规模化畜禽养殖场沼气项目工程设计规范标准.docx
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规模化畜禽养殖场沼气项目工程设计规范标准
规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范
（2010-01-1214:
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杂谈
7前处理
7.1前处理工艺类型
7.1.1“能源生态型”沼气工程
污水通过管道自流入调节池，在调节池前设有格栅，以清除较大的杂物，人工清出的粪便运至调节池，与污水充分地混合，然后流入到计量池，计量池的容积根据厌氧消化器的要求确定。
当以鸡粪为原料时，应在调节池后设沉砂池。
粪便的加入点与厌氧消化器类型有关，一般在调节池加入，带有搅拌装置的塞流式反应器也可直接加入到厌氧消化器。
7.1.2“能源环保型”沼气工程
污水通过管道自流入调节池，在调节池前设有格栅，以清除较大的杂物，调节池的污水用泵抽入到固液分离机，分离的粪渣用作有机肥原料，分离出的污水流入沉淀池，沉淀的污泥进入污泥处理设施，上清液自流入集水池。
7.2前处理的一般规定
7.2.1“能源生态型”沼气工程前处理的一般规定
a、前处理的目的是将粪便污水调质均化，为厌氧产沼气创造条件；
b、污水进入固液分离机前应通过格栅清除污水中较大的杂物；
c、以鸡粪为原料时宜设沉砂池；
d、以牛粪为原料时应有粪草分离装置；
e、沟渠坡度应确保污水自流入沉砂池或计量池。
其设计按GBJ14中第三章的相关规定。
7.2.2“能源环保型”沼气工程的前处理的一般规定
a、前处理的目的是用物理方法尽量清除粪污中的固形物；
b、污水进入固液分离机前应通过格栅清除污水中较大的杂物；
c、应在排污后3h内进行污水的固液分离；
d、沉淀池应设在固液分离机后；
e、沟渠坡度应确保污水自流入沉砂池、集水池。
其设计按GBJ14中第三章的相关规定；
f、固液分离机是否需要与污水中SS浓度和污水量有关，当SS浓度不大于2000mg/l和污水量小于50m3/d时可不用。
7.3格栅
格栅的设计应符合以下要求：
a）格栅应设于集水池前，其数量不宜少于二道，一道粗格栅栅条间隙为20mm～40mm去除大型杂物，一道细格栅栅条间隙为5mm～15mm去除中小型杂物。
格栅应便于清除杂物和清洗；
b）污水过栅流速一般为0.5m/s～0.8m/s，格栅倾角为45°～75°；
c）格栅处应设置工作平台，其高度应高出格栅前最高设计水位0.5m。
采用格栅机时，参照设备说明书。
7.4调节池
7.4.1在进水口处应设置调节池。
7.4.2调节池容积应按式
（1）计算：
V=Q/n…………………………………………………………
（1）
式中：
V—调节池有效容积，单位为立方米（m3）；
Q—畜禽养殖场每日排污水量，单位为立方米每日（m3/d）；
n—畜禽养殖场每日排污次数。
7.5固液分离机
选用固液分离机时，应遵守下列规定：
a）应根据被分离物料的性质、流量、脱水要求，经技术经济比较后选用；
b）污水进入固液分离机的含水率一般不应小于98％；
c）固液分离机的设置应考虑到废渣的贮存、运输。
7.6沉淀池
7.6.1沉淀池设计见GBJ14中6·4相关规定。
7.6.2畜禽污水滞留时间应大于1h。
7.6.3沉淀池应设排泥管道。
7.6.4当以鸡粪为原料而前面未有沉砂池时应有沉砂功能。
7.7集水池
7.7.1畜禽养殖场污水厌氧处理系统前，应设置集水池。
7.7.2集水池容积不应小于该池水泵30min的出水量。
7.8泵与泵房
7.8.1泵的选择应根据其用途和输送介质的种类、流量、扬程和工作性质等因素确定，应符合下列要求：
a）泵应尽量选用同一型号；
b）进料泵应设置一台备用泵与工作泵并联。
7.8.2泵房及室内机组基础布置、设计按GBJ14中4·3相关规定执行。
8厌氧消化
8.1一般规定
8.1.1厌氧消化器的选择和设计应根据粪污种类、工程类型和工艺路线确定。
8.1.2厌氧消化器设计，应符合下列规定：
a）根据发酵原料选用适宜的厌氧消化器；
b）厌氧消化器应设有取样口和测温点；
c）厌氧消化器在设计上要有防止超正、负压的安全装置及措施。
其防止超正、负压力装置的安全范围，应满足工艺设计的压力及池体安全的要求；
d）厌氧消化器的下部管道凡有阀门处应设计为串联式双阀门，内侧阀门为常开；
e）池体侧面下部应设有检修人孔、排泥管（其管径不小于100mm），人孔中心与池外地平的距离不大于1m。
直径不宜小于600mm；
f）厌氧消化器必须达到抗渗和气密性要求，并应采取有效的防腐蚀措施和保温措施。
g）厌氧消化器应有沉降检测点。
8.2“能源生态型”沼气工程所用厌氧消化器
8.2.1厌氧消化器主要反应器有升流式固体反应器（USR）、全混合厌氧消化器（CSTR）和塞流式反应器（PFR）；
8.2.2厌氧消化宜采用中温消化（35℃左右），也可采用近中温消化（25～30℃），或采用高温消化（55℃左右）。
8.2.3中温发酵主要设计参数宜符合表1的规定。
表1中温发酵厌氧消化器主要设计参数
序号
项目
升流式厌氧固体床
全混合厌氧消化器
塞流池
1
温度（℃）
35℃左右
35℃左右
35℃左右
2
水力滞留期（d）
8～15
10～20
15～20
3
TS浓度（%）
3～5
3～6
7～10
4
CODcr去除率（%）
60～80
55～75
50～70
5
CODcr负荷（kg/（m3·d））
5～10
3～8
2～5
6
投配率（%）
7～12
5～10
5～7
8.2.4厌氧消化一般采用一级厌氧消化。
8.2.5对于投配率（%），进料CODcr高时宜用下限值，进料CODcr低时宜用上限值。
8.2.6厌氧消化器的总有效容积，可按式
（2）计算：
V=TQ……………………………………………………………
（2）
式中：
V－厌氧消化器的总有效容积，单位为立方米（m3）；
Q-设计处理量，单位为立方米每天（m3/d）；
T－设计水力滞留期，单位为天（d）（中温，PFR取15d～20d、USR取8d～15d）；
8.2.7沼气产量
理论上每去除1kgCODcr可产0.35m3甲烷。
8.2.8不同厌氧消化器装置的几何尺寸
a）升流式固体反应器一般采用立式圆柱形，有效高度6m～12m；
b）塞流式高浓度厌氧消化器，大多采用半地下或地上建筑。
8.2.9厌氧消化器内的溢流管可采用倒U型管、溢流堰方式，应设有水封器和通气管。
8.2.10升流式反应器应选用合理的布水方式，以保证液体均匀上升，避免短路、勾流。
其设计应满足下列要求：
a）布水器的喷水孔应朝池底与水平面夹角不大于40º；
b）布水器设置于厌氧消化器底部，距池底的距离应不大于1m；
8.3“能源环保型”沼气工程所用厌氧消化器
8.3.1厌氧消化器主要有升流式厌氧污泥床（UASB）、复合厌氧反应器（如UBF）。
8.3.2厌氧消化一般采用常温消化，但最低温度不宜低于15℃。
8.3.3主要设计参数宜符合表2的规定。
表2厌氧消化器主要设计参数
序号
项 目
参数
参数
备注
1
温度（℃）
25
15
12℃以上
2
水力滞留期（d）
1.5～3
2～4
温度高时宜用下限值，温度低时宜用上限值
3
TS浓度（%）
＜1
＜1
4
CODcr去除率%）
70～85
70～85
5
CODcr负荷（kg/（m3·d））
3～5
1～2
温度高时宜用上限值，温度低时宜用下限值
8.3.4厌氧消化器的总有效容积，可按下式计算：
按容积负荷计算：
V=24（So-Se）Q/（Uv）…………………………………………（3）
式中：
V——厌氧消化器的总有效容积，单位为立方米（m3）；
So——厌氧消化器进水化学需氧量，单位为克每升（g/L）；
Se——厌氧消化器出水化学需氧量，单位为克每升（g/L）；
Q——厌氧消化器的设计流量，单位为立方米每小时（m3/h）；
Uv——厌氧消化器的化学需氧量容积负荷，单位为公斤CODcr每立方米（kgCODcr/m3）；
8.3.5厌氧消化器沼气产量的计算
理论上每去除1kgCODcr可产0.35m3甲烷。
8.3.6升流式厌氧污泥床（UASB）
a）UASB反应器平面形状有矩形和圆形，高度不宜超过10m；
b）反应器的设备有三相分离器、布水系统、排泥装置及沼气收集系统等。
8.4加热保温
沼气工程一般应有加热保温措施。
8.4.1对采用中温（或高温）发酵的厌氧消化器加热，宜采用蒸汽直接加热，蒸汽通入点宜在计量池内，也可采用厌氧消化器外热交换或池内热交换。
对大型消化器也可将几种加热方式结合使用。
8.4.2对采用常温发酵的厌氧消化器应保证池内料液温度不低于12℃。
当料温不够时，宜采用蒸汽直接加热，蒸汽通入点宜在集水池内，也可采用厌氧消化器外热交换或池内热交换。
8.4.2消化器应有保温措施，宜采用外保温。
8.5沼气净化
8.5.1沼气净化系统包括：
气水分离器、砂滤、脱硫装置。
8.5.2经过净化系统处理后的沼气质量指标，应符合下列要求：
a）甲烷含量55%以上；
b）硫化氢含量小于20mg/m3。
8.5.3沼气净化见GBJ16、GB50028中相关规定。
8.5.4沼气中水蒸汽一般采用重力法脱水。
对产量大于1000m3/d的沼气工程，也可采用冷分离法、固体吸附法、溶剂吸收法等脱水工艺处理。
8.5.5重力法沼气气水分离器可按以下参数设计：
a）进入气水分离器的沼气量应按日产沼气量计算；
b）气水分离器内的沼气供气压力应大于2kPa；
c）气水分离器的压力损失应小于100Pa；
d）气水分离器筒体高度为直径的4～6倍；
e）气水分离器应设有自动排水装置。
8.5.6沼气管的最低点必须设置冷凝水集水器。
8.5.7沼气脱硫
a）沼气中硫化氢含量主要由发酵原料决定。
可以同一地区、同一畜种类似沼气工程所产沼气中的硫化氢含量为参照；
b）脱硫技术方案应根据工程具体情况作经济分析后再做确定。
干法脱硫法可参照表3确定；
表3沼气干法脱硫法选择
沼气中硫化氢含量
脱硫方法
<2g/m3
一级脱硫法
2g/m3～5g/m3
二级脱硫法
c）脱硫装置（罐、塔）应设置两个，一备一用，应并联连接；
d）脱硫装置宜在地上架空布置。
在南方地区可设置在室外，但需要保温。
在寒冷地区应设在室内，一般应设置脱硫间。
8.6沼气贮存
8.6.1沼气贮存系统包括：
贮气柜、流量计等。
8.6.2一般采用低压湿式贮气柜、低压干式贮气柜和高压贮气罐。
应根据具体情况作经济分析后确定。
8.6.3贮气柜容积应根据沼气的不同用途确定：
a）沼气主要用于炊用时，贮气柜的容积按日产量的50%～60%设计；
b）沼气作为炊用和发电（或烧锅炉）各占一半左右时，贮气柜的容积按日产量的40%设计；
c）沼气主要用于烧锅炉、发电等工业用气时，应根据沼气供求平衡曲线确定贮气柜的容积。
8.6.4贮气柜贮气压力
根据GB50028-1993和贮气柜形式确定贮气柜的贮气压力。
沼气用具前的沼气压力应是其额定压力的2倍。
8.6.5贮气柜宜布置在气源附近。
8.6.6贮气柜必须设有防止过量充气和抽气的安全装置。
放空管应设阻火器。
阻火器宜设在管口处。
放空管应有防雨雪侵入和杂物堵塞的措施。
8.6.7湿式贮气柜水封池采用地上式，尽量避免地下式。
当采用地下式时，应设置排水放空设施。
建造材料一般为钢板或钢筋混凝土。
8.6.8湿式贮气柜应设置上水管、排水管和溢流管；钟罩应设置检修人孔，直径不小于600mm，钟罩外壁应设置检修梯。
8.6.9在寒冷地区，湿式贮气柜应设置供热系统。
8.6.10当湿式贮气柜钟罩与水封池均为钢板制造时，须做防腐处理，采用环氧沥青、氯化聚乙烯涂料、聚丁胶乳沥青涂料等防腐材料。
8.6.11贮气柜安全防火距离
a）干式贮气柜之间的防火距离应大于较大贮气柜直径的2/3，湿式贮气柜之间的防火距离应大于较大贮气柜直径的1/2；
b）贮气柜至烟囱的距离，应大于20m；
c）贮气柜至架空电缆的间距，大于15m；
d） 贮气柜至民用建筑或仓库的距离，应大于25m。
8.6.12沼气贮气柜出气口处应设阻火器。
8.6.13沼气计量
沼气流量计应根据厌氧装置最大小时产气量选择流量计,见表4。
表4沼气流量计选择表
小时沼气量
流量计
户内
皮膜表
20m3～30m3
膜式流量计
>30m3
腰轮（罗茨）流量计、涡轮流量计等
8.6.13贮存系统见GBJ16、GB50028中相关规定。
9后处理
9.1“能源生态型”沼气工程后处理
9.1.1“能源生态型”沼气工程的厌氧出水进贮液池后作液态有机肥用于农田。
9.1.2“能源生态型”沼气工程厌氧消化后的沼渣、沼液需做进一步的固液分离，分离出的沼液进贮液池后作液态有机肥用于农田，干化后的沼渣是良好的固态有机肥。
固液分离有多种方法：
a）沉淀池+干化场；
b）机械分离+沉淀池。
9.2“能源环保型”沼气工程后处理
9.2.1后处理一般采用以下工艺：
a）好氧处理系统；
b）稳定塘；
c）好氧处理系统+稳定塘；
d）其他处理方法，如膜分离法、人工湿地等。
9.2.2好氧处理系统
a）畜禽粪水中的N、P含量较高，好氧处理应选择有较高脱氮除磷能力的工艺，如SBR、氧化沟等；
b）有关设计参数、设施和设备参考GBJ14-1997的相关规定。
9.2.3好氧塘、兼性塘、水生植物塘
a）好氧塘、兼性塘、水生植物塘可用于处理“能源环保型”沼气工程的好氧出水或厌氧出水，用于去除污水中的氨氮和有机物；
b）水生植物主要有凤眼莲等，设计参数可参见附录B。
c）好氧塘、兼性塘
当用于后续处理时，主要作用是去除水中的N、P，其工艺参数见表5。
表5稳定塘工艺设计参数（“能源环保型”工艺）
塘型
BOD5表面负荷（kgBOD5/104m2·d）
有效水深（m）
处理效率（%）
进塘BOD5浓度（mg/L）
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
兼性塘
30～50
50～70
70～100
1.2～1.5
60～80
＜300
好氧塘
10～20
15～25
20～30
0.5～0.6
40～60
＜100
Ⅰ系指年平均气温在8℃以下的地区。
Ⅱ系指年平均气温在8～16℃以下的地区。
Ⅲ系指年平均气温在16℃以上的地区。
附录A
（资料性附录）
沼气工程规模分类
A·1沼气工程规模分类
沼气工程规模分类宜按沼气工程的厌氧消化装置容积、日产沼气量以及配套系统的配置等综合评定，可分为大型、中型和小型沼气工程。
表A·2列出了沼气工程分类的主要指标。
表A·1 沼气工程规模分类指标
工程
规模
单体装置
容积V（m3）
总体装置
容积V（m3）
日产沼气
量（m3/d）
配套系统的配置
大型
≥300
≥1000
≥300
完整的发酵原料的预处理系统；沼渣、沼液综合利用或进一步处理系统；沼气净化、储存、输配和利用系统
中型
300＞V≥50
1000＞V≥100
≥50
发酵原料的预处理系统；沼渣、沼液综合利用或进一步处理系统；沼气储存、输配和利用系统
注：
日产沼气量指标是指厌氧消化温度控制在25℃以上（含25℃）总体装置的最低日产沼气量
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