动物粪便制沼气设计
畜禽粪便沼气发电介绍
概念：畜禽粪便是畜禽排泄物的总称，是粮食、农作物、秸秆和牧草等形态生物质的转化形式，主要包括畜禽排出的粪便、尿及其与杂草和冲洗废污水的混合物。
工作程序：大部分以粪便为原料的发电设施的基本工作程序是这样的：将粪便放在厌氧发酵池中, 培养细菌,再靠这些细菌把粪便中的碳水化合物转化为以甲烷和一氧化碳为主要成分的沼气最后把沼气导入发电设备中燃烧发电。
这个过程通常需要20~30 天,经过处理的粪便残渣基本没有臭味,能作为有机肥料使用, 这种生物能发电的方法不但能帮你减少用电成本,而且能彻底利用可能引发温室效应的甲烷气体, 另外, 它还能根除未经处理的粪便中滋生的大量病菌和令人讨厌的臭味。
禽畜粪便厌氧处理得到的沼气比酒糟液、城市垃圾和污水发酵处理产生的沼气浓度更高，更适合发电，环保节能。
我国畜禽粪便沼气发电技术现状：沼气发电行业在我国起步于20 世纪80 年代初期，有30 年的历史，在这期间，我国有大量的技术人员对沼气发电技术进行研究及沼气发电设备的开发。
1998 年全国沼气发电量为1055160 kWh。
在此期间，先后有一些科研机构进行过沼气发动机的改装和提高热效率方面的研究工作。
2003年我国已有100多个沼气发电项目，装机容量达3936 kW。
电费补贴：生物质发电项目上网电价实行政府定价,电价标准由各省(自治区、直辖市)2005年脱硫燃煤机组标杆上网电价加每干瓦时0.25元补贴电价组成。
效率：发电机余热利用效率低：据有关资料表明，效率较高的沼气发电机，只能把沼气总含能量的30% 左右转化为电能，并可把总含能量的40%左右以余热的形式回收，其余的能量以各种形式被损失掉。
而沼气发电热电联产项目的热效率，视发电设备的不同而有较大的区别，如使用燃气内燃机，其热效率为70%~75%之间，而如使用燃气透平和余热锅炉，在补燃的情况下，热效率可以达到90%以上。
每立方米的沼气一般情况下可以发1.8度左右，还可以享受到国家在处理粪便中的项目支持（其数额相当于总投资料的50% ）。
沼气生产
各种原料与产气量关系：1、采用全秸秆进行沼气发酵。
在投料时可一次性将原料备齐，并采用浓度较高的发酵方法。
一口8 立方米沼气池，需秸秆400千克、1 千克秸秆发酵菌剂、15 千克左右碳铵、4000 千克左右水，10%～30% 的接种物，产气可持续8～10 个月。
具体工艺流程为:秸秆预处理——堆沤——投料——加水封池——点火试气。
2、采用农作物秸秆与人畜粪便混合发酵。
一口8 立方米沼气池，需粪便（牛、马、羊、鸭等）1 立方米，秸秆300 千克、秸秆发酵菌剂0.5～1 千克、5 千克左右碳铵、4000 千克左右水，10%～30% 的接种物，产气可持续8～10 个月。
鲜粪和作物秸秆的重量比为2∶1 左右，其余技术流程与全秸秆基本相同。
3、目前沼气生产技术包括湿发酵和干发酵2 种，但湿发酵产沼气工艺占多数。
但无论哪一种发酵工艺，都需要进行优化。
一是尽量选择与高热能值的有机废弃物配伍［16］。
如人粪污产气量为0． 426 m3 /kg，猪粪污为0． 405 m3 /kg，牛粪污为0． 261 m3 /kg，这些都是很好的沼气发酵填充原料，利用玉米秸秆与人畜粪污混合生产沼气的技术值得进一步研究与推广; 二是忌产沼微生物抑制剂进入反应器以及研制低成本的纤维素降解产甲烷刺激因子。
家用消毒液及农药残留等都是微生物的抑制剂，为减少其对产气量的抑制作用，需尽量避免其入池; 三是秸秆产沼气前需要堆沤。
堆沤过程中要加入足够的发酵接种物，且在上面用塑料膜封闭，使得在堆沤预处理阶段尽可能地聚集较高的热量和获得更多的产沼微生物; 四是采取措施对沼气池进行控温、有机负荷和pH 值等，尽可能地优化产沼条件，提高产气率［17 － 18］。
武少菁［13］研究表明，玉米秸秆干发酵的最佳工艺条件为: 接种量为25%，料液浓度为25%，促进剂添加量为75 g /m3 和pH 为7． 0; 且玉米秸秆加复合菌剂进行预处理后，成分发生了有利于厌氧发酵进行的变化，反应器启动易成功，不易酸化，而且，再加促进剂有利于干发酵进行，产气量提高。
养殖粪便沼气燃料示范工程
湖北省科技项目建议书项目名称：养殖粪便沼气燃料示范工程建议单位：华中科技大学二〇〇八年二月二十七日一、项目立项的必要性及需求分析随着规模化饲养的发展和科技的不断进步，养殖业已成为产业化程度最高的行业之一。
2006年，肉类总产量8100万吨，比上年增长4.6%。
其中，猪、牛、羊肉分别增长4.3%、5.3%和7.8%。
规模化养殖的快速发展促进了畜牧业生产效率和效益的大幅度提高。
同时，集约化养殖生产方式也产生了严重的环境问题，25亿吨粪便严重影响到动物性食品的安全，引起了全社会的关注。
湖北省将重点发展养猪业，根据估算每头猪每日平均产鲜粪2.5公斤，尿5公斤，按10000头的规模则每日产鲜粪25吨，尿50吨，另外冲洗猪栏每日还产生废水数几十吨。
如不经妥善处理即排入环境，将会对水体、土壤和空气造成严重污染。
污染主要呈现以下特点：一是废弃物产生量大。
二是粪尿产生模式发生了巨大的变化，由过去分散产生变为相对集中于规模化畜禽场和养殖小区，对当地的生态环境构成了严重威胁。
三是对环境污染严重。
主要表现为：（1）污水随意排放造成水质恶化与水体污染。
（2）疫病传播的高度风险。
畜禽废弃物中的污染物中含有大量的病原微生物、寄生虫卵以及孳生的蚊蝇，会使环境中病原种类增多，病原菌和寄生虫大量繁殖，造成水传染病的流行与发生，给人畜带来灾难性危害。
（3）空气污染。
畜禽养殖过程会产生大量的甲烷、恶臭气体、粉尘和携带有病原微生物的微粒，污染大气和养殖场周围空气，威胁到养殖与居民的健康。
（4）土壤污染、危害农田生态。
高浓度的畜禽养殖污水长期用于灌溉或粪肥的过量使用，造成土壤板结，农作物减产。
此外，由于规模化养殖生产中注重的是每单位饲料的转化效率与人工的生产效率。
在追求生产效率的思想指导下，我国的规模化养殖生产中对能源的依赖程度日趋加重，包括饲料原料的输送与加工、畜禽生产过程环境的控制（光照、通风、机械饲喂与清粪等饲养工艺）、动物产品的输出、废弃物的处理等环节。
沼气池设计
牛粪中温厌氧消化法生产沼气设计方案一、设计题目某村共存栏禽畜1114头，日产鲜粪便20吨，另有人畜粪便水20-30m3/d, 拟建设大型沼气工程，请设计工艺流程，计算各主要构筑物容积（集粪池、调节池、进料池、消化反应罐（消化液容重按水的计算）、储气柜（暂不考虑用户使用）、出料池、沼液池）（单号牛粪、双号猪粪）（注：各相关参数自选）。
二、设计原则为了更好的促进沼气建设，达到合理、高效，在沼气池设计中应遵循下列原则：（1）技术先进，经济耐用，结构合理，便于推广；（2）因地制宜，就地取材；（3）在满足沼气发酵工艺要求、有利于产气的情况下，兼顾积肥、卫生、管理等方面的要求，充分发挥沼气池的综合效益；（4）池型高效化，材料标准化，施工规范化。
三、主要工艺选定厌氧消化器使用完全混合厌氧消化器（CSTR），该工艺适宜猪粪、牛粪、有机垃圾、秸秆的混合原料的处置，其主要特点是：（1）高浓度消化（TS6~12%）；（2）通过搅拌使发酵原料和厌氧微生物充分混合，提高反应速率；（3）处理量较大，停留时间长，产气较多。
主要技术参数为：中温厌氧消化；进料浓度TS6~12%，HRT 25~30d；容积产气率0.8~1.5m3/m3.d。
四、工艺流程图工艺流程说明：粪便水经粗格栅进入集粪池，同时作为冲洗水，然后一同进入除渣机除去较大的颗粒物，经计量升温池升温后进入调节池，经调节达到合适的浓度和PH值，调节池内设搅拌机将粪便水搅拌混合均匀，经过固液分离机去除草类固形物，然后通过进料池进入CSTR消化反应罐，经消化处理后，产生的沼气经过水封进入储气罐，然后供应给用户使用。
产生的沼液直接进入农田，产生的沼渣进入干化床，经浓缩干化后制成沼渣肥再进入农田。
五、主要构筑物容积计算1、集粪池20吨鲜牛粪TS值为17%，与20~30吨人畜粪便水混合后，TS值约为8%，符合进料标准。
日产鲜粪便体积V鲜粪=m/ρ=20m3集粪池容积V=V鲜粪+V人畜粪便水=50 m32、调节池由于牛粪中温发酵周期为15天，因此调节池原料滞留时间为360小时，进料流量V进料=50 m3/d调节池体积V调节池=qt/24=50×360/24=750m33、进料池连续进料方式的集料池容积不应小于最大一台水泵的5分钟出水量。
规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范完整版
规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范(2010-01-12 14:05:45)转载标签：杂谈7 前处理7.1前处理工艺类型7.1.1 “能源生态型”沼气工程污水通过管道自流入调节池，在调节池前设有格栅，以清除较大的杂物，人工清出的粪便运至调节池，与污水充分地混合，然后流入到计量池，计量池的容积根据厌氧消化器的要求确定。
当以鸡粪为原料时，应在调节池后设沉砂池。
粪便的加入点与厌氧消化器类型有关，一般在调节池加入，带有搅拌装置的塞流式反应器也可直接加入到厌氧消化器。
7.1.2 “能源环保型”沼气工程污水通过管道自流入调节池，在调节池前设有格栅，以清除较大的杂物，调节池的污水用泵抽入到固液分离机，分离的粪渣用作有机肥原料，分离出的污水流入沉淀池，沉淀的污泥进入污泥处理设施，上清液自流入集水池。
7.2前处理的一般规定7.2.1 “能源生态型”沼气工程前处理的一般规定a、前处理的目的是将粪便污水调质均化，为厌氧产沼气创造条件；b、污水进入固液分离机前应通过格栅清除污水中较大的杂物；c、以鸡粪为原料时宜设沉砂池；d、以牛粪为原料时应有粪草分离装置；e、沟渠坡度应确保污水自流入沉砂池或计量池。
其设计按GBJ14中第三章的相关规定。
7.2.2 “能源环保型”沼气工程的前处理的一般规定a、前处理的目的是用物理方法尽量清除粪污中的固形物；b、污水进入固液分离机前应通过格栅清除污水中较大的杂物；c、应在排污后3h内进行污水的固液分离；d、沉淀池应设在固液分离机后；e、沟渠坡度应确保污水自流入沉砂池、集水池。
其设计按GBJ14中第三章的相关规定；f、固液分离机是否需要与污水中SS浓度和污水量有关，当SS浓度不大于2000mg/l和污水量小于50m3/d时可不用。
7.3格栅格栅的设计应符合以下要求：a）格栅应设于集水池前，其数量不宜少于二道，一道粗格栅栅条间隙为20mm～40 mm去除大型杂物，一道细格栅栅条间隙为5mm～15mm去除中小型杂物。
22、猪粪尿的沼气化利用
汪嘉燮 （深圳农牧有限公司。广东深圳５１８０２３）
为了养猪业的可持续发展，我们提倡生态养猪，生态养猪 中的一个重要技术就是猪粪尿的资源化利用。自古以来猪粪尿 就是作为肥料解决农业对肥料的需要。农谚中称“养猪不挣钱， 回头看看田”就是这个道理。
随着科学技术的发展，猪粪尿不仅可作为农作物的肥料， 还可以将猪粪尿通过厌氧发酵而产生沼气，作为农村中很好的 能源。这项技术经过１００多年的实践发展，目前在我国已比较成 熟。沼气发酵技术最可贵的地方是猪粪尿经过沼气厌氧发酵以 后，粪尿中的Ｎ、Ｐ、Ｋ肥分没有很大损失，如果在发酵过程中，适 当的加入一部分农作物的秸秆，还可以增加肥料的数量。沼气 发酵后可以除去猪粪尿的臭味，猪粪尿中的寄生虫及有害微生 物通过厌氧发酵而大部分被杀灭，对改善农村的生活条件极为 有益。利用沼气对发展农村养猪有百利而无一害。但是由于猪 粪尿厌氧发酵主要依靠的是厌氧菌的繁衍和活动，因此受到环 境条件的制约，最主要是温度的制约，因此它在我国的推广受 到了很大的限制。在自然条件下，黄河以北的猪粪尿厌氧发酵 可以进行５～６个月左右，黄河以南大致有８～１０个月时间，而华 南和云贵和川南地区几乎全年都可进行沼气发酵，特别是华南
（收稿日期：２００７－０９－１４）
万方数据
２００７年第１１期ＳｗＩＮＥ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ＳＣＩＥＮｃＥ猪业科学６７
主要肥效降低很少。 １．３发酵原料
沼气菌也和其他微生物一样要靠ｃ、Ｎ、Ｐ、Ｋ和其他元素来 维持生命和活动。并将ｃ转化成甲烷ｃＨ。（沼气中的主要成分）， 所以在沼气发酵中要有这些营养元素。粪尿中含有很丰富的Ｎ、 Ｐ、Ｋ等元素，再加一些草和秸秆作为碳的原料。所以利用这些农 村的废弃物来生产能源物质是非常好的，一头育肥猪一年可产 ２８～４２ｍ３的的沼气，所以一个农户养２～３头猪，所产的沼气就 可以作为基本生活能源之需，如果多养一点猪，沼气池大一点， 产的沼气多一点，则多余的沼气可以发电、照明用。 １．４沼气发酵的水分
规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范
规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范1 范围本标准规定了规模化畜禽养殖场沼气工程的设计范围、原则以及主要参数选取等;本标准适用于新建、改建和扩建的规模化畜禽养殖场沼气工程参见NY/T667-2003的设计;畜禽养殖区沼气工程的设计可参照执行;2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款;凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单不包括勘误的内容或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本;凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准;GB12801 生产过程安全卫生要求总则GB18596 畜禽养殖业污染物排放标准GB50028 城镇燃气设计规范GB50052 供配电系统设计规范GB50057 建筑物防雷设计规范GB50058 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GBJ14 室外排水设计规范GBJ16 建筑设计防火规范GBJ65 工业与民用电力装置接地设计规范CJJ31 城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准CJJ55 污水稳定塘设计规范CJJ64 城市粪便处理厂设计规范NY/T667-2003 沼气工程规模分类3 术语和定义GB18596-2001、NY/T667-2003中确立的以及下列术语和定义适用于本标准;沼气工程 biogas plant以规模化畜禽养殖场粪便污水的厌氧消化为主要技术环节,集污水处理、沼气生产、资源化利用为一体的系统工程;“能源生态型”处理利用工艺 Process of “energy ecological” disposing and using畜禽养殖场污水经厌氧消化处理后作为农田水肥利用的处理利用工艺;“能源环保型”处理利用工艺 Process of “energy environment” disposing and using畜禽养殖场的畜禽污水处理后达标排放或以回用为最终目标的处理工艺;4 总则沼气工程的设计应该符合当地总体规划,与当地客观实际紧密结合,能够正确处理集中与分散、处理与利用、近期与远期的关系;沼气工程的设计应在不断总结生产实践经验和吸收科研成果的基础上,积极采用新技术、新工艺、新材料、新设备,以提高自动化水平、降低劳动强度、降低投资和运行费用;沼气工程的设计应以减量化、无害化、资源化为目标,应首先考虑养殖场改进生产工艺,实行清洁生产,从源头上减少粪污排放量;畜禽养殖场污染物的特性及其技术参数,以实际测定数据为准;沼气工程的原料应是养殖场的污水和粪便,应有充足和稳定的来源,严禁混入其它有毒、有害污水或污泥;沼气工程的设计应充分利用沼气,充分利用附近的农田消纳沼液、沼渣;沼气工程的设计应由具有相应设计资质的单位承担;在进行工艺设计时,应首先根据沼气工程的建设目标选定工艺类型;沼气工程主要由以下四个环节组成：前处理、厌氧消化、后处理、综合利用;单元处理技术应先易后难,以节省投资和降低运行费用;5 工程选址和总体布置工程选址沼气工程的选址应符合养殖场整个生产系统的规划和要求,并应根据以下因素综合考虑确定：a 在畜禽养殖场和附近居民区主导风向的下风侧；b 在畜禽养殖场的标高较低处；c 有较好的工程地质条件；d 满足防疫要求；e 有方便的交通运输和供水供电条件;总体布置5.2.1 沼气工程的总体布置应考虑到养殖场远期生产规模扩展的可能性,如必要,应依此作出分期建设方案;5.2.2 总体布置应满足沼气工程工艺的要求,布置紧凑,便于施工、运行和管理;应结合地形、气象和地质条件等因素,经过技术经济分析确定;5.2.3 竖向设计应充分利用原有地形坡度,并达到排水畅通、降低能耗、土方平衡的要求;5.2.4 构筑物的间距应紧凑、合理,并应满足施工、设备安装与维护、安全的要求;5.2.5 附属建筑物宜集中布置,并应与生产设备和处理构筑物保持一定距离;5.2.6 厌氧消化器、贮气柜、输气管道的设计及防火要求见GBJ16中的相关规定;5.2.7 各种管线应全面安排,避免迂回曲折和相互干扰,输送污水、污泥和沼气管线布置应尽量减少管道弯头,以减少能量损耗和便于清通;各种管线应用不同颜色加以区别;5.2.8 应设置废渣等物料堆放及停车的场地;5.2.9 平面布置应留有汽车进出通道,各建筑物间应留有连接通道,其设计应符合下列要求：a 主要车行道的宽度：单车道为3m,双车道为5m,并应有回车道;车行道转弯半径不小于6m；b 人行道的宽度为1m ～1.5m；c 通向建筑物顶端的扶梯与水平面夹角不大于40°,其宽度0.8 m～1.0 m；d 高架物上不经常通行的部位可设置爬梯,其宽度为0.4m；e 绿地面积不宜小于总面积的30％;沼气工程应设围墙栏;各建筑物和构筑物群体效果应与周围环境相协调;主要畜禽污水处理设施应设置溢流口、排泥管、排空阀和检修人孔;厌氧消化器和贮气柜应设有安全窗,确保装置正常运转;应设置给水和排水系统,拦截暴雨的截水沟和排水沟应与场区排水通道相连接;应配置简单的化验设备和必要的仪器、仪表、自动控制设备及沼气流量计;处理构筑物和贮气柜应设置护栏等安全设施,护栏高度不宜低于1.1m;沼气工程应有保温防冻措施;沼气工程供电应按三类负荷设计,厂区内设置操作控制间、独立的动力和照明配电系统;沼气工程的安全、防爆、防雷与接地参照GB12801、GB50028、GBJ16 、GB50057、GBJ65等的相关规定执行;控制室应有良好的照明,设有监控所有设备运转、故障、程序操作、显示的控制屏台,操作应具有集中与就地操作的功能;应有紧急状态报警装置;应采用可靠的自动控制系统进行自动控制、自动检测;并应设有值班人员休息室;化验室应配有动力电源、给排水系统、排风措施及良好的照明;6 工艺工艺流程沼气工程基本可分为“能源生态型”和“能源环保型”两类;6.1.1 工艺流程6.1.2 “能源生态型”沼气工程“能源生态型”沼气工程其厌氧出水沼液依靠土地处理系统;要求周围有足够的农田消纳厌氧发酵后的沼液、沼渣,养殖业与种植业的规模要配套;可采用以下工艺;养殖场污水通过排水沟自流到调节池,调节池前设置格栅,以清除污水中较大的杂物;人工清出的粪便运到调节池内,与污水搅拌后流入计量池,计量池内设泵,定时定量地将料液送进厌氧消化器;为保持厌氧消化器内的温度控制在35℃左右,在计量池内有蒸汽加热系统,蒸汽由锅炉房引入;计量池和厌氧消化器内设有温度传感器,调整进入调节池的蒸汽量;也可使用其它加热方式;产生的沼气经脱硫、脱水、脱杂净化后进贮气柜,作为生产或生活用能;沼渣根据情况定期排出并可干化,作为有机肥使用;沼液进入后处理系统,作为农田的液体有机肥使用;6.1.3 “能源环保型”沼气工程“能源环保型”沼气工程要求最终出水达到一定的标准后排放到自然水体;可采用以下工艺;养殖场污水经管道自流入调节池,在调节池前设置格栅,去除污水中较大的杂物;调节池内设提升泵,将污水抽至分离机,分离的粪渣人工清走作有机肥原料,分离的污水自流入沉淀池;沉淀池的上清液自流入集水池,集水池内设提升泵,将污水提升至厌氧消化器的布料装置并在池内均匀布水;厌氧消化器的出水自流入后处理系统;后处理以好氧处理为主要技术手段,处理的出水可达标排放或回用;工艺设计内容工艺设计包括生产工艺、流程、设备的选择,参数和物料、能量平衡及配套公用工程的计算等;工艺设计应包括以下几个方面：6.2.1 工艺技术流程的选择和确定通过多方案的比较、选择最佳的生产工艺方案和制定生产流程;生产流程反映由原料到产品的生产过程中,物料和能量的流向、变化以及所经历的设备、仪器和工艺过程;6.2.2工艺参数计算和物料衡算工艺参数是生产过程中应控制的各种技术数据,包括各个工艺单元的进料、出料有机物浓度,有机物去除率,污水量,厌氧工艺产沼气量,沼气的含硫量,等等;计算正常生产所需要的原材料、辅助材料、公用工程的用量,以及产生的主、副产物及废料量;6.2.3 产装置和设备的确定比选各设备方案对建设规模的满足程度,对产品质量和生产工艺要求的保证程度,设备使用寿命,物料消耗指标,操作要求、备品备件保证程度,安装试车技术服务,以及所需的设备投资等确定机器设备,及其型号、规格和数量;6.2.4 工艺设计图包括：工艺流程图,工艺平面布置图,水力高程图,各个处理工艺单元的条件图;7 前处理前处理工艺类型7.1.1 “能源生态型”沼气工程污水通过管道自流入调节池,在调节池前设有格栅,以清除较大的杂物,人工清出的粪便运至调节池,与污水充分地混合,然后流入到计量池,计量池的容积根据厌氧消化器的要求确定;当以鸡粪为原料时,应在调节池后设沉砂池;粪便的加入点与厌氧消化器类型有关,一般在调节池加入,带有搅拌装置的塞流式反应器也可直接加入到厌氧消化器;7.1.2 “能源环保型”沼气工程污水通过管道自流入调节池,在调节池前设有格栅,以清除较大的杂物,调节池的污水用泵抽入到固液分离机,分离的粪渣用作有机肥原料,分离出的污水流入沉淀池,沉淀的污泥进入污泥处理设施,上清液自流入集水池;前处理的一般规定7.2.1 “能源生态型”沼气工程前处理的一般规定a、前处理的目的是将粪便污水调质均化,为厌氧产沼气创造条件；b、污水进入固液分离机前应通过格栅清除污水中较大的杂物；c、以鸡粪为原料时宜设沉砂池；d、以牛粪为原料时应有粪草分离装置；e、沟渠坡度应确保污水自流入沉砂池或计量池;其设计按GBJ14中第三章的相关规定;7.2.2 “能源环保型”沼气工程的前处理的一般规定a、前处理的目的是用物理方法尽量清除粪污中的固形物；b、污水进入固液分离机前应通过格栅清除污水中较大的杂物；c、应在排污后3h内进行污水的固液分离；d、沉淀池应设在固液分离机后；e、沟渠坡度应确保污水自流入沉砂池、集水池;其设计按GBJ14中第三章的相关规定；f、固液分离机是否需要与污水中SS浓度和污水量有关,当SS浓度不大于2000mg/l和污水量小于50m3/d时可不用;格栅格栅的设计应符合以下要求：a 格栅应设于集水池前,其数量不宜少于二道,一道粗格栅栅条间隙为20mm～40 mm去除大型杂物,一道细格栅栅条间隙为5mm～15mm去除中小型杂物;格栅应便于清除杂物和清洗；b 污水过栅流速一般为0.5 m/s～0.8 m/s,格栅倾角为45°～75°；c 格栅处应设置工作平台,其高度应高出格栅前最高设计水位0.5 m;采用格栅机时,参照设备说明书;调节池7.4.1 在进水口处应设置调节池;7.4.2 调节池容积应按式1计算：V=Q/n (1)式中：V—调节池有效容积,单位为立方米m3；Q—畜禽养殖场每日排污水量,单位为立方米每日m3/d；n—畜禽养殖场每日排污次数;固液分离机选用固液分离机时,应遵守下列规定：a 应根据被分离物料的性质、流量、脱水要求,经技术经济比较后选用；b 污水进入固液分离机的含水率一般不应小于98％；c 固液分离机的设置应考虑到废渣的贮存、运输;沉淀池7.6.1 沉淀池设计见GBJ14中6·4相关规定;7.6.2 畜禽污水滞留时间应大于1h;7.6.3 沉淀池应设排泥管道;7.6.4 当以鸡粪为原料而前面未有沉砂池时应有沉砂功能;集水池7.7.1 畜禽养殖场污水厌氧处理系统前,应设置集水池;7.7.2 集水池容积不应小于该池水泵30min的出水量;泵与泵房7.8.1 泵的选择应根据其用途和输送介质的种类、流量、扬程和工作性质等因素确定,应符合下列要求：a 泵应尽量选用同一型号；b 进料泵应设置一台备用泵与工作泵并联;7.8.2 泵房及室内机组基础布置、设计按GBJ14中4·3相关规定执行;8 厌氧消化一般规定8.1.1 厌氧消化器的选择和设计应根据粪污种类、工程类型和工艺路线确定;8.1.2 厌氧消化器设计,应符合下列规定：a 根据发酵原料选用适宜的厌氧消化器；b 厌氧消化器应设有取样口和测温点；c 厌氧消化器在设计上要有防止超正、负压的安全装置及措施;其防止超正、负压力装置的安全范围,应满足工艺设计的压力及池体安全的要求；d 厌氧消化器的下部管道凡有阀门处应设计为串联式双阀门,内侧阀门为常开；e 池体侧面下部应设有检修人孔、排泥管其管径不小于100 mm,人孔中心与池外地平的距离不大于1 m;直径不宜小于600 mm；f 厌氧消化器必须达到抗渗和气密性要求,并应采取有效的防腐蚀措施和保温措施;g 厌氧消化器应有沉降检测点;“能源生态型”沼气工程所用厌氧消化器8.2.1 厌氧消化器主要反应器有升流式固体反应器USR、全混合厌氧消化器CSTR 和塞流式反应器PFR；8.2.2 厌氧消化宜采用中温消化35℃左右,也可采用近中温消化25～30℃,或采用高温消化55℃左右;8.2.3 中温发酵主要设计参数宜符合表1的规定;表1 中温发酵厌氧消化器主要设计参数序号项目升流式厌氧固体床全混合厌氧消化器塞流池1温度℃35℃左右35℃左右35℃左右2水力滞留期d8～1510～2015～203TS浓度%3～53～67～104CODcr去除率%60～8055～7550～705CODcr负荷kg/m3·d5～103～82～5 6投配率%7～125～105～7 8.2.4 厌氧消化一般采用一级厌氧消化;8.2.5 对于投配率%,进料CODcr 高时宜用下限值,进料CODcr低时宜用上限值;8.2.6 厌氧消化器的总有效容积,可按式2计算：V=TQ (2)式中：V－厌氧消化器的总有效容积,单位为立方米m3；Q -设计处理量,单位为立方米每天m3/d；T－设计水力滞留期,单位为天d中温,PFR取15d～20d、USR取8d～15d；8.2.7沼气产量可产0.35 m3甲烷;理论上每去除1kgCODcr8.2.8 不同厌氧消化器装置的几何尺寸a 升流式固体反应器一般采用立式圆柱形,有效高度6m～12m；b塞流式高浓度厌氧消化器,大多采用半地下或地上建筑;8.2.9 厌氧消化器内的溢流管可采用倒U型管、溢流堰方式,应设有水封器和通气管;8.2.10 升流式反应器应选用合理的布水方式,以保证液体均匀上升,避免短路、勾流;其设计应满足下列要求：a 布水器的喷水孔应朝池底与水平面夹角不大于40o；b 布水器设置于厌氧消化器底部,距池底的距离应不大于1m；“能源环保型”沼气工程所用厌氧消化器8.3.1 厌氧消化器主要有升流式厌氧污泥床UASB、复合厌氧反应器如UBF;8.3.2 厌氧消化一般采用常温消化,但最低温度不宜低于15℃;8.3.3 主要设计参数宜符合表2的规定;表2厌氧消化器主要设计参数序号项目参数参数备注1温度℃251512℃以上2水力滞留期d～32～4温度高时宜用下限值,温度低时宜用上限值3TS浓度%＜1＜14CODcr去除率%70～8570～855CODcr负荷kg/m3·d 3～51～2温度高时宜用上限值,温度低时宜用下限值8.3.4 厌氧消化器的总有效容积,可按下式计算：按容积负荷计算：V=24So -SeQ/Uv (3)式中：V——厌氧消化器的总有效容积,单位为立方米m3；So——厌氧消化器进水化学需氧量,单位为克每升g/L；Se——厌氧消化器出水化学需氧量,单位为克每升g/L；Q——厌氧消化器的设计流量,单位为立方米每小时m3/h；U v——厌氧消化器的化学需氧量容积负荷,单位为公斤COD cr每立方米/m3；kgCODcr8.3.5 厌氧消化器沼气产量的计算可产0.35 m3甲烷;理论上每去除1kgCODcr8.3.6 升流式厌氧污泥床UASBa UASB反应器平面形状有矩形和圆形,高度不宜超过10m；b 反应器的设备有三相分离器、布水系统、排泥装置及沼气收集系统等;加热保温沼气工程一般应有加热保温措施;8.4.1 对采用中温或高温发酵的厌氧消化器加热,宜采用蒸汽直接加热,蒸汽通入点宜在计量池内,也可采用厌氧消化器外热交换或池内热交换;对大型消化器也可将几种加热方式结合使用;8.4.2 对采用常温发酵的厌氧消化器应保证池内料液温度不低于12℃;当料温不够时,宜采用蒸汽直接加热,蒸汽通入点宜在集水池内,也可采用厌氧消化器外热交换或池内热交换;8.4.2 消化器应有保温措施,宜采用外保温;沼气净化8.5.1 沼气净化系统包括：气水分离器、砂滤、脱硫装置;8.5.2 经过净化系统处理后的沼气质量指标,应符合下列要求：a甲烷含量55%以上；b硫化氢含量小于20 mg/m3;8.5.3 沼气净化见GBJ16、GB50028中相关规定;8.5.4 沼气中水蒸汽一般采用重力法脱水;对产量大于1000 m3/d的沼气工程,也可采用冷分离法、固体吸附法、溶剂吸收法等脱水工艺处理;8.5.5 重力法沼气气水分离器可按以下参数设计：a 进入气水分离器的沼气量应按日产沼气量计算；b 气水分离器内的沼气供气压力应大于2kPa；c 气水分离器的压力损失应小于100 Pa；d 气水分离器筒体高度为直径的4～6倍；e 气水分离器应设有自动排水装置;8.5.6 沼气管的最低点必须设置冷凝水集水器;8.5.7 沼气脱硫a 沼气中硫化氢含量主要由发酵原料决定;可以同一地区、同一畜种类似沼气工程所产沼气中的硫化氢含量为参照；b 脱硫技术方案应根据工程具体情况作经济分析后再做确定;干法脱硫法可参照表3确定；表3 沼气干法脱硫法选择沼气中硫化氢含量脱硫方法<2g/m3一级脱硫法2g/m3～5g/m3二级脱硫法c 脱硫装置罐、塔应设置两个,一备一用,应并联连接；d 脱硫装置宜在地上架空布置;在南方地区可设置在室外,但需要保温;在寒冷地区应设在室内,一般应设置脱硫间;沼气贮存8.6.1 沼气贮存系统包括：贮气柜、流量计等;8.6.2 一般采用低压湿式贮气柜、低压干式贮气柜和高压贮气罐;应根据具体情况作经济分析后确定;8.6.3 贮气柜容积应根据沼气的不同用途确定：a 沼气主要用于炊用时,贮气柜的容积按日产量的50%～60%设计；b 沼气作为炊用和发电或烧锅炉各占一半左右时,贮气柜的容积按日产量的40%设计；c 沼气主要用于烧锅炉、发电等工业用气时,应根据沼气供求平衡曲线确定贮气柜的容积;8.6.4 贮气柜贮气压力根据GB50028-1993和贮气柜形式确定贮气柜的贮气压力;沼气用具前的沼气压力应是其额定压力的2倍;8.6.5 贮气柜宜布置在气源附近;8.6.6 贮气柜必须设有防止过量充气和抽气的安全装置;放空管应设阻火器;阻火器宜设在管口处;放空管应有防雨雪侵入和杂物堵塞的措施;8.6.7 湿式贮气柜水封池采用地上式,尽量避免地下式;当采用地下式时,应设置排水放空设施;建造材料一般为钢板或钢筋混凝土;8.6.8 湿式贮气柜应设置上水管、排水管和溢流管；钟罩应设置检修人孔,直径不小于600mm,钟罩外壁应设置检修梯;8.6.9 在寒冷地区,湿式贮气柜应设置供热系统;当湿式贮气柜钟罩与水封池均为钢板制造时,须做防腐处理,采用环氧沥青、氯化聚乙烯涂料、聚丁胶乳沥青涂料等防腐材料;贮气柜安全防火距离a 干式贮气柜之间的防火距离应大于较大贮气柜直径的2/3,湿式贮气柜之间的防火距离应大于较大贮气柜直径的1/2；b 贮气柜至烟囱的距离,应大于20 m；c 贮气柜至架空电缆的间距,大于15 m；d 贮气柜至民用建筑或仓库的距离,应大于25 m;沼气贮气柜出气口处应设阻火器;沼气计量沼气流量计应根据厌氧装置最大小时产气量选择流量计,见表4;表4 沼气流量计选择表小时沼气量流量计户内皮膜表20 m3～30m3膜式流量计>30m3腰轮罗茨流量计、涡轮流量计等贮存系统见GBJ16、GB50028中相关规定;9 后处理“能源生态型”沼气工程后处理9.1.1 “能源生态型”沼气工程的厌氧出水进贮液池后作液态有机肥用于农田;9.1.2 “能源生态型”沼气工程厌氧消化后的沼渣、沼液需做进一步的固液分离,分离出的沼液进贮液池后作液态有机肥用于农田,干化后的沼渣是良好的固态有机肥;固液分离有多种方法：a 沉淀池+干化场；b 机械分离+沉淀池;“能源环保型”沼气工程后处理9.2.1 后处理一般采用以下工艺：a好氧处理系统；b 稳定塘；c 好氧处理系统+稳定塘；d 其他处理方法,如膜分离法、人工湿地等;9.2.2 好氧处理系统a 畜禽粪水中的N、P含量较高,好氧处理应选择有较高脱氮除磷能力的工艺,如SBR、氧化沟等；b 有关设计参数、设施和设备参考GBJ14-1997的相关规定;9.2.3 好氧塘、兼性塘、水生植物塘a 好氧塘、兼性塘、水生植物塘可用于处理“能源环保型”沼气工程的好氧出水或厌氧出水,用于去除污水中的氨氮和有机物；b 水生植物主要有凤眼莲等,设计参数可参见附录B;c 好氧塘、兼性塘当用于后续处理时,主要作用是去除水中的N、P,其工艺参数见表5;表5稳定塘工艺设计参数“能源环保型”工艺附录 A资料性附录沼气工程规模分类A·1 沼气工程规模分类沼气工程规模分类宜按沼气工程的厌氧消化装置容积、日产沼气量以及配套系统的配置等综合评定,可分为大型、中型和小型沼气工程;表A·2列出了沼气工程分类的主要指标;表A·1 沼气工程规模分类指标工程规模单体装置容积Vm3总体装置容积Vm3日产沼气量m3/d配套系统的配置大型≥300≥1000≥300完整的发酵原料的预处理系统；沼渣、沼液综合利用或进一步处理系统；沼气净化、储存、输配和利用系统中型300＞V≥501000＞V≥100≥50发酵原料的预处理系统；沼渣、沼液综合利用或进一步处理系统；沼气储存、输配和利用系统注：日产沼气量指标是指厌氧消化温度控制在25℃以上含25℃总体装置的最低日产沼气量附录 B资料性附录水生植物塘参考数据B·1 水生植物塘污水处理植物塘用于后续处理时,主要作用是去除水中的N、P,表B·1列出了凤眼莲废水处理工艺的主要设计参数,可参照设计;表4 凤眼莲废水处理工艺的设计标准温暖气候之下运行。
猪粪、牛粪、羊粪沼气发酵比较试验
产气量等指标进行了检测。分别得到图２一图４的 试验结果。
ｊ四
茁
时间（天）
图２ 预处理过程中ｐＨ值的变化
２．１ 预处理过程中及发酵过程中ｐＨ值的变化 从图２可以看出，三个试验组在水解酸化处理
过程中第１～４天ＰＨ值都有显著下降，这是由于预 处理一段时间后，发酵原料在产酸菌的作用下，产生
了一些挥发性脂肪酸所致。试验组Ⅱ在预处理过程 前期ＰＨ值较高，基本为碱性，试验组Ｉ在预处理前 ２天呈碱性，而在以后的处理过程中ＰＨ值变化不是
ｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｌｓｏ，ｍａｋｉｎｇ ａ ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ ａｎａｌｙｓｅｄ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｉｔｓ ｔｈｅｏｒｙ。ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ
ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ。ｐｉｇ ｄｕｎｇ ａｃｉｄｉｆｉｅｄ ｅａｓｉｌｙ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ。ｗｈｉｌｅ ｓｈｅｅｐ ｄｕｎｇ ａｎｄ ＣＯＷ ｄｕｎｇ，ａｃｉｄｉｆｙｉｎｇ ｉｓ ｒａｒｅ
摘要本试验在相同发酵浓度、同等体积及相同温度的条件下，比较羊粪、牛粪、猪粪三种物料的沼气发酵，通过对比三者气
体中的ＣＨ。含量、Ｈ：Ｓ含量、ＰＨ值等发酵参数，探索在沼气发酵过程中各种参数的变化情况，对比试验表明：猪粪在厌氧发酵
过程中易发生酸化，而羊粪、牛粪（尤其是羊粪）则不易发生酸化，基本上不影响产气量。在保持相同发酵浓度、同等温度的
一一一一一一一一一 １． ．Ｉ＿．
奶牛粪便 羊粪
猪粪
接种物
图１ 试验材料的总固体（ＴＳ）含量
１．３．２ ｐＨ值
测定方法：采用精密ｐＨ计（ＰＨＳ一３ｃ型，上海
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整体效益分析
1、沼液的合理利用
➢Hale Waihona Puke 作物浸种➢果菜叶面肥 ➢淡水养殖饵料 ➢畜禽饲料添加剂
整体效益分析
2、沼渣的合理利用
沼渣是沼气发酵剩余的半固体物质，含有丰富的有机质、腐殖酸、 氨基酸、氮、磷、钾和微量元素。具有速缓兼备的营养成分，作肥料 直接施用，对当季作物具有良好的增产效果；若连续施用，能改良土 壤、培肥地力。
从另一种角度看问题
垃圾——放错地方 的“宝贝”
畜禽粪便的优点： ➢ 以有机质为主,含有丰富的氮、磷、钾和腐
殖质等多种植物营养成分，经干燥或发酵、 防霉、除臭杀菌,可以加工成优质、高效的 有机复合肥料。 ➢ 畜禽粪便经厌氧发酵处理工艺也能产生沼 气能源，沼气的热值平均为25675kJ/m，是 柴油热值的0.65倍，是原煤热值的1.12倍。
0.03~0.08 0.02~0.06 0.05~0.10
沼渣 30~50 10~20 0.8~1.5 0.4~0.6 0.6~1.2
整体效益分析
1、沼液的合理利用
沼液是沼气发酵后的水溶性物质，其中存留了丰富的氨基 酸、水解酶、生长素、对病虫害有抑制作用的物质或因子， 以及氮、磷、钾和微量元素等。速效营养能力强，养分可利 用率多，能迅速被作物吸收利用
集约化养猪场沼气工程设计
主要分为3部分： ➢ 预处理 ➢ 厌氧发酵 ➢ 沼气利用 ➢ 沼液沼渣利用
总体设计方案
集约化养猪场沼气工程设计
厌氧发酵工艺
集约化养猪场沼气工程设计
一、预处理（预处理池）
作用：污水通过地下管网由场区自流进入污水处理站，废水先经过格 栅，去除废水中的稻草和大的悬浮物体，经沉砂井沉砂，去除废水中 的砂，这样有利于后道工艺的处理，减少管道等的堵塞情况的发生， 废水自流进入集水池。
谢谢观赏
➢ 适用于高浓度及含有大量SS的原料厌氧发酵 ➢ 原料SS浓度可高达15%，一般8%-12% ➢ 物料均匀，避免分层，底物与微生物接触充分 ➢ 反应器内温度分布均匀 ➢ 进入反应器的抑制物能迅速分散保持在最低浓
度水平避免浮渣结壳、堵塞、气体逸出不畅和 沟流现象 ➢ 反应器内为均相系统，易于建立数学模型
集约化养猪场沼气工程设计
二、废水的水解酸化（酸化池） 作用：由于畜牧废水的特殊性，其废水中纤维含量较高，并 含有大量的悬浮颗粒。水解酸化的作用在于降解部分悬浮物 质，将复杂的有机物转化为简单的有机物质，提高畜牧废水 的可生化性能，有利于厌氧消化。
集约化养猪场沼气工程设计
三、厌氧发酵 厌氧反应器：完全混合式反应器（CSTR） 有效容积：800m3
集约化畜禽养殖场沼气工程
我国养殖业现状
随之而来的问 题。。。
我国养殖业现状
养殖业带来的环境问题
➢水质污染：高BOD、COD，N、P元素含量高
养殖业带来的环境问题
➢空气污染：大量的氨、硫化物、甲烷等。 ➢病菌传播
据世界卫生组织和联合国粮农组织的有关资料报道，目 前全世界人畜共患疾病如炭疽、禽流感、结核病等约有250 种，我国有120种，其传染途径主要是通过感染动物的粪尿 、分泌物、污水和饲料等。 ➢ 土地污染
根据前面计算结果，每吨猪粪的发电量为98.28KWh。目前 每度电按照0.5元算，每吨猪粪发电取得经济效益50元左右。
按照此次设计的反应器生产能力，每年能发电10万KWh左 右，仅发电方面可创造经济效益5万元。
整体效益分析
二、沼渣沼液合理利用 主要成分：
有机质% 腐殖质% 全氮% 全磷% 全钾%
沼液
集约化养猪场沼气工程设计
厌氧发酵主要产物：沼渣沼液、CO2、CH4
整体效益分析
一、沼气的综合利用 主要成分：
主要用途：
➢炊事和照明 ➢供热和烘干 ➢加工与发电 ➢果菜二氧化碳施肥 ➢贮粮与果品保鲜
整体效益分析
一、沼气的综合利用 在一个标准大气压零摄氏度的条件下，一立方米沼气理论
发热值为23到27兆焦耳，考虑到目前内燃机效率，能使功率 为1KW的内燃机工作2小时,其发电为2KW。
集约化养猪场沼气工程设计
厌氧发酵主要产物：沼渣沼液、CO2、CH4 沼气是一种混合气体，主要成分是CH4和CO2，含量分别为65%和30% 1、CH4产量 猪粪的产气率为0.42m3/kg，以一吨为基准：
Qi =1000×18×0.42=75.6m3/t CH4的密度0.714g/L， Q1=65%×Qi×ρ=35.08Kg/t 2、同理，CO2的密度为1.977g/L，可以得出每吨猪粪CO2的排放量Q2 为44.838Kg/t
沼渣种果
沼渣养殖
沼渣栽培
总结
1、设计的沼气综合利用工程能有效解决畜禽粪便污染问题， 基本达到了预期目标。 2、可以减少大量畜禽粪便污染，这对于减轻当地水质污染 ，改良土壤环境，改善生态环境，保护人民的身心健康具有 重要的意义。 3、经过计算，预计年产沼气5万立方米，年可发电10万度， 并可为周边种植养殖业提供2.8万吨沼液做优质肥料，经过成 本计算，估计此项目每年可产生27.6万元的经济效益。