【文章內(nèi)容簡介】 *省農(nóng)林廳《關(guān)于**市**糞類藍藻大型沼氣工程項目可行性研究報告》立項批復(fù)。（2） 《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境保護防治法》（3） 《糞便無害化衛(wèi)生標準》 （GB795987）（4） 《建筑設(shè)計防火規(guī)范》 （GBJ162022）（5） 《生物有機肥標準》農(nóng)業(yè)部 2022 年 1 月（6） 《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》 （GB185962022 ）（7） 《建設(shè)項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)》 （第二版）（8） 《中華人民共和國可再生能源法》2022 年 2 月（9） 《中華人民共和國畜牧法》2022 年 7 月（10 ） 《農(nóng)業(yè)部沼氣工程行業(yè)標準 》 （暫）2022 年（11 ） 《沼氣工程技術(shù)規(guī)范 》NY/T12202022 設(shè)計指導(dǎo)思想及設(shè)計原則（1）建設(shè)內(nèi)容、建筑面積及投資控制以農(nóng)業(yè)部批復(fù)要求為指導(dǎo)思想；（2）遵守國家及地方有關(guān)環(huán)保法律法規(guī)和技術(shù)政策；（3）貫徹執(zhí)行經(jīng)濟、適用、安全、美觀的建設(shè)方針，以生產(chǎn)設(shè)施為主，輔助和服務(wù)設(shè)施盡量配套為原則，節(jié)約投資，加快建設(shè)速度；（4）工藝方案上采用國內(nèi)先進成熟的生產(chǎn)工藝及設(shè)備，選用性能優(yōu)良，經(jīng)濟實用的設(shè)備，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，滿足設(shè)計要求，確保穩(wěn)定運行；（5）在設(shè)計中貫徹節(jié)能的原則，最大限度降低污水和污泥的處理成本7 / 48和運轉(zhuǎn)費用，實現(xiàn)資源化利用，爭取獲得最大的經(jīng)濟效益；（6）充分考慮工程操作、管理、維護的方便，降低勞動強度；（7）采取必要措施，盡量減少環(huán)境影響，避免二次污染，設(shè)計中注重外觀設(shè)計和綠化美化，使站區(qū)與廠區(qū)總體環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一；（8）合理降低工資造價和運行費用，提高工程效益，同時最大限度地提高系統(tǒng)的可靠性；（9）在廠區(qū)總體規(guī)劃指導(dǎo)下，結(jié)合實際情況，盡量減少投資和占地。8 / 48第三章 項目建設(shè)地概述 自然條件項目所在地為項目所在地為?！?　 **市 全 市 總 面 積 為 平 方 公 里 (市 區(qū) 1659 平 方 公 里 ， 其中 建 成 區(qū) 面 積 平 方 公 里 )， 其 中 山 區(qū) 和 丘 陵 面 積 為 782 平 方公 里 ， 占 總 面 積 的 %， 水 面 面 積 為 1502 平 方 公 里 ， 占 總 面 積的 %。 2022 年 耕 地 面 積 為 2180535 畝 。 建設(shè)單位基本情況9 / 48第四章 總體布局 總體設(shè)計指導(dǎo)思想沼氣站平面布置應(yīng)遵循以下原則：功能分區(qū)明確，構(gòu)筑物布置緊湊，節(jié)約用地，減少占地面積。流程力求簡短、順暢，避免迂回重復(fù)。建筑物應(yīng)盡可能布置在南北朝向。站內(nèi)綠化面積不小于 35%，總平面布置滿足消防的要求。交通順暢，使運行、管理方便。 布局劃分沼氣站根據(jù)其功能分為五個區(qū)：預(yù)處理區(qū)。主要包括水解勻漿池、預(yù)處理間等。厭氧發(fā)酵區(qū)。主要包括一體化厭氧發(fā)酵罐，該部分是沼氣站的核心。沼液、沼渣后處理區(qū)。主要包括沼液暫存池和沼液池等。沼氣凈化貯存及利用區(qū)。該部分包括沼氣凈化、沼氣發(fā)電機房。管理辦公區(qū)。 沼氣站布置沼氣站布置見總平面布置圖。10 / 48第五章 工藝設(shè)計 工藝參數(shù)設(shè)計擴建新增日處理能力糞類藻泥 50 噸(含量 15～20%)，生產(chǎn)沼氣、電、沼渣（液）有機肥。本工程設(shè)計規(guī)模日處理藻泥 50 噸，進料藻泥濃度為 TS12%，即總進料量為 噸?；旌显迥?COD=40000mg/L 左右。每日最大產(chǎn)氣量= 3/d4085%=1000m3/d厭氧發(fā)酵罐 1500 m3+800m3 氣柜，厭氧總停留時間 HRT= 24 天。 工藝 流程本沼氣工程工藝路線如圖 51 所示。圖 51 ****生態(tài)農(nóng)業(yè)集團公司糞類藍藻大型沼氣工程工藝流程 工藝設(shè)施（構(gòu)筑物）設(shè)計說明打撈清除湖面藍藻是緩解藍藻“水花”爆發(fā)、降低**水富營養(yǎng)程TS=12%藻泥發(fā)電上網(wǎng)勻漿集水池厭氧貯氣反應(yīng)器沼液貯存池農(nóng)作物、果園、飼料地優(yōu)質(zhì)有機肥沼氣凈化余熱利用發(fā)電機11 / 48度最為直接、有效的方法，而打撈集中的**藍藻后續(xù)處理、利用更是綜合治理**水環(huán)境的重要環(huán)節(jié)。**藍藻在濃度高時便于打撈，打撈后的藍藻由于含水量較大難以燃燒，因此用藍藻發(fā)酵產(chǎn)沼氣是解決藍藻難以處置的一種較理想的方法。打撈的藍藻在經(jīng)過絮凝劑濃縮后，TS=12%通過提升進入?yún)捬醢l(fā)酵罐。藻泥經(jīng)預(yù)處理和厭氧發(fā)酵后，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)凈化后通過熱電聯(lián)產(chǎn)的沼氣發(fā)電機組用來發(fā)電；沼氣發(fā)電機組所產(chǎn)生的余熱用于厭氧進料的增溫和保溫；厭氧發(fā)酵所產(chǎn)生的沼液和沼渣用于農(nóng)作物、果園、飼料地和無公害蔬菜基地的有機肥料。（1）預(yù)處理階段的藻毒素一級降解和人畜糞類酸化：打撈上岸的藍藻進入預(yù)處理池，預(yù)處理池內(nèi)表層藍藻溫度可以達到 40 度以上，高溫下藻細胞壁被破壞，毒素釋放并得到一定程度降解，進入酸化階段（pH 值 以下）部分藻毒素被降解，在好氧微生物作用下藻毒素進一步降解（藻毒素含量 20μg/L 左右） 。 （2）厭氧發(fā)酵階段的藻毒素二級降解：酸化階段藍藻的蛋白質(zhì)等有機物轉(zhuǎn)化為有機酸，有機酸在厭氧微生物作用下轉(zhuǎn)化為沼氣、二氧化碳等。藻毒素在好氧微生物、酶等作用下進行了二級降解，此時藻毒素含量接近自來水標準（1μg/L） ，符合肥料標準。 （3）為了加速藍藻處理速度，在已有處理技術(shù)基礎(chǔ)上，采用縮短前處理周期的快速酸化、細胞壁快速破壁技術(shù)；厭氧階段果膠酶、纖維素酶和木聚糖酶等高效復(fù)合酶解技術(shù)；秸稈浮床等載體富集甲烷細菌的微生物與底物接觸最大化的干發(fā)酵耦合技術(shù)。 （4）處理產(chǎn)物的利用：沼氣作為燃料和發(fā)電；沼液沼渣經(jīng)安全性試12 / 48驗以后，制定其技術(shù)標準，作為肥料利用。 （5）將上述技術(shù)進行集成，形成無害化及資源化利用技術(shù)體系。預(yù)處理工藝打撈的藍藻通過絮凝后 TS=12%，進入處理系統(tǒng)。在集水勻漿池進行調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量。用提升泵將上述經(jīng)過預(yù)處理的藻泥污水泵入?yún)捬豕迌?nèi)。集水勻漿池設(shè)計總?cè)莘e：100m 3設(shè) 計 尺 寸：φ6m4mHRT: 38h結(jié) 構(gòu) 形 式：鋼砼設(shè)置提升泵一臺，用于向厭氧罐進料，Q=15m3/h， H=10m，N=4kW。設(shè)置攪拌機一臺， N=4kW。厭氧消化工藝厭氧消化工藝包括進料單元、厭氧消化單元、保溫增溫單元等構(gòu)成。（1）進料方式藻泥污水由提升泵向厭氧消化單元分批進料。進料方式可有多種選擇，可以采取連續(xù)進料，也可采取間歇進料方式。本工程采取分批間歇進料。（2）厭氧反應(yīng)器工藝13 / 48本工程采用完全混合厭氧反應(yīng)器。完全混合厭氧反應(yīng)器（CSTR）適用于**藍藻的發(fā)酵工藝。它在沼氣發(fā)酵罐內(nèi)采用攪拌和加溫技術(shù)，這是沼氣發(fā)酵工藝中的一項重要技術(shù)突破。攪拌和加熱，使沼氣發(fā)酵速率大大提高，完全混合式厭氧反應(yīng)器也被稱為高速沼氣發(fā)酵罐。其特點是：固體濃度高，TS 8~12%，可使藻泥和糞污水全部進行沼氣發(fā)酵處理。優(yōu)點是處理量大，產(chǎn)沼氣量多，便于管理，易啟動，運行費用低。一般適宜于以產(chǎn)沼氣為主，有使用液態(tài)有機肥（水肥）習(xí)慣的地區(qū)。由于這種工藝適宜處理含懸浮物高的藻泥糞污和有機廢棄物，具有其他高效沼氣發(fā)酵工藝無可比擬的優(yōu)點，現(xiàn)在歐洲等沼氣工程發(fā)達地區(qū)廣泛采用。本工程采用產(chǎn)氣、貯氣一體化結(jié)構(gòu)厭氧罐，是目前歐洲推廣應(yīng)用最多的一種新型、高效、實用的工藝。由于其可靠性、安全性、低成本和適應(yīng)寒冷地區(qū)冬季正常運行的優(yōu)勢，推廣程度已經(jīng)大大超過其他結(jié)構(gòu)形式的沼氣工程。結(jié)構(gòu)特點：一體化沼氣發(fā)酵裝置下部為發(fā)酵部分，罐內(nèi)安裝側(cè)攪拌器或斜攪拌器，罐壁上安裝增溫管，利用發(fā)電機余熱增溫。罐體上部為雙膜式柔性貯氣柜，用于收集、貯存和輸送沼氣。其中外膜保護并維持貯氣柜的結(jié)構(gòu)，內(nèi)膜收集并貯存沼氣。通過支撐鼓風(fēng)機的充氣，調(diào)整并維持內(nèi)外膜之間夾層中的空氣壓力，并將內(nèi)膜內(nèi)的沼氣送入輸氣管道，供發(fā)電機使用。14 / 48主要優(yōu)勢：適合有機物原料：TS=8%12%；安全可靠：低壓產(chǎn)氣，低壓貯氣，有效防止沼氣泄漏；成本低：無需分體式氣柜，可降低工程造價；占地面積?。簻p小裝置規(guī)模，可節(jié)省占地面積；工期短：采用模塊化組裝施工，可縮短建設(shè)周期；冬季也能運行。圖 53 一體化沼氣發(fā)酵裝置構(gòu)造圖 52 一體化沼氣發(fā)酵外形裝置15 / 48（3）厭氧罐配置厭氧反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置斜攪拌器及破殼攪拌器各一臺，使進料均勻分布并破除浮渣，使原料充分與厭氧微生物接觸。并使厭氧罐內(nèi)料液溫度均勻，有利于提高產(chǎn)氣率。罐底設(shè)排渣系統(tǒng)，定期將罐底污泥排出。反應(yīng)器上部設(shè)出料系統(tǒng)，自流進入下一個處理單元。（4）保溫與增溫厭氧消化反應(yīng)過程受溫度影響很大，如圖 54 所示。本項目厭氧處理單元設(shè)計為中溫，其最佳溫度范圍為 35~38℃。為了保證厭氧反應(yīng)在冬季仍可正常運行，必須對系統(tǒng)實施增溫和整體保溫措施。a. 保溫系統(tǒng)整體保溫包括管道、閥門保溫；厭氧消化罐體的保溫。對厭氧消化罐采用擠塑板進行強化保溫。b. 增溫增溫包括厭氧消化罐增溫。增溫的熱源來自熱電聯(lián)供發(fā)電機組產(chǎn)生的余熱；在厭氧罐罐體與保溫層之間設(shè)置余熱交換管，發(fā)電機余熱經(jīng)交換管交換熱量，實現(xiàn)對罐體的增溫。發(fā)電機余熱給厭氧消化罐進行增溫后，熱交換后的水再回到發(fā)電機系統(tǒng)。 圖 54 溫度對厭氧中溫發(fā)酵產(chǎn)氣率的影響16 / 48本工程采用一級厭氧工藝：（1）厭氧罐：設(shè)計體積：1500m 3設(shè)計尺寸：φ15m8m停留時間 HRT=24d結(jié) 構(gòu) 形 式：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)置攪拌機一臺，可使池內(nèi)糞污溫和濃度均勻，防止分層和形成浮渣，緩沖池內(nèi)堿度，減少生物的抑制現(xiàn)象，從而提高有機物的分解速度和速率，功率 N=11kW。收集沼氣采用在厭氧罐頂加裝貯氣膜（一體化厭氧裝置） ，1 層內(nèi)膜，由特殊加工聚酯材質(zhì)制造，兩面皆涂覆聚氯乙烯，具有抵抗紫外線及各種微生物的能力，非常耐磨，切口為熔接縫合；1 層內(nèi)膜，由特殊加工聚酯材質(zhì)制造，兩面內(nèi)襯聚氯乙烯，兩面涂覆特殊塑化亮漆，容積 800m3。增壓風(fēng)機一臺，N=1kW?；亓鞅靡慌_，用于厭氧罐的回流，進行進一步處理。Q=15m3/h， H=10m，N=3kW（2）保溫：中溫沼氣發(fā)酵，反應(yīng)器必須加熱。為了減少加熱費用，反應(yīng)器必須保溫。按此設(shè)計，綜合散熱系數(shù)約 ㎡K，在冬季，環(huán)境日平均溫度為8 ℃，反應(yīng)器散熱量合計約為：1410 4kJ/d (104kcal/d)厭氧反應(yīng)器外壁用擠塑板保溫，保溫層厚 100mm，外飾彩鋼板；室外地面管道用聚氨酯外敷白鐵皮保溫層，保溫層厚 30mm。17 / 48（3）加熱量發(fā)電機的余熱量：在標準狀態(tài)下（0℃，） ，每立方米沼氣含熱量為 5500kcal，其中用于發(fā)電熱量為 860kcal/ =1290kcal，占總能量的 %；總能量 40%左右可以以余熱的形式回收，則可回收的余熱量為 5500=2200kcal；其余的能量以各種形式被損失掉。本工程可產(chǎn)生余熱量為：15002200=3300000kcal=3300000 =107kJ，每小時可提供熱量=10 7kJ/24=105 用于發(fā)酵罐增溫。熱量計算如下：根據(jù)當?shù)厮{藻只在氣溫較高時爆發(fā)，混合液溫度取 25℃。假設(shè)糞水比熱容和清水相當，上述物料需增溫至 35℃，效率按 70%計，則需要熱量為：