秸秆厌氧消化工程设计.docx

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固废课程设计

重庆市合川区太和镇富金村秸秆厌氧消化工程设计

设计人：

王晋琳

班级：

环工1101

学号：

2011011315

指导教师：

刘研萍

前言

厌氧消化是目前国际上应用最为广泛的污泥稳定化和资源化的方法,随着全球性的能源危机以及各国可持续发展和环保法规的相继出台,该技术将有更加广阔的发展前景。

而农作物秸秆能源化利用技术是缓解当今我国面临的“粮食、能源、环境”三大危机的有效途径之一，厌氧发酵技术作为生物质能主要利用技术已广受关注。

我国作为一个农业大国，随着粮食产量的增加，农作物秸秆年产量逐年上升，目前我国每年秸秆产量大约有7亿多吨。

大量秸秆露天焚烧不但造成极大的资源浪费，而且带来大气污染、火灾事故、堵塞交通等大量的社会、经济和生态问题，而将秸秆作为厌氧发酵的原材料进行二次利用，即解决了处理问题，又带来了清洁能源—沼气。

采用厌氧工艺进行秸秆厌氧消化，不仅能耗小，而且产生的沼气可作为能源加以利用，既经济又环保。

每年可以回收的沼气可以节约燃煤成本；在秸秆消化场地的平面竖向布置上，尽量减少各构筑物的水利损失，常温厌氧消化依靠重力进出料，以节省能耗。

农作物秸秆是一种重要的富含有机质（80％-90％）的生物质能源，木质纤维素含量相对较高，而厌氧微生物对木质纤维素的降解消化能力相对较弱，因而导致秸秆水解缓慢，水解程度低，进而影响后续的酸化和气化过程，最终表现为厌氧消化时间长、消化率低、产气量少、投入产出效益差等制约性问题。

【1】本文主要讨论一个工程应用实例中厌氧消化的基本原理和总体设计等方面。

目录

设计任务 -1-

1 总说明 -2-

1.1工程概况及基本特征 -2-

1.1.1工程概况 -2-

1.1.2基本特征 -2-

1.2设计指导思想与原则 -3-

1.3设计依据与设计资料 -4-

1.3.1工艺设计依据 -4-

1.3.2站址选择依据 -5-

1.3.3设计资料 -6-

1.4主要技术经济指标 -8-

1.4.1技术指标 -8-

1.4.2经济指标 -8-

2 秸秆厌氧消化工艺总体设计 -9-

2.1秸秆产生量 -9-

2.2工程规模 -10-

2.3厌氧消化工艺 -12-

2.3.1主要工艺反应器介绍 -12-

2.3.2工艺选择原则 -13-

2.3.3工艺选择 -14-

2.3.4本项目工艺特点 -14-

2.3.5工艺流程图 -14-

2.4厌氧消化工程设计 -16-

2.4.1预处理单元 -16-

2.4.2沼气生产单元 -17-

2.4.3沼气沼液储存单元 -17-

2.4.4沼气净化单元：

-18-

2.4.5有机肥加工单元：

-18-

2.4.6辅助生产生活设施 -19-

3 总图布置 -20-

3.1总平面布置 -20-

3.1．1总平面布置原则 -20-

3.1.2项目选址 -22-

3.2高程布置原则 -22-

3.3厂区给排水设计 -23-

3.3.1室外给水 -23-

3.3.2消防系统 -23-

4 环境保护 -24-

4.1环境保护中的选址要求-24-

4.2设计依据 -24-

4.3沼气利用 -24-

4.4节能 -24-

4.5沼渣的处理 -25-

4.6沼液的处理 -25-

4.7噪音 -26-

4.8道路及绿化 -26-

5 结语 -26-

6 参考文献 -27-

设计任务

一、设计任务及目的

1.任务：

重庆市合川区太和镇富金村秸秆产生量大，在不允许燃烧的情况下，进行资源化利用。

本次设计任务主要是秸秆厌氧消化工程设计中的方案确定及初步设计阶段，内容以工程设计为主，主要为厌氧工艺的选择、处理单元的计算、厂区布置等。

2．目的：

通过本课程设计，使学生掌握秸秆厌氧消化工程设计的一般方法，锻炼学生工程制图能力，巩固教学中所学知识，并学会将书本知识与实际应用相结合。

二、设计规模

一个自然村，人口为500户，每户用气0.9m3/天；建设一座秸秆厌氧消化工程，进行集中供气。

1总说明

1.1工程概况及基本特征

1.1.1工程概况

项目名称：

重庆市合川区太和镇富金村秸秆厌氧消化工程

主管单位：

富金村村委会

承办单位：

重庆丰润农业发展有限公司

项目场址：

重庆市合川区太和镇胡家坝

总用地：

4736m2

总库容：

164000m3

处理规模：

532t/年

服务年限：

20年

项目服务范围：

合川区太和镇居民所产生的玉米秸秆

1.1.2基本特征

1、合川区主要气象特征值如下。

1）地理位置

合川区，位于长江上游地区，重庆西北部，距重庆主城九区56公里。

地理坐标在东经105.58'37"至106.40'37"、北纬29.51'02"至30.22'24"之间。

东邻渝北区，南靠北碚区、璧山区，西连铜梁区、潼南县，北接华蓥市、岳池县、武胜县、蓬溪县。

东西宽69公里，南北距58公里，重庆幅员面积2356.21平方公里。

2）气候与气象

合川气候属亚热带温湿气候区，多年平均气温18.1℃，四季分明。

年平均相对湿度79％，最大相对湿度83％，最小相对湿度15％。

降水充沛，多年平均降水量1112㎜左右，5—10月6个月共降水平均为711.32㎜，占全年64％；1—4月及11—12月6个月共降水平均为400.32㎜，占全年36％。

年平均日照数为1315.7d，年平均气压984.6mb。

历年各月都以偏北风最多，多年平均风速为1.8m/s,瞬时最大风速28m/s,最多风向为NW。

3）土地资源

合川区土地面积按地图量算，幅员面积为2356.21平方公里，折合353.43万亩。

土地资源的利用现状是：

耕地176.6万亩，占总面积的49.97%；园地13.74万亩，占3.89%；林地23.22万亩，占6.57%；居民及工矿用地28.59万亩，占8.09%；交通用地（含农村人行道）22.56万亩，占6.38%;水域面积20.54万亩，占5.81%；未利用地68.17万亩，占19.29%。

总面积中，属国家所有的土地18.22万亩，占总面积的5.15%，集体土地335.52万亩，占94.85%。

根据"全国第二次土壤普查分类原则"，重庆土地的土壤类型共划分为4个土类、6个亚类、18个土属、70个土种、97年变种。

其中，农业耕地有17个土属、69个土种和94个变种；非农业耕地有1个土属、1个土种和3个变种。

水稻土类是农业耕地的主要土类，约占总耕地面积的61.33%；其次是紫色土，占34.1%；第三位是黄壤土，占2.69%；潮土土类最少，仅为1.81%。

从土壤的质地分析：

沙土占17.83%，粘土占23.57%，壤土占48.82%，砾质土占9.78%。

土壤的酸碱度含量：

酸性占5.63%，微酸性占20.21%，中性占60.44%，微碱占13.72%。

4）地貌

合川区地处中丘陵和重庆平行岭谷的交接地带。

出露地层从老至新有古生界二叠系、中生界三叠系和侏罗系、新生界第四系。

其中，以侏罗系分布面积最宽，占合川区幅员面积四分之三以上。

侏罗系中又是沙溪庙组面积最大，达1664.03平方公里，占幅员面积的70.62%。

合川区太和镇马门溪还挖掘出了目前世界上最大的恐龙化石“马门溪龙”。

地质构造属新华夏系构造体系，全境有两种地质构造类型：

境东及东南部属重庆平型岭谷区华蓥山复式背斜褶断带，其余的大部分地区属渝西褶带龙女寺半环状构造区。

[2] 

重庆地貌因受地质构造和岩性的制约，其特征是东、北、西三面地势较高，南面地势较低。

最高点是三汇镇白岩头，海拔高度为1284.2米；次高点在西部龙多山，海拔高度619.7米；最低在南面的草街镇嘉陵江边，海拔185米。

全境地貌大致分为平行岭谷和平缓丘陵两大类型：

东南边缘之华蓥山区为平等岭谷地形，分布面积359平方公里，占幅员面积的15.5%；西北部广大地区，属渝西丘陵盆地，为平缓丘陵地型，分布面积1997.21平方公里，占幅员面积的84.5%。

1.2设计指导思想与原则

1）所设计的工艺流程、构（建）筑物、主要设备、设施等应能最大限度地满足生产和使用的需要，以保证沼气工程功能的实现。

2）为防止因某些突发事故而造成沼气工程停运，其被处理的原料应有安全溢流和超越的措施。

3）应以近期工程规模为主，兼顾远期规划，并为今后发展预留改、扩建的余地。

4）在经济合理的原则下，对经常操作且稳定性要求较高的设备、管道及监控部位，应尽可能采用机械化、自动化控制，以方便运行管理，降低劳动强度。

5）工艺设计应根据沼气工程规划年限、工程规模和建设目标，选择投资省、占地少、工期短、运行稳定、操作简便的工艺路线，做到技术先进，经济合理，安全适用。

6）应在不断总结生产实践经验和吸收科研成果的基础上，积极采用经过实践证明行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备。

7）应与邻近区域的给水、排水和雨水的排除系统以及供电、供气系统相协调。

8）应尽可能地降低工程造价和运行成本。

9）除应按本部分执行外，尚应符合现行国家相关的标准、规范和规定。

1.3设计依据与设计资料

1.3.1工艺设计依据

以双方签订的沼气工程项目设计合同书、立项批文、相关投资部门的要求、委托单位提供的技术基础资料作为设计依据。

设计前，应搜集下列相关的技术基础资料：

a）原料：

发酵原料的种类、总量以及收集方式，发酵原料排放量的稳定性及可持续年限，同时还应当收集企业扩大生产以后的发酵原料的相关资料；

b）气象资料：

当地的气温、风力、风向、降水量等；

c）水文地质资料：

工厂所在地的水文地质、地震烈度、以及地下水位等；

d）社会环境资料：

工厂所在地的社会环境概况包括经济条件等；

e）处理后的出水水质允许排放的标准；

f）处理后的水和污泥再利用的可能性和途径等；

g）沼气的用途及使用要求；

所采用标准如下：

*《中华人民共和国环境保护法》

*《中华人民共和国水污染防治法实施细则》（环发[1999]214号）

*《污水综合排放标准》（GB8978-1996）

*《工业循环水冷却设计规范》（GBT50102-2003）

*《沼气工程规模分类》（NY/T667-2003）

*《民用建筑设计通则》（GB50352）

*《给水排水工程基本术语标准》（GB/T50125-2010）

*《供配电系统设计规范》（GB50052）

*《建筑物防雷设计规范》（GB50057）

*《爆炸和火宅危险环境电力装置设计规范》（GB50058）

*《沼气工程技术规范》（NY/T1220）

*《建筑设计防火规范》（GB50016-2010）

1.3.2站址选择依据

沼气站址的选择，应符合下列要求：

a）尽量靠近原料（秸秆）的产地和沼气利用地区，还应与总排出口相衔接；

b）在厂区或场内主导风向的下风侧；

c）便于处理后的污水、污泥的排放与利用；

d）有较好的地质条件；

e）满足安全生产和卫生防疫要求；

f）不受洪水威胁，有良好的排水条件；

g）有较好的供水、供电的条件和交通方便。

1.3.3设计资料

（1）地理位置

太和镇位于合川西北部，建于清乾隆13年（公元1748年），与潼南、铜梁交界，幅员面积156.71平方公里，辖21个村、2个社区居委会，总人口87079人，其中城镇常住人口4万余人，城镇建成区4.5平方公里，城镇化率56.8%，是合川