【正文】 旨在利用現(xiàn)代先進(jìn)的3G技術(shù)、傳感器技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)、集散控制技術(shù)等研究沼氣工業(yè)化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的監(jiān)測(cè)、調(diào)控及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，使控制和管理相結(jié)合，管理人員可實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)的各種工況，對(duì)各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提高控制精度及管理水平，為沼氣工業(yè)化生產(chǎn)提供高效可靠的調(diào)控手段。而且，為了方便進(jìn)行發(fā)酵工藝的研究，需要能保存工藝參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)。首先，控制精度要高。具體來(lái)說(shuō)，就是要對(duì)發(fā)酵過(guò)程中的關(guān)鍵工藝參數(shù)如溫度、壓力、液位、pH值、甲烷濃度、沼氣產(chǎn)生量等關(guān)鍵進(jìn)行合理設(shè)定并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以便當(dāng)其不滿(mǎn)足較高產(chǎn)氣量的發(fā)酵要求時(shí)，及時(shí)采取合理措施。沼氣發(fā)酵是一個(gè)非常復(fù)雜的生物過(guò)程，僅靠自然發(fā)酵是難以實(shí)現(xiàn)的。在槽車(chē)將高壓沼氣送至儲(chǔ)氣分站后，通過(guò)減壓裝置將沼氣送入分站儲(chǔ)氣柜臨時(shí)儲(chǔ)存，再通過(guò)村用氣管道送入用戶(hù)家中。在進(jìn)行罐裝時(shí)，首先進(jìn)入流量計(jì)，流量計(jì)設(shè)旁通并連接安全閥。[10]沼氣溫度取環(huán)境溫度[11]儲(chǔ)氣柜儲(chǔ)氣安全壓力4Kpa，管道及發(fā)酵罐壓力4Kpa，供氣端出口壓力暫定20Kpa，燃?xì)舛纬隹趬毫?Kpa。2℃；[6]發(fā)酵罐比表面積460m2/m3；179。②發(fā)酵原料處理及加料流程圖62：發(fā)酵原料處理及加料流程③主要工藝參數(shù)[1]發(fā)酵原料牛糞，含固率17%，碳氮比25:1；[2]太陽(yáng)能夏季供水溫度75100℃，冬季供水溫度4555℃；[3]發(fā)酵原料預(yù)處理溫度38℃177?！耖_(kāi)啟提升泵將發(fā)酵料液投入到發(fā)酵罐中?！駥⒓S污配比為含固率在10%左右的混合液（濃度配比可提前配好一定濃度的試驗(yàn)料液，配比時(shí)比較試驗(yàn)料液進(jìn)行配比）?！裨诨亓骷訙爻?cái)嚢璩貎?nèi)加入畜禽糞便污水和沼渣回流液， ●向加溫?cái)嚢璩丶尤胩?yáng)能熱水或鍋爐加熱熱水，進(jìn)行預(yù)熱處理，調(diào)試溫度應(yīng)在25177。預(yù)處理操作步驟如下：糞污進(jìn)入預(yù)處理間進(jìn)行發(fā)酵原料預(yù)處理。沼氣進(jìn)入凈化室，在凈化室經(jīng)過(guò)水封器、脫水器和脫硫塔凈化后，進(jìn)入儲(chǔ)氣柜儲(chǔ)存，以備利用。鮮糞通過(guò)初步攪拌稀釋、沉淀，達(dá)到進(jìn)料所需要的濃度（夏季濃度為8%左右，冬季濃度為12%左右），并采用太陽(yáng)能輔助加熱系統(tǒng)進(jìn)行加溫后通過(guò)排污泵提升到USR+AF反應(yīng)器中進(jìn)行厭氧發(fā)酵。因此，本項(xiàng)目厭氧發(fā)酵生物處理核心工藝技術(shù)選用升流式附著膜型厭氧反應(yīng)器（USR+AF）。采用復(fù)合保溫技術(shù)和太陽(yáng)能輔助加溫，可使反應(yīng)器的冬季發(fā)酵溫度穩(wěn)定在35177。運(yùn)行中無(wú)需強(qiáng)化攪拌，發(fā)酵原料的預(yù)處理手段簡(jiǎn)單便捷，在運(yùn)行中有效地克服了USR升流式厭氧反應(yīng)器能耗高、易結(jié)殼、MRT不穩(wěn)定、產(chǎn)氣效率較低的缺點(diǎn)。2℃。采用太陽(yáng)能集熱器加熱保溫，保證厭氧反應(yīng)器中溫運(yùn)行的發(fā)酵溫度，代替煤、電加熱方式，降低運(yùn)行能耗，便于維護(hù)。USR+AF型升流式新型高效沼氣發(fā)酵裝置，是仿照牛瘤胃生物學(xué)特性，在厭氧生物反應(yīng)器中安裝高效生物附著材料，增加厭氧反應(yīng)器的比表面積，使其達(dá)到460m2/m3。建設(shè)資金投入巨大。需要大規(guī)模的反應(yīng)器，才能滿(mǎn)足污染物處理需求。河北莊至少4300m179。建設(shè)規(guī)模本方案建設(shè)規(guī)模設(shè)計(jì)，康各莊有效發(fā)酵10000m3，河北莊有效發(fā)酵3000m3，共計(jì)13000m3。進(jìn)料泵11kw6臺(tái)，假設(shè)滯留期1820天，每天進(jìn)料運(yùn)行，每天進(jìn)料1625m179。進(jìn)料動(dòng)力裝置6臺(tái)，滯留期20天，每天共進(jìn)料650m179。運(yùn)行過(guò)程中需要使用煤或電持續(xù)加溫，運(yùn)行能耗極高運(yùn)行機(jī)械能耗機(jī)械攪拌裝置7kw6臺(tái)，偶爾使用，工作時(shí)間4h/d，6。如每1000m179。18300m3規(guī)模每天需消耗燃煤近20噸。全年運(yùn)行過(guò)程中需要使用煤或電持續(xù)加溫，運(yùn)行能耗極高。夏季運(yùn)行無(wú)需加溫能耗，冬季采用太陽(yáng)能與沼氣加溫。/m179。.d34kgCOD/m179。水力滯留期HRT1820天1820天根據(jù)原料更換時(shí)間而定微生物滯留期MRT無(wú)限延長(zhǎng)2030天=HRT固體滯留期SRT=HRT =HRT=HRT有機(jī)負(fù)荷9kgCOD/m179。反應(yīng)器內(nèi)物料有分層，消化不均勻，與微生物接觸不均勻，但水利滯留期長(zhǎng)，消化比較完全。發(fā)酵管理運(yùn)行工藝溫度中溫35177。高濃度有機(jī)廢水。在低濃度固體物的污水處理中應(yīng)用廣泛發(fā)酵濃度，應(yīng)用范圍612%，或更高濃度固體有機(jī)污染物無(wú)害處理和沼氣生產(chǎn)。其中生流式固體反應(yīng)器目前應(yīng)用較多的有升流式附著膜型及升流式兩種。（3）日產(chǎn)沼氣總量計(jì)算上述計(jì)算，日產(chǎn)沼氣總量為13000m3。②沼渣、沼液產(chǎn)量根據(jù)厭氧消化器水力滯留期20d，每次排放沼渣沼液為150t。日產(chǎn)生牛糞量=25kg/頭*3000頭=75噸 /天每天可收集的糞污量=75噸 /天*90%=鮮牛糞含水率83%,總固體物TS為17%，每天產(chǎn)生的牛糞干物質(zhì)總量=*17%=；，選擇水力滯留期為20天，實(shí)際產(chǎn)氣量可達(dá)到理論產(chǎn)氣量的74%；因此，每天產(chǎn)出的牛糞的生產(chǎn)出沼氣量為：**74%=通過(guò)上述計(jì)算。固液分離后，干沼渣50t，沼液450t。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)4個(gè)發(fā)酵罐，每個(gè)沼氣發(fā)酵罐體積2700m3，有效發(fā)酵容積25000 m3，共計(jì)建設(shè)規(guī)模10800m3，有效發(fā)酵容積10000 m3。每個(gè)分站供氣戶(hù)數(shù)及每村用氣戶(hù)數(shù)詳見(jiàn)表51：表51：每個(gè)沼氣儲(chǔ)氣分站供氣戶(hù)數(shù)及每村用氣戶(hù)數(shù)明細(xì)表序號(hào)村名用氣戶(hù)數(shù)1分站1（西沙地村）942分站21650西莊戶(hù)村710 康各莊村9403分站3912卸甲山村678馬營(yíng)村2344分站4（河北莊村）4355分站52046西田各莊1376董各莊村6706分站63124瞳里1030恒河225渤海寨480水洼屯238蒼頭村11517分站7（建新村）2208分站81493沿村358大辛11359合計(jì)9974（3）燃?xì)夤芫W(wǎng)敷設(shè)將8個(gè)沼氣儲(chǔ)氣分站的沼氣利用西沙地、西莊戶(hù)、西康各莊、卸甲山、馬營(yíng)、河北莊、西田各莊、董各莊、瞳里、恒河、渤海寨、水洼屯、蒼頭、建新、沿村、大辛村共16個(gè)村燃?xì)夤艿垒斔椭赁r(nóng)戶(hù)家中作為清潔能源使用。（2）沼氣儲(chǔ)氣分站建設(shè)在槽車(chē)將高壓沼氣送至儲(chǔ)氣分站后，通過(guò)減壓裝置將沼氣送入儲(chǔ)氣分站儲(chǔ)氣柜臨時(shí)暫存，再通過(guò)村燃?xì)夤艿浪腿胗脩?hù)家中。沼氣的主要成份是甲烷（55%70%）二氧化碳（2030%）、少量的氮、氫和硫化氫等。（1）沼氣總站建設(shè)在康各莊村及河北莊村兩個(gè)奶牛養(yǎng)殖基地附近分別建設(shè)一個(gè)沼氣站，利用兩個(gè)奶牛養(yǎng)殖基地所產(chǎn)生的糞便及污水作為原料進(jìn)行發(fā)酵制成沼氣，日產(chǎn)沼氣總量達(dá)到13000m3，其中：康各莊沼氣總站日產(chǎn)沼氣量達(dá)到10000m3，河北莊沼氣總站日產(chǎn)沼氣量達(dá)到3000m3。再利用村級(jí)管線(xiàn)輸送至農(nóng)戶(hù)家中作為清潔能源使用。有效地控制溫室氣體排放，達(dá)到了養(yǎng)?；貜U棄物的無(wú)害化、資源化和減量化的目標(biāo)，凈化了周邊環(huán)境，促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)。具體建設(shè)目標(biāo)是：項(xiàng)目建設(shè)大型沼氣工程13000m3規(guī)模，每天處理康各莊村及河北莊村兩個(gè)奶牛養(yǎng)殖基地所產(chǎn)生的糞便及污水共計(jì)325噸，作為原料進(jìn)行發(fā)酵制成沼氣。（3）管理簡(jiǎn)便原則：合理處理人工操作和自動(dòng)控制的關(guān)系，對(duì)于自動(dòng)化成本高、維修不便的部分采用人工控制；對(duì)不便人工操作，且人工成本較高的工藝，采用自動(dòng)化技術(shù)，提高系統(tǒng)運(yùn)行管理水平。畜禽糞污經(jīng)處理后不僅充分考慮該工程沼氣的利用，更要保證沼肥的充分理用和直接經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)生。有效推動(dòng)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物變廢為寶，推進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的良性循環(huán)，有效促進(jìn)，農(nóng)業(yè)和農(nóng)村節(jié)能減排。養(yǎng)殖基地已經(jīng)承諾無(wú)償提供糞便供應(yīng)，因此，原材料供應(yīng)是充足并有保證的。 （2）河北莊奶牛養(yǎng)殖基地正常生產(chǎn)期年存欄奶牛約3000頭，清糞方式為人工干清糞，日排放牛糞75t。該項(xiàng)目原材料主要是康各莊奶牛養(yǎng)殖基地和河北莊奶牛養(yǎng)殖基地排放的糞便和污水。③排污污水管線(xiàn)引自養(yǎng)殖基地，直接自流至集糞池。（2）河北莊沼氣站①給水河北莊養(yǎng)殖基地現(xiàn)有深水井2眼，出水量為20m3/h，水量充足，滿(mǎn)足本項(xiàng)目建成后的需要。③污水污水管線(xiàn)引自養(yǎng)殖基地，直接自流至集糞池。其中（1）康各莊沼氣站①給水康各莊養(yǎng)殖基地現(xiàn)有深水井2眼，出水量為20m3/h，水量充足，滿(mǎn)足本項(xiàng)目建成后的需要。年最高溫度33℃，最低溫度15℃,年平均溫度8~11℃度左右。人口、耕地均占全縣的十分之一。鎮(zhèn)域面積130Km2。21′23〞～40176。49′06〞～16176。項(xiàng)目生產(chǎn)的有機(jī)肥運(yùn)輸距離短，有利于實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)結(jié)合，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)。（3）市政配套設(shè)施具備，可從養(yǎng)殖基地和附近村莊接入。處于養(yǎng)殖基地下風(fēng)向，交通便利，遠(yuǎn)離村莊。將項(xiàng)目建設(shè)點(diǎn)選擇在此的理由在于：（1）項(xiàng)目沼氣總站建設(shè)地點(diǎn)均是空地，與養(yǎng)殖基地距離較近。新建沼氣儲(chǔ)氣分站8個(gè)，其中：分站1位于西沙地村，占地面積為375m2；分站2位于康各莊村，占地面積為768m2；分站3位于馬營(yíng)村，占地面積為609m2；分站4位于河北莊村，占地面積為490m2；分站5位于董各莊村，占地面積為825m2；分站6位于西恒河村，占地面積為908m2；分站7位于建新村，占地面積為400m2；分站8位于大辛村。 建設(shè)地點(diǎn)本項(xiàng)目新建沼氣總站2個(gè)，分別位于密云縣西田各莊鎮(zhèn)康各莊村、河北莊村，總占地面積為80332m2。[7]農(nóng)業(yè)資源豐富。[5]基礎(chǔ)條件適合與沼氣工程的特定生產(chǎn)需要和排放要求。[3]交通方便，運(yùn)輸條件優(yōu)越。其主要原則包括：[1]符合國(guó)家政策和可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。以畜禽糞便農(nóng)業(yè)廢棄物的綜合利用為主的沼氣能源開(kāi)發(fā)前景廣闊，是解決中國(guó)農(nóng)村能源和實(shí)現(xiàn)農(nóng)村節(jié)能減排的主要途徑，沼氣的發(fā)展前景非常廣闊。近年來(lái)，西田各莊鎮(zhèn)規(guī)?；B(yǎng)殖逐漸增加，養(yǎng)殖基地中產(chǎn)生的廢棄物不僅種類(lèi)繁多，而且數(shù)量巨大。如果農(nóng)村居民加入到商品能源的競(jìng)爭(zhēng)隊(duì)伍中來(lái)，將會(huì)給該地區(qū)的能源供給帶來(lái)巨大壓力。目前，該地區(qū)農(nóng)戶(hù)生活能源主要以薪柴、秸稈、煤為主。2007年，中國(guó)農(nóng)村居民人均生活商品用能量為131kg標(biāo)煤，%（城鎮(zhèn)居民人均生活用能量為275kg標(biāo)煤）城鄉(xiāng)差距較大。中國(guó)農(nóng)村居民生活用能正朝著商品化、優(yōu)質(zhì)化的方向發(fā)展。沼氣是一種優(yōu)質(zhì)能源，主要成份是CH4，含量約60%。當(dāng)前，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境遭到破壞，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，資源緊張和農(nóng)民增收緩慢的現(xiàn)實(shí)，呼喚具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)境雙重效益的農(nóng)村沼氣生態(tài)技術(shù)。沼氣工程的產(chǎn)業(yè)規(guī)模、經(jīng)濟(jì)性和市場(chǎng)化程度逐年提高，預(yù)計(jì)在2010－2020年間，大多數(shù)沼氣能源技術(shù)可具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，在2020年以后將會(huì)有更快的發(fā)展，并逐步成為我國(guó)農(nóng)村的主導(dǎo)能源。到2009年底，我國(guó)共建成以畜禽糞便等農(nóng)業(yè)廢棄物為原料的大中型沼氣工程22892座，其中大型沼氣工程3717座。1999年數(shù)量?jī)H為746處。規(guī)?；酿B(yǎng)殖方式將產(chǎn)生大量的糞便和污水。但戶(hù)用沼氣以單一禽畜糞便為原料，隨養(yǎng)殖方式的改變，其短缺問(wèn)題日益凸顯，作為集中供氣或者沼氣發(fā)電，原料來(lái)源穩(wěn)定成為沼氣利用的主要困難。而到2010年，4000萬(wàn)戶(hù)用沼氣則可為農(nóng)民年增收節(jié)支200億元。在傳統(tǒng)能源日趨枯竭、環(huán)境氣候不斷惡化的情況下，沼氣作為新型的可再生清潔能源越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外的普遍關(guān)注，我國(guó)農(nóng)村由于在禽畜糞便及秸稈等可用廢棄物上的優(yōu)勢(shì)，戶(hù)用沼氣發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。至少有14個(gè)工業(yè)化國(guó)家在開(kāi)發(fā)“綠色能源”方面取得了良好成績(jī)，其中有些國(guó)家通過(guò)實(shí)施“綠色能源”政策，在相當(dāng)大程度上緩解了本國(guó)能源不足的矛盾，而且顯著改善了環(huán)境。因此，開(kāi)發(fā)潔凈可再生能源已成為緊迫的課題。第3章 產(chǎn)品市場(chǎng)預(yù)測(cè)與分析能源是現(xiàn)代社會(huì)賴(lài)以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，清潔燃料的供給能力密切關(guān)系著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展，是國(guó)家戰(zhàn)略安全保障的基礎(chǔ)之一。且政府政策支持，項(xiàng)目技術(shù)成熟，原材料充足，為項(xiàng)目的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。項(xiàng)目產(chǎn)生的沼渣、沼液可用于周邊的農(nóng)田肥料，有利于實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)結(jié)合，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)。本項(xiàng)目將產(chǎn)生大量的沼渣、沼液，沼渣、沼液含有豐富的有機(jī)物和多種養(yǎng)分元素，是良好的土壤改良劑。養(yǎng)殖基地已經(jīng)承諾無(wú)償提供原材料供應(yīng)。該項(xiàng)目原材料主要是康各莊奶牛養(yǎng)殖基地和河北莊奶牛養(yǎng)殖基地排放的糞便和污水。經(jīng)過(guò)多年的研究、開(kāi)發(fā)、試點(diǎn)示范，我國(guó)沼氣工程從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)行管理比較成熟，其關(guān)鍵工藝設(shè)備等成套技術(shù)已達(dá)到實(shí)用階段。由此可見(jiàn)，國(guó)家對(duì)建設(shè)農(nóng)村沼氣工程是非常重視的，支持的力度也是逐年增加。2003年后，中央連續(xù)多年的一號(hào)文件，對(duì)加快農(nóng)村沼氣建設(shè)提出了明確要求，培養(yǎng)了一支擁有17萬(wàn)名懂技術(shù)、會(huì)施工、能維護(hù)的沼氣生產(chǎn)工作隊(duì)伍。該項(xiàng)目不僅是可再生能源利用項(xiàng)目，也是一項(xiàng)環(huán)境保護(hù)工程，有利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。并且糞便中含有大量病原體，不經(jīng)發(fā)酵直接施田有潛在危害。西田各莊鎮(zhèn)康各莊、河北莊養(yǎng)殖基地奶牛存欄量約13000頭，日產(chǎn)糞便390t，產(chǎn)生量大，過(guò)于集中，如果露天存放，不僅污染地表水，其有毒、有害成分還易滲入到地下水中，嚴(yán)重污染地下水，最終影響奶牛場(chǎng)飲用水，不僅嚴(yán)重地污染周?chē)沫h(huán)境，也威脅著奶?；氐某掷m(xù)、健康發(fā)展。發(fā)展沼氣工程有利于改善農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)、降低薪柴或秸稈和石油、煤炭等能源消耗強(qiáng)度，增加農(nóng)村能源供應(yīng)、緩解農(nóng)村能源供應(yīng)緊張狀況。特別在我國(guó)廣大農(nóng)村，農(nóng)民收入較低，秸稈、薪柴等生物質(zhì)能仍是主要生活能源。本項(xiàng)目利用康各莊村及河北莊村兩個(gè)奶牛養(yǎng)殖基地所產(chǎn)生的糞便及污水作為原料進(jìn)行發(fā)酵制成沼氣，是生物質(zhì)能的重要發(fā)展領(lǐng)域，是國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策發(fā)展的需要。如果這些廢棄物不能得到合理利用及妥善處理，將會(huì)成為環(huán)境污染源，對(duì)自然生產(chǎn)、大氣環(huán)境、和人體健康造成危害。 項(xiàng)目建設(shè)的必要性 項(xiàng)目建設(shè)是國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的需要國(guó)家《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中明確指出：“清潔利用有機(jī)廢棄物，推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。西田各莊鎮(zhèn)本著養(yǎng)?；貜U棄物無(wú)害化、資源化和減量化的原則，充分利用兩個(gè)奶牛養(yǎng)殖基地所產(chǎn)生的糞便及污水作為原料進(jìn)行發(fā)酵制成綠色燃?xì)庹託?，這樣不僅改變農(nóng)村燃料結(jié)構(gòu)，緩解農(nóng)村能源供應(yīng)，同時(shí)凈化了周邊環(huán)境。要解決密云縣區(qū)人民生活能源需求的問(wèn)題，最佳的途徑就是進(jìn)行可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用