第七章-沼气工程实例

☞ 红武高科大型沼气综合利用工程
• 建设内容及规模
建设内容有粪污预处理系统、厌氧发酵系统、储气系统、温 室保温系统、锅炉加热系统、沼渣、沼液综合利用系统组成。 一期工程仅解决了少量的畜粪处理和园区的生活用能，其余 畜粪进行堆肥处理和商品有机肥生产，整个处理工艺流程如 下图：
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☞ 典型工艺设计
☞ 工程设备
• 钢结构厌氧消化器
☞ 工程设备
• 钢筋混凝土结构厌氧消化装置
☞ 工程设备
• 各类贮气罐
☞ 工程设备
• 各类配套设备
☞ 工程设备
• 沼气发电机组及余热回收设备
☞ 工程设备
潜水搅拌泵 进料泵
切碎机
粪草进料装置
☞ 工程设备
• 增温保温设备
钢筋混凝土罐体的增温管一 般安装在罐壁内侧的下部。
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• 综合效益分析
(1)环境效益与社会效益分析 COD、氨氮等主要污染物削减量显著，养殖场普遍 存在的粪尿流失、污染河道等问题得到妥善解决， 改善了畜牧场周围的环境。 (2)经济效益分析 采用沼气工程和商品有机肥加工生产等养猪场废弃 物综合治理工程，将有机肥料的收益和沼液肥料综 合利用的效益充分发挥，废弃物治理工程的经济效 益相当可观。
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• 废水处理工艺流程 采用先进的德国LIPP厌氧发酵罐，厌氧AF+稳定塘 生态处理利用组合工艺，其发酵罐设计指标如下表 所述。
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工艺流程如图所示
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• 厌氧发酵罐
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• 综合利用工程 (1) 沼气综合利用 本项目对原有一台75kW的柴油内燃机发电机组进行 了改装，改装成柴油-沼气双燃料发电机组。 (2) 沼液利用工程 该项目沼液作为优质有机肥提供给蔬菜和苗木基地， 沼液的综合利用使绿嘉园沼气工程真正达到了“无 害化、资源化”的目的。
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• 污染物排放量及水质
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• 废水处理工艺流程 废水处理工艺采用“废水厌氧消化生产沼气”和“厌 氧发酵出水综合利用”的处理方法，以达到开发能源、 治理污染、净化环境、综合利用的绿色生态环境治理 工程的目的。 工程设计处理水量150t/d，厌氧发酵罐单体容积150m3， 共计2座，总容积为600m3，日产沼气160m3，采用湿 式储气方式。沼气工程配套设备有汽水分离器1台、 脱硫塔2台、沼气凝水器2台、阻火器1台、沼气流量 计2台、锅炉1台，另有自控、电气、消防等。
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• 地理位置 位于嘉兴市秀城区七星镇国家农业科技园区核心区农 业高科技孵化园中。
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• 饲养规模
存栏肉猪12000头，年出栏商品肉猪25000头，该公司还提供 其他优质种禽畜。
• 污染物排放量及水质
采用清洁生产工艺，即雨污分离、干湿分离，两处污染物排 放量及水质见下表。
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• 饲养规模 现有牛舍108栋，拥有年存栏近1万头，年出栏3万头 的饲养规模。沼气工程建设分两步进行，一期工程 取1500头肉牛作为养殖场沼气综合利用示范工程， 一期项目完成后，二期工程将以养殖场存栏的8000 头肉牛和40000只肉羊以及屠宰场的粪污处理为对象， 全面开展沼气综合利用工程建设。
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以沼气为纽带的物质资源多级利用模式 蟹岛采用了以沼气为纽带的物质资源多级利用模式， 该模式以沼气为纽带，联动粮食、蔬菜、果业、渔 业等产业，在吸收传统农业精华和现代农业先进技 术的基础上，广泛开展农业资源综合利用。 饲养规模 养殖品种有奶牛、猪、羊、马以及鸡、鸭等和一些 观赏动物，每日提供沼气发酵原料8t左右。
• 沼气发酵、贮气一体化反应器 (1)主要优势 适合于各种高浓度发酵原料； 占地面积小，节省占地面积30%； 节省工程造价15%； 建设工期短，缩短工期50%； 寒冷地区冬季也能正常运行； 产气率高：1.0-1.5m3/m3˙d； 安全可靠，检修维护方便
☞ 典型工艺设计
(2) 结构特点
•下部为发酵部分，上部贮气。 •罐体常用径高比为2：1-3：1。
☞ 典型工艺设计
• 沼气储存——双膜干式贮气柜 双层膜干式贮气柜由外膜、内膜
和底膜组成，外膜构成贮气柜外
部球体形状，内膜与底膜围成内
腔贮存沼气。 贮气柜可抵抗强风、积雪、冰冻 等恶劣天气的影响，在寒冷地区 冬季也能安全运行。
☞ 典型工艺设计
• 工艺设计2——一体化沼气工程（发酵储气一体）
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沼气工程与综合利用
人畜粪便，庄稼秸杆等在沼气池中经过高温发酵，产生沼气、 沼液和沼渣。沼气通过管道，一部分供应度假区餐厅作为燃 料，一部分转化为电能作为污水处理厂暴气动力。沼液和沼 渣则输入温室大棚作为作物肥源。
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蟹岛沼气工程发酵罐
为建造发酵罐 进行挖掘
☞ 典型工艺设计
第一次灌浆
水养护
铺设地热管道
☞ 典型工艺设计
布的热管道线顺到墙外
☞ 典型工艺设计
☞ 典型工艺设计
☞ 典型工艺设计
☞ 典型工艺设计
☞ 典型工艺设计
贮气外膜：具有良好的抗紫外线、耐老化的性能，起到 保护内膜、保持结构的作用。内膜具有良好抗甲烷渗透 性能，防火性能良好，耐磨，乃褶并且耐硫化氢腐蚀。
钢结构罐体的增温管一般安
装在罐壁外侧。
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• 地理位置 杭州正兴牧业公司位于全国生态示范市——临安市 西南部的板桥乡，单面环山，有着良好的自然环境 和生态环境，正兴牧业公司是一家以畜牧业为主的 生产企业，生产过程中产生大量的有机废气物，而 公司又处于国家级深林公园青山水库水源保护区的 上游，地理位置十分敏感。 • 饲养规模 目前饲养奶牛1000头，生猪存栏5000头
•中温发酵，常年稳定运行
•罐内安装侧搅拌器或斜搅拌器
•生物脱硫
•罐底和罐壁上安装增温管。
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(3)工作原理： 通过支撑鼓风机的充气，调整并维持内外膜之间夹层的 空气压力，以保护维持贮气柜的结构，并将内膜的沼气 送入输气管道。
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• 沼气发酵、贮气一体化反应器的施工
平整地面
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• 废水处理工艺流程
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厌氧消化罐采用的是UASB发酵工艺，后续处理采 用的是稳定床、厌氧塘、人工湿地等组合工艺。
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厌氧发酵罐设计指标如下：
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• 综合利用工程
(1) 沼液、沼渣综合利用途径 该项目产生150t/d的沼液和沼渣，作为200亩黑麦草、100亩 茶山、150亩果园、500亩竹园的有机肥料。 (2) 沼气综合利用途径 该项目在稳定的工况下，每天可产生160m3的沼气，用于场 内职工食堂、锅炉的辅助能源及猪场仔猪舍的增温。 (3) 粪便综合利用 该项目采用德国的设备进行高效的有机肥的生产，无需投加 水分调节与疏松剂，而直接进行堆肥发酵，每年可生产高效 有机肥2500t左右。
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蟹岛村以沼气为纽带的物质资源利用模式图
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沼气池的进水水质及工艺流程 进水水质如下表所示：
蟹岛沼气工程设计的厌氧发酵罐为升流式固体反应 器，罐体容积为300m3，150m3湿式储气柜一座，发 酵温度35℃，地热水预加温，沼气工程配套设备有 热水循环加热系统、沼气凝水器2台、脱硫塔1台、 阻火器1台，沼气发电机1台和输配气管道系统，还 配有电气和消防设备。
沼气技术及其应用——
沼气工程实例
☞ 沼气工程流程
大中型规模化禽畜养殖场建设是以沼气为纽带的能源环境工程。
☞ 典型工艺设计
• 工艺设计1——分体式沼气工程（发酵与储气分开）
☞ 典型工艺设计
• 预处理——水解除砂工艺
禽畜粪便中含沙量较高，约 8%左右，分离难度较大，通 过中文水解工艺除砂可去除 80-90%的砂，避免颗粒杂质 在厌氧罐和管道内沉积、阻 塞，保证后续工艺正常进行。
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• 基本情况 红武高科农牧科技公司位于赤峰市红山区东郊红庙 子镇，是一个集种畜繁殖，肉畜养殖，饲料生产， 畜产品加工以及无公害蔬菜、水果生产、绿化树苗 栽培、农村实用技术示范、农业观光旅游于一体的 综合性农牧科技园区，被授予赤峰市农牧业产业化 龙头企业，国家级农业科技园区等称号。公司园区 占地面积2000亩，其中有1200亩土地作为果蔬生产 和饲草基地，包括20栋温室大棚；养殖和加工占地 800亩。
• 建设情况
项目2005年11月建成投入运行，一 次启动成功，整个冬季产气量稳定， 产气率大于0.5m3/m3，满足了园区 内冬季生活用能的需要，节省了一 定的常规能源。
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☞ 典型工艺设计
• 发酵工艺——厌氧发酵罐 完全混合厌氧反应器（CSTR） 高浓度发酵原料：TS 8-12% 有搅拌装置 发酵原料和微生物完全混合 处理量大，停留时间长，产沼气多 大中型沼气工程进料TS浓度较高， 在8%-12%之间
☞ 典型工艺设计
• 沼气脱硫——生物脱硫塔 采用生物脱硫工艺，可使沼气 中的H2S含量降至200ppm以下， 脱硫效率95%。脱硫成本0.03 元/m3，比传统化学脱硫降低 70%。 生物脱硫原理 H2S+1/2O2S+H2O H2S+3/2O2H2SO3
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• 效益分析
(1) 环境效益分析 COD、氨氮等污染物削减量显著，环境效益明显。 (2) 社会效益分析 生态牧业工程的实施可以起到一个龙头企业的示范作用， 带动一批禽畜专业户的发展，从而使畜牧业成为引导农 民致富，振兴和发展农业经济的一大支柱产业。 (3) 经济效益分析 废水治理工程如纯粹从沼气收益与优质青饲料收益进行 计算或比较，工程的投资收益很差，但如加上有机肥料 的收益，废水治理工程的经济效益还是客观的。