牧场沼气发酵工程设计方案.docx

1、牧场沼气发酵工程设计方案市*牧场沼气发酵工程设计方案编制单位：武汉 * 环保科技有限公司编制日期： 二零一一年四月第一章 概述 3.第一节 项目概况 3.第二节 设计原则 3.第三节 设计范围 4.第二章 沼气发酵工程总体设计 5.第一节 主要设计依据 5.第二节 沼气发酵工程建设规模 6.第三节 沼气发酵工程位置 6.第四节 污水水质 6.第五节 工艺方案的确定 7.第六节 治理工艺流程 8.第七节 工艺流程特点 9.第三章 沼气工程主要处理设施的设计及设备选型 9.第四章 建筑结构设计 1.2.第一节 概述 1.2.第二节 结构设计 1.2.第五章 电气 1.3.第一节 范围 1.3.第二

2、节 供电电源 1.3.第三节 负荷计算 1.3.第四节 照明及接地保护 1.3.第六章 消防篇 1.5.第一节 防火等级 1.5.第二节 防火措施 1.5.第七章 机械设备设计 1.6.第一节 设计原则 1.6.第二节 设备选型 1.6.第八章 节能设计 1.7.第九章 劳动安全卫生 1.8.第一节 主要安全隐患 1.8.第二节 设计中采取的主要防范措施 1.8第十章 组织机构 2.0.第十一章 工程指标 2.1.第十二章 工程技术经济指标 2.4.第十三章 施工期限 2.5.第一节 施工时间 2.5.第二节 保证施工进度的措施 2.5第十四章 中标后在设计及施工期采取的措施 2. 8第十五章

3、 调试操作运行管理和人员培训 2.9第十六章 存在的问题与建议 3.0第一章 概述第一节 项目概况项目名称：奶牛养殖场沼气发酵工程工程地址： * 市大通区九龙岗陈巷村张小集东队建设单位： * 市* 牧场设计单位：武汉 * 环保科技有限公司项目概况：* 市* 牧场位于 * 市大通区九龙岗陈巷村张小集东队 .常年存栏量为 1000 头， 为社会提供大量优质绿色奶源。 由于在养殖过程中会产生大量的负责有机高浓度 废水，该废水是发酵产沼气的重要原料；为了响应国家的节能减排、变废为宝计 划， * 市* 牧场的相关领导决定在该牧场建造一套产沼气工程，我司应该 * 牧场领导的委托，设计本沼气发酵工程设计方案

4、 ，供有关领导参考。第二节 设计原则1、贯彻执行国家和安徽省关于环保的政策，符合国家有关法规、规范及标准。2、选择稳定可靠、技术先进、投资省、运行费用低、管理简单、维修费用少、 运行灵活的产沼气工程的新工艺，确保产沼气量大且稳定。3、通过设计中的总体优化，采用先进的节能技术，节约能源，最大限度低降低 运行费用。4、妥善处理和处置发酵过程中产生的各类沼液和沼渣，选用噪声小的设备，避 免对环境造成污染。5、结合建设场地的实际情况，在方便施工安装的前提下，力求各构筑物尽量集 中，布置紧凑， 节省占地。 同时考虑发酵工程的整体建筑风格与养殖场建筑风格相协调一致。第三节 设计范围本工程方案设计的范围包括

5、对 * 市* 牧场沼气发酵工程的沼气、 沼液和沼 渣的产生、利用工程进行论证，并对发酵工程建造工程中其他的附属设施、 建筑 结构、电气自控、通风和环保、节能等各专业进行设计分析；对某些关键设备的 选型进行论证。第二章 沼气发酵工程总体设计第一节 主要设计依据一、 业主提供的水质、水量资料。水质：CODV600mg/L、BODW 587mg/L SSIO65mg/L、NH3-N W7 mg/L、P5000个/100ml、蛔虫卵20个/L。水量： 70T/D；二、 我单位所完成同类工程所取得的实际经验和实际工程参数。三、 给水排水工程和沼气工程建设有关技术规范；四、 设计采用的主要规范和标准1、

6、室外排水设计规范(GBJ14-87, 1997年版)2、 砌体结构设计规范 GB50003-20013、 建筑给水排水设计规范 (GBJ15-88)4、 泵站设计规范 ( GB/T50265-97)5、 给水排水工程结构设计规范 ( GBJ69-84)6、 混凝土结构设计规范 (GBJ10-89)7、 建筑地基基础设计规范 ( GBJ7-89)8、 建筑设计防火规范(修订书) (GBJ16-87)9、 构筑物抗震设计规范 (GBJ50191-92)10、 污水泵站设计规程 (GBJ08-23-91)11、 工业企业噪音控制设计规范 (GBJ.87-85)12、 地下工程防水技术规程 (GBJ1

7、08-87)13、 民用建筑电气设计规范 (JGJ16-92)14、 低压配电设计规范 ( GB50054-95)15、 污水综合排放标准（GB8978-1996）16、 工业企业设计卫生标准（TJ36-79）17、 民用建筑隔音设计标准（GBJ118-88）18、 工业企业总平面设计规范（GB50187-93）19、 规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范20、 规模化畜禽养殖场沼气工程运行、维护及其安全技术规程第二节 沼气发酵工程建设规模*市*奶牛场养殖废水排水量详见下表。表2-1单位日废水排放量（m3/d）百分比（%）生产废水57.3100生活污水9.8合计67.1 (按 70 算)第三节 沼

8、气发酵工程位置沼气发酵工程位置考虑设置在总厂区的边角，靠近灌溉河流下游的地方 ，尽量建在厂区的下风向。具体位置已由业主确认。第四节 污水水质一、沼气发酵工程进水水质依据业主提供的环境影响报告书表 2-9的资料，废水源强及排放情况如下表2-2：表2-2 生产废水水质水量情况一览表序号废水名称设计水量pHCODBODSS氨氮（m/d）(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)1生产废水70691600587106587二、沼气发酵工程产生的沼液、沼渣处理本项目产生的沼液、沼渣不直接不外排，全部由以农家肥的形式出售给当地周围的农民，再有当地农民拉走进行后续处理。第五节 工艺方案的确定一、 废水

9、的来源废水来源，主要包括（1）养殖场废水；（2）挤奶大厅冲洗废水；（3）冲洗 圈栏废水；（4）生活污水二、 废水发酵产气思路：奶牛场养殖废水含有大量的有机化合物， 如CODcr、氨氮、SS等含量很高， 而牛粪中含有的大量未被消化的纤维的预处理也是该类发酵产沼工程变废为宝 的首选。发酵产沼气工程主要的通过运用废水处理微生物处理技术中的厌氧处理 技术，通过厌氧菌分解水中的有机物，从而产生沼气的过程。有厌氧技术因其既 能处理废水降解 CODcr，又能产生大量的沼气，因而成为沼气处理工程的首选 工艺。而厌氧技术中，二相厌氧处理技术与单相厌氧技术相比更适于发酵产沼工 程。基于以上思路以及原则，本工程拟采

10、用调节水解 一一水解酸化一一USR发 酵池 沼液储存池等相结合工艺，工艺流程图见图 2-1。来自奶牛场的废水首先进入调节水解池。调节水解池作用有三：一是分离作用，在进水处设置搅拌器及格栅。搅拌器的作用是将牛粪充分打散，将未被牛 所消化的粗纤维从粪便中分离出来，以免在后续处理容器中结壳。格栅设置二道， 一粗一细，粗格栅在前，细格栅在后。采用人工格栅。二是均值均量，其暂存缓 冲作用能够使进入后续处理系统的水质和水量都保持稳定， 有利于后续处理系统的正常及稳定的运行。三是水解作用，废水在回流的产酸菌的作用下， 将废水中大的有机分子分解成易降解的小分子有机分子， 提供废水的可生化性，便于废水在沼气池中

11、充分发酵，提高产气率的同时其污染物处理效率也得到大幅度提高。废水由泵提升到水解酸化池进行水解酸化处理。水解酸化处理最要是借助 厌氧处理的前两个阶段：水解和产酸，使废水中难以降解的有机物得到了很大的 改变，转化为易于生物降解的小分子有机化合物， 为后期的发酵产沼气提供必要 的条件。水解酸化池的出水经蒸汽加热后流入 USR池（上流式厌氧固体反应器）进行 发酵产沼气处理。USR发酵产沼气分四个阶段：第一阶段（即水解阶段），大分 子物质降解为小分子物质，难于好氧生物降解的物质转化为易于生化降解的物质 （溶解性的单体或二聚体、葡萄糖、氨基酸）；在第二阶段（产酸阶段）碳水化 合物降解为脂肪酸，主要是醋酸、

12、丁酸、丙酸、水和氢气；在第三阶段（产乙酸 阶段）消化细菌将产酸阶段产生的丁酸、丙酸和乳酸等进一步降解为乙酸；在第 四阶段（产甲烷阶段），消化细菌将乙酸分解为甲烷、二氧化碳。 USR反应器相比UASB强化了布水和排渣二个系统，更适合用于处理高悬浮物的有机废水， 有着更高的产气率，是沼气工程的首选。经过发酵处理后的沼液，自流入储液池进行储存；而发酵池产生沼渣则定 期泵入储渣池储存。第六节 治理工艺流程一、沼气发酵工程的工艺流程图：养殖产污水*70m3/d达标排放第七节 工艺流程特点1. 厌氧部分采用USR工艺，适合处理高SS的有机废水，具有很高的产气 率。是沼气工程的首选工艺。更重要的是，其灵活性

13、很大，如果因为沼气的 回收利用能够申请国家资金，其沼气工程的投资大为减省。2. 该工艺流程中污水只有一次泵提升。 其余工序采用重力自流即可满足工 艺需求，其运行费用很省。3. 沼渣池顶部接旁通管至调节水解池。 这样可以使沼液池上部清液可以回 流至调节池，而底部沼渣经过多次浓缩，再进行风干出售，能够节约运行成 本。第三章 沼气工程主要处理设施的设计及设备选型1 调节水解池调节水解池为汇集生产废水的场所。 为钢筋砼地下结构。 池内设有提升泵二台（一用一备），自控液位计一套以及搅拌泵一台。集水池的设计参数为：停留时间： 18.5hr有效容积： 55.5m3有效尺寸： 5.0m 3.0m 4.0m1.

14、1 提升泵主要用于调节水解池生产废水提升至水解酸化池而设，提升泵的型号为：25QW8-15-0.75 为无堵塞潜污泵，其特性参数为：型号：流量：25QW8-15-0.75Q=8m3/hr扬程：H=15m功率： N=0.75kw1.2 粗格栅、细格栅 粗格栅的作用是拦截水渠污水带过来的比较大的漂浮物，如树叶、纸巾等。细格栅的作用是拦截经搅拌器搅拌后污水中的直径大于 5.0mm 的悬浮物，减小 后续固液分离机的负荷，防止固液分离机经常性的堵塞。粗格栅栅间距20.0mm,处理负荷3m3/h。细格栅栅间距5.0mm,处理负荷 40m3/h1.3搅拌器 搅拌器采用泵抽水回流搅拌,其主要作用是将奶牛粪便在

15、调节水解池内打 散,可溶性有机物跟随尿液到下一个处理单元, 而分离出来的未被消化的粗纤维 被细格栅拦截去除掉。2 水解酸化池 水解酸化池的作用是调节从水解池泵入的水的水质和提高废水可生化性, 起 到调节水质和降低 COD 的作用。水解酸化池的设计参数为：停留时间： 18.5hr有效容积： 55.5 m3有效尺寸： 5.0m 3.0m 4.0m3 USR 池USR 的作用是利用污水与污泥相接触而发生厌氧反应,产生沼气,从而使 废水中大部分 COD 得到降解。 USR 为地下式钢砼结构。设有进料管、循环管、 排渣管和保温层,为了稳定冬春两季 USR 池产气,提高产气率,减少 USR 池的 死体积，

16、设计回流发酵液的方式使反应器得到搅拌，HRT为5.0d,池体设保温层， 发酵温度为中温。 USR 的设计参数为：停留时间：5.2d有效容积：构筑尺寸：365.0m35.0m 20.0m 4.5m4 沼液储存池 该池是主要是存储从发酵池流出的沼液，该池的设计参数为： 停留时间： 18.5hr有效容积： 55.5 m3有效尺寸： 5.0m 3.0m 4.0m5 沼渣池 沼渣池主要储存由发酵池排出的沼渣，该池为钢筋砼结构，其有效容积为54m3。污泥浓缩池的设计参数为：有效容积： 54m3有效容积： 5.0 m 3.0 m 4.0m第四章 建筑结构设计第一节 概述、构筑物调节水解池60m3地下钢砼结构

17、水解酸化池60m3地下钢砼结构USR3450m3地上钢砼结构沼液储存池60m3地下钢砼结构沼渣池60m3地下钢砼结构、建筑物控制机房9m2 砖混结构蒸汽房15m2 砖混结构第二节 结构设计一、结构材料要求混凝土：贮水构筑物砼强度等级 C25,抗渗等级S6S8,钢筋砼梁、板砼强 度等级不低于C20，基础砼强度等级不低于C20;钢筋：水池、梁和柱纵筋均为二级,梁和柱箍筋为一级；砖砌体：地面以下 采用 MU10 普通机制砖, M5 水泥砂浆砌筑。二、 抗震设计工程设计按地震基本烈度 7 度设防,并按照有关抗震设计规范设计。三、 地基处理 由于建设方未提供具体地质勘测报告,建议在扩初设计前,对有关位置

18、作进一步地质勘察。第五章电气第一节 范围本方案包括沼气处理工程配电系统、 站内电气设备配电及控制、动力及照明 布置、防雷接地等。第二节 供电电源由于本沼气工程处理规模较小，所有的用电设备容量都很小，因此不必要专 门设计高压部分，可从厂区的高压配电间引出 380V/220V电源，电源以电缆直 埋方式进配电柜。沼气工程供电按三级负荷设计。为保证配电的可靠性， 低压采 用单母线分段方式。第三节 负荷计算污水处理站经计算装机容量为 13.6KW、工作容量10.65KW。详见下表5-1表5-1序号名 称型 号功率(kw)数量备用总功率(kw)使用功率(kw)1污水提升泵25QW8-15-0.750.75

19、211.50.752搅拌泵32QW12-15-1.11.1212.21.13回流泵32QW12-15-1.11.1212.21.14固液分离机-7.5107.57.55照明及其他0.20.20.26总功率13.610.65第四节 照明及接地保护沼气工程的照明系统采用独立回路，分别引自0.4KV母线。各构筑物装设照 明配电箱接地。配电室设接地网，接地电阻不大于4 欧姆沼气工程的电气系统采用三相五线制， 电气设备外壳及金属设备外壳均可靠第六章 消防篇第一节 防火等级1、配电件根据国家规定，定为丙级防火标准。2、其他牧场区建筑设计均按照国家建筑防火规范制度。第二节 防火措施1、牧场区设置消防系统，采

20、用低压给水系统，最不利点的消火栓水压不低于10m。消防按同一时间发生火灾1次考虑，室外消火栓用水量为15L/S。2、在主要房间内设报警电话及禁止烟火等标记。第七章 机械设备设计第一节 设计原则1）在满足构筑物工艺要求的前提下，设备选型力求经济合理，节省能耗。2）设备的工作能力要根据工程规模和处理水质的要求，考虑运行的方式， 并备有余量。3）主要的污水和沼渣处理设备应首先选用国内生产并已证明运行效果良好 的国产设备，以确保污水站的正常运行。4）机械设备均按成套考虑，包括就地控制箱，连接电缆等有效运行所必需 的附件。5）所有设备的供货均实行招标采购。6）控制方式采用现场及控制室集中控制二点控制方式

21、。7） 潜水泵电机的防护等级不低于IP68,其它配套电机和就地控制防护等级 不低于 IP55。8） 考虑污水的腐蚀性, 淹没在水中的设备、 部件所采用材料为耐腐蚀材料, 平台以上的部分为碳钢防腐（镀锌或刷环氧漆） 。第二节 设备选型沼气处理工程的机械设备主要为提升水泵及搅拌机； 电气设备包括高、 低压 开关柜、仪表、照明系统等。1、机械设备提升水泵污水站内水泵包括提升泵、污泥回流泵、搅拌泵等水泵。国外生产污水泵质 量较好的厂家有瑞典 Flygt 公司和德国 ABS 公司。国内较好的生产厂家有： 南京 篮深制泵集团、上海凯泉、石家庄水泵厂等。在性能上,经过多年的运行检验,表明国内上述两家公司的污

22、水泵,达到国外水平，已广泛应用于污水处理过程中。第八章 节能设计设计中从以下几方面节能：1. 沼气处理消耗的能源主要是电能， 其中又以提升泵及搅拌设备为重中之重。 对于提升泵，设计时尽量使处理构筑物布置紧凑，连接管路短而直， 以减少水头 损失，从而减少水泵的扬程。 同时对提升泵实行合理控制， 使水泵在高效率段运 转。对于搅拌系统， 一是提高进入反应搅拌之前进行管道混合， 二是选择可以易 于控制运行的搅拌设备。2.在电器设计中，站区内配电线路全部采用低阻抗的铜导线以降低线路损耗， 提高传输能力。3. 采用自动无功补偿装置，以减少无功损耗，提高功率因数。4. 沼气工程在整体水位高程计算中，力求精确

23、，在保证良好运行条件的基础 上，减少水泵工作扬程，以节省常年电耗。第九章 劳动安全卫生按照劳动法第五十三条第二款关于 “新建、改建、扩建工程的劳动安 全卫生设施必须与主体工程同时设计、 同时施工、 同时投入生产和使用 ”的规定， 本方案对劳动安全卫生设施同时进行设计。沼气工程建设目的是变废为宝；以减少废水对环境造成污染，保护环境， 造福人民，促进工农业生产的发展。但在沼气利用以及沼液和沼渣处理过程中， 也存在着影响职工安全问题，对待这些可能出现的问题，设计上做了周密考虑， 采取了必要的防范措施。第一节 主要安全隐患 产生的沼气是易燃气体，如果处理不慎，会导致爆炸出现火灾，因而要做 好防护措施，

24、杜绝隐患，避免发生安全事故。第二节 设计中采取的主要防范措施一、站区总体布置方面1. 将人员集中的站前区布置在夏季主导风向的上风区， 主要污染区的臭气吹不到 沼气工程前区，也有利于沼气工程前区的环境净化。2. 操作间要保持通风，以降低甲烷在空气中的含量，杜绝火灾发生。二、工艺、结构设计方面1.严格控制机泵的噪声，设置隔音罩，保证在离设备 1 米远处的噪声不超过 75 分贝（dB）,创造相对宁静的工作环境。2. 各生产构筑物均设便于操作和行走的操作平台和走道板及安全护栏、扶手。3. 各种用电设备均按国家的有关标准作好接零接地保护。4. 电器设备及机械设备的布置注意留有足够的安全操作距离及空间。5

25、. 沼气工程的给水系统考虑消防的需要 ,按防火规范要求设置足够的消火栓。7. 建筑物的设计均考虑给排水、采暖通风、采光照明等要求。8. 制定操作规程，在运转管理说明中明确规定安全操作规则，规范职工的操作行为，杜绝事故的发生。9. 平台及水池顶部均设有室外照明部分以便夜间巡视；10. 储水构筑物安装液位控制系统， 并带报警装置，避免沼液可能发生的溢流现象。三、电器设计方面1. 防雷根据建筑物防雷设计规范 GB50057-94M 第 2.0.4 六款， “在平均雷暴日 大于 15日/年的地区，高度在 15 米以上烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物 ”为三类 防暴建筑物， 而污水处理站构筑物高度均在 15

26、 米以下， 池体应做接地扁铁接地。第十章 组织机构由于本厂设备采用半自动控制，全厂运行以巡回检查为主，主要工作项目为日常维护保养，对操作人员有较高的技术要求，在人员数量上则不宜过多。参照国家有关规定及可行性研究报告，并参照国内已运行沼气处理工程的 经验，结合本工程的实际需要，确定本处理工程的定员2人。人员编制见表12-1 在确定具体岗位人数时可根据实际情况加以调整。表12-1 污水处理站人员编制表岗位人数生产人员工艺处理1设备维护检修1合计2第十一章 工程指标表13-1主要处理构筑物序号名称规格型号单位数量估算（万元）备注1调节水解池有效容积V=60m3座10.36RC结构2水解酸化池有效容积

27、V=450m3座127.0RC结构3USR池有效容积V=60m3座10.36RC结构4沼液储存池有效容积V=60m3座10.36RC结构5储渣池有效容积V=60m3座10.36RC结构6控制机房建筑面积为9m2间11.8砖混结构地面砖7蒸汽房建筑面积为15m2间13.0砖混结构地面砖8设备基础混凝土结构个10.50RC结构9土建总计33.74表13-2:主要处理设备序号名 称规格、型号单位数量估算（万元）备注1污水提升泵25QW8-15-0.75台20.80武汉伯斯特2沼液回流泵32QW12-15-1.1台20.40武汉伯斯特3搅拌泵32QW12-15-1.1台20.40武汉伯斯特4粗格栅-台

28、10.50不锈钢自制序号名 称规格、型号单位数量估算（万元）备注5细格栅-台10.80不锈钢自制6温度控制器-台10.30正元仪表7布水器-套34.20非标自制8三相分离器-套216.6非标自制9干燥器-台12.50金华健盛10防爆器-台11.5江苏常熟11蒸汽锅炉WNS0.7-0.7/95/70-ZQ台125.8晋城信源12组合填料 180*2500方401.20宜兴江友13填料支架12螺纹钢吨1.20.96非标自制14浮球液位计台10.0215管道阀门支架-套14.5016固液分离机台16.6017控制系统-套12.0018电气照明套10.5019油漆防腐3.2020USR发酵池保温m24254.2521沼气利用装置脱硫塔、汽水分离器、气柜、加压