【正文】 展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的方針政策，因此，不作為選擇方案。項(xiàng)目所在地內(nèi)蒙古自治區(qū)某縣屬于高寒地區(qū)，厭氧—自然處.大型沼氣發(fā)電及綜合利用項(xiàng)目可行性研究報(bào)告理模式在冬天受到很大限制，并且也不符合發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的方針政策，因此也不作為主選方案。由于 XX 奶牛養(yǎng)殖基地自身 擁有 1800 畝 草場，周圍還有很多土地，完全能消納糞污厭氧消化后的沼液即液態(tài)有機(jī)肥。因此，選擇厭氧—還田模式作為本項(xiàng)目的主要工藝方案，另外，對于部分低濃度厭氧消化液，在夏天采用穩(wěn)定塘(沉淀凈化池)對其進(jìn)行進(jìn)一步凈化與消毒處理，出水回用沖洗牛舍。.大型沼氣發(fā)電及綜合利用項(xiàng)目可行性研究報(bào)告三、選擇方案的工藝流程選擇方案(厭氧還田模式)工藝流程框圖見 下圖工藝流程圖.大型沼氣發(fā)電及綜合利用項(xiàng)目可行性研究報(bào)告運(yùn)動場牛舍 擠奶廳 自來水沖洗 回用沖洗牛舍稀釋沼液沉淀凈化池?cái)D奶廳沖洗水集水池混合調(diào)配池 熱交換 中溫厭氧消化罐 沼液暫存池 泥水分離沼液儲存池液態(tài)有機(jī)肥灌溉牧場ttrtrftrfn 牧場固態(tài)有機(jī)肥有機(jī)肥生產(chǎn)車間多余上清液（冬季）脫硫 脫水 計(jì)量 貯氣余熱沼氣發(fā)電春夏秋糞尿牛糞 沼液沼渣沼氣四、工藝流程說明清潔生產(chǎn)為了保證糞污處理系統(tǒng)正常運(yùn)行和減少投資，基地必須實(shí)行節(jié)水型的清潔生產(chǎn)工藝，即：擠奶廳每天使用約 360t 的擠奶機(jī)冷卻水沖洗地面。擠奶廳的沖洗水收集沉淀后，將上層清水輸送到各泌乳牛舍貯水罐用于沖洗泌乳牛舍及其他牛舍。牛舍水沖系統(tǒng)(泌乳牛舍及其他牛舍) ：春夏秋三季，采用干清糞加水沖工藝，早上干清糞后，用沖洗水沖洗牛舍 1 次；晚上干清糞后，再用沖洗水沖洗牛舍 1 次；其他時間，只干清糞不用.大型沼氣發(fā)電及綜合利用項(xiàng)目可行性研究報(bào)告水沖。冬季采用干清糞工藝。沖洗后的水經(jīng)收集、簡單處理（沉淀等措施）后循環(huán)使用；COD 及 BOD 等物質(zhì)濃度高的污水進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)生產(chǎn)沼氣。糞尿收集牧場的糞尿來源可分為兩部分：鮮牛糞一部分在牛舍，大約占總糞量的 85%，另一部分在運(yùn)動場， 約 占糞量的 15%；牛尿一部分在牛舍，大約占總尿量的 40%左右；另一部分在運(yùn)動場，約占尿量的 60%左右，但無法收集，一般被蒸發(fā)掉。運(yùn)動場的牛糞不是每天清除，而是幾個月或半年清理一次，大部分易降解有機(jī)物已經(jīng)被分解，并且含有大量泥沙，若進(jìn)入?yún)捬跸b置不僅對沼氣的產(chǎn)量貢獻(xiàn)很少，而且對前處理、料液輸送以及厭氧消化裝置都有很大影響。因此，運(yùn)動場的牛糞清理出來以后直接運(yùn)往有機(jī)肥生產(chǎn)車間與沼渣一起進(jìn)行有機(jī)肥生產(chǎn)。在牛舍的糞尿主要通過機(jī)械干清糞運(yùn)往混合調(diào)配池。春、夏、秋季殘余的糞尿通過水沖洗清除。 。沖洗水沉淀、循環(huán)與收集在春夏秋季，擠奶廳沖洗水進(jìn)入集水池后，泵往牛舍水塔，用于沖洗泌乳牛舍等牛舍，牛舍沖洗水排入集水池，經(jīng)沉淀后，上清液再抽往牛舍水塔，循環(huán)沖洗牛舍。集水池底部濃污水泵入混合調(diào)配單元。在冬季，擠奶廳沖洗水進(jìn)入集水池后，一部分混合調(diào)配單元.大型沼氣發(fā)電及綜合利用項(xiàng)目可行性研究報(bào)告用于稀釋牛糞，另一部分進(jìn)入沉淀凈化池凈化處理后回用沖洗牛舍，或者用于稀釋沼液。厭氧消化系統(tǒng)針對基地污水有機(jī)物濃度高，殘?jiān)腆w多容易結(jié)殼的特點(diǎn)，厭氧消化工藝采用完全混合式厭氧消化工藝。本工程利用發(fā)電余熱對料液進(jìn)行加溫實(shí)現(xiàn)中溫厭氧消化，并保證冬季正常產(chǎn)氣。沼液處理與利用中溫厭氧消化罐的消化液進(jìn)入沼液暫存池后，泵入泥水分離機(jī)進(jìn)行泥水分離，分離出的沼渣運(yùn)往有機(jī)肥生產(chǎn)車間與運(yùn)動場清除的牛糞一起進(jìn)行有機(jī)肥發(fā)酵。沼液進(jìn)入沼液儲存池儲存，以備灌溉草場施用。 沼氣凈化與貯存系統(tǒng)剛產(chǎn)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(約 15002022mg/m3)和其它極少量的氣體。H 2S 不僅有毒，而且有很強(qiáng)的腐蝕性。 過量的 H2S 和雜質(zhì) 會危及發(fā)動機(jī)的壽命，所以新生成的沼氣不宜直接用作發(fā)動機(jī)燃料。電站的沼氣系統(tǒng)除常規(guī)的貯氣和穩(wěn)壓裝置外，還需進(jìn)行氣水分離、脫硫等凈化處理。牛糞原料產(chǎn)生的沼氣中的硫化氫含量約 2022mg/m3,經(jīng)過生物脫硫塔和氧化鐵脫硫塔兩級脫硫后沼氣中的硫化氫含量約 400mg/m3。在穩(wěn)定工況下，中溫厭氧消化罐每天產(chǎn)生約 12,000m3 沼氣，.大型沼氣發(fā)電及綜合利用項(xiàng)目可行性研究報(bào)告厭氧消化裝置產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過氣水分離器、兩級脫硫塔凈化處理后，進(jìn)入 1000 m3 干式 貯氣柜，貯氣柜的沼氣經(jīng)沼氣輸送泵輸送到發(fā)電機(jī)房供發(fā)電。沼氣發(fā)電沼氣用于發(fā)電是生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換為更高品位能源的一種表現(xiàn)方式，其資金回報(bào)率較高，屬于國家積極提倡和扶持的項(xiàng)目。本工程發(fā)電系統(tǒng)是按照日產(chǎn)沼氣 12,000m3，每 m3 沼氣發(fā)電（沼氣氣質(zhì)：飽 和水蒸氣的體積比≤1% ，H2S 含量≤400mg/ m3，熱值 ≥）設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)日發(fā)電量 26000kWh，發(fā)電余熱用于中溫厭氧消化加熱升溫。發(fā)電余熱利用為維持料液中溫厭氧消化所需的溫度，需要對料液進(jìn)行加熱，加熱料液的熱量需要由外部熱源提供，本項(xiàng)目利用糞尿污水厭氧消化產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行發(fā)電，沼氣發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的大量余熱，作為加熱料液的熱源，這將節(jié)約大量的熱能。因此利用發(fā)電余熱進(jìn)行料液和厭氧消化罐升溫是本項(xiàng)目的關(guān)鍵之一。發(fā)電余熱利用設(shè)計(jì)參數(shù)：34%廢氣利用率達(dá)到 80%，即總熱量的 27%；17%冷卻水利用率達(dá)到 50%，即 總熱量的 %，二者合計(jì) %。有機(jī)肥生產(chǎn)系統(tǒng)整個工程平均每天產(chǎn)生沼渣約 62t，運(yùn)動場清除的干糞約.大型沼氣發(fā)電及綜合利用項(xiàng)目可行性研究報(bào)告42t，共計(jì)大約 104t，干物質(zhì) 16t 左右。牛舍運(yùn)動場的糞便搜集后與、固液分離的糞渣以及沼渣一起經(jīng)太陽能好氧有機(jī)肥發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)肥。有機(jī)肥采用深槽（糞層深度一般為 ）連續(xù) 式發(fā)酵干燥工藝，發(fā) 酵干燥全過程需要 1520 天左右，具體時間根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件及最終成品的含水率要求進(jìn)行具體調(diào)整，發(fā)酵槽內(nèi)原料的移動速度通過調(diào)整翻拋機(jī)運(yùn)行方式及次數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。本工序采用太陽能發(fā)酵系統(tǒng)，該系統(tǒng)由 PC 陽光溫室、翻拋機(jī)、充氧系統(tǒng)、電控組成。充氧系統(tǒng)主要由高壓風(fēng)機(jī)、通風(fēng)管道組成。充分利用太陽能，并有效地利用原料自身發(fā)酵過程中的生物能，加之必要的機(jī)械手段來完成糞便發(fā)酵干燥的全過程，是目前能耗（即處理成本）最低的一種處理形式，它不但解決了環(huán)境污染問題，達(dá)到無害要求，而且可制成高效有機(jī)肥，便于包裝、貯運(yùn)。預(yù)測日生產(chǎn)有機(jī)肥約 35t，年生產(chǎn) 12,775t。有機(jī)肥生產(chǎn)工藝流程如下圖所示。 混合調(diào)配沼渣、糞渣干牛糞發(fā)酵 烘干 配料無機(jī)物、微量元素混合制粒烘干篩分包裝倉儲、銷售牧草、青貯種植冷卻.大型沼氣發(fā)電及綜合利用項(xiàng)目可行性研究報(bào)告有機(jī)肥生產(chǎn)工藝流程圖工程特點(diǎn)（1）規(guī)模大國內(nèi)以往最大的奶牛養(yǎng)殖場沼氣工程是上海星火農(nóng)場沼氣工程，日處理約 3000 頭奶牛糞尿，日產(chǎn)沼氣約 3000m3；而本工程日處理約 10000 頭奶牛糞尿，日產(chǎn)沼氣約 12,000m3，是目前國內(nèi)規(guī)模最大的奶牛養(yǎng)殖場糞污處理沼氣工程。（2）高寒地區(qū)國內(nèi)在氣候相對溫和的地區(qū)（主要是南方的江浙、四川等）已有處理奶牛養(yǎng)殖場糞污處理沼氣工程示范。由于自然溫度較高，能量產(chǎn)出大于投入，糞污厭氧消化產(chǎn)沼氣容易實(shí)現(xiàn)。本工程地處內(nèi)蒙古某縣，屬于高寒地區(qū)，℃，對自然條件下厭氧消化產(chǎn)沼氣是一大考驗(yàn)。（3）高固體進(jìn)出料國內(nèi)以往的沼氣工程發(fā)酵料液采用低濃度，致使升溫可行性差，沼氣工程效率低，沼液完全還田困難。本工程采用高濃度進(jìn)料，減少了需升溫的料液量，保證了料液能在中溫條件發(fā)酵；同時高固體料液厭氧發(fā)酵也使沼液養(yǎng)分提高，減少了單位養(yǎng)分的運(yùn)輸成本，使沼液資源利用更為現(xiàn)實(shí)和可能。.大型沼氣發(fā)電及綜合利用項(xiàng)目可行性研究報(bào)告（4）熱電聯(lián)用國內(nèi)畜禽養(yǎng)殖場的沼氣工程多數(shù)采用常溫厭氧消化（主要是進(jìn)料濃度低，水量大），冬季很難保證正常產(chǎn)氣和處理效果。若要提高產(chǎn)氣效率需外加其它能源（一般采用燃煤加熱鍋爐，生產(chǎn)的熱水或蒸汽加熱沼氣原料），以維持中溫或近中溫厭氧消化。不但能耗大、污染環(huán)境，而且操作煩瑣。本工程將產(chǎn)生的沼氣用于發(fā)電， 發(fā)電余熱用于加熱料液和保溫厭氧消化罐，從而保證了沼氣工程常年高效率的穩(wěn)定運(yùn)行。實(shí)施熱電聯(lián)用，可顯現(xiàn)出可再生能源的優(yōu)勢和價(jià)值，過去在國內(nèi)的畜禽場沼氣工程中使用較少。（5）零排放，生態(tài)循環(huán)利用本項(xiàng)目一部分處理出水消毒后回用于沖洗牛舍，沼渣、沼液用作農(nóng)肥回歸土壤，把養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)有機(jī)結(jié)合起來，真正實(shí)現(xiàn)零排放。同時可減少牧草、青貯飼料種植對化學(xué)肥料的依賴，促進(jìn)農(nóng)牧生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量的良性循環(huán)，實(shí)現(xiàn)基地可持續(xù)健康發(fā)展。對 其它類同企業(yè)及新農(nóng)村建設(shè)具有示范帶動作用。1技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)（1）高固體料液高效厭氧消化工藝生產(chǎn)性應(yīng)用；（2）高寒地區(qū)中（高）溫厭氧消化的熱能補(bǔ)償與平衡；（3）生物脫硫新技術(shù)生產(chǎn)性應(yīng)用；（4）集中體現(xiàn)了國內(nèi)外沼氣工程的先進(jìn)技術(shù)與裝備，因地制宜應(yīng)用實(shí)施。.大型沼氣發(fā)電及綜合利用項(xiàng)目可行性研究報(bào)告第三節(jié) 工藝單元設(shè)計(jì)與設(shè)備選型一、工藝單元設(shè)計(jì)沉淀除砂池和集水池?cái)D奶廳沖洗水或者牛舍沖洗水排入沉淀除砂池, 沉淀除砂池具有調(diào)節(jié)、沉淀的功能。有效容積為 6000 m3。集水池兼具調(diào)節(jié)、沉淀的功能。容積為 1000m3，水力停留時間(HRT)為 19h?；旌险{(diào)配單元該單元由混合池、格柵井，集料池組成。設(shè)計(jì)混合池、格柵井，集料池有效容積分別為：75m 3，9 m3，216 m3?；旌铣?、集料池水力停留時間(HRT) 分 別為 h 、 。中溫厭氧消化罐中溫厭氧消化罐設(shè)計(jì)參數(shù)如下：厭氧消化溫度 32?C35?C厭氧消化罐容積 10000m3 進(jìn)料濃度(TS) %左右投配率 % HRT 容積負(fù)荷 TS/ 池容產(chǎn)氣率 m3/ 沼氣產(chǎn)量 12022m3/d .大型沼氣發(fā)電及綜合利用項(xiàng)目可行性研究報(bào)告COD 去除率 75%85% 每個中溫厭氧消化罐內(nèi)設(shè)厭氧攪拌器 2 臺，共 10 臺(國外進(jìn)口) 。沼液暫存池設(shè)計(jì)沼液暫存池 250m3，水力停留時間(HRT)為 ；沼液儲存池沼液儲存池 2 個，每個 24000m3，共計(jì) 48000m3。用于儲存中溫厭氧消化沼液,水力停留時間(HRT) 88112d 。儲存后的沼液經(jīng)由草場灌溉系統(tǒng)和噴灑罐車直接灌溉牧草地，或?qū)ν怃N售。沉淀凈化池沉淀凈化池 1 個，容積約 80000m3，用于沉淀凈化剩余的擠奶廳沖洗水的上清液。沼氣凈化與貯存系統(tǒng)中溫厭氧消化產(chǎn)生的沼氣分別經(jīng)過 4 臺氣水分離器(非標(biāo))以及 4 臺生物脫硫器(ST1500)、氧化鐵脫硫塔 (TL1800)進(jìn)行脫水、脫硫后，再經(jīng)過 4 臺 JLQ150/500 型沼氣流量計(jì)計(jì)量后送往干式貯氣柜。 貯氣裝置采用 1000m3 干式貯氣柜，用于調(diào)節(jié)沼氣發(fā)電對沼氣的需求。干式貯氣柜外殼采用 Lipp 技 術(shù)用鍍鋅鋼板卷制，內(nèi)裝進(jìn)口干式貯氣袋( 德國 GUMMIJAGER GmbH 生產(chǎn))。干式貯氣柜中的沼氣由沼氣輸送泵送至發(fā)電機(jī)房，設(shè)計(jì)沼氣輸送泵 2.大型沼氣發(fā)電及綜合利用項(xiàng)目可行性研究報(bào)告臺，在發(fā)電設(shè)備之前安裝 3 臺阻火器用于防止回火。沼氣發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成沼氣發(fā)電系統(tǒng)的主要設(shè)備有沼氣發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和熱回收裝置。沼氣經(jīng)脫硫器由貯氣罐供給燃?xì)獍l(fā)動機(jī)，從而驅(qū)動與沼氣內(nèi)燃機(jī)相連接的發(fā)電機(jī)而產(chǎn)生電力。沼氣發(fā)動機(jī)排出的冷卻水和廢氣中的熱量通過熱回收裝置進(jìn)行回收后，作為沼氣發(fā)生器的加溫?zé)嵩?。從養(yǎng)殖場出來的牛糞便、尿水和污水進(jìn)入一次消化槽和二次消化槽，在消化槽中產(chǎn)生的沼氣首先經(jīng)過脫硫器進(jìn)入球形貯氣罐，然后由此輸送入沼氣發(fā)電裝置中。作為發(fā)動機(jī)燃料的沼氣中甲烷的含量必須高于 50%，不必要進(jìn)入二氧化碳的脫除，因?yàn)樯倭慷趸紝Πl(fā)動機(jī)有利，使其工作平穩(wěn)，減少廢氣中有毒物質(zhì)的含量。從發(fā)電裝置出來的廢沼氣進(jìn)入熱交換器中，將熱量釋放出來，用來加熱進(jìn)行厭氧發(fā)酵的污泥，從而提高沼氣的發(fā)生率。作為沼氣發(fā)電機(jī)大都是屬于火花點(diǎn)火式氣體燃料發(fā)動機(jī)，并對發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的排氣余熱和冷卻水余熱加以充分利用，可使發(fā)電工程的綜合熱效率高達(dá) 80%以上。選用的沼氣發(fā)電機(jī)組考慮以下因素：具有高效低排放燃燒系統(tǒng)、機(jī)械內(nèi)混式燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)、高能量的點(diǎn)火系統(tǒng)和電子調(diào)速系統(tǒng)，動態(tài) 響應(yīng)快，操作簡單，使用安全可靠等。綜合考慮，本工程選用德國產(chǎn)沼氣發(fā)電機(jī)組。.大型沼氣發(fā)電及綜合利用項(xiàng)目可行性研究報(bào)告本工程沼氣發(fā)電設(shè)備選用 1 臺德國生產(chǎn)的沼氣發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量 1360kw，運(yùn)行 時輸出功率不低于 1200 kw。配套相應(yīng)的上網(wǎng)輸配電、變壓器等系統(tǒng)。發(fā)電余熱利用及加熱系統(tǒng)為了提高沼氣發(fā)電系統(tǒng)對沼氣的利用率，應(yīng)對沼氣發(fā)電過程中廢氣和發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)中產(chǎn)生的余熱加以充分利用，具體利用方法可用下圖簡單說明。圖 沼氣發(fā)電系統(tǒng)余熱利用方法發(fā)動機(jī)廢氣的余熱發(fā)動機(jī)冷卻水中余熱通過廢熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽→加熱消化器通過換熱器產(chǎn)生熱水→加熱消化器通過廢氣吸收式冷熱水熱水器→用于空調(diào)系統(tǒng)通過換熱器產(chǎn)生熱水→加熱消化器沼氣發(fā)電系統(tǒng)能積極、有效地利用沼氣，可以將沼氣中約 30%的能量變?yōu)殡娏Γ?0%的能量變?yōu)闊崮堋Ｕ託獍l(fā)動機(jī)在完全滿足