大型养猪场绿化沼气工程设计方案Word文档下载推荐.docx

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传统经济与循环经济的不同之处在于：

传统经济是一种由“资源—产品—消费—污染排放〞所构成的物质单向流动的线形经济。

在这种经济中，人们以越来越高的强度把地球上的物质和能源开采出来，在生产加工和消费过程中又把污染和废物大量地排放到环境中去，对资源的利用常常是粗放的和一次性的，通过把资源持续不断地变成废物来实现经济的数量型增长，导致了许多自然资源的短缺与枯竭，并酿成了灾难性环境污染后果。

与此不同，循环经济倡导的是一种建立在物质不断循环利用根底上的经济开展模式，它要求把经济活动按照自然生态系统的模式，组织成一个“资源—产品—消费—再生资源〞的物质反复循环流动的过程，使得整个经济系统以与生产和消费的过程根本上不产生或者只产生很少的废弃物，其特征是自然资源的低投入、高利用和废弃物的低排放，从而根本上消解长期以来环境与开展之间的锋利冲突。

从提倡一些废弃资源回收和综合利用到循环经济的提出，是经济开展理论的重要突破，它打破了传统经济开展理论把经济和环境系统人为割裂的弊端，要求把经济开展建立在自然生态规律的根底上，促使大量生产、大量消费和大量废弃的传统工业经济体系转轨到物质的合理使用和不断循环利用的经济体系，为可持续开展的经济提供了新的理论X式。

在西方国家，循环经济已经成为一股潮流和趋势，有些国家甚至以立法的方式加以推进。

循环经济是实施可持续开展战略必然的选择和重要保证，而在世界上呼声很高的清洁生产，那么是实现循环经济的根本形式。

生态农业是以物质循环和能量转化规律为依据，以科学技术为支撑，以经济、生态、社会效益有机统一为目标的良性循环的新型农业综合系统。

开展生态农业，一是抓好无公害农产品生产基地建立。

应通过科学规划、突出重点、成片开发、综合治理，把农业产业化基地建成农业生态园；

二是积极开展有机农业；

三是积极探索循环农业。

根据生态循环再利用、再生产的循环链原理开展农业，不仅可以净化生活环境，解决能源与照明问题，而且还可以有效转化利用废弃物，促进种养业的良性循环，实现农业生产无害化。

1.2.2“猪——沼——农〞三位一体经济模式架构

为满足人们对肉食品的需求，拟建立万头猪场，常年向市场供给优质商品猪。

而为实现养殖开展与环境保护的协调开展，本养殖场建立中引进能源生态工程思想，采用沼气工程技术治理养猪场粪污水，利用污水处理过程中的主要产物沼气作为能源供给养殖场利用，副产物沼肥供给四季茶园使用，建立“猪——沼——农〞三位一体生态系统，实现猪场粪污水的综合利用。

1.3沼气工程节点功能

沼气工程作为三位一体生态农业系统的纽带，其功能主要有两点。

一是以生物质能转化技术为核心，将养殖业粪污资源充分利用，并将有机质转化为能源〔沼气〕；

第二，保存污水中对植物生长有利的成分，使之转化为优质有机肥〔固态、液态〕。

第二章工程资源/产物计算

2.1沼气产量计算

2.1.1干物质量计算

猪场根底母猪存栏量500头，猪场总存栏量为5354头，设计采用干清粪工艺，按?

畜禽养殖业污染物排放标准?

计算，夏季污水排放量为1.8m3/〔百头•d〕，冬季污水排放量为1.2m3/〔百头•d〕，那么排放污水量为64.2～96.4m3/d。

日产粪便量为5.1t/d，猪粪含水率按82%设计，干物质〔TS〕量计算见表2-1。

本工程中，干物质量按照0.92t/d进展设计。

表2-1 

猪粪干物质量计算表

猪粪产量〔t/d〕〔含水率78%〕 

1.13

猪粪产量〔t/d〕〔含水率80%〕 

1.03

猪粪产量〔t/d〕〔含水率82%〕 

0.92

猪粪产量〔t/d〕〔含水率84%〕 

0.82

猪粪产量〔t/d〕〔含水率86%〕 

0.72

猪粪产量〔t/d〕〔含水率88%〕 

0.62

干物质量〔t/d〕 

含固率10%粪污总量〔t/d〕 

9.2

2.1.2物料总量和补充水量计算

本设计中采用高浓度反响器设计，养殖场产生的5.1t鲜猪粪全部投放到高浓度反响器，并调配成10％干物质浓度，约需要4.1m3污水，余下猪场排放的污水经过水力筛，将局部存留在污水中的猪粪渣筛除，投入到配料池，与鲜猪粪一同调配〔该局部物料包含在5.1t鲜猪粪中〕，过筛后污水进入储肥池，进展厌氧处理储存。

物料总量和水量分配计算见表2-2。

表2-2 

补充水量计算表

季节 

粪便筛渣量〔t/d〕 

污水总量

〔m3/d〕 

高浓度物料量〔t/d〕 

含固率 

高浓度污水量

〔t/d〕 

低浓度污水量

〔m3/d〕

夏季 

5.1 

96.4 

9.1 

10% 

4.1 

92.3

冬季 

64.2 

60.1

2.1.3沼气产量计算

考虑2%的干物质损耗率，每天投TS902kg，产沼率为0.28～0.32m3/kgTS，取值0.30m3/kgTS，可产沼气271m3。

表2-3 

日沼气产量计算表

干物质量（t/d） 

920 

干物质损耗率 

2%

干物质投产量（kg/d） 

902

产沼率（m3/kg） 

0.30

产沼量（m3/d） 

271

污水量〔m3/d〕 

4.1

2.2沼肥产量估算

2.2.1干物质减量化计算

全天输入干物质量为902kg。

厌氧阶段消耗量为586kg，该局部TS消耗是生物质能转化、沼气生产的主体。

厌氧阶段TS的输出量为316kg，其中0.17吨由厌氧反响器底部作为沼渣排出，进入沼渣储存池；

0.67吨与厌氧反响器上部出水一并排出。

干物质减量化计算详见2-4。

表2-4 

干物质减量化计算表

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沼肥产量估算

一般情况下沼渣含水率为93%，沼液含水率为97%。

沼渣干物质含量0.08t/d，按93%含水率计算，沼渣产量为1.15t/d；

沼液干物质含量为0.24t/d，按97%含水率计算，沼液产量为7.79t/d。

详见表2-5。

表2-5 

沼肥产量计算表

沼渣 

沼液 

水消耗（t/d）

沼渣量（t/d） 

干物质（t/d） 

含水率 

沼液量（t/d） 

1.15 

93% 

7.79 

0.24 

96.90% 

0.26 

第三章产物供需平衡分析和解决方案选择

3.1沼气利用方案

能环工程日产沼气270m3，方案全部作为燃气使用。

3.2沼肥种养平衡和有效利用解决方案

能环工程日产沼渣1.15吨〔含水率93%〕、沼液7.79吨。

消纳该局部沼肥必须有相应量的土地承载。

3.2.1沼肥优势分析

沼肥是沼气发酵的剩余物，含有较全面的养分和丰富的有机质，是具有改进土壤成效的优质有机肥料。

沼肥中含有丰富的氮磷钾等大量营养元素和多种微量营养元素，据测定，沼肥中含有全氮〔N〕0.03%～0.08%，全磷〔P2O5〕0.02%～0.06%，全钾〔K2O〕0.05%～1.0%，而且这些营养元素根本上是以速效养分形式存在的.因此，沼肥的速效营养能力强，能迅速被作物吸收，养分可利用率高，是多元的速效复合液体肥料。

另外，沼肥中还富含多种氨基酸和维生素等，因此，沼肥也是畜禽饲料的良好添加料。

根据有关研究说明，沼肥作为优质有机肥料与化肥或其它有机肥相比，能显著提高作物的产量和品质，并防病抗逆，其机理在于沼肥的养分构造易于吸收，有改土培肥、营造良性土壤微生态系统作用，其生命活性物质有助于提高抗逆能力。

一般沼肥主要有两个处理去向：

第一个是在农耕施肥季节，沼肥直接输送〔管道、车辆〕到果园、苗圃、农田等施肥用地，作为液态有机肥使用；

第二个是在非农耕施肥季节，沼肥进入有机肥生产区，与畜禽粪便混合后参加50%左右的作物秸秆、稻壳等，加工成固体有机肥储存销售。

沼肥不仅养分全、肥效快，而且易吸收，残留少，便于改进土壤的根际环境，疏松土壤，是无公害栽培的首选肥料。

沼肥作为一种优良的有机肥料可以局部或全部代替化学肥料，大量试验说明沼肥是一种优质、全效的液体有机肥料。

在生产中，沼肥有机肥可以用作基肥、追肥和叶面肥。

沼肥用作基肥浇灌果树，使其结果大，果实色鲜、味美、甜度好。

沼肥用于稻田，作物生长强壮，植株挺拔翠绿，分蘖多、苗高且根系粗壮兴旺，有效穗、穗粒数、结实率都有所提高。

据XX农业科学院在水稻、玉米、棉花等作物上的试验说明，亩施沼肥1500～2500kg，可增产9.0%～26.4%，每100kg沼肥增产水稻1.38kg，玉米2.0kg，棉花0.65kg

沼肥用作追肥，效果也很明显。

根据肥料养分含量计算，每100kg沼肥的N、P、K养分总含量相当15：

15：

15的三元素复XX60kg。

按照科学配方，合理施肥的原那么，一般作物每亩每次追施三元素复XX20kg左右，折合施沼肥330kg，一般7～15天追施一次，顺水追施效果好。

和同等养分含量的无机肥料相比，沼肥作追肥的作物，长势强健，病虫害少，果实大且有光泽，品质好，产量和产值分别高出对照10%～20%。

追施沼肥有机肥的小麦亩产增产20kg，用沼肥浇灌大白菜，较化肥对照提前5～7天包心，增产30%。

沼肥内含有作物需要的多种营养物质，微量元素、生长素、抗生素，极宜作叶面追肥使用，效果有时比单纯的化肥还要明显。

特别是在日光温室蔬菜、果树、花卉等反季节的栽培中使用，有明显的壮秧、保果增产优质效果。

能给作物补充营养，调节代谢，促进生长，增强光合作用，有利花芽分化，保花保果，果实膨大，产品光亮度好，品质优秀。

作叶面肥，沼肥可单用也可与农药化肥混用。

在作物上，可用温室大棚内栽培的反季节蔬菜、黄瓜、西红柿、青椒、茄子、豆角、西胡等，保花、保果效果明显。

叶菜可用于芹菜、韭菜、甘蓝，生长迅速；

果树可用于油桃、樱桃、杏、李等，口感极佳，糖度增加；

花卉方面的非洲菊、百合、玫瑰，表现花朵大、鲜艳、枝粗等。

长期使用沼肥有机肥可以促进土壤团粒构造的形成，改进土壤构造，增强土壤保水保肥能力，提高土壤温度，改善土壤的理化特性，提高土壤中有机质、全氮、全磷以与土壤速效养分的含量，从而提高了土地肥力，并且减少化肥对环境的污染，降低用肥本钱。

根据试验研究，施用沼肥有机肥的土地与施用普XX肥的土地比拟，土壤有机质含量增加1.0%～2.0%，全氮含量增加0.1%左右，土壤速效氮、速效钾的含量分别提高60%左右，其中，沼肥有机肥对土壤速效磷增加最为明显，施用沼肥有机肥的土壤速效磷含量是施用普XX肥的7～8倍。

3.2.2沼肥承载土地量分析

根据有关资料，猪粪沼肥的养分组成与含量分别为：

氨氮0.056%，速效磷0.067%，速效钾0.113%，在沼肥产量为每天8.94吨的情况下，每天产出的沼肥所含有的氮、磷、钾养分量分别为：

氨氮5.01kg，速效磷5.99kg，速效钾10.10kg。

如果以一季作物施用氮肥〔N〕150～180kg/hm2、磷肥〔P2O5〕45～75kg/hm2、钾肥〔K2O〕60～120kg/hm2来计算的话，每天8.94吨沼肥所含养分需要的承载土地量分别为：

氮0.03hm2，磷0.08～0.13hm2，钾0.08～0.17hm2。

按双季耕作，如冬小麦和夏玉米或大豆轮作来计算，那么所需消纳这些沼肥的土地量将减少一半。

根据试验，沼肥用水稀释5～10倍后，可以直接灌溉农田，且具有一定的增产作用。

基于此，土肥专家在设计设施蔬菜营养液肥料、滴灌肥料和蔬菜、果树专用液体肥料的浓度时，稀释倍数一般为10～20倍。

目前，国内具有较成熟的设施蔬菜有机活性基质无土栽培技术、滴灌栽培的技术和敞穴施肥技术；

掌握各类蔬菜、果树和农作物的养分需求规律和施肥的最正确养分配比；

完全可以把沼肥转化为各种肥料。

第四章工程设计X围和处理能力

4.1设计依据

1、?

中华人民XX国水污染防治法实施细那么?

〔环发[1999]214号）〕

2、?

污水处理设施环境保护监视管理方法?

〔（88）国环水字第187号〕

3、?

畜禽养殖污染防治管理方法?

〔国家环境保护总局，2001年5月8日发布〕

4、?

规模化畜禽养殖场沼气工程设计规X?

〔NY/T1222-2006〕

5、?

大中型畜禽养殖场能源环境工程建立规划?

〔农业部，1999〕

6、?

蓄禽养殖业污染物排放标准?

〔GB18596-2001〕

7、?

污水综合排放标准?

〔GB8978-1996〕

8、?

给水排水设计手册?

9、业主提供的有关根底资料。

4.2设计原那么

1、资源化原那么。

畜禽粪污是一种有价值的珍贵资源，充分利用畜禽粪污资源是污染防治的重要原那么。

畜禽粪污经处理后，可以产出再生能源〔沼气〕、有机肥〔固态、液态〕，具有较好的经济价值。

2、生态化原那么。

遵循循环经济指导思想，依据物质循环、能量流动的生态学根本原理，强化种养平衡，促进种植业与养殖业结合，实现生态系统的良性循环。

3、综合效益原那么。

兼顾环境效益、社会效益、经济效益，将治理污染与资源开发有机结合起来，使猪场粪污治理工程产出大于投入，提高污水处理工程的综合效益。

4、可靠性原那么

遵循技术先进、工艺成熟、质量可靠的原那么，在设计中吸取国内外先进的处理工艺和施工技术，使工程到达国际先进水平。

5、管理简便原那么

合理处理人工操作和自动控制的关系，对不便人工操作，且人工本钱较高的工艺，采用自动化技术，提高系统运行管理水平。

4.3设计X围

本设计X围包括：

能环工程工艺设计；

机械设备设计；

建筑与构造设计；

电气设计；

控制与仪表设计；

平面与高程设计；

消防、劳动生产保护与人员编制设计。

本设计X围不包括场区所有道路铺设、绿化等。

本工程污水聚集管线、自来水管线、电线电缆均由业主送至工程界区内。

4.4粪污处理量

总资源量为含固率18%的粪污总量5.1t，变化幅度较小，因此，高浓度厌氧反响器有机负荷变化较小。

第五章能环工程工艺流程设计

5.1处理工艺选择

5.1.1预处理工艺选择

预处理包括格栅、集水池、集粪池、配料池、等处理单元。

为了真正做到减量化、资源化、无害化，到达处理结果零排放的目标，本工程采用将粪污收集后投放到预处理单元，与其它污染物一起进入厌氧消化罐进展厌氧发酵处理。

这条工艺路线不仅能获得较大的生物质能转化资源，同时，实现了粪污减量化、无害化处理。

粪污水由聚集管网运送至预处理单元，经与场区冲刷水混合后进展厌氧处理。

5.1.1.1格栅

格栅的作用是去除废水中的大粒径固体物质，如悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，以保证后续处理单元和水泵的正常运行。

5.1.1.2集水池

集水池的功能是储存能环工程中需要的补充水，该水来自养殖区冲刷水。

集水池水由提升泵泵入进料池。

5.1.1.3集粪池

集粪池用来暂存猪场输送来的猪粪，通过集水池污水冲洗到进料池。

5.1.1.4进料池

进料池的功能是将猪粪配比为含固率在10%左右的混合液。

进料料时间阶段安排有几种选择，最好的时间安排为全天24小时均匀分配，但客观上几乎不可能实现。

我们选择批次配比方式，每天24小时内分2批完成配比操作，每次1小时进展。

5.1.2厌氧消化处理工艺选择

厌氧消化工艺包括进料单元、厌氧消化单元、保温增温单元、以与沼肥运输管网等构成。

5.1.2.1进料方式选择

进料池内物料由提升泵向厌氧消化单元进料。

由于物料浓度高，提升泵采用单螺杆泵。

进料方式有假设干种选择，可以采用均匀进料，也可采用分批进料方式。

进料方式与沼气释放量密切相关，通过进料方式可以调控沼气释放阶段，一般情况下，强进料阶段沼气释放量会大幅度增大。

本工程设计采取分2批轮流进料方式。

.1.2.2厌氧处理工艺选择

1、各类厌氧工艺性能概述

〔1〕完全混合厌氧工艺〔CSTR〕

传统的完全混合厌氧工艺〔CSTR〕是借助消化池内厌氧活性污泥来净化有机污染物。

有机污染物进入池内，经过搅拌与池内原有的厌氧活性污泥充分接触后，通过厌氧微生物的吸附、吸收和生物降解，使废水中的有机污染物转化为沼气。

完全混合厌氧工艺池体体积较大，负荷较低，其污泥停留时间等于水力停留时间，因此不能在反响器内积累起足够浓度的污泥，一般仅用于城市污水厂的剩余好氧污泥以与粪便的厌氧消化处理。

〔2〕厌氧接触工艺反响器

厌氧接触工艺反响器是完全混合式的，是在连续搅拌完全混合式厌氧消化反响器〔CSTR〕的根底上进展了改进的一种较高效率的厌氧反响器。

反响器排出的混合液首先在沉淀池中进展固液别离，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会流失，又可提高厌氧消化池内的污泥浓度，从而提高了反响器的有机负荷率和处理效率，与普通厌氧消化池相比，可大大缩短水力停留时间。

目前，全混合式的厌氧接触反响器已被广泛应用于SS浓度较高的废水处理中。

〔3〕厌氧滤器〔AF〕

厌氧滤器是采用填充材料作为微生物载体的一种高速厌氧反响器，厌氧菌在填充材料上附着生长，形成生物膜。

生物膜与填充材料一起形成固定的滤床。

厌氧滤床可分为上流式厌氧滤床和下流式厌氧滤床二种。

污水在流动过程中生长并保持与充满厌氧细菌的填料接触，因为细菌生长在填料上将不随出水流失，在短的水力停留时间下可取得较长的污泥泥龄。

厌氧滤器的缺点是填料载体价格较贵，反响器建造费用较高，此外，当污水中SS含量较高时，容易发生短路和堵塞。

〔4〕上流式厌氧污泥床反响器〔UASB〕

待处理的废水被引入UASB反响器的底部，向上流过由絮状或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响，产生沼气引起污泥床的扰动。

在污泥床产生的沼气有一局部附着在污泥颗粒上，自由气泡和附着在污泥颗粒上的气泡上升至反响器的上部。

污泥颗粒上升撞击到三相别离器挡板的下部，这引起附着的气泡释放；

脱气的污泥颗粒沉淀回到污泥层的外表。

自由状态下的沼气和由污泥颗粒释放的气体被收集在三相别离器锥顶部的集气室内。

液体中包含一些剩余的固体物和生物颗粒进入到三相别离器的沉淀区内，剩余固体物和生物颗粒从液体中别离并通过三相别离器的锥板间隙回到污泥层。

UASB反响器的特点在于可维持较高的污泥浓度，很长的污泥泥龄〔30天以上〕，较高的进水容积负荷率，从而大大提高了厌氧反响器单位体积的处理能力。

但是对于SS含量很高的污水，由于三相别离器泥、气、水别离能力的限制，不可防止地造成出水中含泥量很高，整个系统的投资费用也较大。

〔5〕膨胀颗粒污泥床反响器〔EGSB〕

EGSB是在UASB反响器的构造相似，所不同的是在EGSB反响器中采用相当高的上流速度，因此，在EGSB反响器中颗粒污泥处于