖企业,创办于2007年10 月,位于*处北侧,猪场总占地面积182亩,猪舍总面积25000平方米,仓库、 办公楼、职工宿舍及猪粪收集棚25000平方米,种公、母猪1400头,年出栏商品猪 2.5万头。发酵粪便资源量按:1、种母猪存栏1400头;每头猪日产鲜粪6公斤,计8.4吨。日产猪尿及冲洗 水8公斤,计11.2吨。2、商品猪存栏量10000头;每头猪日产鲜粪2公斤,计20吨。猪尿及冲洗水 6公斤,计60吨。
11、3、合计日产鲜粪28.40吨,猪尿及冲洗水71.2吨,总粪污量99.60吨。5.2 设计参数设计发酵污水量:100吨5.2.1 厌氧发酵参数1、有效容积:1500 M32、水力停留时间:15d3、Ph:4、运行温度:33-355、发酵罐日产气量:猪粪水CODcr取26000mg/l (即26kg/M3)计算,USR 发酵罐CODcr去除率为80%,每公斤CODcr产甲烷按0.35M3计算,沼气中甲烷含 量为60%,则最大日产沼气量为:26 X 0.8 X 100 X 0.35 4-0.6=1213M3/d,50M3/h;发电、储气参数:1、日最大发电量:1213X1.5=1820度/天;2、发
12、电机运行时间:12小时/天(间隔运行),即每天& 00点-12:00点与14: 00点-20:00点运行。3、储气容积:500M3,最大间隔时间W10h,间隔时间内最大产气量W500M3, 满足储气要求。5.2.2 发电机余热利用参数:1、余热量:在标准状态下(0, 101.325kPa),每立方米沼气含热值为5500kcl, 其中用于发电热值为1.5kw.hX860kcal/kw.h=1290kcal,占总能量的23.45%;总能 量的40%左右能够以余热的形式回收,则可回收余热量为:5500X0.4=2200kcal;其余的能量以各类形式被缺失掉。本工程可产余热量为:1213X2200=2
13、668600kcal,即:2668600kcal4- 238=11213MJ/天,用于发酵罐增温。5.3 厌氧发酵工艺的选择厌氧反应器工艺分析1、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。它在沼气发酵罐内使 用搅拌与加温技术,这是沼气发酵工艺中的一项重要技术突破。搅拌与加热,使沼 气发酵速率大大提高,完全混合式厌氧反应器也被称之高速沼气发酵罐。其特点是: 固体浓度高,TS 8-12%,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。通常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
14、理含悬浮物高的畜禽粪污与有机 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 地区广泛使用。2、厌氧接触反应器厌氧接触工艺的反应器是完全混合式的,是在连续搅拌完全混合式厌氧消化反 应器(CSTR)的基础上进行了改进的一种较高效率的厌氧反应器。反应器排出的混 合液首先在沉淀池中进行固液分离,污水由沉淀池上部排出,沉淀池下部的污泥被 回流至厌氧消化池内。这样的工艺既保证污泥不可能流失,又可提高厌氧消化池内 的污泥浓度,从而提高了反应器的有机负荷率与处理效率,与普通厌氧消化池相比, 可缩短水力停留时间。目前,全混合式的厌氧接触反应器已被用于废水中SS浓度 较高的高浓度有机废
15、水的处理上。3、上流式厌氧污泥床反应器(UASB)待处理的废水被引入UASB反应器的底部,向上流过由絮状或者颗粒状厌氧污 泥的污泥床。随着污水与污泥相接触而发生厌氧反应,产生沼气引起污泥床的扰动。 在污泥床产生的沼气有一部分附着在污泥颗粒上,自由气泡与附着在污泥颗粒上的 气泡上升至反应器的上部。在反应器上部三相分离器实现气、液、固的分离。UASB 反应器的特点在于可维持较高的污泥浓度,较高的进水容积负荷率,从而大大提高 了厌氧反应器单位体积的处理能力。但是关于SS含量很高的粪污水不适用,而且 投资费用也较大。4、升流式厌氧固体反应器(USR)升流式厌氧固体反应器是一种新型的专用以处理固体物含量
16、较大的反应器,其 构造特点是反应器内不设三相分离器与其它构件。升流式固体沼气发酵工艺适合处 理固体含量(TS) 38%的有机废液。当含高浓度有机物固体(TS38%左右)的废 水由底部配水系统进入,依靠进料与产气的上升动力按一定的速度向上升流通过含 有高浓度厌氧微生物的固体床时,有机物得到分解发酵,并产生了沼气。产生的沼 气随水流上升具有一定搅拌混合作用,使得余下的未消化的固体物与中、上部的微 生物进一步接触与氧化,最终达到较高的去除率与产气率。在TS6%时,需采取 局部强化搅拌措施。5、几种典型的厌氧反应器适用性能比较上述几种典型的厌氧反应器性能比较如表3-1所示。反应器名称优点缺点适用范围完
17、全混合厌氧 反应器(CSTR)投资省、运行管理简 单、具有搅拌装置、 耐冲击负荷能力较 强、产气率高务必要有搅拌装置适用于高浓度、高 悬浮物的粪污处 理厌氧接触反应 器投资较省、运行管理 简单,容积负荷率较 高,耐冲击负荷能力 强停留时间相对较长, 需要设置污泥回流装置适用于高浓度、高 悬浮物的有机废 水上流式厌氧污 泥床反应器 (UASB)处理效率高,耐负荷 能力强,出水水质相 对较好投资相对较大,对废 水SS含量要求严格适用于SS含量低 的可溶性有机废 水升流式厌氧固 体反应器 (USR)处理效率较高,投资 较省,运行管理简单, 容积负荷率较高对进料均布性要求 高,当含固率大于6% 以上时
18、,采取强化搅 拌措施适用于含固量较 高的有机废水表3”几种典型的厌氧反应器性能比较5.3.1 厌氧工艺的选择确定从以上列表可知,各类类型的厌氧反应器各有其优缺点与使用范围,在一定的 条件下选择适当的反应器型式是厌氧处理工艺成功的关键所在。关于养殖场废水而 言,由于需将粪便及冲洗水等一起均匀混合后进入厌氧罐进行厌氧发酵处理,其废 水中含固量很高,因此,本工程选择升流式厌氧固体反应器(USR)是较为合适的, 罐体使用搪瓷罐体,有利于节约投资;较长的水力停留时间也有利于粪污的分解与 消化,沼气的产量也相对稳固,同时,更有利于项目的顺利实施与运行管理。本工程发酵温度选择中温33C-35C。5.4 沼气
19、工程工艺流程:养猪场猪粪、猪尿污水不仅含有高浓度有机污染物与高浓度固态悬浮物,而且富含氮、磷等营养元素,氨氮含量高。针对该猪粪、猪尿的特点,设计工艺使用“格栅拦渣厌氧发酵沼气发电沼液沼渣综合利用零排放”工艺路线。工 艺流程如图3-1所示。气水分离器冲洗污图31工艺流程示意图5.5 工艺说明养猪场每天产生的猪粪、尿经格栅拦渣去除如塑料袋、草绳、树叶等无机杂物 后进入预处理池。预处理池内安装搅拌器,通过搅拌使之均匀,然后泵入厌氧发酵 罐进行厌氧发酵处理,产生的沼气通过热电联产的沼气发电机组用来发电,供给殖 场内作为生产与生活所需部分电能;沼气发电机组所产生的余热用于厌氧消化罐增 温;厌氧发酵所产生
20、的沼液用于无公害蔬菜基地与有机稻田。为了真正做到减量化、资源化、无害化,达到处理结果为零排放的目标,不对 周围环境造成危害,该项目使用将猪粪、尿收集后一同进入厌氧消化罐进行厌氧发 酵处理的工艺路线,与其它养殖场粪污分离后分别处理的方法是完全不一致的。目第一章项目概况51.1 项目名称:51.2 项目建设单位:51.3 项目建设法人:51.4 项目主管单位:51.5 项目监管单位:51.6 项目建设地点:51.7 项目建设规模:51.8 项目总投资及资金筹措: 61.9 项目建设期限:61.10 效益分析:6第二章建设背景概述72.1 项目由来及必要性72.2 项目建设的目标92.3 建设条件1
21、0第三章设计根据与原则113.1 初步设计编制根据113.2 设计原则12第四章总体布局134.1 总体设计指导思想134.2 布局划分134.3 沼气站布置13第五章 工艺设计155.1 粪便资源量155.2 设计参数155.3 厌氧发酵工艺的选择165.4 沼气工程工艺流程:185.5 工艺说明19第六章工艺单元设计236.1 预处理单元236.2 厌氧发酵单元246.3 沼气储存、净化单元256.4 沼气发电单元266.5 沼液、沼渣存储利用单元276.6 建、构筑物汇总一览表286.7 要紧设备材料一览表29第七章建筑设计307.1 设计根据307.2 设计范围307.3 建筑设计30
22、7.4 设计说明31前国内对养殖场畜禽粪便的处理通常是粪污分离后,猪干粪还田或者送至有机肥料 厂,猪尿及冲洗水等进行厌氧处理。这样的工艺路线并没有充分利用猪粪的价值, 处理后的水仍不能达到排放标准,并没有完全做到将治理污染与能源开发、资源回 收利用有机结合起来的目标。因此,我们使用所有猪粪、尿全部进行厌氧处理的工 艺路线,通过沼气生态工程对养殖场大量猪粪、尿进行无害化处理,能够极大消除 污染源,保护环境,改善生态,最终达到污染物零排放,保护生态平衡,促进养殖 生产步入良性循环,推进农业结构的调整。为了不使处理水量增大,应在猪粪、尿与污水收集过程中实行雨污分离的原则, 集粪池与输送粪沟等污水池、
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