大型沼氣工程建設(shè)技術(shù)方案的選擇與應(yīng)用

摘 要：闡述南平宏遠(yuǎn)養(yǎng)殖發(fā)展有限公司大型沼氣工程建設(shè)技術(shù)方案的選擇與應(yīng)用，既要考慮治理目標(biāo)，又要考慮集中供氣、沼液沼渣的綜合利用；要達(dá)到減量化、資源化、無害化、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的，并根據(jù)養(yǎng)豬場地理環(huán)境條件，選擇建設(shè)技術(shù)方案。

關(guān)鍵詞：大型沼氣工程；技術(shù)方案；工藝流程；選擇與應(yīng)用

中圖分類號(hào) S216.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2013）18-100-03

福建省南平市宏遠(yuǎn)養(yǎng)殖發(fā)展有限公司組建于2006年，位于延平區(qū)王臺(tái)鎮(zhèn)洋坑村，地處延平現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園區(qū)，距316國道和富屯溪8km，占地10hm2，其中飼養(yǎng)母豬1 200頭，公豬25頭（人工授精），仔豬3 376頭，育肥豬5 839頭，同期存欄10 439頭。每天排放的豬糞尿（TS）4.33t，年近1 600t，日均排放高濃度有機(jī)污水260～300t，全年排放94 900t，其中CODer 15 000mg/L，BOD 5 000mg/L，NH3-N 3 000mg/L左右。這些高濃度有機(jī)污水若不處理，將給周邊的環(huán)境帶來污染，嚴(yán)重危害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和新農(nóng)村建設(shè)。因此，建設(shè)該種豬場的大中型沼氣工程項(xiàng)目，治理該豬場的大量污染物，實(shí)行資源的可再生利用，節(jié)能減排，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)有著示范作用。

1 治理目標(biāo)

一是日處理豬場糞便污水260t。根據(jù)GB18596-2001《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，糞污水最高允許排放標(biāo)準(zhǔn)為BOD≤150mg/L，COD≤400mg/L，SS≤200mg/L，NH3-N≤80mg/L，總磷（以P計(jì)）≤8.0mg/L，蛔蟲卵≤2.0個(gè)/L，糞大腸菌群數(shù)≤1萬個(gè)/mL。二是沼氣集中供氣。沼氣提供給本場職工作生活燃料，用于豬舍消毒滅菌、仔豬保溫，余氣供給上、下洋坑兩自然村民使用。三是固液分離后糞渣外運(yùn)養(yǎng)鰻場飼養(yǎng)紅蟲。四是沼渣沼液的綜合利用。根據(jù)《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB5084-92），沼渣沼液供給新天地茶木專業(yè)合作社的果樹、名貴花木、蔬菜和生態(tài)無公害蔬菜基地46.67hm2和周邊53.33hm2百合花種植基地及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)種果種菜等作肥料。該豬場選擇的沼氣工程是以“能源+環(huán)保+綜合利用”為目標(biāo)的能源生態(tài)環(huán)保工程，工程的核心技術(shù)是厭氧發(fā)酵，通過沼氣、沼渣、沼液利用，糞污水實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)處理，能源與環(huán)保效益并舉，實(shí)現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。不僅改善了養(yǎng)豬場的環(huán)境面貌，而且還實(shí)現(xiàn)了豬場廢棄物資源化、減量化和無害化利用的目標(biāo)。

2 總體處理工藝的選擇

2.1 工藝流程 該豬場的能源生態(tài)環(huán)保工程經(jīng)過經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析和幾種技術(shù)方案的比較，最終選定的處理工藝流程如圖1所示。

2.2 工藝特點(diǎn) 畜禽場沼氣工程主要有兩個(gè)作用：（1）解決畜禽糞污對周邊環(huán)境的污染問題，改善周邊人民群眾生活環(huán)境的質(zhì)量；（2）生產(chǎn)沼氣，增強(qiáng)優(yōu)質(zhì)能源供應(yīng)，對能緩解源緊缺有積極作用。

該場沼氣工程在選擇處理工藝時(shí)，堅(jiān)持因地制宜地將糞污資源進(jìn)行無害化處理與綜合利用相結(jié)合的原則，達(dá)到生態(tài)環(huán)境、能源和經(jīng)濟(jì)效益最大化的目標(biāo)。因此，該沼氣工程技術(shù)方案以“一池三建”為基本建設(shè)單元：“一池”指沼氣發(fā)酵裝置，即在厭氧條件下，利用微生物分解有機(jī)物并產(chǎn)生沼氣的裝置；“三建”主要包括①預(yù)處理設(shè)施；②沼氣利用設(shè)施；③沼肥利用設(shè)施和進(jìn)一步處理裝置。沼氣發(fā)酵裝置是該沼氣工程的核心，直接關(guān)系到沼氣工程運(yùn)行是否可靠，管理是否方便以及投資和運(yùn)行成本的高低等。

3 清糞工藝的選擇

畜禽養(yǎng)殖場清糞工藝主要包括干清糞工藝、水沖糞工藝和水泡糞工藝。根據(jù)畜禽養(yǎng)殖場污水處理減量化原則，本工程采用干清糞工藝，大大減輕了后續(xù)處理工程的處理壓力。

以萬頭規(guī)模養(yǎng)豬場為例，如將原來的水沖糞工藝改為干清糞工藝，每年可減少污水排放5.5萬t，既節(jié)約了用水，又減少了污染。國家環(huán)境保護(hù)總局發(fā)布的《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染防治技術(shù)規(guī)范》（HJ/T81-2001）的規(guī)定：“新建、改建、擴(kuò)建的畜禽養(yǎng)殖場應(yīng)采取干法清糞工藝，采取有效措施將糞及時(shí)、單獨(dú)清出，不可與尿、污水混合排出，并將產(chǎn)生的糞渣及時(shí)運(yùn)至貯存或處理場所，實(shí)現(xiàn)日產(chǎn)日清。采用水沖糞、水泡糞濕法清糞工藝的養(yǎng)殖場，要逐步改為干法清糞工藝”。

4 厭氧反應(yīng)器的選擇

厭氧反應(yīng)器是沼氣工程的核心構(gòu)筑物，在我國己建成的此類工程中，所采用的池型，按發(fā)酵工藝主要分為以下3種，即常規(guī)型沼氣發(fā)酵裝置、污泥滯留型沼氣發(fā)酵裝置、附著膜型沼氣發(fā)酵裝置。考慮到投資以及運(yùn)行管理，本工程選擇常規(guī)性沼氣發(fā)酵裝置中的塞流式反應(yīng)器。該反應(yīng)器工藝簡單，建設(shè)方便，運(yùn)行費(fèi)用低以及對運(yùn)行的技術(shù)性要求不高。

5 建設(shè)內(nèi)容

整個(gè)豬場養(yǎng)殖廢水的處理流程分為5個(gè)部分：一是養(yǎng)殖廢水的前處理，包括固液分離和廢水調(diào)節(jié)；二是厭氧處理；三是沼氣的凈化、貯存和利用；四是利用畜禽糞便和沼渣沼液生產(chǎn)固體或液體有機(jī)肥料及生物活性肥料；五是厭氧廢水的后處理。

根據(jù)該場地型西北高東南低，依次布建高效糞水固液分離床，沼氣發(fā)酵池，好氧過濾池等。

5.1 養(yǎng)殖廢水前處理 沉砂池2m3，磚砼結(jié)構(gòu)，沉淀干清糞后污水中較大顆粒的沙粒。格柵井16m3，攔截養(yǎng)豬場廢物和雜草等，并及時(shí)清理。固液分離設(shè)施及沉淀酸化池，磚砼結(jié)構(gòu)單個(gè)50m3，設(shè)置6個(gè)，共300m3。采用并聯(lián)方式排列，一端進(jìn)水，一端出水；產(chǎn)生的浮渣和少量沉渣及時(shí)清除，貯存調(diào)節(jié)厭氧發(fā)酵前的水量。

5.2 厭氧發(fā)酵處理 塞流式厭氧發(fā)酵池10個(gè)，每個(gè)150m3，共1 500m3。采用串聯(lián)式磚砼結(jié)構(gòu)，地埋式，通過厭氧微生物活動(dòng)，大量降解有機(jī)物質(zhì)，產(chǎn)生沼氣，清除浮渣。

5.3 沼氣的凈化、貯存和利用 沼氣經(jīng)脫水脫硫后進(jìn)入貯氣柜。貯氣柜容積為280m3，包括水封池和儲(chǔ)氣浮罩。

5.4 沼氣集中供氣設(shè)施

（1）沼氣工程平均日產(chǎn)沼氣約500m3（在常溫狀態(tài)20℃）。

（2）沼氣凈化貯存利用工藝流程如圖2所示。

紅泥塑料貯氣袋為低壓干式柔性貯氣裝置，不受季節(jié)、氣候影響，可采用串、并聯(lián)連接，可隨時(shí)改變貯氣容積，易搬遷，維護(hù)方便，施工簡單，安全可靠，使用壽命長。沼氣凈化采用低壓脫硫和高壓脫水技術(shù)，整套系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)可調(diào)恒壓供氣，容易控制，方便使用，用氣效果穩(wěn)定。

（3）沼氣氣水分離器1套，型號(hào)：QS-200/800。將厭氧產(chǎn)生的沼氣（特點(diǎn)是溫度高、水分多）通過冷凝法除去沼氣中的大部分水分。

（4）沼氣脫硫裝置1套，型號(hào)：TL-500。采用干式脫硫技術(shù)，裝置采用不銹鋼和防腐材料做成，內(nèi)設(shè)散氣孔和排水閥。沼氣采用低壓脫硫和內(nèi)循環(huán)均勻布?xì)猓託馀c脫硫劑可緩慢、充分接觸，脫硫效果好，一次裝料可用60～90d。

（5）沼氣卸壓裝置1套，型號(hào)：XY-300。保證紅泥塑料貯氣系統(tǒng)壓力在300Pa正常工作范圍內(nèi)。

（6）紅泥塑料貯氣袋140m3，共2個(gè)，每個(gè)70m3。規(guī)格：ZQD-Ф3m×10m。兩邊封頭材料厚度1.8mm，其余材料厚度1.2mm。貯氣壓力為300～500Pa，具有防腐抗老化、使用壽命長的特點(diǎn)。

（7）沼氣增壓裝置1套，型號(hào)：ZY-150（最大供氣量為90m3/h）。

（8）沼氣貯壓裝置1套，型號(hào)：GQ-1000/2。采用Ф1m×1.8m，材料碳鋼，厚度4mm，內(nèi)外部均進(jìn)行嚴(yán)格防腐處理，底部設(shè)有排水閥門。該裝置可緩沖系統(tǒng)壓力，降低增壓機(jī)的啟動(dòng)頻率。

（9）沼氣阻火凈化分配器1套，型號(hào)：ZJF-426/50A。配有凈化過濾阻火器和50A沼氣專用減壓閥、壓力表、自動(dòng)排水裝置，使沼氣能夠充分凈化過濾?？刂苹鼗?，調(diào)節(jié)壓力范圍在8～13kPa，供應(yīng)和保證燃燒器的使用。

（10）貯氣袋水泥坪84m2，共2塊，每塊規(guī)格：12m×3.5m，用作安放和防護(hù)紅泥塑料貯氣袋的場地。

（11）沼氣供氣房12m2，規(guī)格：3m×4m×3m。

（12）沼氣減壓房6m2，規(guī)格：3m×2m×3m。

5.5 厭氧廢水的后處理 就近利用低洼地勢開辟成氧化塘，以減少土方量。氧化塘建成后，里面可養(yǎng)殖水生物，讓沼氣池出水沼液通過好氧溝進(jìn)入塘內(nèi)，在塘中進(jìn)行天然曝氣處理及生物處理，進(jìn)一步降低處理排出污水的COD含量。根據(jù)豬場位置，建氧化塘1口，計(jì)1 500m2，氧化塘深3m，塘壁夯實(shí)后，用80mm厚C20砼預(yù)制塊護(hù)坡，按1：1.5放坡。

6 場區(qū)綠化美化

一是應(yīng)在建設(shè)沼氣池的周邊場地及挖出土方的填埋處補(bǔ)充植被或栽種花卉，在氧化塘中培育水浮蓮等水生物，用于加快消化氧化塘水體中的有機(jī)質(zhì)。氧化塘周邊可栽種樹木，進(jìn)行綠化美化。

二是在豬舍和沼氣池周圍栽種樹木，以改善場區(qū)的空氣質(zhì)量，減少豬舍及糞便等形成的CO2和SO2對空氣的污染。

三是在場區(qū)空余地栽種樹木，綠化美化場區(qū)環(huán)境。

7 安全防護(hù)建設(shè)

沼氣工程的安全、防爆、防雷與接地參照GBl2801、 GB50028、GBJl6、GB50057、GBJ65等相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

（責(zé)編：陶學(xué)軍）