目錄
前言1
第一章項目背景和設計思想1
1.1項目背景1
1.2項目設計思想1
1.2.1循環經濟思想1
1.2.2“豬――沼――茶”三位一體經濟模式架構2
1.3沼氣工程節點功能2
第二章項目資源/產物計算3
2.1沼氣產量計算3
2.1.1干物質量計算3
2.1.2物料總量和補充水量計算3
2.1.3沼氣產量計算3
2.2沼肥產量估算4
2.2.1干物質減量化計算4
2.2.2沼肥產量估算4
第三章產物供需平衡分析和解決方案選擇5
3.1沼氣利用方案5
3.2沼肥種養平衡和有效利用解決方案5
3.2.1沼肥優勢分析5
3.2.2沼肥承載土地量分析6
第四章工程設計范圍和處理能力8
4.1設計依據8
4.2設計原則8
4.3設計范圍9
4.4糞污處理量9
第五章能環工程工藝流程設計10
5.1處理工藝選擇10
5.1.1預處理工藝選擇10
5.1.2厭氧消化處理工藝選擇10
5.2沼氣應用系統工藝選擇16
5.2.1沼氣凈化工藝選擇16
5.2.2沼氣儲存工藝選擇16
5.2.3沼氣輸配工藝選擇17
5.3沼肥利用工藝選擇17
5.4工藝流程設計17
5.5工藝流程描述17
5.5.1預處理階段描述17
5.5.2厭氧消化處理階段描述17
5.5.3沼氣凈化儲存階段描述18
5.5.4沼肥處理階段描述18
第六章工藝參數設計19
6.1物料負荷19
6.2預處理階段工藝參數設計19
6.2.1格柵槽19
6.2.2人工格柵19
6.2.3集水池19
6.2.4集水池污水提升泵19
6.2.5集糞池20
6.2.8進料池20
6.2.9配料池攪拌機20
6.3厭氧消化處理階段工藝參數設計20
6.3.1厭氧消化罐120
6.3.2厭氧反應器進料泵21
6.4沼氣凈化儲存階段工藝參數設計21
6.4.1沼氣凈化系統21
6.4.2沼氣貯存系統22
6.5沉淀池參數設計22
6.5.1沉淀池22
第七章其它設計23
7.1建筑與結構設計23
7.1.1設計原則23
7.1.2工程地質情況23
7.1.3主要構（建）筑物結構設計23
7.1.4抗震設計24
7.1.5反應器設計24
7.2機械設備設計24
7.3電氣設計25
7.3.1設計依據25
7.3.2設計范圍25
7.3.3供電電源26
7.3.4負荷計算26
7.3.5供電系統26
7.3.6保護方式26
7.3.7啟動方式27
7.3.8計量方式27
7.4控制及儀表設計27
7.4.1控制系統27
7.4.2儀表27
7.5平面設計27
7.5.1平面布置原則27
7.5.2建筑單體設計27
7.5.3道路27
7.5.4綠化27
7.5.5建筑物裝修標準27
7.5.6建筑防火28
7.5.7高程設計28
7.5.8給水28
7.5.9排水28
7.5.10運輸28
7.5.11通訊28
7.6消防、勞動生產保護與人員編制設計28
7.6.1消防28
7.6.2勞動保護和安全生產28
7.6.3沼氣站建設與環境保護29
7.6.4沼氣站對外部環境的影響29
7.6.5人員編制30
第八章投資估算與經濟分析31
8.1估算依據31
8.1.1工程規模31
8.1.2估算范圍31
8.1.3估算依據31
8.2投資估算31
8.2.1土建投資估算31
8.2.2設備電氣投資估算32
8.2.3其它直接投資費估算33
8.2.4間接費和工程總投資估算34
九章附圖35
[FS:PAGE]前言
隨著經濟發展和人民生活水平的提高，全國各地的畜禽養殖業得到了迅猛的發展。但由于畜禽養殖場產生的糞污等污染物對環境的不利影響，使我國畜禽養殖業面臨著發展與環保的雙重壓力。在不以犧牲環境質量為代價的前提下，實現畜禽養殖的快速增長，改變傳統的能源生產方式和消費方式，利用畜禽糞水開發利用生物質產生清潔的能源是最好的選擇之一。利用厭氧消化技術處理畜禽養殖廢水，制取清潔能源――沼氣，在治理污染的同時變廢為寶，減少溫室氣體的排放量，從而實現國民經濟的可持續性發展。
受居民的飲食結構、畜禽產品的增殖性能、生產投資等因素影響，中國豬肉食用量在肉食消費中一直占有重要地位，養豬業在畜禽養殖中占有很大的比重。1983年到2005年豬肉消費占肉食品比例均大于60%。2004年中國肉豬存欄48189.1萬頭，出欄61800.7萬頭，豬肉產量4701.6萬噸，居世界第一位，肉類人均占有量達55.73kg/人，其中豬肉36.17kg/人，超過世界豬肉人均的15.74kg/人。2004年我國全年畜禽養殖業糞便廢棄物的產生量為25.76億噸，其中豬年排泄糞便為12.31億噸，占總糞便量的47.8%，隨著養豬業的發展，必然導致更大量的糞便廢棄物，因此豬場糞污水的治理成為畜禽污染治理的關鍵。
隨養殖數量的增多，我國規�；�養殖場的數量和規模不斷擴大，“十五”期間，畜牧業的規�；�、區域化和產業化進程呈現出加快發展的趨勢。2005年生豬規�；�達飼養水平達到37.2%。在“十一五”畜牧業發展目標中預計，畜牧業規�；�、標準化、產業化程度將進一步提高，畜牧業繼續向集約型、資源高效利用型和環境友好型轉變，到2010年主要畜禽品種適度規模以上的標準化養殖場的產品比例分別提高10個百分點。
養豬業的發展為人們提供了大量高品質的肉食來源，提高了人們的生活品質；同時帶動了地方農牧副業的發展，吸引了大量社會勞動力，增加了社會就業，實現了農民增收；大型養殖場的建設提高了養豬業的整體科技水平，帶動了養豬業的發展。
然而，養豬生產過程中產生大量有機廢棄物，這些有機廢棄物中含有大量的生物質能和有機肥資源，如不進行處理和綜合利用而直接排放，不僅嚴重污染了水源、生態自然環境，對生產產生不利影響，也造成資源的極大浪費；同時，糞水四溢，將導致病菌傳播，對企業擴大再生產和安全生產也將產生限制。因此，必須對大中型養豬場生產過程中產生的廢棄物、廢水進行綜合利用和有效處理。開發生物質能源，回收有機肥資源，將治理污染、凈化環境、回收能源、綜合利用、改善生態環境有機的結合起來，走生態畜牧業產業化可持續發展的道路，在正常生態環境條件下組織畜牧生產，使之成為綠色生態型養豬場。通過該項目的實施，發揮當地龍頭企業的示范和輻射作用，逐步將項目所在的地區建設成為“自然環境優美、人民生活滿意、綠色畜牧業興旺、農村經濟發達”的現代化生態畜牧業和綠色食品生產的示范地區。
本工程項目的目的就是在國家政策的鼓勵下，采用科學與全面的處理方法對養殖場的廢棄物進行有效的處理，使其轉化為有用的資源，實現無害化、資源化處理的最終目標，為該地區養豬場廢棄物的處理樹立一個樣板。
第一章項目背景和設計思想
1.1項目設計思想
1.1.1循環經濟思想
循環經濟，本質上是一種生態經濟，它要求運用生態學規律來指導人類社會的經濟活動。隨著上個世紀50、60年代以來生態學的勃興，使人們產生了模仿自然生態系統的愿望，按照自然生態系統物質循環和能量流動規律重構人類的經濟系統，使得經濟系統和諧地納入到自然生態系統的物質循環過程中，建立起一種新形態的經濟。
傳統經濟與循環經濟的不同之處在于：傳統經濟是一種由“資源―產品―消費―污染排放”所構成的物質單向流動的線形經濟。在這種經濟中，人們以越來越高的強度把地球上的物質和能源開采出來，在生產加工和消費過程中又把污染和廢物大量地排放到環境中去，對資源的利用常常是粗放的和一次性的，通過把資源持續不斷地變成廢物來實現經濟的數量型增長，導致了許多自然資源的短缺與枯竭，并釀成了災難性環境污染后果。與此不同，循環經濟倡導的是一種建立在物質不斷循環利用基礎上的經濟發展模式，它要求把經濟活動按照自然生態系統的模式，組織成一個“資源―產品―消費―再生資源”的物質反復循環流動的過程，使得整個經濟系統以及生產和消費的過程基本上不產生或者只產生很少的廢棄物，其特征是自然資源的低投入、高利用和廢棄物的低排放，從而根本上消解長期以來環境與發展之間的尖銳沖突。
從提倡一些廢棄資源回收和綜合利用到循環經濟的提出，是經濟發展理論的重要突破，它打破了傳統經濟發展理論把經濟和環境系統人為割裂的弊端，要求把經濟發展建立在自然生態規律的基礎上，促使大量生產、大量消費和大量廢棄的傳統工業經濟體系轉軌到物質的合理使用和不斷循環利用的經濟體系，為可持續發展的經濟提供了新的理論范式。
在西方國家，循環經濟已經成為一股潮流和趨勢，有些國家甚至以立法的方式加以推進。循環經濟是實施可持續發展戰略必然的選擇和重要保證，而在世界上呼聲很高的清潔生產，則是實現循環經濟的基本形式。
生態農業是以物質循環和能量轉化規律為依據，以科學技術為支撐，以經濟、生態、社會效益有機統一為目標的良性循環的新型農業綜合系統。發展生態農業，一是抓好無公害農產品生產基地建設。應通過科學規劃、突出重點、成片開發、綜合治理，把農業產業化基地建成農業生態園；二是積極發展有機農業；三是積極探索循環農業。根據生態循環再利用、再生產的循環鏈原理發展農業，不僅可以凈化生活環境，解決能源與照明問題，而且還可以有效轉化利用廢棄物，促進種養業的良性循環，實現農業生產無害化。
1.2.2“豬――沼――農”三位一體經濟模式架構
為滿足人們對肉食品的需求，擬建立萬頭豬場，常年向市場供應優質商品豬。而為實現養殖發展與環境保護的協調發展，本養殖場建設中引進能源生態工程思想，采用沼氣工程技術治理養豬場糞污水，利用污水處理過程中的主要產物沼氣作為能源供應養殖場利用，副產物沼肥供應四季茶園使用，建立“豬――沼――農”三位一體生態系統，實現豬場糞污水的綜合利用。
1.3沼氣工程節點功能
沼氣工程作為三位一體生態農業系統的紐帶，其功能主要有兩點。一是以生物質能轉化技術為核心，將養殖業糞污資源充分利用，并將有機質轉化為能源（沼氣）；第二，保留污水中對植物生長有利的成分，使之轉化為優質有機肥（固態、液態）。

第二章項目資源/產物計算
2.1沼氣產量計算
2.1.1干物質量計算
豬場基礎母豬存欄量500頭，豬場總存欄量為5354頭，設計采用干清糞工藝，按《畜禽養殖業污染物排放標準》計算，夏季污水排放量為1.8m3/（百頭•d），冬季污水排放量為1.2m3/（百頭•d），則排放污水量為64.2～96.4m3/d。
日產糞便量為5.1t/d，豬糞含水率按82%設計，干物質（TS）量計算見表2-1。本項目中，干物質量按照0.92t/d進行設計。
表2-1豬糞干物質量計算表
豬糞產量（t/d）（含水率78%）1.13
豬糞產量（t/d）（含水率80%）1.03
豬糞產量（t/d）（含水率82%）0.92
豬糞產量（t/d）（含水率84%）0.82
豬糞產量（t/d）（含水率86%）0.72
豬糞產量（t/d）（含水率88%）0.62
干物質量（t/d）0.92
含固率10%糞污總量（t/d）9.2
2.1.2物料總量和補充水量計算
本設計中采用高濃度反應器設計，養殖場產生的5.1t鮮豬糞全部投放到高濃度反應器，并調配成10％干物質濃度，約需要4.1m3污水，余下豬場排放的污水經過水力篩，將部分存留在污水中的豬糞渣篩除，投入到配料池，與鮮豬糞一同調配（該部分物料包含在5.1t鮮豬糞中），過篩后污水進入儲肥池，進行厭氧處理儲存。物料總量和水量分配計算見表2-2。
表2-2補充水量計算表
季節糞便篩渣量（t/d）污水總量
（m3/d）高濃度物料量（t/d）含固率高濃度污水量
（t/d）低濃度污水量
（m3/d）
夏季5.196.49.110%4.192.3
冬季5.164.29.110%4.160.1
2.1.3沼氣產量計算
考慮2%的干物質損耗率，每天投TS902kg，產沼率為0.28～0.32m3/kgTS，取值0.30m3/kgTS，可產沼氣271m3。
表2-3日沼氣產量計算表
干物質量(t/d)920
干物質損耗率2%
干物質投產量(kg/d)902
產沼率(m3/kg)0.30
產沼量(m3/d)271
污水量（m3/d）4.1
2.2沼肥產量估算
2.2.1干物質減量化計算
全天輸入干物質量為902kg。厭氧階段消耗量為586kg，該部分TS消耗是生物質能轉化、沼氣生產的主體。厭氧階段TS的輸出量為316kg，其中0.17噸由厭氧反應器底部作為沼渣排出，進入沼渣儲存池；0.67噸與厭氧反應器上部出水一并排出。干物質減量化計算詳見2-4。
表2-4干物質減量化計算表
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)
9.20.9265%0.600.320.080.24
2.2.2沼肥產量估算
一般情況下沼渣含水率為93%，沼液含水率為97%。沼渣干物質含量0.08t/d，按93%含水率計算，沼渣產量為1.15t/d；沼液干物質含量為0.24t/d，按97%含水率計算，沼液產量為7.79t/d。詳見表2-5。
表2-5沼肥產量計算表
沼渣沼液水消耗(t/d)
沼渣量(t/d)干物質(t/d)含水率沼液量(t/d)干物質(t/d)含水率
1.150.0893%7.790.2496.90%0.26

第三章產物供需平衡分析和解決方案選擇
3.1沼氣利用方案
能環工程日產沼氣270m3，計劃全部作為燃氣使用。
3.2沼肥種養平衡和有效利用解決方案
能環工程日產沼渣1.15噸（含水率93%）、沼液7.79噸。消納該部分沼肥必須有相應量的土地承載。
3.2.1沼肥優勢分析
沼肥是沼氣發酵的殘余物，含有較全面的養分和豐富的有機質，是具有改良土壤功效的優質有機肥料。沼肥中含有豐富的氮磷鉀等大量營養元素和多種微量營養元素，據測定，沼肥中含有全氮（N）0.03%～0.08%，全磷（P2O5）0.02%～0.06%，全鉀（K2O）0.05%～1.0%，而且這些營養元素基本上是以速效養分形式存在的.因此，沼肥的速效營養能力強，能迅速被作物吸收，養分可利用率高，是多元的速效復合液體肥料。另外，沼肥中還富含多種氨基酸和維生素等，因此，沼肥也是畜禽飼料的良好添加料。
根據有關研究表明，沼肥作為優質有機肥料與化肥或其它有機肥相比，能顯著提高作物的產量和品質，并防病抗逆，其機理在于沼肥的養分結構易于吸收，有改土培肥、營造良性土壤微生態系統作用，其生命活性物質有助于提高抗逆能力。一般沼肥主要有兩個處理去向：第一個是在農耕施肥季節，沼肥直接輸送（管道、車輛）到果園、苗圃、農田等施肥用地，作為液態有機肥使用；第二個是在非農耕施肥季節，沼肥進入有機肥生產區，與畜禽糞便混合后加入50%左右的作物秸稈、稻殼等，加工成固體有機肥儲存銷售。
沼肥不僅養分全、肥效快，而且易吸收，殘留少，便于改良土壤的根際環境，疏松土壤，是無公害栽培的首選肥料。沼肥作為一種優良的有機肥料可以部分或全部代替化學肥料，大量試驗說明沼肥是一種優質、全效的液體有機肥料。在生產中，沼肥有機肥可以用作基肥、追肥和葉面肥。
沼肥用作基肥澆灌果樹，使其結果大，果實色鮮、味美、甜度好。沼肥用于稻田，作物生長強壯，植株挺拔翠綠，分蘗多、苗高且根系粗壯發達，有效穗、穗粒數、結實率都有所提高。據四川農業科學院在水稻、玉米、棉花等作物上的試驗表明，畝施沼肥1500～2500kg，可增產9.0%～26.4%，每100kg沼肥增產水稻1.38kg，玉米2.0kg，棉花0.65kg
沼肥用作追肥，效果也很明顯。根據肥料養分含量計算，每100kg沼肥的N、P、K養分總含量相當15：15：15的三元素復合肥60kg。按照科學配方，合理施肥的原則，一般作物每畝每次追施三元素復合肥20kg左右，折合施沼肥330kg，一般7～15天追施一次，順水追施效果好。和同等養分含量的無機肥料相比，沼肥作追肥的作物，長勢強健，病蟲害少，果實大且有光澤，品質好，產量和產值分別高出對照10%～20%。追施沼肥有機肥的小麥畝產增產20kg，用沼肥澆灌大白菜，較化肥對照提前5～7天包心，增產30%。
沼肥內含有作物需要的多種營養物質，微量元素、生長素、抗生素，極宜作葉面追肥使用，效果有時比單純的化肥還要明顯。特別是在日光溫室蔬菜、果樹、花卉等反季節的栽培中使用，有明顯的壯秧、保果增產優質效果。能給作物補充營養，調節代謝，促進生長，增強光合作用，有利花芽分化，保花保果，果實膨大，產品光亮度好，品質優秀。作葉面肥，沼肥可單用也可與農藥化肥混用。在作物上，可用溫室大棚內栽培的反季節蔬菜、黃瓜、西紅柿、青椒、茄子、豆角、西胡等，�；ā⒈９�效果明顯。葉菜可用于芹菜、韭菜、甘藍，生長迅速；果樹可用于油桃、櫻桃、杏、李等，口感極佳，糖度增加；花卉方面的非洲菊、百合、玫瑰，表現花朵大、鮮艷、枝粗等。
長期使用沼肥有機肥可以促進土壤團粒結構的形成，改良土壤結構，增強土壤保水保肥能力，提高土壤溫度，改善土壤的理化特性，提高土壤中有機質、全氮、全磷以及土壤速效養分的含量，從而提高了土地肥力，并且減少化肥對環境的污染，降低用肥成本。根據試驗研究，施用沼肥有機肥的土地與施用普通化肥的土地比較，土壤有機質含量增加1.0%～2.0%，全氮含量增加0.1%左右，土壤速效氮、速效鉀的含量分別提高60%左右，其中，沼肥有機肥對土壤速效磷增加最為明顯，施用沼肥有機肥的土壤速效磷含量是施用普通化肥的7～8倍。
3.2.2沼肥承載土地量分析
根據有關資料，豬糞沼肥的養分組成與含量分別為：氨氮0.056%，速效磷0.067%，速效鉀0.113%，在沼肥產量為每天8.94噸的情況下，每天產出的沼肥所含有的氮、磷、鉀養分量分別為：氨氮5.01kg，速效磷5.99kg，速效鉀10.10kg。如果以一季作物施用氮肥（N）150～180kg/hm2、磷肥（P2O5）45～75kg/hm2、鉀肥（K2O）60～120kg/hm2來計算的話，每天8.94噸沼肥所含養分需要的承載土地量分別為：氮0.03hm2，磷0.08～0.13hm2，鉀0.08～0.17hm2。按雙季耕作，如冬小麥和夏玉米或大豆輪作來計算，則所需消納這些沼肥的土地量將減少一半。
根據試驗，沼肥用水稀釋5～10倍后，可以直接灌溉農田，且具有一定的增產作用。基于此，土肥專家在設計設施蔬菜營養液肥料、滴灌肥料和蔬菜、果樹專用液體肥料的濃度時，稀釋倍數一般為10～20倍。目前，國內具有較成熟的設施蔬菜有機活性基質無土栽培技術、滴灌栽培的技術和敞穴施肥技術；掌握各類蔬菜、果樹和農作物的養分需求規律和施肥的最佳養分配比；完全可以把沼肥轉化為各種肥料。

第四章工程設計范圍和處理能力
4.1設計依據
1、《中華人民共和國水污染防治法實施細則》（環發[1999]214號)）
2、《污水處理設施環境保護監督管理辦法》（(88)國環水字第187號）
3、《畜禽養殖污染防治管理辦法》（國家環境保護總局，2001年5月8日發布）
4、《規�；�畜禽養殖場沼氣工程設計規范》（NY/T1222-2006）
5、《大中型畜禽養殖場能源環境工程建設規劃》（農業部，1999）
6、《蓄禽養殖業污染物排放標準》（GB18596-2001）
7、《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）
8、《給水排水設計手冊》
9、業主提供的有關基礎資料。
4.2設計原則
1、資源化原則。
畜禽糞污是一種有價值的寶貴資源，充分利用畜禽糞污資源是污染防治的重要原則。畜禽糞污經處理后，可以產出再生能源（沼氣）、有機肥（固態、液態），具有較好的經濟價值。
2、生態化原則。
遵循循環經濟指導思想，依據物質循環、能量流動的生態學基本原理，強化種養平衡，促進種植業與養殖業結合，實現生態系統的良性循環。
3、綜合效益原則。
兼顧環境效益、社會效益、經濟效益，將治理污染與資源開發有機結合起來，使豬場糞污治理工程產出大于投入，提高污水處理工程的綜合效益。
4、可靠性原則
遵循技術先進、工藝成熟、質量可靠的原則，在設計中吸取國內外先進的處理工藝和施工技術，使工程達到國際先進水平。
5、管理簡便原則
合理處理人工操作和自動控制的關系，對不便人工操作，且人工成本較高的工藝，采用自動化技術，提高系統運行管理水平。
4.3設計范圍
本設計范圍包括：能環工程工藝設計；機械設備設計；建筑與結構設計；電氣設計；控制及儀表設計；平面與高程設計；消防、勞動生產保護與人員編制設計。
本設計范圍不包括場區所有道路鋪設、綠化等。
本工程污水匯集管線、自來水管線、電線電纜均由業主送至項目界區內。
4.4糞污處理量
總資源量為含固率18%的糞污總量5.1t，變化幅度較小，因此，高濃度厭氧反應器有機負荷變化較小。


第五章能環工程工藝流程設計
5.1處理工藝選擇
5.1.1預處理工藝選擇
預處理包括格柵、集水池、集糞池、配料池、等處理單元。
為了真正做到減量化、資源化、無害化，達到處理結果零排放的目標，本工程采用將糞污收集后投放到預處理單元，與其它污染物一起進入厭氧消化罐進行厭氧發酵處理。這條工藝路線不僅能獲得較大的生物質能轉化資源，同時，實現了糞污減量化、無害化處理。
糞污水由匯集管網運送至預處理單元，經與場區沖刷水混合后進行厭氧處理。
5.1.1.1格柵
格柵的作用是去除廢水中的大粒徑固體物質，如懸浮物、漂浮物、纖維物質和固體顆粒物質，以保證后續處理單元和水泵的正常運行。
5.1.1.2集水池
集水池的功能是儲存能環工程中需要的補充水，該水來自養殖區沖刷水。集水池水由提升泵泵入進料池。
5.1.1.3集糞池
集糞池用來暫存豬場輸送來的豬糞，通過集水池污水沖洗到進料池。
5.1.1.4進料池
進料池的功能是將豬糞配比為含固率在10%左右的混合液。
進料料時間階段安排有幾種選擇，最好的時間安排為全天24小時均勻分配，但客觀上幾乎不可能實現。我們選擇批次配比方式，每天24小時內分2批完成配比操作，每次1小時進行。
5.1.2厭氧消化處理工藝選擇
厭氧消化工藝包括進料單元、厭氧消化單元、保溫增溫單元、以及沼肥運輸管網等構成。
5.1.2.1進料方式選擇
進料池內物料由提升泵向厭氧消化單元進料。由于物料濃度高，提升泵采用單螺桿泵。進料方式有若干種選擇，可以采用均勻進料，也可采用分批進料方式。進料方式與沼氣釋放量密切相關，通過進料方式可以調控沼氣釋放階段，一般情況下，強進料階段沼氣釋放量會大幅度增大。本工程設計采取分2批輪流進料方式。
5.1.2.2厭氧處理工藝選擇
1、各類厭氧工藝性能概述
（1）完全混合厭氧工藝（CSTR）
傳統的完全混合厭氧工藝（CSTR）是借助消化池內厭氧活性污泥來凈化有機污染物。有機污染物進入池內，經過攪拌與池內原有的厭氧活性污泥充分接觸后，通過厭氧微生物的吸附、吸收和生物降解，使廢水中的有機污染物轉化為沼氣。完全混合厭氧工藝池體體積較大，負荷較低，其污泥停留時間等于水力停留時間，因此不能在反應器內積累起足夠濃度的污泥，一般僅用于城市污水廠的剩余好氧污泥以及糞便的厭氧消化處理。
（2）厭氧接觸工藝反應器
厭氧接觸工藝反應器是完全混合式的，是在連續攪拌完全混合式厭氧消化反應器（CSTR）的基礎上進行了改進的一種較高效率的厭氧反應器。反應器排出的混合液首先在沉淀池中進行固液分離，污水由沉淀池上部排出，沉淀池下部的污泥被回流至厭氧消化池內。這樣的工藝既保證污泥不會流失，又可提高厭氧消化池內的污泥濃度，從而提高了反應器的有機負荷率和處理效率，與普通厭氧消化池相比，可大大縮短水力停留時間。目前，全混合式的厭氧接觸反應器已被廣泛應用于SS濃度較高的廢水處理中。
（3）厭氧濾器（AF）
厭氧濾器是采用填充材料作為微生物載體的一種高速厭氧反應器，厭氧菌在填充材料上附著生長，形成生物膜。生物膜與填充材料一起形成固定的濾床。厭氧濾床可分為上流式厭氧濾床和下流式厭氧濾床二種。污水在流動過程中生長并保持與充滿厭氧細菌的填料接觸，因為細菌生長在填料上將不隨出水流失，在短的水力停留時間下可取得較長的污泥泥齡。厭氧濾器的缺點是填料載體價格較貴，反應器建造費用較高，此外，當污水中SS含量較高時，容易發生短路和堵塞。
（4）上流式厭氧污泥床反應器（UASB）
待處理的廢水被引入UASB反應器的底部，向上流過由絮狀或顆粒狀厭氧污泥的污泥床。隨著污水與污泥相接觸而發生厭氧反應，產生沼氣引起污泥床的擾動。在污泥床產生的沼氣有一部分附著在污泥顆粒上，自由氣泡和附著在污泥顆粒上的氣泡上升至反應器的上部。污泥顆粒上升撞擊到三相分離器擋板的下部，這引起附著的氣泡釋放；脫氣的污泥顆粒沉淀回到污泥層的表面。自由狀態下的沼氣和由污泥顆粒釋放的氣體被收集在三相分離器錐頂部的集氣室內。液體中包含一些剩余的固體物和生物顆粒進入到三相分離器的沉淀區內，剩余固體物和生物顆粒從液體中分離并通過三相分離器的錐板間隙回到污泥層。
UASB反應器的特點在于可維持較高的污泥濃度，很長的污泥泥齡（30天以上），較高的進水容積負荷率，從而大大提高了厭氧反應器單位體積的處理能力。但是對于SS含量很高的污水，由于三相分離器泥、氣、水分離能力的限制，不可避免地造成出水中含泥量很高，整個系統的投資費用也較大。
（5）膨脹顆粒污泥床反應器（EGSB）
EGSB是在UASB反應器的結構相似，所不同的是在EGSB反應器中采用相當高的上流速度，因此，在EGSB反應器中顆粒污泥處于完全或部分“膨脹化”的狀態，即污泥床的體積由于顆粒之間的平均距離的增加而擴大。為了提高上升速度，EGSB反應器采用較大的高度與直徑比和很大的回流比。在高速上升速度和產氣的攪拌作用下，廢水與顆粒污泥間的接觸更充分，因此可允許廢水在反應器中有很短的水力停留時間，從而EGSB可以高速地處理濃度較低的有機廢水。
（6）升流式厭氧固體反應器（USR）
升流式厭氧固體反應器是一種新型的專用以處理固體物含量較大的反應器，其構造特點是反應器內不設三相分離器和其它構件。含高有機物固體含量（大于5%）的廢液由池底配水系統進入，均勻地分布在反應器的底部，然后上升流通過含有高濃度厭氧微生物的固體床。使廢液中的有機固體與厭氧微生物充分接觸反應，有機固體被液化發酵和厭氧分解，約有60%左右的有機物被轉化為沼氣。而產生的沼氣隨水流上升具有攪拌混合作用，促進了固體與微生物的接觸。由于重力作用固體床區有自然沉淀作用，比重較大的固體物（包括微生物、未降解的固體和無機固體等）被累積在固體床下部，使反應器內保持較高的固體量和生物量，可使反應器有較長的微生物和固體滯留時間。通過固體床的水流從池頂的出水渠溢流至池外。在出水溢流渠前設置擋渣板，可減少池內SS的流失，在反應器液面會形成一層浮渣層，在長期穩定運行過程中，浮渣層達到一定厚度后趨于動態平衡。不斷有固體被沼氣攜帶到浮渣層，同時也有經脫氣的固體返回到固體床區。由于沼氣要透過浮渣層進入到反應器頂部的集氣室，對浮渣層產生一定的“破碎”作用。對于生產性反應器由于浮渣層表面積較大，浮渣層不會引起堵塞。集氣室中的沼氣經導管引出池外進入沼氣貯柜。反應池設排泥管可將多余的污泥和下沉在底部的惰性物質定期排除。
2、幾種典型的厭氧反應器適用性能比較
幾種典型的厭氧反應器適用性能比較見表5-1。
表5-1厭氧反應器適用性能比較表

反應器名稱優點缺點適用范圍
完全混合厭氧
反應器（CSTR）投資小、運行管理簡單容積負荷率低，效率
較低，出水水質較差適用于SS含量很
高的污泥處理
厭氧接觸反應器投資較省、運行管理簡
單，容積負荷率較高，
耐沖擊負荷能力強停留時間相對較長，
出水水質相對較差適用于高濃度、高
懸浮物的有機廢水
厭氧濾器（AF）處理效率高，耐負荷能
力強，出水水質相對較
好投資較大，反應器容
易短路和堵塞適用于SS含量較
低的有機廢水
上流式厭氧污
泥床反應器
（UASB）處理效率高，耐負荷能
力強，出水水質相對較
好投資相對較大，對廢
水SS含量要求嚴格適用于SS含量適
低的有機廢水
膨脹顆粒污泥
床反應器
（EGSB）處理效率較高，負荷能力
強，出水水質相對較好投資相對較大，對廢
水SS含量要求嚴格適用于SS含量較
少和濃度相對較低
的有機廢水
升流式厭氧固
體反應器
（USR）處理效率較高，投資較省、運行管理簡單，容積負荷率較高。對進料均布性要求高，當含固率達到一定程度時，必須采取強化措施。適用于含固量高
的有機廢水

3、厭氧工藝的選擇確定
從以上列表可知，各種類型的厭氧工藝各有其優缺點和使用范圍，在一定的條件下選擇適當的工藝型式是厭氧處理成功的關鍵所在。對于本項目而言，由于需將全部豬糞和部分沖洗水一起混合均勻后進入厭氧罐進行厭氧發酵處理，其廢水中含固量很高，因此，選擇升流式厭氧固體反應器（USR）是較為合適的。
本項目設計含固率為10%。對于高含固率來料，為避免進料分布不均勻問題，必須強化其進料的局部混合性。設計上底部配置攪拌機，以間歇混合攪拌方式來實現。我們定義該方式為USR-PM。
選擇USR-PM處理工藝，反應器的固體滯留期（SRT）和微生物滯留期（MRT）遠大于水力滯留期（HRT）。厭氧罐頂部在出水溢流渠前設置擋渣板，可以減少罐內內懸浮固體物質的流失，提高了固體滯留期（SRT）。固體有機物的分解率與SRT呈正相關，固體滯留期（SRT）加長，消化效率就大幅度提高；剩余厭氧微生物在重力的作用下沉淀下來，累積在固體床下部，使反應器微生物滯留期（MRT）加長，既提高處理效率，又降低微生物對外加營養物質的需求，減少污泥的量。
本設計方案選擇USR-PM為厭氧處理工藝。
5.1.2.3厭氧反應器結構選擇
普通的厭氧反應器均采用鋼砼結構。近年來為了縮短施工周期，節省建筑材料，提高反應池的施工質量，建設美觀大方的能環工程處理裝置，也多有采用新材料、新技術建造的厭氧反應器。典型的有德國的利普（Lipp）公司的利普罐和德國Farmetic公司的搪瓷拼裝罐。這些技術應用金屬朔性加工中的加工硬化原理和薄殼結構原理，通過專用技術和設備將鍍鋅或搪瓷拼裝建造成。
1、鋼筋混凝土制罐技術
鋼筋混凝土技術利用鋼筋的抗拉強度和混凝土的抗壓強度上各自的優勢，實現優勢互補，通過現場澆注，可以得到較好的強度和防水性能的罐體，由于混凝土具有耐酸堿，耐溫便等的性能，能夠很好的保護內部鋼筋，使之免受腐蝕，因此結構具有很好的防腐性能，結構成型后，進行簡單的防腐和防滲處理就可以滿足工程需要，使用壽命長，可達50年，后期維護和運行管理費用較低。
2、搪瓷拼裝制罐技術
拼裝制罐技術使用軟性搪瓷或其他防腐預制鋼板，以快速低耗的現場拼裝使之成型，預制鋼板采用栓接方式拼裝，栓接處加特制密封材料防漏。此種預制鋼板形成的保護層不僅能阻止罐體腐蝕，而且具有抗酸堿的功能。拼裝罐具有技術先進、性能優良、耐腐蝕性好、維修便利、外觀美觀，可拆遷等特點，其使用壽命達30年。
3、利浦制罐技術
利浦制罐技術利用金屬塑性加工中的加工硬化原理和薄殼結構原理，通過專用技術和設備，將一定規格的鋼板，應用“螺旋、雙折邊、咬合“工藝來建造圓型的LIPP池、罐。由于是機械化、自動化制作和采用薄鋼板作為建筑材料，LIPP技術具有施工周期短，造價較低，質量好等優點。
結合本工程特點，主體厭氧反應器選擇鋼筋混凝土結構，以方便使用和運行管理。
5.1.2.4厭氧反應器配置選擇
高濃度厭氧反應器內設置一臺攪拌器，使進料均勻分布于罐體底部并充分與厭氧微生物接觸。低濃度靠沼氣產氣過程以及進料過程并增加物料內循環泵實現物料的攪拌。
罐底設排渣系統，定期將罐底惰性污泥排出。排出的污泥進入沼肥儲存池，然后運送到下一個處理單元。
反應器上部設排水系統。排水采用堰槽出水方式，溢流進入下一個處理單元。
5.1.2.5保溫與增溫選擇
厭氧消化反應過程受溫度影響很大，本項目厭氧處理單元設計為中溫，其最佳溫度范圍為35～38℃。為了保證厭氧反應在冬季仍可正常運行，必須對系統實施整體保溫措施，同時還需對厭氧消化罐進水進行增溫處理。
1、保溫
系統整體保溫包括管道、閥門保溫；配料池、厭氧消化罐以及儲氣柜的保溫。
對于各種管路能地埋的則地埋，地上管路采用北方地區常規保溫方式實現；對厭氧消化罐、沼氣儲氣柜，采用聚苯乙烯和聚氨酯等材料進行強化保溫。另外，在厭氧反應器旁邊設置一個沼氣凈化間，盡可能地將管路、閥門設置在該房間內，起到保溫作用。
2、增溫
增溫能耗主要分為兩部分，一部分為把參與反應物料的溫度由常溫提升到反應溫度，這一過程主要在進料池中進行，另一部分是保證USR反應器在相對穩定的溫度下運行，補償其運行過程中散失到環境中的能量。為降低反應過程中的能耗，在本設計中一方面采用較高的物料濃度，在保證有機負荷不變的情況下，降低水的含量，降低物料增溫能耗，另一方面，在反應器池體外增設一層保溫層，以降低反應器的熱量散失。
為保證反應器的正常啟動以及熱源的穩定性，本系統中采用自廠區燃煤鍋爐產生的熱水作為熱源。
5.2沼氣應用系統工藝選擇
5.2.1沼氣凈化工藝選擇
厭氧反應器剛產出的沼氣是含飽和水蒸氣的混合氣體，除含有氣體燃料CH4和惰性氣體CO2外，還含有H2S和懸浮的顆粒狀雜質。H2S不僅有毒，而且有很強的腐蝕性。因此新生成的沼氣不宜直接作燃料，還需進行氣水分離、脫硫等凈化處理，其中沼氣的脫硫是其主要問題。
對于畜禽糞污產生的沼氣，其中H2S氣體含量約為2000mg/m3，而沼氣作為燃氣要求沼氣中含H2S氣體含量小于100mL/m3，沼氣的脫硫凈化處理是必須的。
沼氣脫硫主要有生物脫硫、化學脫硫兩種方法。
生物脫硫法是利用無色硫細菌，如氧化硫硫桿菌、氧化亞鐵硫桿菌等，在微氧條件下將H2S氧化成單質硫。這種脫硫方法已在德國沼氣脫硫中廣泛使用，在國內某些工程已有采用，其優點是：不需要催化劑、不需處理化學污泥，產生很少生物污泥、耗能低、可回收單質硫、去除效率高。這種脫硫的技術關鍵是如何根據H2S的濃度來控制脫硫塔中氧化還原反應過程。
化學脫硫是將沼氣通過脫硫劑床層，沼氣中的H2S與活性氧化鐵接觸，生成三硫化二鐵，然后含有硫化物的脫硫劑與空氣中的氧接觸，當有水存在時，鐵的硫化物又轉化為氧化鐵和單體硫。這種脫硫再生過程可循環多次，直至氧化鐵脫硫劑表面的大部分空隙被硫或其它雜質覆蓋而失去活性為止。再生后的氧化鐵可繼續脫除沼氣中的H2S。上述均為放熱反應，但是，再生反應比脫硫反應要緩慢。為了使硫化鐵充分再生為氧化鐵，工程上往往將上述兩個過程分開進行。
本工程擬采用生物脫硫的方法對沼氣進行脫硫處理。
厭氧罐中輸出的含飽和水蒸氣的沼氣經過生物脫硫塔、氣水分離器和凝水器等專用設備凈化處理后貯存在儲氣柜中。
5.2.2沼氣儲存工藝選擇
由于沼氣產用速率之間的不平衡，所以必須設置儲氣柜進行調節。沼氣主要用于鍋爐燃燒使用，儲氣柜的容積按日產量的60%設計。儲氣柜結構形式有多種，包括混凝土結構、壓力容器、膜結構等，本工程選擇鐘罩結構儲氣柜。
5.2.3沼氣輸配工藝選擇
沼氣輸配系統指從沼氣儲氣柜至沼氣使用前一系列沼氣輸配設施的總稱。對于該大型沼氣工程來說，主要指沼氣由儲氣柜輸送到沼氣用戶的輸氣管路和相關的閥門組成。沼氣輸配管道在工程建設中占有相當重要的位置，因此，合理選擇性能可靠、施工方便、經濟耐用的管材，對安全供氣和降低工程造價有著重要意義。沼氣輸配過程中使用的主要管材是鋼管和聚乙烯管。相關的沼氣輸送管網需要根據當地具體情況進行設計。
5.3沼肥利用工藝選擇
沼肥有三個去向：第一個是在農耕施肥季節，沼肥輸送（管道、車輛）至果園、苗圃、農田等施肥用地，作為液態有機肥使用；第二個是在非農耕施肥季節，將沼肥輸送至農田附近的大型儲存池，以備施肥季節使用；第二個是將沼肥運至有機肥生產區，與常規農用肥料如尿素、復合肥等按一定營養比例配比混合后，加工成高肥效的商品肥出售。
5.4工藝流程設計
見附圖初設方案：1--工藝流程框圖；2--分區定位圖；3--平面布置圖；4--工藝高程圖。
5.5工藝流程描述
5.5.1預處理階段描述
格柵集水池豬舍沖洗水由污水匯集管網（或污水渠）經人工格柵匯集到集水池；提升泵按配比時間安排將其提升至調節池和配料池。
集糞池由豬場清理出來的豬糞，運輸到集糞池，并通過集糞池由集水池內污水沖洗到進料池。
進料池將由集糞池流過來的豬糞及污水進行調配，使物料達到10％的干物質濃度，以供應高濃度厭氧反應器使用。配料池內配有加溫設施，實現冬季時的物料加溫。
5.5.2厭氧消化處理階段描述
進料---攪拌---反應循環過程。物料經提升泵提升進入厭氧反應器，進行厭氧消化處理。本工程設計采取分2批輪流進料方式進行，進料時間根據豬場清糞方式安排，一般間隔不小于6小時，兩組進料先后進行，1小時以內完成進料過程，進料結束后啟動攪拌，攪拌1小時后停止。厭氧罐按進料（1小時）----攪拌（1小時）-----反應（4小時）----攪拌（1小時）-----反應（4小時）……這個循環過程進行。
產沼物料進入厭養反應器與厭養活性污泥混合接觸，通過厭養微生物的吸附、吸收和生物降解作用，使有機污染物轉化為CH4和CO2為主的氣體（沼氣）。厭氧反應器內設置一臺攪拌機，使物料與厭養活性污泥充分混合。厭氧罐罐體外部設增溫管網系統以及保溫層。
集氣厭氧反應器產生的沼氣由集氣室收集，經沼氣輸送管路送入后續沼氣凈化處理單元。
排料厭氧罐采用上部益流出水方式，出水自流進入沼肥儲存池。
排渣排渣系統定期排渣，保持反應器內污泥活性。沼渣排放可以是每天一次，或者是數天一次，將根據實際情況確定。
5.5.3沼氣凈化儲存階段描述
沼氣凈化系統厭氧消化罐產出的沼氣經集氣室收集進入沼氣凈化系統。沼氣經過生物脫硫塔、氣水分離器、凝水器等專用設備凈化處理后貯存在濕式儲氣柜中。
沼氣儲存柜用于貯存凈化后的沼氣。柜體結構鐘罩式儲氣柜。
沼氣輸配系統用于沼氣的輸送。主要通過調壓閥、管路等完成沼氣的輸配。
沼氣利用系統沼氣全部作為燃料使用。
5.5.4沼肥處理階段描述
厭氧反應器出水溢流進入沼肥儲存池，然后運輸車輛在農耕季節將沼肥運輸至農田或蔬菜大棚使用，在非農耕季節，運輸至儲存池待農耕時節使用。
第六章工藝參數設計
6.1物料負荷
平均設計物料流量：Q平＝9.2m3/d
6.2預處理階段工藝參數設計
6.2.1格柵槽
（1）功能：用于安裝格柵，攔截水中大的懸浮物質
（2）結構：地下鋼砼結構
（3）尺寸：0.5mx0.8m
（4）池數：1池
6.2.2人工格柵
（1）設備寬度：W0＝500mm
（2）渠寬：W1＝500mm
（3）有效柵隙：b＝10mm
（4）格柵傾角：α＝60°
（5）設備臺數：1
6.2.3集水池
（1）功能：儲存補充水
（2）池體結構：地下鋼砼結構
（3）尺寸：0.90mx2.08mx2.00m
（4）有效容積：3.74m3
（5）池數：1池
6.2.4集水池污水提升泵
（1）功能：將補充水從集水池提升至配比軟化池
（2）流量：20m3/h
（3）揚程：7m
（4）電機功率：0.75kW
（5）設備類型：潛污泵
（6）設備數量：2臺（1用1備）
6.2.5集糞池
（1）功能：暫存由豬場輸送來的豬糞
（2）池體結構：地下鋼砼結構
（3）尺寸：1.30mx2.08mx0.5m
（4）容積：1.35m3
（5）池數：1池
6.2.8進料池
（1）功能：豬糞與來水充分攪拌混合后進料
（2）池體結構：地下鋼砼結構
（3）尺寸：2.20m×2.20m×2.00m
（4）高度：2.0m
（5）容積：9.68m3
（6）池數：1池
6.2.9配料池攪拌機
（1）功能：將配料池內糞與水攪拌、混合
（2）功率：7.5Kw
（3）數量：1臺
6.3厭氧消化處理階段工藝參數設計
6.3.1厭氧消化罐1
（1）功能：低濃度厭氧消化處理主體反應器
（2）尺寸：Φ6.00mx8.10m
（3）有效水深：6.60m
（4）有效容積：187m3
（5）停留時間：20d
（6）發酵溫度：常溫
（7）材質結構：鋼筋混凝土結構，外設保溫層，圓臺形保溫頂結構
（8）數量：1座
6.3.2厭氧反應器進料泵
（1）功能：將糞污從調節池提升至厭氧反應器
（2）流量：10m3/h
（3）揚程：15m
（4）電機功率：3.0kW
（5）設備類型：螺桿泵
（6）設備數量：2臺（1用1備）
6.4沼氣凈化儲存階段工藝參數設計
6.4.1沼氣凈化系統
功能：沼氣凈化。設計參數和主要設備參數：
（1）生物脫硫塔
脫硫效果：大于90%
處理能力：20m3/h
數量：2套
（2）氣水分離器
型號：非標
數量：2臺（1用1備）
（3）水封
型號：非標
數量：1臺
（4）凝水器
型號：非標
數量：2臺
（5）干式阻火器
型號：非標
數量：1臺
（6）沼氣流量計
型號：非標
數量：1臺
6.4.2沼氣貯存系統
（1）鐘罩儲氣柜
功能：貯存厭氧消化罐產生的沼氣
構造形式：碳鋼焊接結構
尺寸：Φ8.00x3.3m
有效容積：165.79m3
數量：1個
（2）儲氣柜水封
功能：貯存厭氧消化罐產生的沼氣
構造形式：鋼筋混凝土結構
尺寸：Φ8.80mx3.80m
有效容積：231.00m3
數量：1個
6.5沉淀池參數設計
6.5.1沉淀池
（1）功能：沼液沉淀
（2）構造形式：鋼筋混凝土結構
（3）尺寸：1.00mx4.38mx2.0m
（4）有效容積：8.76m3
（5）池數：1池

第七章其它設計
7.1建筑與結構設計
7.1.1設計原則
1、根據工藝流程的要求，在滿足廠區內工藝要求、交通運輸、環保、防火等前提下，使廠區建筑物、構筑物、道路、綠化有機地結合在一起。
2、注重環境保護，使能環工程成為環境優美的示范項目。
7.1.2工程地質情況
項目所在地的地質情況為雜地，要求項目所在地原土承載力不小于8噸/m2。以鉆探地質報告為準。
本沼氣工程項目的主要構筑物厭氧消化罐的體積較大，高度較高，對不均勻沉降極為敏感，在地基處理當中要選擇合適的持力層。
當場地空間開闊時，基坑可以按一定坡度進行放坡開挖。當構筑物距離很近且埋深不同時，可采用一些措施進行臨時支護。對深基坑，施工中還應考慮降水及護坡處理。
7.1.3主要構（建）筑物結構設計
7.1.3.1構筑物
主要構筑物名稱、尺寸、結構形式等見下表。
表7-1主要構筑物尺寸表
序
號構筑物名稱結構尺寸
（mm）規模
（m3）數量總規模
（m3）結構形式
1格柵集水池900*2080*20003.7413.74鋼砼結構
2集糞池1300*2080*5001.3511.35鋼砼結構
3進料池2200*2200*20009.6819.68鋼砼結構
4厭氧反應器Φ6000*8100211.291211.29鋼砼結構
5厭氧反應器底板φ8000*50025.12225.12鋼砼結構
6沉淀池1000*4380*20008.7618.76鋼砼結構
7泵房3300*2800*200018.48118.48鋼砼結構
其他構筑物體積不大，擬采用普通鋼筋混凝土結構或磚混結構。所有構筑物的抗滲問題，均以混凝土本身的密實性來滿足抗滲要求。根據構筑物的重要性及水力梯度來確定其抗滲標號，混凝土強度等級一般不小于C25，抗滲等級不小于S6，水灰比不大于0.55。宜采用普通硅酸鹽水泥，骨料應選擇良好級配，嚴格控制水泥用量。為提高混凝土的抗滲能力，滿足工藝使用要求，盡量減少伸縮縫。建議在混凝土中加入適量的添加劑，用以補償混凝土的收縮變形，提高混凝土的密實度及抗滲能力。
7.1.3.2建筑物
主要建筑物名稱、尺寸、結構形式見下表。
表7-2主要建筑物尺寸表
序
號構筑物名稱結構尺寸
（mm）規模
（m2）數量總規模
（m2）結構形式
1沼氣凈化間3000*3000*33009.0019.00磚混結構
2辦公控制室3000*6000*330018.00118.00磚混結構
3宿舍3600*3000*330010.80110.80磚混結構
4衛生間3600*3000*330010.80110.80磚混結構
7.1.4抗震設計
遵照國家“建筑抗震設計規范”（GBJ11-89）及“構筑物抗震設計規范”（GB50191-93）的有關規定。所有構（建）筑物按地震烈度6級設防。
7.1.5反應器設計
表7-2反應器結構尺寸表
序
號反應器名稱結構尺寸
（mm）規模
（m3）數量總規模
（m3）結構形式
1厭氧反應器Φ6000*8100918.451918.90鋼筋混凝土
2儲氣柜鐘罩Φ8000*3300165.791165.79碳鋼焊接
3儲氣柜水封Φ8800*3800231.001231.00鋼筋混凝土

7.2機械設備設計
機械設備設計及選型設計原則如下：
（1）各設備的選型力求經濟合理滿足工藝的要求，并配合土建構筑物形式的要求。
（2）潛水電機的防護等級不低于IP68，其它配套電機和就地控制箱防護等級不低于IP55。
（3）考慮到污水介質的特性，設備材料選用的原則是與介質接觸部分采用耐腐蝕的不銹鋼材料或鑄鐵和高強度塑料材料，其余材料可以是碳鋼材料但必須防腐處理。
主要設備見下表：
表7-3主要設備表
序號設備名稱功率單位數量

1人工格柵1
2集水池污水提升泵0.75臺2
3進料池攪拌機15臺1
4進料池熱交換器
5厭氧反應器進料泵臺2
6厭氧反應器混合攪拌機臺1
7生物脫硫塔　臺2
8氣水分離器　臺2
9水封　臺1
10凝水器　臺2
11干式阻火器　臺1
12沼氣流量計　臺1

7.3電氣設計
7.3.1設計依據
（1）《低壓配電設計規范》GB50054-95
（2）《建筑物防雷設計規范》GB50057-942001版
（3）《建筑設計防火規范》GBJ16-872001版
7.3.2設計范圍
本沼氣工程電氣設計包括以下內容：
（1）用電設備供電及控制設計
（2）厭氧消化罐防雷設計
7.3.3供電電源
沼氣站供電電源接自養殖場內總電源配電箱。
7.3.4負荷計算
沼氣站所有用電設備電壓等級均為380/220V，全場用電設備總裝機容量110KW，用電負荷45KW左右。

7.3.5供電系統
7.3.5.1電氣系統
低壓電源接自場內總配電箱，單路供電。380V低壓供電系統采用單母線分段運行。
7.3.5.2控制方式
所有工藝設備均在管理房內控制箱上現場控制，在現場控制箱上設“手動----停----自動”控制轉換開關，手動控制。
7.3.5.3設備選擇
戶內電纜采用電纜溝敷設，電纜采用聚氯乙烯護套電纜。
戶外電纜采用直埋敷設、橋架明敷或電纜溝，電纜采用鎧裝電纜。
7.3.6保護方式
7.3.6.1繼電保護
低壓進線總開關設過負荷長延時、短路速斷保護、低壓用電設備及饋線設短路及過載保護。
7.3.6.2接地保護
接地系統均利用建筑物基礎采用共用接地系統，其接地電阻應小于1歐姆，低壓饋線距離超過50m時，設重復接地裝置，其接地電阻不大于10歐姆。同時各單體金屬管道均應作為等電位聯結。
7.3.6.3防雷保護
厭氧消化罐需按二類防雷建筑設防，采用共用接地系統接地電阻小于1歐姆。
7.3.7啟動方式
全部用電設備均采用直接啟動。
7.3.8計量方式
在配電間場內總配電箱上設有電度表。
7.4控制及儀表設計
7.4.1控制系統
全場控制均采用在管理房內現場控制柜上現場控制的方式。
7.4.2儀表
厭氧消化罐上附設溫度計，并在管理房內顯示厭氧消化罐內的料液溫度。
7.5平面設計
7.5.1平面布置原則
沼氣站平面布置應遵循以下原則：
（1）功能分區明確，構筑物布置緊湊，減少占地面積。
（2）流程力求簡短、順暢，避免迂回重復。
（3）建筑物應盡可能布置在南北朝向。
（4）廠區內綠化面積不小于35%，總平面布置滿足消防的要求。
（5）交通順暢，使施工、管理方便。
7.5.2建筑單體設計
站內建筑物應本著符合工藝要求為主的原則確定，在滿足功能要求的情況下，各建筑力求美觀。
7.5.3道路
站內道路系統能滿足防火及運輸要求，車行道采用混凝土路面。
7.5.4綠化
大面積綠化并配有適當綠籬，綠化面積達到并超過規范標準。
7.5.5建筑物裝修標準
建筑物裝修按與周圍環境相協調為唯一目標。
7.5.6建筑防火
整個廠區建筑物防火均嚴格按照國家標準《建筑設計防火規范》（GBJ16-87）進行設計。廠區內建筑物均為二級耐火等級，相互之間的防火間距應符合防火規范。各建筑物單體設計也均按照國家標準《建筑設計防火規范》進行設計。
7.5.7高程設計
沼氣站內地面標高以原始地面高度為相對標高±0.000計，采用污水泵提升。
7.5.8給水
沼氣站內生產、生活、消防用水接自養殖場內給水管網。沼氣站內進水管由DN25鍍鋅鋼管引入用水點，消防、生產、生活水管共用。
7.5.9排水
生產、生活污水經污水管道收集后排入調漿池一并處理。
廠區內雨水經雨水管道收集后排出場外。
7.5.10運輸
考慮到沼肥固體肥料的運輸，養殖場內統一配備運輸車輛，承擔固體肥料的外運。
7.5.11通訊
為便于生產管理，在管理房內設固定電話機一套，以便于生產指揮和與外部聯絡。
7.6消防、勞動生產保護與人員編制設計
7.6.1消防
（1）沼氣站內按照《建筑設計防火規范》（GBJ16-87）2001進行設計。
（2）站內道路滿足消防車行駛要求。
（3）所有建筑物均按二級耐火等級設計，建筑材料均采用非燃燒體材料。
（4）在管理房內按要求配置干粉滅火器和砂箱。
（5）場內嚴禁煙火、在厭氧消化罐等處應張貼“嚴禁煙火”標志。
7.6.2勞動保護和安全生產
（1）在沼氣站運轉以前應對操作人員進行培訓，制定必要的安全操作規程和管理制度，使其牢記安全規程，將不安全因素消滅在萌芽狀態。
（2）各處理構筑物的平臺走道和臨空天橋均應設置保護欄桿，欄桿高度和強度應符合國家勞動保護規定。
（3）所有電氣設備的安裝和防護必須滿足電氣設備有關安全規定。
7.6.3沼氣站建設與環境保護
7.6.3.1選址與綠化隔離
沼氣站由圍墻和綠化帶將站區與外界相對分離，有效地減少氣味對周圍外部環境的影響。
7.6.3.2固體廢棄物
沼氣站內所產生的固體廢棄物在運行管理中應按要求堆放，外運時采用半封閉專用運輸車輛，運送到指定位置處理。
7.6.4沼氣站對外部環境的影響
7.6.4.1對土壤環境質量的影響
目前，由于畜禽糞便和污水未經處理直接排放，直接對土壤和周圍水域造成污染。本項目使用經過厭氧處理的沼肥施于土壤，可去除有害的病菌和蟲卵，增加土壤的有機質含量，改善土壤的環境質量；此外，沼肥還可代替部分化肥和農藥，從而減輕土壤的硝酸鹽污染和農藥殘留。
7.6.4.2對農作物品質的影響
使用沼肥后，由于土壤污染的減輕，有機質的增加，化肥和化學農藥使用量的減少，農作物抗病能力的增強，使得作物的品質改善，為發展無公害食品、綠色食品創造了有利條件，促進農業可持續發展。
7.6.4.3對人體健康的影響
由于污染物得到大大降解，有利于企業職工和周圍農民的健康。使用沼氣代替煤炭，可減少煙塵和二氧化硫的排放。使用沼肥作為肥料和餌料，發展綠色食品，有利于消費者的身體健康。
7.6.4.4對大氣環境的影響
使用沼氣作為能源，一方面，由于畜禽糞便得到一定程度的處理，可大大減輕空氣中的惡臭；另一方面，沼氣用戶使用沼氣代替部分煤，可減少向大氣中排放二氧化碳、煙塵和二氧化硫，為減少溫室氣體的排放作出貢獻。
7.6.4.5對水環境的影響
項目的實施，將使畜禽場排放的糞便和污水進行治理，使污水中的各種污染物降低到一定的范圍內，大大改善水環境的質量。
7.6.5人員編制
沼氣站運行操作管理人員編制為3人，日夜輪流值班。

第八章投資估算與經濟分析
本工程項目經濟分析是按照原國家計劃委員會、建設部《建設項目經濟評價方法與參數》及《給水排水建設項目經濟評價細則》的要求，結合業主的實際情況進行分析。
8.1估算依據
8.1.1工程規模
本工程產沼氣300m3/d，全年生產天數以360天計，全年沼氣量為10.80萬m3。
8.1.2估算范圍
估算內容包括：土建投資、反應器投資、設備投資、工藝電氣投資、安裝、調試、、稅金；不包括廠區外給水管道、運輸車輛、輸配電、通訊、消防等以及綠化、廠區道路、圍墻等費用。
8.1.3估算依據
本估算主要按照《北京市建設工程預算定額》（2001版），同時參照山西市場實際價格。
8.2投資估算
8.2.1土建投資估算
土建投資①=367083元。
具體構成項目見表8-1。





表8-1土建投資估算表
序號建（構）筑物名稱結構尺寸
（mm）規模（m3/m2）數量單價（元）合價（元）結構形式
1格柵集水池900*2080*2000416002246鋼砼結構
2集糞池1300*2080*2000516003245鋼砼結構
3進料池2200*2200*20001016005808鋼砼結構
4泵房3300*2800*20001815009240鋼砼結構
5USR反應器Φ6000*81002291&nbs

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