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养殖业沼气项目养殖业沼气项目相关知识相关知识一、沼气1、什么是沼气沼气是有机物质在厌氧条件下,经过微生物的发酵作用而生成的一种可燃气体。由于这种气体最先是在沼泽中发现的,所以称为沼气。人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内,在厌氧(没有氧气)条件下发酵,即被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化,从而产生沼气。沼气是一种混合气体,可以燃烧。沼气是有机物经微生物厌氧消化而产生的可燃性气体。沼气是多种气体的混合物,一般含甲烷50~70%,其余为二氧化碳和少量的氮、氢和硫化氢等。其特性与天然气相似。空气中如含有8.6~20.8%(按体积计)的沼气时,就会形成爆炸性的混合气体。沼气除直接燃烧用于炊事、烘干农副产品、供暖、照明和气焊等外,还可作内燃机的燃料以及生产甲醇、福尔马林、四***化碳等化工原料。经沼气装置发酵后排出的料液和沉渣,含有较丰富的营养物质,可用作肥料和饲料。2、沼气发酵沼气发酵是指各种有机物在厌氧条件下,被各类发酵微生物分解转化,最终生成沼气的过程。适合于沼气发酵的温度类型:1)高温发酵:45℃~60℃之间,沼气发酵的产气量随温度的升高而升高,适宜温度多控制在52℃~55℃。2)中温发酵:20℃~45℃,最适宜发酵温度为35℃。3)低温发酵:20℃以下,低于15℃发酵活动基本处于停滞状态。4)常温发酵:随自然温度变化的发酵方式称为常温发酵。中温发酵最常见、也最为经济。二、常见工艺:沼气蒸汽预处理单元进料泵厌氧反应器气水分离器脱硫塔干式储气柜锅炉输送炊用水封池中间水池沼气缓冲罐空气压缩机调压箱保温沼肥贮存池水封器气水分离器粪便1、预处理单元:?对于鸡粪发酵项目,增加螺旋除沙机,对鸡粪做前期处理;(提高沉砂效果,防止进料泵堵塞;提高预处理效率,减少热量损失)?对于牛粪发酵项目,增加原料破碎机,对牛粪做前期处理;(提高预处理效率、减少泡粪时间,减少热量损失;提高沉砂效果,防止进料泵堵塞)?利用部分沼肥回流调浆;(节省加热的能量、减少自来水的消耗)2、加热单元:?太阳能集热系统,作为主要加热手段,春、夏、秋季基本可以满足厌氧发酵的温度要求;(节能、环保)?冬季辅以锅炉加热,锅炉燃料采用秸杆压块或沼气或燃煤;?如果有发电系统,发电机组余热可做加热热源;保温系统:?反应器保温层中增加加热盘管(节能)?预处理单元加盖阳光棚(节能)?(北方寒冷的冬季需要保护预处理设施、防冻、减少热量的损失)3、厌氧消化单元:1)常用的厌氧反应器:?完全混合式厌氧反应器(CSTR)?升流式厌氧固体反应器(USR)?厌氧塞流式反应器(HCPF)等(1)完全混合式厌氧反应器(ContinuousStirredTankReactor,CSTR)反应器内部设置了搅拌装置,使发酵原料和微生物处于完全混合状态,与常规消化器相比使活性区遍布整个消化器,其效率也比常规消化器有明显提高。该反应器常采用恒温连续投料或半连续投料运行,适用于高浓度及含有大量悬浮固体原料的处理。?高浓度发酵原料:TS8-12%?有搅拌装置?发酵原料和微生物完全混合?处理量大,停留时间长,产沼气多?便于启动运行和管理(2)升流厌氧固体反应器(Up fl o wSo li d sRe ac t or ,US R)出水渠集气室进水配水系统固体床出水沼气排泥挡渣板升流式固体反应器是一种结构简单,适用于高悬浮固体原料的反应器。它的结构如上图所示。原料从底部进入消化器内,消化器内不设三相分离器,不需要污泥回流。未消化的生物质固体颗粒和沼气发酵微生物,靠被动沉降滞留于消化器内,上清液从消化器上部排出,这样可以得到比HR T高得多的SR T和MR T,从而达到更高的固体有机物分解率和消化器效率。?适用TS5- 8%畜禽粪污?设置布水系统?高浓度厌氧微生物固体床?不设三相分离器?出水渠前设置挡渣板?产气效率高?浓度较高时可有局部强化搅拌装置(3)塞流式厌氧反应器(Plu gFlo wAna e ro b icRe ac t or)EGSB其构造原理如图:可以看做是两个UASB反应器上下串联而成。反应器主要由五个区组成:混合区、第一厌氧区、第二厌氧区、沉淀区和气液分离区。1)容积负荷率高,水力停留时间短EGSB反应器生物量大(可达到60g/l),污泥龄长。特别是由于存在着内、外循环,传质效果好。处理高浓度有机废水,进水容积负荷率可达15~25kgCOD/m3·d。2)抗冲击负荷强在EGSB反应器中,当COD负荷增加时,沼气的产生量随之增加,由此内循环的气提增大。处理高浓度废水时,循环流量可达进水流量的10~20倍。废水中高浓度和有害物质得到充分稀释,大大降低有害程度,从而提高了反应器的耐冲击负荷能力。当COD负荷较低时,沼气产量也低,从而形成较低的内循环流。处理低浓度废水(如啤酒废水)时,循环流量可达进水流量的2~3倍。因此,内循环实际为反应器起到了自动平衡COD冲击负荷的作用。3)避免了固形物沉积有一些废水中含有大量的悬浮物质,会在UASB等流速较慢的反应器内容易发生累积,将厌氧污泥逐渐置换,最终使厌氧反应器的运行效果恶化乃至失效。而在EGSB反应器中,高的液体和气体上升流速,将悬浮物冲击出反应器。4)基建投资省和占地面积小由于EGSB反应器的容积负荷率比普通的UASB反应器要高3~4倍以上,则EGSB反应器的体积为普通UASB反应器的1/4~1/3左右。而且有很大的高径比,所以,占地面积特别省,非常使用于占地面积紧张的厂矿企业采用。并且,可降低反应器的基建投资。5)依靠沼气提升实现自身的内循环,减少能耗厌氧流化床载体的膨胀和流化,是通过出水回流出水泵加压实现。必须消耗一部分动力。而EGSB反应器正常运行时是以自身产生的沼气作为提升的动力,实现混合液内循环,从而减少一部分能耗。6)减少药剂投量,降低运行费用内、外循环的液体量相当于第一级厌氧出水的回流,可利用COD转化的碱度,对PH起缓冲作用,使反应器内的PH保持稳定。可减少进水的投碱量,从而节约药剂用量,而减少运行费用。7)可以在一定程度上减少结垢问题对于一些含盐量较高的废水,如柠檬酸废水、淀粉废水等,由于废水中含有超量的钙盐、同时还具有氨氮和磷酸盐,所以在厌氧出水管路上容易形成钙盐沉积和磷酸铵镁(鸟粪石)沉淀。严重的会堵塞管路。由于EGSB反应器采用的是内循环,沼气中的CO2不像外循环一样可以从水中逸出。所以,可以保持较高的碱度,从而可以避免结垢问题。8)出水的稳定性好因为,EGSB反应器相当有上、下两个UASB反应器串联运行,下面一个UASB反应器具有很高的有机负荷率,起“粗”处理作用,上面一个UASB反应器的负荷较低,起“精”处理作用。一般说,多级处理工艺比单级处理的稳定性好,出水水质稳定。?适用于高浓度畜禽粪水,TS可达12%,尤其适用于牛粪的消化处理?物料呈活塞式推流状态, 在进料段呈现较强的水解酸化作用, 沼气的产生随着向出料方向的流动而增强(4)升流式厌氧污泥床(U AS B )工艺UA SB的优点?反应器的污泥浓度和有机负荷高,停留时间相对较短;?污泥颗粒化后使反应器的1
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某种猪养殖有限公司大型沼气工程初步设计方案
导读：***公司大型沼气工程项目初步设计方案2009年4月，4.1总体设计指导思想，进行方案讨论，形成该初步设计技术方案，按照建设部“建筑工程设计文件编制深度的要求（09年新版）”和**省农林厅“**省，在设计方案中，力求最佳设计布局方案，根据项目选址原则以及工程运行过程对材料、能源的需求，已预留5亩沼气工程建设用地，养殖场远离居民区，在养殖场附近有2处千亩设施疏菜种植基地，为消纳沼气工程所产生的沼***公司大型沼气工程项目初步设计方案
总体布局 4.1总体设计指导思想
根据项目可研报告和农业部关于该项目的批复，经过现场实地勘测，收集资料，进行方案讨论，着重从总平面、工艺选择、池体结构、配套设施、环境保护、设备、电气、安全、给排水、加热保温、建筑单体和技术经济等环节进行了分析研究，形成该初步设计技术方案。 按照建设部“建筑工程设计文件编制深度的要求（09年新版）”和**省农林厅“**省农业基本项目（沼气工程）初步设计编制要求”完成本初步设计方案。 在设计方案中，充分利用场地和周边地形条件，提高土地利用率，力求最佳设计布局方案，在满足工艺要求的前提下，努力创造出一个整体有序、布局合理、物流畅通、环境优美的沼气中心，提供安全、卫生、清洁的工作环境。 4.2布局划分 根据项目选址原则以及工程运行过程对材料、能源的需求，考虑猪粪、尿冲洗水收集的要求，项目建设地点选择在徐州宁山种猪场内，已预留5亩沼气工程建设用地。养殖场远离居民区，周边均为农田，在养殖场附近有2处千亩设施疏菜种植基地，为消纳沼气工程所产生的沼渣、沼液提供了有利条件。
4.3沼气站布置 沼气站场区占地3477m2，全场建筑物占地1089m2，场区绿地面积1371m2，绿化率39.4%，场区内道路及硬化地面占地面积1017m2，建筑密度31.3％，场区内修主干路（净道）路宽为4.5m，环绕厂内各建筑通道。场区物流沿主辅路干道均能行走，沼气站内交通道路畅通，消防通道满足要求。沼气站与其它建筑和人员活动区域相距很远，施工不会造成对周围环境的影响。总平面布置见初步设计总平面。 1、沼气站场区建筑布置分为三个功能区，即沼气生产储存区，包括厌氧发酵系 13 ***公司大型沼气工程项目初步设计方案
统和贮气系统；沼气净化、发电区，包括发电机房、净化间和控制室；预处理区，包括集水池匀浆进料池；空余部分为绿化草坪和道路，厂区内道路连接成一个整体。 2、沼气站布置依场区现有面积，考虑建筑、场区方位等以及沼气生产各环节和发电输配方案，设计沼气站内物流由东到西，排水向西北方向，以期各类能流物流运移路程最短。道路各控制点之间纵向、横向坡度均大于1.0％，场区双车道路边转弯半径为6m。 3、交通组织：沼气站内主要物流直接与各功能区连接，沼气站与整个场区交通环路通畅，消防通道满足要求。 4、沼气站内各类建筑和总平面技术经济指标如下： 沼气站内建筑项目一览表 序号 1 2 3 4 名称 控制室 净化室 发电机房 洗手间 尺寸m×m 4.0×5.0 4.0×5.0 8.0×5.0 4.0×5.0 1500 m3 数量 序号 1 1 1 1 1 6 7 8 9 10
名称 沼液池 贮气膜顶 集水池 匀浆池 进料池 尺寸 m×m×m 数量 500m3 500m3 8.0×5.0×2.8 φ5.0×2.8 φ5.0×2.8 1 1 1 1 1 5 厌氧发酵罐
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工艺设计 5.1粪便资源量 项目承担单位***公司是由*****公司投资的大型养殖企业，创办于2007年10月，位于****处北侧，猪场总占地面积182亩，猪舍总面积25000平方米，仓库、办公楼、职工宿舍及猪粪收集棚25000平方米，种公、母猪1400头，年出栏商品猪2.5万头。 发酵粪便资源量按： 1、种母猪存栏1400头；每头猪日产鲜粪6公斤，计8.4吨。日产猪尿及冲洗水8公斤，计11.2吨。 2、商品猪存栏量10000头；每头猪日产鲜粪2公斤，计20吨。猪尿及冲洗水6公斤，计60吨。 3、合计日产鲜粪28.40吨，猪尿及冲洗水71.2吨，总粪污量99.60吨。 5.2设计参数 5.2.1
设计发酵污水量：100吨 5.2.2
厌氧发酵参数 1、有效容积：、水力停留时间：15d
3、Ph：6.8-7.2 4、运行温度：33℃-35℃ 5、发酵罐日产气量：猪粪水CODcr取26000mg/l（即26kg/ M3）计算，USR发酵罐CODcr去除率为80%，每公斤CODcr产甲烷按0.35M3计算，沼气中甲烷含量为60%，则最大日产沼气量为： 26×0.8×100×0.35÷0.6=1213M3/d，50M3/h；
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发电、储气参数： 1、日最大发电量：=1820度/天； 2、发电机运行时间：12小时/天(间隔运行)，即每天6：00点-12：00点和14：00点-20：00点运行。 3、储气容积：500 M3 ，最大间隔时间≤10h，间隔时间内最大产气量≤500 M3，满足储气要求。 5.2.4
发电机余热利用参数： 1、余热量：在标准状态下（0℃，101.325kPa），每立方米沼气含热值为5500kcl，其中用于发电热值为1.5kw.h×860kcal/kw.h=1290kcal，占总能量的23.45%； 总能量的40%左右可以以余热的形式回收，则可回收余热量为：=2200kcal；其余的能量以各种形式被损失掉。 本工程可产余热量为：=2668600kcal，即：2668600kcal÷238=11213MJ/天，用于发酵罐增温。 5.3厌氧发酵工艺的选择 5.3.1厌氧反应器工艺分析 1、完全混合厌氧反应器（CSTR） 完全混合厌氧反应器（CSTR）适用于畜禽粪污发酵工艺。它在沼气发酵罐内采用搅拌和加温技术，这是沼气发酵工艺中的一项重要技术突破。搅拌和加热，使沼气发酵速率大大提高，完全混合式厌氧反应器也被称为高速沼气发酵罐。其特点是：固体浓度高，TS 8~12%，可使畜禽粪便污水全部进行沼气发酵处理。优点是处理量大，产沼气量多，便于管理，易启动，运行费用低。一般适宜于以产沼气为主，有使用液态有机肥条件的地区。由于这种工艺适宜处理含悬浮物高的畜禽粪污和有机废弃物，具有其他高效沼气发酵工艺无可比拟的优点，现在被欧洲等沼气工程发达地区广泛采用。
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2、厌氧接触反应器 厌氧接触工艺的反应器是完全混合式的，是在连续搅拌完全混合式厌氧消化反应器（CSTR）的基础上进行了改进的一种较高效率的厌氧反应器。反应器排出的混合液首先在沉淀池中进行固液分离，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，从而提高了反应器的有机负荷率和处理效率，与普通厌氧消化池相比，可缩短水力停留时间。目前，全混合式的厌氧接触反应器已被用于废水中SS浓度较高的高浓度有机废水的处理上。 3、上流式厌氧污泥床反应器（UASB） 待处理的废水被引入UASB反应器的底部，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应，产生沼气引起污泥床的扰动。在污泥床产生的沼气有一部分附着在污泥颗粒上，自由气泡和附着在污泥颗粒上的气泡上升至反应器的上部。在反应器上部三相分离器实现气、液、固的分离。UASB反应器的特点在于可维持较高的污泥浓度，较高的进水容积负荷率，从而大大提高了厌氧反应器单位体积的处理能力。但是对于SS含量很高的粪污水不适用，而且投资费用也较大。 4、升流式厌氧固体反应器（USR） 升流式厌氧固体反应器是一种新型的专用以处理固体物含量较大的反应器，其构造特点是反应器内不设三相分离器和其它构件。升流式固体沼气发酵工艺适合处理固体含量（TS）3~8%的有机废液。当含高浓度有机物固体（TS 3~8%左右）的废水由底部配水系统进入，依靠进料和产气的上升动力按一定的速度向上升流通过含有高浓度厌氧微生物的固体床时，有机物得到分解发酵，并产生了沼气。产生的沼气随水流上升具有一定搅拌混合作用，使得余下的未消化的固体物与中、上部的微生物进一步接触与氧化，最终达到较高的去除率和产气率。在TS > 6%时，需采取局部强化搅拌措施。
17 包含总结汇报、教学研究、高中教育、计划方案、自然科学、外语学习、高等教育、行业论文、资格考试以及某种猪养殖有限公司大型沼气工程初步设计方案等内容。本文共9页
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