【正文】 位發(fā)酵體積的產(chǎn)氣量，取q0＝( )。此處以沼氣池進(jìn)料次數(shù)計(jì)，n=1。此處以日處理污水量計(jì)，即Q=。3． 集水調(diào)節(jié)池容積調(diào)節(jié)池的容積按V=Q/n計(jì)算，其中：V——調(diào)節(jié)池有效容積，單位為m3。2． 沼氣池容積計(jì)算沼氣池需進(jìn)調(diào)配成干物質(zhì)含量（TS）為8%的糞污水料液，根據(jù)日糞污干物質(zhì)產(chǎn)量和水力滯留期（12天），需要沼氣池容積為405m3。1． 糞污收集量計(jì)算本項(xiàng)目存欄奶牛218頭、年出欄肉牛500頭，日產(chǎn)糞18噸，收集污水約25噸。厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生的沼氣進(jìn)入獨(dú)立柔性膜氣柜，經(jīng)過脫水、脫硫，阻火器后用于戶用及發(fā)電。貯液池主要功能是貯存沼液。項(xiàng)目產(chǎn)生的沼液作為液肥灌溉項(xiàng)目區(qū)附近的青貯飼料地。厭氧反應(yīng)后的料液經(jīng)固液分離后產(chǎn)生的沼渣制成固體有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥，分離產(chǎn)生的沼液部分回流使用，多余的沼液流入沼液儲(chǔ)存池，作為灌溉肥源供周邊田地灌溉使用。USR、CSTR、PFR、HCPF一般適合能源生態(tài)型，適用于處理高懸浮、高濃度固體廢棄物。沖洗廢水等污水經(jīng)過一道格柵渠后自流進(jìn)入集污池沉淀收集，而后污水會(huì)與鮮糞一起進(jìn)入調(diào)配池。CSTR厭氧反應(yīng)罐出來的沼渣和沼液流入沼渣沼液濃縮池經(jīng)固液分離后，沼渣作為固體有機(jī)肥料出售，沼液存于沼液池也用來灌溉農(nóng)田。具體幾種工藝的比較見下表：表71 幾種主要厭氧處理技術(shù)的特點(diǎn)序號(hào)類別CSTRUASBUSR1原料范圍所有類型有機(jī)原料高COD污水豬糞2原料TS濃度6～12%2%3～5%3應(yīng)用區(qū)域全國各地中部、南部中部、南部4水力停留時(shí)間10～30天1～5天8～15天5單位能耗低高中等6單池容積3003000m32003000m32002000m37操作難度中等中等中等8產(chǎn)氣率～～～9經(jīng)濟(jì)效益較高較低偏低根據(jù)前面的工藝介紹及對(duì)比結(jié)果，結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際情況，本工程選用“CSTR厭氧反應(yīng)罐+獨(dú)立氣柜工藝”，有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）由于糞污含固率比較高，本著使糞便得到有效處理的目的，選CSTR厭氧發(fā)酵工藝；由于某省自治區(qū)比較寒冷，故選用獨(dú)立氣柜；（2）采用先進(jìn)、成熟、運(yùn)行可靠的沼氣工程技術(shù)，適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展；（3）在保證沼氣工程達(dá)到設(shè)計(jì)要求的前提下，盡量減少投資和運(yùn)行成本；（4）設(shè)備質(zhì)量?jī)?yōu)良可靠，確保運(yùn)行穩(wěn)定，具有良好的性價(jià)比，創(chuàng)建“放心工程”；（5）沼氣系統(tǒng)力求操作管理簡(jiǎn)便，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。其運(yùn)行穩(wěn)定性好，產(chǎn)氣率較高。沼渣沼液COD濃度和TS濃度含量高，一般不經(jīng)固液分離即可直接用于農(nóng)田施肥，是典型的能源生態(tài)型沼氣工程工藝。USR工藝采用上流式污泥床原理，無內(nèi)部機(jī)械攪拌，產(chǎn)氣率在中溫條件下， m3/m3之間。沼渣沼液COD濃度含量很高，不適宜好氧處理達(dá)標(biāo)排放，一般用于農(nóng)田施肥進(jìn)行生態(tài)化處理，是典型的能源生態(tài)型沼氣工程工藝。是一種以環(huán)保治理為主，生產(chǎn)能源為輔的能源環(huán)保型沼氣工程工藝。通過氣、液、固三相分離器，可使反應(yīng)器中保持高活性及良好的沉淀性能的厭氧微生物，經(jīng)分離污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面，氣體進(jìn)入集氣室。工作原理：廢水中的有機(jī)污染物在厭氧條件下經(jīng)微生物降解，轉(zhuǎn)化成甲烷、二氧化碳等，所產(chǎn)氣體（沼氣）含甲烷大于50%，可作為能源再次利用，主要用于發(fā)電、鍋爐燃燒等，既可去除有機(jī)污染物，又可回收能源。UASB反應(yīng)器的特點(diǎn)是由于培養(yǎng)了顆粒污泥，而使厭氧菌種不容易流失，大大提高了厭氧發(fā)酵效率，不需要攪拌、運(yùn)轉(zhuǎn)簡(jiǎn)單、適應(yīng)高或低濃度COD負(fù)荷、占地面積小。常用的工藝主要有UASB、USR、CSTR、HCF工藝。 設(shè)計(jì)思路按照循環(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(duì)項(xiàng)目區(qū)的實(shí)際情況和排放要求，產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案為：牛糞和沖洗廢水經(jīng)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，沼氣用于周圍農(nóng)戶和場(chǎng)區(qū)用能，可解決周圍能源緊張的問題，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(bǔ)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)殖場(chǎng)周邊農(nóng)村綠色農(nóng)業(yè)、有機(jī)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(bào)率。通過種植、養(yǎng)殖業(yè)的有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)廢棄物的回收利用，每年可消化養(yǎng)殖場(chǎng)所產(chǎn)生的牛糞及沖糞污水，實(shí)現(xiàn)廢棄物的綜合利用。在設(shè)計(jì)時(shí)必須從當(dāng)?shù)氐膶?shí)際出發(fā)，在充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，正確識(shí)別影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的有利條件和制約因素。既能解決糞污的環(huán)境危害，又為有機(jī)、無公害、綠色農(nóng)業(yè)提供了肥源問題。排放資源化沼渣沼液的利用：本工程每天可產(chǎn)生沼渣沼液，經(jīng)過厭氧發(fā)酵后變成無毒、無臭味、營養(yǎng)豐富的無公害液肥，可直接作為沼渣沼液肥料用于周圍農(nóng)田，沼液可以作為肥料。最大限度地保存糞的肥效與能效，同時(shí)便于收集和運(yùn)輸，以利于集中高效生產(chǎn)沼氣和有機(jī)生物肥料。以循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念為指導(dǎo)的生態(tài)農(nóng)業(yè)，體現(xiàn)出現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、環(huán)保農(nóng)業(yè)的優(yōu)勢(shì)，以污染物的資源化利用為切入點(diǎn)，促進(jìn)物質(zhì)和能量的循環(huán)，形成一個(gè)經(jīng)濟(jì)、合理、完整、多層次、多功能的良性循環(huán)系統(tǒng)。由于養(yǎng)殖場(chǎng)周邊種植業(yè)配套合理，具備形成一個(gè)比較完善的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，為物質(zhì)、能源的可再生回收利用提供了可能。循環(huán)經(jīng)濟(jì)的本質(zhì)就是物質(zhì)、能量的梯次和閉路循環(huán)使用。厭氧處理后的沼渣經(jīng)晾曬，用作、農(nóng)田、林地等的基肥，為農(nóng)作物提供養(yǎng)分。養(yǎng)殖場(chǎng)周邊有大量農(nóng)田，可充分消納沼氣工程所產(chǎn)生的沼渣、沼液。由于沼氣中甲烷含量的不同，沼氣的發(fā)熱值約在20855～25120kJ/m3，其著火溫度為88℃，沼氣中因含有二氧化碳等不可燃?xì)怏w，抗爆性能好。沼氣的主要成分是甲烷，通常占總體積的60～70%，其次是二氧化碳，約占總體積的25～40%，其余是硫化氫、氮、氫和一氧化碳等其他約占總體積的5%左右。沼氣燃用和發(fā)電隨著常規(guī)能源的日益減少以及環(huán)境問題的日趨嚴(yán)重，新能源的開發(fā)利用（尤其是可再生能源的開發(fā)和綜合利用）越來越受到重視。另外建有4000m3青貯窖一處，工人宿舍及辦公區(qū)面積為200㎡。年均可提供6500噸飼草料，其中5000噸青貯飼料原料。3． 氣象條件項(xiàng)目所在地屬于半土旱大陸氣候，氣溫日差較大，年平均氣溫0－7℃，最冷為1月份，零下10℃左右，極端溫度零下27℃，最熱為7月份，20－24℃，極端溫度為39℃，雨熱同季，年降雨量為300－500㎜，集中在8月份。項(xiàng)目所在地為努魯爾虎山石質(zhì)低山丘陵。項(xiàng)目建設(shè)后能對(duì)工程進(jìn)行有效、長(zhǎng)期的管理，能較大地促進(jìn)生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展和農(nóng)業(yè)增效。 建設(shè)條件分析 自然條件1． 地理位置和交通狀況項(xiàng)目所在地某市某旗某鎮(zhèn)各各召村，符合當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)發(fā)展規(guī)劃，政府大力支持。項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)為合作社牛場(chǎng)內(nèi)東預(yù)留的一塊空地，地勢(shì)較低，污水可自流進(jìn)集水池。 .2 項(xiàng)目選址方案根據(jù)項(xiàng)目選址原則以及當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟(jì)、農(nóng)牧業(yè)業(yè)等發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合某旗某奶牛養(yǎng)殖農(nóng)民專業(yè)合作社的實(shí)際情況以及某旗畜牧養(yǎng)殖規(guī)劃，項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)選擇在某市某旗某鎮(zhèn)各各召村，周邊均為飼料地和耕地，可以消納沼氣工程產(chǎn)生的沼渣沼液。第5章 項(xiàng)目地點(diǎn)選擇及建設(shè)條件分析 項(xiàng)目地點(diǎn)選擇分析項(xiàng)目建設(shè)地區(qū)選擇須符合行業(yè)布局，還應(yīng)考慮環(huán)境保護(hù)和交通運(yùn)輸?shù)纫亍ｍ?xiàng)目正式啟動(dòng)后，由某市某旗農(nóng)業(yè)環(huán)保能源站為項(xiàng)目技術(shù)支撐單位。某旗某奶牛養(yǎng)殖農(nóng)民專業(yè)合作社存欄奶牛218頭，年出欄肉牛500頭，投資興建奶牛、肉牛養(yǎng)殖、沼氣生產(chǎn)、青貯飼料種植為一體的大型沼氣綜合利用工程，旨在通過沼氣生產(chǎn)，使養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)生的廢水、廢物得到有效利用，減少污染，創(chuàng)造生態(tài)效益。項(xiàng)目擁有工作人員7人，其中，管理人員1人，專業(yè)技術(shù)人員6人，是一支技術(shù)過硬、能力較強(qiáng)的建設(shè)隊(duì)伍。另外建有4000m3青貯窖一處，工人宿舍及辦公區(qū)面積為200㎡。年均可提供6500噸飼草料，其中5000噸青貯飼料原料。沼氣則用于養(yǎng)殖場(chǎng)鍋爐供熱、采暖、炊事用能、洗浴等，節(jié)省煤炭等商品常規(guī)能源，改善現(xiàn)有工作環(huán)境和生活設(shè)施水平。，除滿足養(yǎng)殖場(chǎng)自身用電外，剩余電量供農(nóng)戶照明、生活用電。另外，規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)、污水處理廠又是用電大戶，近幾年由于國內(nèi)電力日趨緊張，特別是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的企業(yè)，經(jīng)常受到國家電網(wǎng)用電量的限制（每星期停電幾天）或計(jì)劃外用電需高價(jià)購買。由于這些企業(yè)多數(shù)遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，沼氣無法作為城鎮(zhèn)居民的生活燃料集中供氣（主要是距離遠(yuǎn)和輸氣管網(wǎng)的建設(shè)費(fèi)用太高）。 本項(xiàng)目沼氣發(fā)電的市場(chǎng)一般來說，規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)、城市生活污水處理廠和城市生活垃圾填埋場(chǎng)既是當(dāng)?shù)氐闹еa(chǎn)業(yè)和必要的公益型企業(yè)，也是造成污染的大戶。山東昌樂酒廠安裝2臺(tái)120 kW的沼氣發(fā)電機(jī)組，170m3酒糟日產(chǎn)沼氣4800m3，發(fā)電8640Kwh，全年能源節(jié)約開支29萬元，工程運(yùn)行一年即收回全部成本。用酒糟廢水經(jīng)厭氧消化產(chǎn)生沼氣，／m3，／kWh。有助于減少溫室氣體的排放通過沼氣發(fā)電工程可以減少CH4的排放，每減少1噸CH4的排放，相當(dāng)于減少25噸CO2的排放，對(duì)緩解溫室效應(yīng)有利。此外，2006年完成生物質(zhì)氣化及垃圾填埋氣發(fā)電3萬kW，在建的還有9萬kW。2006年底全國生物質(zhì)能發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量220萬kW，其中蔗渣熱電聯(lián)產(chǎn)170萬kW；農(nóng)林廢棄物、農(nóng)業(yè)沼氣、垃圾直燃和填埋氣發(fā)電50萬kW。沼氣等可再生能源所發(fā)電力稱為“綠電”。 沼氣發(fā)電的前景需求 沼氣發(fā)電前景隨著可再生能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，可再生能源發(fā)電能力在全球總的發(fā)電能力中所占比重越來越高。本工程所產(chǎn)沼渣與沼液所需要消納的土地面積如表31。沼肥對(duì)土地具有良好的促肥效果，可作基肥，也可作追肥；但必須考慮場(chǎng)區(qū)承載量。沼渣含有豐富有機(jī)酸和氮、磷、鉀，滿足作物需要，改良土壤：沼液、沼渣是優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥，長(zhǎng)期使用可增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，對(duì)提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境將起到日益重要的作用。隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，生活水平不斷提高，人們的消費(fèi)觀念、飲食習(xí)慣發(fā)生了巨大變化，追求健康，融入自然漸成時(shí)尚，有機(jī)食品、綠色食品、無公害農(nóng)產(chǎn)品倍受青睞。沼氣用于合作社生產(chǎn)生活及周邊農(nóng)民戶用及發(fā)電。本項(xiàng)目生產(chǎn)的沼氣全部用于奶牛合作社生產(chǎn)需求、發(fā)電、工人日常生活和周邊農(nóng)民家庭使用。上海星火農(nóng)場(chǎng)、浙江浮山養(yǎng)殖場(chǎng)、沈陽馬三家養(yǎng)豬場(chǎng)以及上海嘉定種畜場(chǎng)沼氣供應(yīng)站等建設(shè)在不同地區(qū)、不同自然條件下，并成功運(yùn)行五年以上的試驗(yàn)工程，為本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營管理提供了良好的借鑒和參考。在近幾年，我國畜禽糞便沼氣工程呈現(xiàn)強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，并在規(guī)模效益、整體技術(shù)水平上有大幅度的進(jìn)展，與之配套的設(shè)備及裝置也進(jìn)入工廠化生產(chǎn)，并逐步形成沼氣行業(yè)的支柱產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)。經(jīng)過近年來大中型沼氣工程的實(shí)踐和探索，證明比較成功的技術(shù)有上流式厭氧污泥床（UASB）、全混式厭氧工藝（CSTR）、上流式污泥床（USR）和塞流式反應(yīng)器（HCF）等工藝。（2）、國內(nèi)沼氣工程技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀我國于1979年召開了全國沼氣工作會(huì)議，1980年成立了沼氣工程協(xié)會(huì)，大中型畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)沼氣工程技術(shù)在近幾年得到快速發(fā)展。由于CSTR工藝產(chǎn)氣率高，費(fèi)效比顯著，熱電聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)生的熱能通常大于原料加熱所需熱量，大大降低了沼氣生產(chǎn)成本。這種全混式CSTR的工藝是先對(duì)各類畜禽糞污及其它有機(jī)廢棄物進(jìn)行預(yù)處理，調(diào)整進(jìn)料TS濃度6～12%范圍內(nèi)，泵入帶有機(jī)械攪拌的CSTR反應(yīng)器，其容積產(chǎn)氣率視原料和溫度不同，～。歐洲沼氣廠的主要盈利途徑是依靠沼氣發(fā)電，其技術(shù)特點(diǎn)是低能耗、產(chǎn)氣率高和熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）完善。集中厭氧消化系統(tǒng)是沼氣技術(shù)發(fā)展到今天，是順應(yīng)環(huán)境可持續(xù)行動(dòng)的結(jié)果，將更有利于對(duì)有機(jī)廢物的管理和循環(huán)利用。即將一定區(qū)域內(nèi)相鄰的農(nóng)場(chǎng)畜禽糞便和其他有機(jī)廢物收集、運(yùn)輸?shù)揭惶幷託庹炯刑幚恚袇捬跸b置的優(yōu)點(diǎn)是有一定的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，可采用較先進(jìn)的厭氧消化工藝和裝置，從而處理效率更高，裝置由當(dāng)?shù)剞r(nóng)民合作協(xié)會(huì)或社區(qū)投資和經(jīng)營。新建設(shè)的厭氧消化裝置多采用5570℃的消化溫度，這樣有利于消毒和滅活雜草種子。近十年來在歐洲建造的大多數(shù)農(nóng)場(chǎng)沼氣池都類似于集中厭氧消化系統(tǒng)，既處理畜禽養(yǎng)殖糞便，也處理周邊的有機(jī)廢物。日本在70年代發(fā)生嚴(yán)重的“畜場(chǎng)公害”后，政府制定了《廢棄物處理與消除法》、《防止水污染法》和《惡臭防止法》等7部法律，對(duì)畜禽污染管理作了明確的規(guī)定。定期翻動(dòng)，并不斷通氣和控制水分含量，整個(gè)發(fā)酵過程約需2－3個(gè)月。堆肥發(fā)酵處理首先要建堆肥處理場(chǎng)，但堆肥場(chǎng)必須建防滲層，地面正常是水泥結(jié)構(gòu)，也可用粘土層作為防滲層。加拿大對(duì)畜禽污染的治理以畜禽糞便的綜合利用為主。其畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)多采用防滲的氧化塘(污水塘)處理和存放糞污，但應(yīng)防止氧化塘滿溢而造成地表滲流污染(如在雨季)及注重糞污的利用，同時(shí)也運(yùn)用現(xiàn)代微生物技術(shù)和生物發(fā)酵工藝。美國已將畜禽糞污的處理利用作為一門“糞便科學(xué)”開展了深入研究，對(duì)畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)糞污的管理和要求都比較嚴(yán)格，尤其對(duì)大規(guī)模畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)。該技術(shù)也可以處理一定量畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)排出的糞污，它保證養(yǎng)殖場(chǎng)在獲得利潤(rùn)的同時(shí)，保持良好的環(huán)境。美國在聯(lián)邦水污染法中的規(guī)定側(cè)重于畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)建設(shè)管理，超過一定規(guī)模的畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)，建場(chǎng)必須通過環(huán)境許可。同時(shí)還制定了相應(yīng)的處罰條例。與此同時(shí)，許多發(fā)達(dá)國家迅速采取措施加以干預(yù)和限制，并通過立法進(jìn)行規(guī)范化管理。成熟的沼氣工藝技術(shù)（1）國外沼氣工程技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀自50年代起，發(fā)達(dá)國家開始進(jìn)行大規(guī)模的集約化養(yǎng)殖，在城鎮(zhèn)郊區(qū)建立集約化畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)。技術(shù)依托單位為中國農(nóng)業(yè)大學(xué)。5．有可靠的技術(shù)依托和技術(shù)方案 。場(chǎng)區(qū)交通十分便利。具備建設(shè)能源工程的地理?xiàng)l件⑴ 運(yùn)輸方便：建設(shè)地點(diǎn)距某鎮(zhèn)僅10公里，糞便運(yùn)輸距離短，同時(shí)又能避免交叉污染，滿足了防疫要求。某旗某奶牛合作社現(xiàn)存欄奶牛218頭，肉牛500頭，每天產(chǎn)生牛糞18噸，污水25噸，糞污COD高，可生化性好，是厭氧發(fā)酵的良好原料。廣大養(yǎng)殖戶渴望生活質(zhì)量有更大的改善和提高，對(duì)良好的生產(chǎn)、生活環(huán)境要求迫切。2. 養(yǎng)殖戶對(duì)建池的認(rèn)識(shí)程度高。同時(shí)，要增加投入，加快沼氣新技術(shù)推廣，加強(qiáng)沼氣服務(wù)體系建設(shè)，進(jìn)一步強(qiáng)化項(xiàng)目管理，推進(jìn)沼氣工程又好又快發(fā)展。 項(xiàng)目建設(shè)的可行性1. 政策支持沼氣工程在新農(nóng)村建設(shè)、農(nóng)村環(huán)境整治、可再生能源發(fā)展方面有著重要的作用，能促進(jìn)人與自然的和