养猪场沼气系统工程设计方案.docx
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养猪场沼气系统工程设计方案
**养猪场沼气系统工程
设计方案
目录
一、概述2
二、设计依据与设计范围3
2.1、设计依据3
2.2、设计原则3
2.3、设计范围4
三、基本设计参数及要求4
3.1、基本设计参数4
3.2、主要设计参数4
四、沼气系统规划设计4
五、工艺流程设计5
5.1、设计原则5
5.2、工艺流程设计5
5.3、工艺流程描述6
六、各单体设计和主要设备选型6
七、总平面设计7
7.1设计依据7
7.2总平面布置7
八、主要仪器设备选型8
九、工程造价概算8
十、劳动定员和操作管理9
10.1、劳动定员9
10.2、操作管理9
10.3、劳动保护和安全生产10
十一、技术经济指标分析10
11.1、占地面积：
10
11.2、运行费用分析：
10
十二、效益分析11
12.1、经济效益分析12
12.2、环境效益分析：
12
12.3、社会效益分析：
12
一、概述
**县**生态农业开发位于**县****八组，是一独资民营企业，主要从事生态安全猪的养殖和饲料加工，公司注册资本金300万元，总资产400万元，其中固定资产310万元，公司拥有员工18人，其中中级职称2人，大专学历以上员工3人。
公司成立于2007年5月，以发展规模生猪养殖业为宗旨，致力于生猪的产、加、销一体化经营，取得了较好的成绩，公司现有种猪群280头、杜洛克公猪4头，存栏肉猪3000头。
公司建有700立方米中型沼气厌氧发酵工程，年处理粪污1460吨，产沼气5.5万立方米，集中供气12个农户，沼液用于果园、农田蔬菜基地作肥料和渔场作饲料，基本实现废弃物零排放。
生猪养殖污染物具有潜在的危害。
生猪养殖产生大量的有机废水和废渣，如果不及时处理，BOD、COD、大肠杆菌、蛔虫卵、氮、磷等含量较高的高浓度有机废水不仅污染地表水，而且极易渗入地下，严重污染地下水，使水体发黑变臭；高浓度的污水如果用于灌溉，会使农作物生长过旺，表现出徒长、易倒伏、贪青晚熟，造成农作物减产；肉猪养殖废弃物还可产生大量的氨、硫化氢等恶臭气体，严重影响当地的空气质量，造成大气污染。
此外，生猪养殖场废弃物还是许多病原微生物、有害寄生虫卵及蚊蝇滋生的载体，对当地的环境卫生状况构成巨大的威胁。
同时，生猪养殖污染物具有较大的利用价值。
生猪养殖废渣是开发有机肥料的好原料，**县是湖南省绿色食品基地县，有机肥料潜在市场需求较大；高浓度有机废水经处理可回收大量的能源，能基本解决养殖场及周边地区的居民生产生活用能源的需求
本方案沼气系统处理方案，废水设计采用二级生化厌氧处理工艺（即沼气工艺），处理后的沼液沼渣作为农田、果园有机肥，养殖废弃物经处理后基本零排放。
二、设计依据与设计范围
2.1、设计依据
2.1.1、**养猪场产生的废水水质、水量数据。
2.1.2、现场踏勘获得的处理场所得平面尺寸与相关资料、数据。
2.1.3、地方政府和环保部门的要求；
2.1.4、《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）；
2.1.6、国家其它现行相关设计标准、规范等。
2.2、设计原则
按照国家环境保护的有关法律、法规、和标准及建设方的有关要求，本设计按一下原则进行：
2.2.1、采用成熟可靠的工艺和技术、确保废弃物处理达标排放；
2.2.2、选择最佳工艺流程，充分利用当地地势，减少工程投资，降低运行费用；
2.2.3、操作管理方便，减少人为因素对养殖废水系统运行稳定性与可靠性的干扰。
2.3、设计范围
2.3.1、本设计为方案设计阶段。
2.3.2、本方案设计范围：
沼气系统区域内所有设施设备。
2.3.3、本方案设计包括：
工艺流程设计、构筑物（工艺设施）设计、设备选型、电气与自控、工程造价概算等内容。
三、基本设计参数及要求
3.1、基本设计参数
根据**养猪场相关负责人介绍，按养殖3000头生猪计算，最大排水量将达到23m3/d（含猪尿、猪舍冲洗水、夏季生猪喷淋降温用水、养殖场的生活用水等），猪粪等固体废弃物将达到4t/d。
按照环保部门的研究结果和经验数据，废水水质数据见下表：
养猪废水特性表
原料名称
pH
COD（mg/L）
BOD5（mg/L）
SS（mg/L）
猪粪水
7.0-7.8
11000-26000
7000-13000
10000-60000
3.2、主要设计参数
根据相关资料和工程设计经验，生猪场养殖废弃物处理的主要参数如下：
沼气容积产气率：
0.4m3/m3·d；猪粪总发酵时间15d，厌氧发酵温度：
常温发酵。
四、沼气系统规划设计
针对**养猪场具体的场地情况，我们规划将沼气系统建设在建设方制定的位置。
依山就势，充分利用现有的地形条件，减少废水提升，节省工程造价，降低运行成本。
本沼气工程选择能源生态模式，即粪便污水经过沼气发酵后产生沼气，沼气用于职工食堂、农户集中供气和发电，沼渣沼液还田利用，最大限度实现资源化利用。
由于养殖场猪粪便污水悬浮物浓度较高、水量大，故选用升流式固体反应器（USR）厌氧消化工艺。
五、工艺流程设计
5.1、设计原则
①遵循满足当前、兼顾长远的原则，在设计处理规模中考虑一定的富余，以满足阳光乳业第二牧场未来发展的需要。
②采用高效可靠、操作管理简便、运行成本低廉、维护维修方便的工艺技术和设备。
③充分利用拟用场地的特点，根据地形标高，合理布置各水池，确保废水处理站投资省、占地面积少，运行费用低。
5.2、工艺流程设计（简图如下）
沼气柜—→沼气利用
↑
粪污废水—→格栅沉砂池—→调节池—→厌氧反应器—→沼液灌溉↓
沼渣
农业利用
5.3、工艺流程描述
从猪舍排出的养殖粪污废水以及猪场排出的生活污水经下水管道流至废水处理站。
首先经过格栅沉砂池去除废水中的大颗粒固态废物和泥砂，然后废水进入调节池，用潜水泵将废水抽到USR厌氧反应器（即沼气反应池）。
高浓度有机废水在此进行常温发酵，产生沼气，沼气经罗茨鼓风机送至沼气柜，沼液、沼渣从USR厌氧反应器流出送至沼液贮存池，用作农田和果园浇灌。
六、各单体设计和主要设备选型
6.1、进料调节池
进料调节池有效容积30m³，水里停留时间为1天。
6.2、厌氧消化装置
工艺类型：
升流式固体反应器（USR）
处理粪污量：
27t/d（其中粪4t/d，污水23t/d）
进料浓度（TS）:
2-3%
发酵温度：
常温（12℃以上）
有效池容：
700m³（2座，单池容积分别为200m³、150m³）
水力停留时间（HRT）:
15d
产气量：
150m³/d
容积产气率：
0.4m³/m³·d以上
6.3、沼液贮存池
沼液贮存池有效容积800m³，水力停留时间29天。
6.4、沼气柜
沼气存储采用湿式贮气柜，有效容积60m³。
6.5、沼气利用
鉴于本项目建成并全部投产后，可产生相当数量的沼气。
沼气产生后，经过气水分离、脱硫净化，再通过沼气流量计后，主要用于养殖场内用于生活设施（如做饭炒菜、烧水等）、多余部分送至周边12户农户生活使用。
七、总平面设计
7.1设计依据
（1）拟建沼气站的平面位置及允许占地面积；
（2）国家有关设计规范和规定；
（3）项目所在地气象资料和地质资料；
（4）养殖场的周边环境。
7.2总平面布置
总平面设计应满足养殖场总体规划要求，并与周边环境协调统一，按照工艺设计流程，尽可能减少物质运输成本，充分利用拟用场地的特点，根据地形标高，合理设计布置各水池标高，将调节池的标高设计成最低，其余各水池标高适当提高，从厌氧反应池后各水池的水力设计成自流。
这样，可减少土方开挖量，降低工程造价，同时降低运行费用。
并按功能区设计布局，满足卫生、防火、安全等技术规范要求，各建、构筑物之间设置必要的通道。
主车道宽度≥4m，附路设置便于运行管理。
围墙高2m，绿化面积20%。
八、主要仪器设备选型
序
设备名称
型号
单位
数量
1
格栅
件
1
2
沼气贮气柜
m³
60
3
进料泵
4PW
台
1
4
搅拌泵
4PW
台
1
5
立式搅拌泵
太
1
6
热交换器
套
1
7
气水分离器
GF-100
台
1
8
脱硫塔
TS-1000
太
1
9
脱硫剂
吨
0.2
10
沼气凝水器
BC-300
个
1
11
干式阻火器
AF-100
个
1
12
沼气流量计
LMN-80
台
1
13
压力表
个
1
14
沼气输配管道配件及安装
50GFT52
套
1
15
沼气燃烧设备
套
15
16
生活用气设备
套
1
17
消防设备
套
1
18
避雷装置
套
1
九、工程造价概算
根据本工程技术方案和本公司同类工程造价经验，本工程造价概算约为壹佰捌拾万元（含污水收集管道建设费用和电源进线等配套设施建设费，含沼液灌溉管道等建设费用）。
具体工程价格以施工图和现场签证为依据，按照相关定额标准和调差规定以及设备材料市场价格进行按实结算。
十、劳动定员和操作管理
10.1、劳动定员
沼气设施建成后，设专职操作人员2人，负责本系统运行操作管理。
10.2、操作管理
本工程项目属中型厌氧生物处理工程，在生产过程中会产生大量的易燃易爆的生物气体-----沼气，因此，按照要严格按照相关规范要求，对本处理站进行定岗、定职、定责、定员。
实行专人管理专人操作，培训合格后上岗。
未经培训人员不得上岗操作，不得随意更换操作工人。
并要求操作管理人员做到：
①、定期或定时搅拌。
每天必须开启回流用潜水泵对USR厌氧反应池内的料液进行搅拌，每次搅拌时间不得少于30分钟（搅拌越强，越利于产生沼气）。
②、定期检查沼气发酵罐、贮气柜、供气管道等是否存在泄漏。
若发现异常情况应及时处置，并向主管领导汇报。
防止意外人身伤害及设备设施损坏事故的发生。
③、按操作规程定时开启各种动力设备（提升用潜水泵可自动运行）；
④、不定时巡视检查下水管道是否堵塞并及时清理；
⑤、定期检查与保养各种设备（主要是给罗茨鼓风机加机油与黄油）检查潜水泵是否堵塞并进行清理；
⑥、不定时巡视检查各设备的运行情况，发现问题，及时关机并采取相关措施解决，在遇到自己无法解决的问题时，及时向上级报告；
⑦、做好本区域的安全保卫工作，搞好废弃物处理站区域的现场卫生，保养本区域的花草树木等。
10.3、劳动保护和安全生产
在设备运行过程中，厌氧发酵装置、贮气柜、沼气输入输出管道等设备内都有沼气存在，而沼气属于易燃易爆气体，因此需要严格管理。
首先，废弃物处理站内的所有设备设施要求防雷接地，电控仪器应按规定选型配套，室外应配备消防水设施、市内配备两个中型干粉灭火器。
设备在运行过程中或停止后一段时间内，任何人不得随意进入各发酵池等容易发生危险的区域，避免发生不必要的人身伤害事故的发生。
设备设施如果需要检修，需要征得相关部门的同意，并派出专业技术人员负责现场指导经通风数日后，再用活体动物做试验，确认没有危险后方可进行，同时现场必须有人监护。
十一、技术经济指标分析
11.1、占地面积：
将设备房控制房等建筑物建设在水池（调节池）上时，本生活废水处理站总占地面积约1000m2。
11.2、运行费用分析：
由于本沼气系统采用生化处理工艺，在不计算设备折旧、设备维护等费用的情况下，处理站每天处理养殖废水27m3，直接运行费用（包括人工费120元、电费126元）合计为246元/天，分摊费用为9.1元/m3废水。
按年运行365天计算，本沼气系统的年运行总费用为89800元。
直接运行费用析计算如下：
（1）、人工费：
本沼气系统设专职操作人员2人，负责运行操作管理。
按人均工资福利按1600月/人，每天的人工费合计为120元（2人*1800元/人月÷30天），分摊到每立方米污水中的人工费用为3.8元。
（2）、电费：
本污水处理站的动力设备有潜水泵等，总装机功率为近20kW，最大运行功率约为15kW，每天运行12小时，每天消耗电力约180kW•h；平均电价按0.7元/kW•h计算，每天电力消耗费用为180kW•h*0.7元/kW•h=126元。
分摊到每立方米废水中的电力费用消耗为3.9元。
本沼气系统日常维护相当简便，仅需要定期（一般为1次/月）对设备检查并加注润滑油外，基本上不需要维修，因而维护保养费用也是相当的低廉。
年运行收入（沼气收入与有机肥收入）分析计算如下：
年沼气生产量约为150m3/d*365d==55,000m3，按照沼气价格0.6元/m3（参考天然气和液化石油气的价格）计算，年沼气收入为33,000元；
年有机肥生产量约为2T/d*365d==730T，按照有机肥价格15.0元/T（参考天然气和液化石油气的价格）计算，年有机肥收入为12200元。
十二、效益分析
12.1、经济效益分析
本养殖废弃物建成并全部投产运行后，年运行总费用（人工费加电费）为89800元，年沼气收入为33,000元，年有机肥收入为12200元，收支两抵后，年支出费用为44600元。
12.2、环境效益分析：
本工程项目在建成投产后，按设计数据和设计能力计算，每年可降解化学需氧量CODcr220吨、降解BOD5120吨、降解悬浮物SS280吨、降解NH3-N11吨、处理固态养殖废弃物1460吨。
环境效益非常显著。
同时，在降解有机负荷的同时，每年可回收沼气55,000m3，折合标准煤39.3吨。
可减少CO2排放106吨当量，节约大量能源。
同时，由于养殖废弃物零排放，减少环保排污费和环保罚款。
12.3、社会效益分析：
本工程项目在建成投产后，由于养殖废弃物零排放，可有效地保护养殖场周边农业生产和生态环境，有效地防止畜禽疾病和人畜共患疾病的发生。
利用养殖废弃物生产的有机肥料能有利于当地绿色食品的发展，增加农民收入。
极大地改善当地的环境卫生状况，保护当地环境，减少甚至杜绝环境污染纠纷，有利于当地社会的稳定。
从根本上杜绝了社会矛盾的发生，为建设和谐社会创造了相应的物质条件。
生猪养殖业坚持在发展中保护，在保护中发展，真正实现生态养殖，使生猪养殖与农业生产形成良性的生态循环，实现经济发展和生态环境保护的同步发展，最终促进**养猪场的持续兴旺与发展，从而极大地推进当地社会经济的健康发展。
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