【文章內(nèi)容簡介】 肥按 噸計算需 18750 噸。因此本項目工程所產(chǎn)生的 沼渣和沼液能夠在周圍的農(nóng)田、菜地和果園中得到綜合性的利用。 技術(shù)目標(biāo) 在項目場區(qū)內(nèi)推行清潔生產(chǎn)，采用科學(xué)合理的飼料配方和飼養(yǎng)管理技術(shù)，大幅度降低糞污對場區(qū)的污染，確保生產(chǎn)的安全和人身的健康： 對養(yǎng)牛場的糞便污水治理，從生產(chǎn)工藝上進(jìn)行改進(jìn)，采取 干清 糞工藝（減少用水量，力爭用最少的水沖更多的糞），減少污水量； 雨污分流（雨水采用自然排放水體，污水全封閉集中治理）；。最大限度地保存糞的肥效與能效，同時便于收集和運輸，以利于集中高效生產(chǎn)沼氣和有機生物肥料。 按照循環(huán)經(jīng)濟(jì)的原則，依據(jù) “資 源 產(chǎn)品 資源 ”的循環(huán)再生模式，針對項目區(qū)的實際情況和排放要求，產(chǎn)品設(shè)計方案為： 糞便 和沖洗廢水經(jīng)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，沼氣用于 場區(qū)發(fā)電 ；沼氣發(fā)酵后的沼渣 沼液 可直接施肥，也可添加適量的氮、磷、鉀和各種微量元素，經(jīng)深加工制成高效液肥，做葉面噴施肥和無土栽培營養(yǎng)液，也可作為追肥使用，能快速補充植物所需營養(yǎng)，并可預(yù)防多種病蟲害，明顯提高產(chǎn)品品質(zhì)與產(chǎn)量，從而促進(jìn)養(yǎng)牛場周邊農(nóng)村綠色農(nóng)業(yè)、有機果品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高了產(chǎn)品的附加值和經(jīng)濟(jì)回報率。 質(zhì)量目標(biāo) 糞便在經(jīng)過厭氧發(fā)酵的處理后可作為生物有機肥加以利用，多余廢水經(jīng) 沉淀凈化處理后，可達(dá)到國家《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB18596— 2020 標(biāo)準(zhǔn)）中所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，即： CODcr 濃度 ?400mg/l] BOD5 濃度 ?150mg/l] SS 濃度 ?200mg/l] 氨氮 ?80mg/l] 總磷 (以 P 計 )?] PH 值 [－ ] 管理目標(biāo) 實行獨立核算，自負(fù)盈虧的管理經(jīng)營模式，建立一套科學(xué)、完整、規(guī)范的經(jīng)營機制和運行機制，實現(xiàn)種植、養(yǎng)殖、沼氣和沼液、沼 渣利用等環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)發(fā)展，以達(dá)到能源生態(tài)良性循環(huán)的目標(biāo)。 養(yǎng)殖場現(xiàn)有肉牛 1200 頭，干清糞，日排糞污 25 噸，污水 25 噸。采用完全混合式厭氧消化技術(shù)。擬建項目如下： （ 1）容積 1000m3 的地上厭氧消化罐 1 座及配套設(shè)施； （ 2）滯留期 20 天。 （ 3）沼液貯存池 450m3； 沼氣工程總占地面積 2020m2。 第 6 章 工藝技術(shù)方案與設(shè)備選型 工程模式與工藝技術(shù)路線是能源環(huán)境工程建設(shè)的關(guān)鍵。處理模式與工藝技術(shù)路線選擇是否合理直接關(guān)系到工程的處理效果、 運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、投資效益、運轉(zhuǎn)成本和管理操作水平等。因此，必須結(jié)合實際情況，綜合考慮各方面因素，慎重選擇適宜的處理模式及工藝技術(shù)路線，以達(dá)到最佳的處理效果和經(jīng)濟(jì)效益。 工程模式概述 畜禽 養(yǎng)牛場 廢棄物處理的基本 工程 模式 ： 能源生態(tài)模式 該模式依靠現(xiàn)代化的設(shè)備組成比較完善的處理系統(tǒng)，將 養(yǎng)牛場 廢物經(jīng)過一系列的生物發(fā)酵處理，產(chǎn)生沼氣，最大限度地回收能源，以能源開發(fā)（供熱）為核心，以沼渣、沼液的綜合利用為紐帶，以多種設(shè)施農(nóng)業(yè)利用為依托，大幅度提高畜禽 養(yǎng)殖 業(yè)廢棄物綜合利用效益，消除畜禽 養(yǎng)殖 廢棄物產(chǎn)生的環(huán)境 污染。 能源環(huán)保模式 對于處在大城市周邊，必須就地發(fā)展且規(guī)模很大的 養(yǎng)牛場 ，則須對產(chǎn)生的糞便干濕分離，糞便進(jìn)行微生物發(fā)酵制成沼氣供熱或發(fā)電，同時建設(shè)污水處理工程對污水進(jìn)行工程化處理，實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。 種養(yǎng)平衡模式 在耕地較多的地方，遵循生態(tài)學(xué)的原理，通過按土地規(guī)模確定畜禽 養(yǎng)殖 規(guī)模，以土地消納 養(yǎng)殖 廢物，制定并實施科學(xué)規(guī)劃，用 養(yǎng)殖 廢物作為種植業(yè)有機肥料供應(yīng)源，將 養(yǎng)殖 廢物密閉存放腐熟后就地還田。 土地利用模式 該模式是建立有機肥廠，依靠簡單設(shè)備，將 養(yǎng)殖 廢物干濕分離，將其中干物質(zhì)進(jìn)行堆肥發(fā)酵，生 產(chǎn)商品有機肥，銷售到更遠(yuǎn)的地區(qū)。實現(xiàn)在更大區(qū)域內(nèi)的種養(yǎng)平衡。再利用天然或人工的濕地、厭氧消化系統(tǒng)對污水進(jìn)行凈化處理。通過資 源化處理 養(yǎng)殖 廢物和污水，實現(xiàn)畜禽 養(yǎng)殖 環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。 達(dá)標(biāo)排放模式 對于那些耕地少、土地消納量小，又不具備沼氣或生產(chǎn)有機肥條件的地方，而當(dāng)?shù)乇仨毦偷匕l(fā)展畜禽 養(yǎng)殖 業(yè)的區(qū)域，則須建設(shè)污水處理工程，對集約化 養(yǎng)牛場 產(chǎn)生的廢水進(jìn)行工程化處理，實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，產(chǎn)生的固體廢棄物應(yīng)按照有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)綜合利用生產(chǎn)有機肥或進(jìn)行減量化、無害化處理和處置。 以上五種模式中，土地利用模式或種養(yǎng)平 衡模式相對資金投入最??； 能源 生態(tài)模式的投入產(chǎn)出比最大，經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益較明顯； 能源環(huán)保模式次之； 而達(dá)標(biāo)排放模式主要目的是實現(xiàn)污染物達(dá)標(biāo)排放，資金投入較大，經(jīng)濟(jì)效益較低。 表 61 不同模式的比較分析 類別 適用地區(qū) 優(yōu)點 缺點 能源 生態(tài)模式 周邊有農(nóng)田、果林、魚塘或水生植物的 養(yǎng)殖場 。 占地少、能源回收率和資源綜合利用率高，經(jīng)濟(jì)效益好，不產(chǎn)生環(huán)境污染。 前期投資較大，對操作人員技術(shù)要求高。 能源 環(huán)保模式 大城市周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，土地緊張， 養(yǎng)殖 規(guī)模大，糞便產(chǎn)生量很大。 污 水達(dá) 標(biāo)排放，可生產(chǎn) 有機肥，又可生產(chǎn)沼氣，供熱或發(fā)電。 投資很大、運行費用高，對操作人員技術(shù)要求很高。 種養(yǎng)平衡模式 有足夠土地，常年種植施肥量大的作物（如蔬菜、瓜果等）， 養(yǎng)殖 規(guī)模以豬出欄數(shù)計算在 2萬頭以下 養(yǎng)殖場 （區(qū)）。 投資少、無需專人管理。 需要大面積的土地，糞肥施于農(nóng)田時要選擇合適時機，且糞肥用量受到限制，可能污染地下水并對大氣產(chǎn)生一定的污染。 土地利用模式 離城市較遠(yuǎn)，氣溫較 投資少、運行 占地面積大，能源回 高，有足夠的土地，地價較低、有灘涂、荒地、林地或低洼地可作廢水濕地處理系統(tǒng)的地區(qū)。一般要求 養(yǎng)殖 規(guī)模以豬出欄數(shù)計算在 5萬頭以下。 費用低、不耗能。 收率低，可能污染地下水。 達(dá)標(biāo)排放模式 大中城市周圍，經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)，土地緊張，糞便產(chǎn)生量較大的 養(yǎng)殖場 污 水排 放完全達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。 投資較大，運行費用高，經(jīng)濟(jì)效益低。 結(jié)合養(yǎng)牛場的實際情況以及長遠(yuǎn)規(guī)劃，我們選擇能源生態(tài)模式，為保定市開創(chuàng)綠色養(yǎng)牛場建立示范，同時保障公司的經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到雙贏的目的。 工藝概述 廢水厭氧發(fā)酵生物處理技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)取得很大的發(fā)展，已開發(fā)出的各種厭氧反應(yīng)器種類很多，目前，在畜禽 養(yǎng)殖 行業(yè) 養(yǎng)殖 廢物資源化利用方面 ，應(yīng)用較多的是全混式厭氧反應(yīng)器（ CSTR）、升流式固體反應(yīng)器（ USR）和上流式厭氧污泥床（ UASB）。 全混式厭氧反應(yīng)器（ CSTR）該工藝特點是對 養(yǎng)殖 廢物水懸浮物（ SS）沒有嚴(yán)格要求，適用范圍廣。這就是全混式厭氧發(fā)酵罐在畜禽屠宰業(yè)使用最廣的原因。 CSTR 一般為鋼混結(jié)構(gòu)或全鋼制，裝有攪拌和回流裝置，操作簡便、啟動容易，一般半個月到一個月就可以投入正常使用。 升流式固體反應(yīng)器 (USR)是一種結(jié)構(gòu)簡單、適用于高懸浮固體原料的反應(yīng)器。原料從底部進(jìn)入消化器內(nèi)，與消化器里的活性污泥接觸，使原料得到快速消化。未消化的 生物質(zhì)固體顆粒和沼氣發(fā)酵微生物靠自然沉降滯留于消化器內(nèi)，上清液從消化器上部溢出。 上流式厭氧污泥床（ UASB）反應(yīng)器主體是內(nèi)裝顆粒厭氧污泥的容器，其技術(shù)關(guān)鍵是三相分離器、布水系統(tǒng)及該裝置的運行條件，特別是形成顆粒污泥的工藝條件是確保該反應(yīng)器高效的關(guān)鍵。 升流式固體反應(yīng)器 (USR)和上流式厭氧污泥床（ UASB）兩種工藝主要用于高濃度有機廢水的處理，對混合液的懸浮物均有嚴(yán)格要求，否則會影響反應(yīng)器的處理效率，且容易造成反應(yīng)器內(nèi)部料液結(jié)層、管路堵塞等故障。相對于以上兩種工藝，全混式厭氧反應(yīng)器（ CSTR）具有實用、 操作簡單、運行穩(wěn)定等優(yōu)點。 一體化設(shè)備， 這種采用作物和糞便兩種原料進(jìn)行混合發(fā)酵的沼氣工程在德國得到快速發(fā)展。由于混合發(fā)酵原料 SS 含量和 TS 濃度都比較高，適合采用全混合厭氧反應(yīng)器。從采用的反應(yīng)器類型看，約 90%為立式全混合反應(yīng)器，少數(shù)采用臥式反應(yīng)器，主要用于含沙和纖維量高的原料，而且受結(jié)構(gòu)限制，此類反應(yīng)器的容積一般低于 300m3，還有不到 10%的工程采用兩種反應(yīng)器聯(lián)合應(yīng)用的方式。隨著材料技術(shù)的發(fā)展，一些工程采用了將發(fā)酵罐和儲氣柜一體化的設(shè)計，即在反應(yīng)器的上部安裝雙層膜用以儲存沼氣，受結(jié)構(gòu)的局限，這種反應(yīng)器的容 積最大不宜超過 1200 m3，如果建造更大容積的反應(yīng)器，則多采用立式大型全混合反應(yīng)器，即我公司現(xiàn)在用的 CSTR 工藝。 表 62 工藝對比 序號 類別 CSTR UASB USR 一體化設(shè)備 1 原料范圍 所有類型 有機原料 高 COD 污水 各類畜禽糞便 所有類型 有機原料 2 原料 TS 濃度 5～ 13% 2% 3～ 5% 5～ 13% 3 應(yīng)用區(qū)域 全國各地 中部、南部 中部、南部 全國各地 4 水力停留時間 10～ 30 天 1～ 5 天 8～ 15 天 10～ 30 天 5 單位能耗 低 高 中等 低 6 單池 容積 3003000m3 2003000m3 2002020m3 3001000m3 7 操作難度 中等 易 中等 中等 8 產(chǎn)氣率 ～ ～ ～ ～ 9 經(jīng)濟(jì)效益 較高 中 高 較高 10 沼液處理難度 易 易 難 易 結(jié)合本項目排污情況以及后期處理對沼渣沼液的深加工，我們選擇全混式厭氧反應(yīng) 器（ CSTR） 。 本項目綜合利用系統(tǒng)包括了以下內(nèi)容： CSTR 厭氧 發(fā)酵生物技術(shù) 沼渣液固液分離技術(shù) 沼氣凈化和利用技術(shù) 沼氣發(fā)電供熱技術(shù) 固體、液體高效復(fù) 合有機肥技術(shù) 經(jīng)過綜合處理系統(tǒng)，從環(huán)境保護(hù)和資源利用的角度出發(fā)，走規(guī)模處理和綜合利用的道路，能夠促進(jìn)我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，保證良好的生態(tài)農(nóng)業(yè)大循環(huán)。 工藝選擇原則 （ 1） 采用先進(jìn)、成熟、運行可靠的沼氣工程技術(shù)，適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展； （ 2） 在保證沼氣工程達(dá)到設(shè)計要求的前提下，盡量減少投資和運行成本； （ 3） 設(shè)備質(zhì)量優(yōu)良可靠，確保運行穩(wěn)定，具有良好的性價比，創(chuàng)建 “放心工程 ”； （ 4） 沼氣系統(tǒng)力求操作管理簡便，降低勞動強度。 工藝流程 根前面的工藝介紹及表 62 的對比，本工程選用 CSTR 一體 化 工藝，流程如下圖所示： 圖 61 工藝流程圖 工藝流程說明 沖洗 廢水經(jīng)過一道格柵渠后自流入集污池，污水與鮮糞一起進(jìn)入調(diào)配池，在養(yǎng)牛場 發(fā)電 沼氣凈化 集污池 儲液池 農(nóng)田、果 林、 蔬菜 一體化厭氧反應(yīng)器 沼渣、沼液 漿式攪拌機的作用下，糞水混合均勻， 糞污經(jīng)過 折流沉砂 渠， 沉去部分砂子 ，自流進(jìn)入調(diào)節(jié)池，在攪拌機的攪拌下混合均勻，原料 由 切割泵泵入 CSTR 厭氧反應(yīng)一體化設(shè)備 ，原料在厭氧反應(yīng) 一體化設(shè)備 內(nèi)在厭氧菌的作用下厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生的沼氣，沼氣經(jīng)過脫水、脫硫，經(jīng)過阻火器 用于場區(qū)發(fā)電及周圍戶用，發(fā)電機余熱給一體化設(shè)備和調(diào)配池增溫加熱 ； CSTR 厭氧反應(yīng) 一體 化設(shè)備 出來的沼渣和沼液流入沼渣沼液 濃縮 池 經(jīng)固液分離后， 用來灌溉農(nóng)田。 儀器設(shè)備選型原則 （ 1）充分利用現(xiàn)有的設(shè)備、設(shè)施，發(fā)揮整合效果、提高綜合配套能力、填平補缺的原則。 （ 2）設(shè)備性能優(yōu)良、技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用的原則。 （ 3）功率與生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，并預(yù)留一定負(fù)荷的原則。 儀器設(shè)備購置 CSTR 厭氧發(fā)酵罐采用 碳鋼防腐鋼板焊接而成， 具有抗強酸，強堿的功能 ,使用壽命可達(dá) 30 年，施工便捷。 CSTR上部為 雙層膜生物氣體儲存器。由內(nèi)層膜和外層膜組成，外層膜和內(nèi)層膜 之間氣密，外層膜構(gòu)成存儲器外部球體形狀，內(nèi)層膜則與底膜圍成內(nèi)腔以存儲生物氣體。儲存器設(shè)有防爆鼓風(fēng)機，防爆送氣鼓風(fēng)機自動按要求調(diào)節(jié)氣體的進(jìn) /出量，以保持存儲器內(nèi)氣壓的穩(wěn)定，同時在惡劣天氣條件下保護(hù)外層膜。 凈化裝置包括氣水分離器和脫硫凈化塔。 （ 1）氣水分離器 沼氣是高濕度的混合氣體。沼氣自厭氧發(fā)酵罐進(jìn)入管道時，溫度逐漸降低，管道中會產(chǎn)生大量含雜質(zhì)的冷凝水。如果不從系統(tǒng)中除去，容易堵塞、破壞管道 設(shè)備。沼氣管道最靠近厭氧發(fā)酵罐的位置，沼氣溫降值最大，產(chǎn)生的冷凝水最多，因此，在此處設(shè)置一臺氣水分離器，去除沼氣 中的冷凝水。在沼氣系統(tǒng)中，管線一般設(shè)計為 1%左右或更大的坡度，在管線最低點也設(shè)置氣水分離器。 （ 2）脫硫塔 以糞便為原料厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的沼氣中 H2S約占總體積的 %～ 1%。一般沼氣利用設(shè)備要求沼氣中的 H2S含量低于 %，因此沼氣利用系統(tǒng)中必須設(shè)置脫硫裝置，本項目采用干式脫硫塔，位于儲氣裝置輸 入 管路 前 。 項目購置儀器設(shè)備 32 臺（套）。具體設(shè)備型號、數(shù)量詳見表。 序號 名 稱 規(guī)格型號 單位 數(shù)量 1 攔污格柵 臺