【正文】 12 第 4章 市場分析和 建設(shè)條件 沼氣發(fā)電市場分析 隨著 市經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力緊缺狀況日趨嚴(yán)重。同時由于目前集約化養(yǎng)殖步伐加快，現(xiàn)代化養(yǎng)殖技術(shù)的利用，污水和糞便的清理采用機械化，由于停電造成清理不及時，導(dǎo)致養(yǎng)殖 場污水四溢，蚊蠅孳生，嚴(yán)重影響?zhàn)B殖場的防疫 和安全生產(chǎn)。 有機肥、沼液市場分析 有機肥、沼液成分及其作用 厭氧發(fā)酵過程中，發(fā)酵料液中的可溶物主要由分子量不等的有機物及各種離子組成。 表 41 有機肥、沼液成分表 名稱 有機肥 (%) 沼液 (PPM) 有機質(zhì) 20 3360 腐殖酸 10 TN 2980 Xxxxx 有限公司奶牛 養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項目 可行性研究報告 xxxxxxxxx 研究設(shè)計院 13 TP 128 TK 1265 從沼液成分分析可看出沼液能起到多種作用，這些作用主要表現(xiàn)在調(diào)節(jié)作物生長、增長肥效和抗病蟲害三個方面。沼液作為葉面肥可調(diào)節(jié)作物生長代謝，補充營養(yǎng)，促進生長平衡，增強光合作用能力，尤其是施用于果樹，有利于花芽分化， 保花保果，果實增重快，光澤變好，成熟一致，品質(zhì)好，商品果率顯著提高； 2）由于沼液含有豐富的有機質(zhì)和較多的腐殖酸，既是一種優(yōu)質(zhì)的基肥，也是良好的土壤改良劑。其中有機酸中的丁酸和植物激素中的赤霉素、吲哚乙酸以及維生素 B12 對病菌有明顯的抑制作用。因此，沼液在我國部分地區(qū)用于防治病蟲害。 本項目建成后，預(yù)計 年生產(chǎn)有機肥 萬 t，沼液 萬 t。 本項目 生產(chǎn)的Xxxxx 有限公司奶牛 養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項目 可行性研究報告 xxxxxxxxx 研究設(shè)計院 14 固體肥僅能滿足 萬畝 飼料草基地 ， 沼液肥 僅能滿足 1900 畝 飼料草基地 ，可以說，遠遠不能滿足需要。 建設(shè)規(guī)模 有限公司現(xiàn)飼養(yǎng) 奶牛 6000 頭奶牛，經(jīng)統(tǒng)計 本工程處理糞污產(chǎn)生量如下： 糞 便 產(chǎn)生量： 250 m3/d（ 含水率為 80％ ） ； 廢水產(chǎn)生量： 320m3/d。 該 選址符合養(yǎng)殖場整個生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)劃和要求，并 能滿足以下要求 ： a）在畜禽養(yǎng)殖場和附近居民區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)； b）在畜禽養(yǎng)殖場的標(biāo)高較低處； c）有較好的工程地質(zhì)條件； d） 能夠 滿足防疫要求； e）有方便的交通運輸和供水供電條件。畜禽糞污經(jīng)處理后，可以產(chǎn)出再生資源（沼氣、電能）、有機肥（固態(tài)、液態(tài)）具有較好的經(jīng)濟價值。 （ 3）綜合效益原則 兼顧環(huán)境效益、社會效益、經(jīng)濟效益，將治理污染與資源開發(fā)有機結(jié)合起來，使養(yǎng)殖場糞污治理工程產(chǎn)出大于收入，提高治理工程的綜合效益。 （ 5）管理簡便原則 合理處理人工操作和自動控制的關(guān)系，對不便人工操作，且人工成本高的工藝，采用自動化技術(shù)，提高系統(tǒng)運行管理水平。工藝是否合理直接關(guān)系Xxxxx 有限公司奶牛 養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項目 可行性研究報告 xxxxxxxxx 研究設(shè)計院 16 到工程的處理效果、運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、投資、運轉(zhuǎn)成本。 目前比較成熟、適用的生產(chǎn)工藝有兩大類 ，一類是以綜合利用為主的“能源生態(tài)型” 沼氣工程 ，另一類是以污水達標(biāo)排放為主的“能源環(huán)保型” 沼氣工程 。 “能源環(huán)保型 ” 沼氣工程 指的是畜禽養(yǎng)殖場的畜禽污水處理后直接排入自然水體或以回用為最終目的的處理工藝，該工藝 要求最終出水達到 國家或地方規(guī)定 的排放標(biāo)準(zhǔn) 。 工藝適 宜的條件： （ 1）養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)的合理配置，即周圍有足夠的農(nóng)田或市場能夠消納厭氧發(fā)酵后的沼液、沼渣，使沼氣工程成為能源生態(tài)農(nóng)業(yè)的紐帶。 （ 3）項目建設(shè)點周邊環(huán)境容量大，排水要求不高的地區(qū)。 工藝說明 采用 “ 能源生態(tài)型 ” 沼氣工程，項目建設(shè)目標(biāo)是盡可能的多產(chǎn)沼氣，并通過對沼渣、沼液的綜合利用實現(xiàn)沼氣工程社會 效益和經(jīng)濟效益雙豐收。這種工藝遵循了生態(tài)農(nóng)業(yè)原則，具有良好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。厭氧消化器產(chǎn)生的沼氣經(jīng)凈化后貯存到貯氣柜，供發(fā)電或炊用。 典型能源環(huán)保型 沼氣工程 工藝要求及特點 “ 能源環(huán)保型 ” 沼氣工程 指 畜禽養(yǎng)殖場的畜禽污水處理后達標(biāo)排放或以回用為最終目標(biāo)的處理工藝 。 工藝特點： （ 1）在工 藝前期盡可能通過物理方法去除污水中的固形物，降低厭氧消化器工作負荷； （ 2）舍內(nèi)清出的糞便以及固液分離機分離的糞渣可制作有機肥； （ 3）污水達標(biāo)排放，有效防止二次污染； （ 4）沼氣產(chǎn)量?。? （ 5）主體工程投資大、運行費用高； （ 6）操作與管理水平要求較高。固體糞便制作有機肥，并通過對沼氣的利用降低工程運行費用，此類工程項目具有良好的社會效益。 典型工藝流程 典型能源環(huán)保型工藝流程為 ： 畜禽場污水 炊用、發(fā)電等 貯氣柜 沼氣凈化 沉淀池 集水池 固液分離機 酸化調(diào)節(jié)池 UASB 反應(yīng)器 畜禽場糞便 發(fā)酵車間 干化場 中間水 池 加工車間 SBR 好氧池 固體肥料用于農(nóng)田 達標(biāo)排放 穩(wěn)定塘 圖 52 能源 環(huán)保 型生產(chǎn)工藝流程圖 畜禽場的畜舍沖洗水與畜尿先匯集到集水池，用污水泵提升至固液分離機，分離出的污水自流入沉淀池，進一步去除水中的雜物。經(jīng)厭氧消化后污水自流入調(diào)節(jié)池，通過污水泵泵入 SBR 池。沉淀池、UASB 反應(yīng)池和 SBR 池的污泥排入干化場，經(jīng)干化后和畜舍清出的Xxxxx 有限公司奶牛 養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項目 可行性研究報告 xxxxxxxxx 研究設(shè)計院 20 鮮糞經(jīng) 好氧發(fā)酵后可作為優(yōu)質(zhì)有機肥料使用。 工藝確定 綜合分析前述可利用資源量、沼氣量、產(chǎn)品供需平衡分析，本工程具備建設(shè)“能源生態(tài)型”條件。 2）在調(diào)節(jié)發(fā)酵原料濃度時，能夠完全利用其每天 320m3 廢水，不需要再對污水進行處理。 4）周邊農(nóng)田基地可完全消納工程產(chǎn)生的沼液、沼渣。 因此， 沼氣工程 設(shè)計類型確定為 “ 能源生態(tài)型 ” 。選用適合畜禽糞便處理的厭氧反應(yīng)器是決定整個沼氣工程投資與收益的 重要條件 。 可選擇的 厭氧工藝 厭氧接觸工藝反應(yīng)器 厭氧接觸工藝反應(yīng)器是在連續(xù)攪拌完全混合式厭氧消化反應(yīng)器Xxxxx 有限公司奶牛 養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項目 可行性研究報告 xxxxxxxxx 研究設(shè)計院 21 （ CSTR）的基礎(chǔ)上進行了改進的一種較高效率的厭氧反應(yīng)器。這樣的工藝既保證污泥不會流失，又可提高厭氧消化池內(nèi)的污泥濃度，從而提高了反應(yīng)器的有機負荷率和處理效率，與普通厭氧消化池相比，可大大縮短水力停留時間。 升流式固體反應(yīng)器 （ USR） 升流式固體反應(yīng)器是一種結(jié)構(gòu)簡單、適用于高懸浮固體原料的反應(yīng)器。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，這樣可以得到比 水力滯留期高得多的固體滯留期 （ SRT） 和微生物滯留期 （ MRT） ，從而提高了固體有機物的分解率和消化器的效率。生物膜與填充材料一起形成固定的濾床。污水在流動過程中保持與充滿厭氧細菌的填料接觸，因為細菌生長在填料上將不隨出水流失，在短的水力停留時間下可取得較長的污泥泥齡。 上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（ UASB） Xxxxx 有限公司奶牛 養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項目 可行性研究報告 xxxxxxxxx 研究設(shè)計院 22 待處理的廢水被引入 UASB 反應(yīng)器的底部，向上流過由絮狀或顆粒狀厭氧污泥的污泥床。在污泥床產(chǎn)生的沼氣有一部分附著在顆粒污泥上，自由氣泡和附著在污泥顆粒上的氣泡上升至反應(yīng)器的上部。自由狀態(tài)下的沼氣和由污泥顆粒釋放的氣體被收集在三相分離器錐頂部的集氣室內(nèi)。 UASB 反應(yīng)器的特點在于可維持較高的污泥濃度，很長的污泥泥齡（ 30 天以上），較高的進水容積負荷率，從而大大提高了厭氧反應(yīng)器單位體積的處理能力。為了提高上升 速度， EGSB 反應(yīng)器采用較大的高度與直徑比和很大的回流比。 厭氧工藝比較 上述幾種典型的厭氧 工藝 適用性能比較見下表 51： Xxxxx 有限公司奶牛 養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項目 可行性研究報告 xxxxxxxxx 研究設(shè)計院 23 表 51 厭氧工藝性能比較 反應(yīng)器名稱 優(yōu)點 缺點 適用范圍 厭氧接觸 反應(yīng)器 投資較省、運行管理簡單、容積負荷率較高，耐沖擊負荷能力強 停留 時間 相對較長、出水水質(zhì)相對較差 適用于 SS 含量較 高 的有機廢水 升流式固體反應(yīng)器（ USR） 投資較省、運行管理簡單、容積負荷率較高，耐沖擊負荷能力強 停留 時間 相對較長、出水水質(zhì)相對較差 適用于 SS 含量較 高 的有機廢水 厭氧濾器（ AF） 處理效率高，耐負荷能力強，出水水質(zhì)相對較好 投 資 相 對 較大，對廢水 SS 含量要求嚴(yán)格 適用于 SS 含量較低的有機廢水 上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（ UASB） 處理效率高，耐負荷能力強，出水水質(zhì)相對較好 投 資 相 對 較大，對廢水 SS 含量要求嚴(yán)格 適用于 SS 含量較低的有機廢水 膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器（ EGSB） 處理效率高，負荷能力強，出水水質(zhì)相對較好 投 資 相 對 較大，對廢水 SS 含量要求嚴(yán)格 適用于 SS 含量較少、高濃度的有機廢水 厭氧工藝確定 從表 51 可知，各種類型的厭氧工藝各有其優(yōu)缺點和使用范圍，在一定的條件下選擇適當(dāng)?shù)墓に囆问绞菂捬跆幚沓晒Φ年P(guān)鍵所在。 該反應(yīng)器形式有利于節(jié)約投資；較長的水力停留時間有利于的充分消化與降解，沼氣的產(chǎn)量相對較高且相對穩(wěn)定；有利于項目的順利實施與運行管理。 但是， 畜禽養(yǎng)殖場廢水 有機物濃度高， 采用一級厭氧工藝出水中有機物濃度仍較高 ，為進一步充分回收沼氣，降低沼液的有機物濃度， 在 USR 增加二級厭氧工藝 — 上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（ UASB）是較為合適的。 預(yù)處理工段 預(yù)處理工段主要由 格柵渠、 廢水儲存池、沉砂渠和 計量 池組成。 牛尿和生產(chǎn)污水則通過場內(nèi)的污水管線泵入到廢水儲存池，作為調(diào)配糞污的用水。 廢水儲存池 內(nèi)采Xxxxx 有限公司奶牛 養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項目 可行性研究報告 xxxxxxxxx 研究設(shè)計院 26 用機械攪拌方式，將含水率 80％的牛糞 與廢水 調(diào)配成含水率 93～94％ 的高濃度有機廢水 。調(diào)制好的 糞便廢水 在通過沉砂渠時將細砂沉淀下來，并定期清除。 計量池 設(shè)有溫度傳感器，調(diào)整進入調(diào)節(jié)池的蒸汽量。 本項目采用二級 厭氧處理工藝 （ USR＋ UASB）， 在無氧條件下，借兼性菌及專性厭氧細菌降解有機污染物，分解的主要產(chǎn)物是以甲烷為主的沼氣。 由于厭氧反應(yīng)過程需要在一定的溫度下進行，為了保證厭氧罐的溫度，對厭氧反應(yīng)器也要采取適當(dāng)?shù)谋卮胧? 有機肥處理工段 由 貯渣池、發(fā)酵車間 組成。 沼氣發(fā)電工段 由 貯渣池、沼氣凈化間 組成。 USR、 UASB 厭氧反應(yīng) 器 產(chǎn)生的沼氣先通過沼氣凈化系統(tǒng)，再進入貯氣柜儲存，然后送往發(fā)電機組發(fā)電， 發(fā)往沼氣鍋爐以備加熱， 余熱回收作為厭氧反應(yīng)器加熱熱源。貯氣柜體積應(yīng)按最大調(diào)節(jié)容量決定。根據(jù)業(yè)主的要求 ，沼氣貯氣柜設(shè)計 1000m3。浮罩式貯氣柜有低壓柜和中壓柜兩種，低壓柜在國內(nèi)應(yīng)用最廣，其由水封池和浮罩組成。 2）水封罐 在沼氣管道上的適當(dāng)?shù)攸c應(yīng)設(shè)置水封罐，以便調(diào)整和穩(wěn)定壓力，在消化池、貯氣柜、壓縮機、鍋爐房等構(gòu)筑物之間起隔絕作用。由于沼氣含有水分，沼氣柜下沼氣管道上的兩個水封罐中經(jīng)常積存過多的水分，導(dǎo)致沼 氣柜與消化池內(nèi)的壓力異常，也應(yīng)定時從沼氣柜下水封罐放水，以保持合適的水位。冬季應(yīng)有切實可行的防凍措施。阻火器的作用是防止明火沿沼氣管道流竄，引起貯氣柜、集氣室及其他重要附屬設(shè)施的爆炸。由于沼氣柜的頻繁升降，鋼柜壁經(jīng)常常時間與水封接觸，從而造成比較嚴(yán)重的銹蝕。 沼氣的脫硫 沼氣中硫及硫化物（ H2S）對發(fā)動機具有很強的腐蝕性，如其成分超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)（ 20mg/Nm3），必將影響機體、缸蓋、活塞、中冷器及進氣管系的正常使用壽命，嚴(yán)重的會造成部件無法使用，影響機組性能。因此，沼氣在進入機組前應(yīng)采取必要的脫硫措施。氣體以 ～ 度通過。吸收塔設(shè)兩組，以便交換使用。脫硫裝置前應(yīng)有凝結(jié)水疏水器。含 2～ 3％的碳酸鈉溶液，由吸收塔塔頂下噴淋，沼氣由下而上逆流接觸，除去硫化氫。此外，還可利用處理廠的出水，對沼氣進行噴淋水洗，去除硫化氫。 Xxxxx 有限公司奶牛 養(yǎng)殖廢棄物綜合利用示范項目 可行性研究報告 xxxxxxxxx 研究設(shè)計院 29 一般當(dāng)沼氣中硫化氫含量高，適于用濕式脫硫方法，