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1、沼气工程规划设计与工程验收,主要内容,1 沼气工程规划建设内容及产品方案,2 沼气工程建设模式及规划设计,3,3 沼气装置,4 沼气工程设计工艺参数的选择,5 三沼利用,6 沼气工程验收,工程建设规模分类,一、大中型沼气工程规划建设的内容,1、粪污水的收集、饲养种类、饲养工艺、清粪工艺、养殖规模、粪污排污量等；2、所选厌氧发酵工艺、发酵池型；3、储气系统；4、沼气利用系统，输配气系统、发电系统；5、沼气净化系统、监测系统；6、沼渣、沼液综合利用系统，周围土地承受和消纳能力，周围种植结构品种、对水肥的需求；7、固体肥料生产。,沼气工程的建设目标,（一）明确工程最终目标，选定技术路线三种类型：一是
2、以生产沼气和利用沼气为目标：二是以达到环境保护要求，排水符合国家规定的标准为目标；三是沼气、沼渣和沼液进行综合利用，实现生态环境建设。,沼气工程产品方案,沼气热能利用（方式）以产气为主 沼气发电（需求和用途）沼渣液的利用（土地承载力）固体有机肥（品种、市场）以肥料为主 鲜粪外售（需求）少量沼气（利用方式）少量沼气（能量）以污水达标排放为主 肥料生产（品种、市场）污水处理（处理方式、排放标准）,二、沼气工程建设模式,沼气工程发酵流程图,建设内容,养殖场大中型沼气以“一池三建”为基本建设单元，建设沼气发酵池、原料预处理、沼气利用和沼肥利用设施。“一池”：是指沼气发酵装置，即在厌氧条件下，利用微生物
3、分解有机物并产生沼气的装置。“三建”：一是建设预处理设施：包括沉淀、调节、计量、进出料、搅拌等装置二是建设沼气利用设施，包括沼气净化、储存、输配和利用装置三是沼肥利用设施，包括沼渣、沼液综合利用和进一步处理装置,建设内容,一、主体工程：主要包括发酵原料预处理单元、沼气生产单元、沼气净化及储存单元、沼气利用单元、沼渣沼液综合利用单元的生产设备及设施；二、配套工程：主要包括沼气站内供配电系统、工艺控制系统、给排水系统、增温系统、照明系统、消防系统、保安监视系统、道路、大门、围墙、通信、运输车辆等；三、生产管理与生活服务设施：主要包括办公室、值班室、门卫、公用卫生间等，寒冷地区还应包括采暖设施。,应
4、用模式,根据现场条件和对发酵残留物处理利用方式和要求的不同，沼气工程可以有两大类：生态类型和环保类型。在实际工程设计中，根据现场条件、沼气利用和排放等方面的要求，可以选择模式。,工程效益,通过选择适宜的处理模式，可以降低工程投资和运行成本；通过选择好的技术和设备，可以提高产气率、发电和余热利用率。充分利用沼气的共生产品(热、电、肥),增加收入，实现沼气工程的循环经济。养殖场规模和环境容量因地制宜地选择适宜的技术和处理模式，以达到粪污减量化、能源高效化、资源利用最大化、处理费用最小化。,规划原则,农业大中型沼气工程的建设，必须遵守国家有关经济建设的法律、法规，执行国家节约用水、节约能源、节约土地
5、、保护环境、消防安全等政策，符合国家农村能源主管部门制定颁布的有关规定。农业大中型沼气工程的建设应统筹规划，与城乡发展规划相协调，做到近远期结合，以近期为主，兼顾远期发展。,规划原则,农业大中型沼气工程的建设水平，应根据我国农村经济发展现状，综合考虑农业规模化生产和科学技术发展的实际状况，以农业有机废弃物的有效处理和综合利用为目标，结合当地实际需求，因地制宜地确定，做到技术先进、经济合理、不造成二次污染，实现节能减排。农业大中型沼气工程项目的建设，应在不断总结生产实践经验的基础上，从实际情况出发，首先采用成熟可靠的技术，积极稳妥地选用行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备。,三、沼气工程建设
6、规模分类标准,新的农业大中型沼气工程建设规模,以日产沼气量为主要划分指标：特大型：5000及以上；大 型：5004999；中 型：150499；小 型：50149；,大中型沼气工程建设用地参照指标,厌氧反应器容积产气率限定指标,沼气工程的劳动定员（人）,四、沼气工程设计工艺参数的选择,1、沼气发酵原料的收集,充足而稳定的原料供应是沼气发酵工艺的基础，不少沼气工程因原料来源的变化被迫停止运转或报废。原料的收集方式直接影响原料的质量，影响到污水的生成量以及浓度。,2、主要有机物沼气产量与成分,1Kg糖（C6H12O6）理论产甲烷量约为350升。如果按所产沼气中甲烷含量为60计算，则每KgCOD的沼
7、气产量为0.583m3,而实际上消耗每KgCOD只有0.450.5升沼气产生。,不同原料产气量的实测值表,万头猪场干清粪：每天约排放COD高达6000-8000mg/L的冲洗水约60 m3，而相同规模养鸡场的粪水排放量低于15m3，牛场的粪水排放量为45m3。,3.发酵温度的选择,发酵温度是影响沼气发酵的重要因素。沼气发酵菌种在860范围内都能发酵产气。原料的分解消化速度随温度的升高而提高，也就是产气量随温度升高而提高，沼气发酵可分为3个温度范围，4560 称高度温发酵；3045称中温发酵；20以下称低温发酵。,高温发酵,高温发酵工艺指发酵料液温度维持在50 60的范围，实际控制温度多在532
8、。该工艺的特点是微生物生长活跃，有机物分解速度快，产气率高、滞留时间短。采用高温发酵可以有效地杀灭粪便中各种致病菌和寄生虫卵，具有较好的卫生效果，,中温发酵,中温发酵工艺指发酵料液温度维持在 352的范围。与高温发酵相比，这种工艺消化速度稍慢一些，产气率要低一些，但维持中温发酵的能耗较少，沼气发酵能总体维持在一个较高的水平，产气速度比较快，料液基本不结壳，可保证常年稳定运行。这种工艺因料液温度稳定，产气量也比较均衡。高温发酵消耗的热能太多，发酵残余物的肥效较低，氨态氮损失较大，这使中温发酵工艺得到了比较普遍的应用。,常温发酵,常温发酵也称为“自然温度”发酵，是指在自然温度下进行的沼气发酵，发酵
9、温度受气温影响而变化。其特点是发酵料液的温度随气温、地温的变化而变化，其好处是不需要对发酵料液温度进行控制，节省保温和加热投资，沼气池本身不消耗热量；缺点是在同样投料条件下，一年四季产气率相差较大。冬季料液温度仅达到5，无论是产酸菌和产甲烷菌都受到了严重抑制，产气率不足0.01m3/(m3d),当发酵温度在15以上时，产甲烷菌的代谢活动才活跃起来，产气量明显升高，产气率可达0.10.2 m3/(m3d)。,温度对产气速度的影响,温度的突然变化会对产气发生很大影响。温度变化超过3，产气就会发生明显的变化。大中型沼气发酵工程应维持恒温发酵，温度是必需的监控指标。将水温提高10，每吨水要消耗34m3
10、沼气。,5、厌氧消化器的滞留期（HRT）,厌氧消化器的HRT是指一个消化器内的发酵液按体积计算被全部置换所需要的时间通常以天(d)或小时(h)为单位。当消化器在一定容积负荷条件下运行时，其HRT与发酵原料有机物含量呈正比，有机物含量越高，HRT则越长，这有利于提高有机物的分解率。HRT（d）=消化器的有效体积每天的进料量,5、厌氧消化器的滞留期（HRT）,滞留期与原料特性、发酵温度、装置类型及预期目的有关。一般地选择为：常规地下池采用畜禽粪便为原料时滞留期为 2060天；地面高效装置采用畜禽粪便为原料时滞留期为815天；地面高效装置采用酒精废液及高浓度有机废水为原料时滞留期为0.54天。以生产
11、沼气为主可选择最佳滞留期，以环境保护为主，则应适当延长滞留期。,6、有机负荷和发酵浓度,厌氧消化时的负荷通常是指发酵器的容积有机负荷，即每单位消化器每天所承受的有机物的量，通常kgCOD/m3d为单位，有时也用TS或VS来表示有机物的量。容积负荷的大小主要是由厌氧活性污泥的数量和活性决定。因此在运行过程中确定容积负荷的根据是污泥的负荷，即每kg厌氧活性污泥每天所承受的有机物的量，单位是kgCOD/kgVSS.天。发酵浓度与产气量和发酵时间有密切联系。,7.有无搅拌的选择,在生物反应器中，生物化学是依靠微生物的代谢活动而进行，这就要微生物不断接触新的食料。在分批投料发酵时，搅拌是使微生物与食物接
12、触的有效手段；而在连续投较系统中，特别是高浓度产气量大的原料，在运行过程中由于进料和产气时气泡形成和上升过程所造成的搅拌则构成了食料与微生物的接触的主要动力。对消化器进行有限的搅拌，可使微生物与原料充分接触，同时打破分层现象，使活动性层扩大到全部发酵液内。此外，搅拌尚有防止沉渣沉淀、防止产生或破坏浮渣层，保证池温均一，促进气液分离等功能。,8.毒性化合物的控制,畜禽场消毒或防疫时会有较多药物进入粪便污水中。工厂有机污水中常会有些毒物质存在。这些物质会毒害或抑制沼气发酵过程，其中包括某些无机物和有机物。有些有机氯毒性很强，如CH2CL2，CHCL3和CCL4等，浓度在1mg/L左右则有较强的抑制
13、作用，因而以三氯甲烷(CHCL3)为溶剂粘接的发酵器，常引起产甲烷菌的中毒而使发酵失败。,9、沼气发酵装置的选择,按储气方式，可分为水压式、浮罩式和气袋式；按几何形状，可分为圆筒形、球形、椭球形、拱形、长方形、坛形等按埋设位置，可分为地下式、半埋式和地上式三大类；按建池材料，可分为砖结构、混凝土结构、钢筋混凝土结构、玻璃钢、塑料和钢丝网水泥、Lipp罐和搪瓷钢板罐等；按发酵温度，可分为常温发酵、中温发酵和高温发酵。按阶段划分可为两阶段发酵，一级发酵和两级或多级发酵等。按发酵机制，可分为常规型、污泥滞留型和附着膜型三大类,消化器或称沼气池是沼气发酵的核心设备，微生物的繁殖，有机物的分解转化，沼气
14、的生成都是在消化器里进行的，因此消化器的结构和运行情况是一个沼气工程设计的重点。消化器的工艺类型，根据消化器水力滞留期（HRT）、固体滞留期（SRT）和微生物滞留期（MRT）相关性的不同，分为三大类。在一定HRT条件下，设法延长SRT和MRT,并使微生物与原料充分混合,是厌氧消化器科技水平提高的主要方向。,（1）消化器,USR是一种简单而又低值的反应器，它能自动形成比HRT较高的SRT和MRT，未反应生物固体和微生物靠自然沉淀滞留于反应器内，可进入高SS原料如畜禽粪水和酒清废液等，而且不需要出水回流和气/固分离器。,（2）升流式固体反应器 USR,（3）全混式厌氧发酵,技术是在常规厌氧消化器内
15、安装了搅拌装置。使发酵原料和微生物处于完全混合的状态;该消化器常采用恒温连续投料或半连续投料运行，适用于高浓度及含有大量悬浮固体原料的处理。,（4）塞流式消化器,PFR是一种长方形的非完全混合式消化器，原料从一端进入，呈活塞式推移状态从另一端流出。由于消化器内沼气的产生，呈现垂直的搅拌作用，而纵向搅拌作用甚微。在进料端呈现较强的水解酸化作用，甲烷的产生随着向出料方向的流动而增强。由于该体系进料端缺乏接种物，所以要进行固体的回流。为减少微生物的冲出，在消化器内应设置挡板以有利于运行的稳定。,塞流式消化器,（5）HCF厌氧工艺,HCF是一种塞流、混合及高浓度特点相结合的发酵装置，厌氧罐内设机械搅拌
16、，以塞流方式向池后端不断推动，HCF厌氧反应器的一端顶部有一个带格栅并与消化池气室相隔离的进料口，在厌氧反应器的另一端，料液以溢液和沉渣形式排出。HCF厌氧工艺发酵料液干物质含量可达8。,(6)升流式厌氧污泥床（UASB）,UASB是目前发展最快的消化器，其特征是自下而上流动的污水穿流过膨胀的颗粒状的污泥床。消化器分为三个区，即污泥床、污泥层和气/固分离器。,升流式厌氧污泥床（UASB）,10、建池材料,消化器选用的材料有钢筋混凝土结构、搪瓷钢板结构、钢板焊接、利浦罐等。,11、沼气的净化,(1)沼气的脱水通常采用重力方法，或者在输送沼气管路的最低点将管路中水蒸气排除。,沼气的脱水,沼气脱水装
17、置1.堵板；2.出气管；3.筒体；4.竖置滤网；5.封头；6.排气管；7.进气管；8.横置滤网,(2)沼气脱硫,沼气脱硫采用干式脱硫、湿式脱硫和生物脱硫。用于能源直接燃烧的沼气中H2S浓度应低于20毫克/米3，用于直接发电的沼气中H2S浓度为300毫克/米3畜禽场的沼气中H2S浓度在0.0284.5克/米3之间，平均为1.79克/米3。,（3）化学脱硫(干法氧化铁脱硫),在常温下将沼气通过脱硫剂床层，沼气中的H2S与活性氧化铁接触，生成三硫化二铁，然后含有硫化物的脱硫剂与空气中的氧接触，当有水存在时，铁的硫化物又转化为氧化铁和单质硫。这种脱硫再生过程可循环进行多次，直至氧化铁脱硫剂表面的大部分
18、孔隙被硫或其他杂质覆盖而失去活性为止。当沼气中H2S浓度较高时，脱硫剂需经常更换。,化学脱硫塔,压力稳定，运行安全费用低。但冬天易结冰。,储气不受温度影响，是今后的发展方向，但有电耗，须有备用电源。,储气不受温度影响，储气容积小；但有电耗，运行费用高，每年需安检。,沼气储存,湿式储存,干式低压储存,干式高压储存,12、沼气储存,沼气储存,厌氧消化装置本身工作状态的波动及进料量和浓度的变化，厌氧消化装置产生的沼气量也一直处于变化状态。并且沼气的产生基本上是连续的，而沼气的使用通常是间歇的。为保证各用气点正常供气，设置沼气贮存设备。储气柜容积按产气量的5060%计算；民用、发电或烧锅炉各一半时，按
19、产气量的40计算。,沼气储存系数,五、三沼利用,1、沼气输配系统,2.沼气发电,用于发电的沼气，其组分中甲烷含量应大于60，硫化氢含量应小于0.05，供气压力不低于6kPa。以柴油机改装为全燃沼气的奥托机时，因为沼气中含CO2，在不改变原发动机容积的情况下，由于不能增加混合气的热值，所以沼气发动机热效率一般在2530范围。发动机的热效率为35%，发电机的热效率为90%时，则每立方米沼气可发电约2度。,沼气发酵液不能直接排放，否则会导致二次污染，必须后处理加以资源化利用。沼气发酵液作为有机肥应根据当地土壤状况和种植施肥情况应用于果树、养鱼、种花和蔬菜、大田种植业。,3、沼肥的综合利用,沼渣、沼液
20、储存期,厌氧发酵残留物的利用,沼液中含有氮、磷、钾、钙、铜、锌、铁、B族维生素、赤霉素、氨基酸和酶活性物质。沼气厌氧发酵后约95%的寄生虫和有害细菌被杀灭发酵后的沼液无机元素络合，进行沼渣、沼液深加工，生产多元复合营养有机复合有机肥，有利于植物的优质生产和某些病虫害防治。,沼肥利用的紧迫性,养殖场的沼渣沼液卖不出去，沼气工程很难具有自生能力，效益难以最大发挥。使用沼渣沼液生产农产品是保障沼气工程增收的重要条件。彻底解决环境污染和资源利用,有机肥的加工与储运,有机肥加工设施应包括物料处理、配肥、包装、储存等设施、设备。根据原料的性质确定不同的加工工艺，以节能、高效、方便操作与维护、保证安全生产为
21、原则。沼液利用输送设施宜采用管道输送和沼液运输罐车相结合的输送方式。,沼肥利用可行性和必要性,过量使用化肥造成的水体富营养化过量使用农药造成土壤中有毒元素的增加农产品中的有害物质超标，影响人体健康等。畜禽养殖增长显著快于种植业，意味着畜禽粪便供给的上升。沼渣沼液的收益比发电收益更多。,沼肥利用可行性和必要性,随着饲料结构的改善，畜禽粪便中的能量和养分越来越多，其用于能源开发的条件改善了，其用于农业的条件得到改善。中国生态农业的实施空间越来越宽，有机农产品的地位越来越突出，产品品牌作用越来越显著，对有机肥的需求显著增加。消费者所需的有机农产品种类越来越多，有能力购买有机农产品的消费者群体越来越大
22、，消费者购买有机农产品的支付意愿越来越高。,沼肥利用需解决的问题,沼气工程如何与生态农业结合。种植业与养殖业的平均规模越来越不对称，畜禽粪便集中点与农田林地的平均距离越来越长，沼肥的运输成本有多大?采用何种设施、运输方式把沼肥运到农田果园等地方？农户能接受的沼渣、沼液价格是多少？最大的运输距离是多少？生产何种等级的绿色产品，绿色产品销往何处？服务体系,六、概述,一是工程质量、安全验收层次，包括中间验收与单项工程验收两个环节。二是项目竣工验收层次，包括初步验收和竣工验收两个环节。,建设项目建设完成的标志,（1）按照批准的可行性研究报告、初步设计，主要内容建设完成。（2）各环节验收资料完整，结构安
23、全、消防安全等专业工程验收合格，环保、节能、劳动安全与卫生等专项要求符合规定。（3）竣工验收结论合格。,项目中间验收,分项工程应由施工单位专业质量检查员、监理工程师或项目管理单位专业技术负责人参加，由监理工程师或项目管理单位专业技术负责人组织验收工作。分部工程验收。分部工程应由总监理工程师（建设单位项目负责人）组织施工单位项目负责人和技术、质量负责人等进行验收。地基与基础、主体结构分部工程的勘察、设计单位工程项目负责人和施工单位技术、质量部门负责人也应参加相关分部工程验收。,单项工程验收,采用承包商申请、建设单位组织，合格后发给交工验收证书的方式。主要应针对不同单位工程组合形成的单项工程质量进
24、行验收。重点验收单项工程形成的使用功能、生产和服务能力，通过联合试车测试方式对联合试车测试项目和项目主要功能进行检查和评定。全部单项工程验收合格后，方可进行项目初步验收和竣工验收。,初步验收,农业建设项目初步验收是项目验收的重要阶段，验收工作从以工程质量、安全、功能为核心的单项工程验收、中间验收转向建设质量、安全、功能、管理、资金、效果、目标等全方位、多领域的验收工作。根据农业建设项目竣工验收管理规定，农业建设项目必须组织初步验收，合格后方可申请竣工验收。没有组织初步验收或验收不合格的项目不能进行竣工验收。,初步验收一般规定,沼气工程项目初步验收应贯彻项目法人责任制、参建单位工程质量领导人责任
25、制、工程质量终身负责制等各项工程质量领导责任制度。建设单位法定代表人应作为项目初步验收的第一责任人，领导项目初步验收工作，并对初步验收工作负总责。,初步验收一般规定,项目的设计、施工、监理、供货、管理等单位是项目初步验收的主要参加单位，并应按照承担的参建任务对项目初步验收相关内容负相应职责。项目初步验收应在各单项工程验收合格的基础上进行，建设单位应通过初步验收对项目建设完成情况、管理情况、资金到位与使用情况、工程质量、安全状况、固定资产形成情况、建设目标实现情况做全面总结，评价项目建设效果。,初步验收主要内容,检查项目建设情况。核定已经完成和没有完成的建设内容。检查法规制度执行情况。开展竣工财
26、务决算和审计。收集整理项目建设档案。撰写总结报告，填写项目初步验收表。,初步验收合格条件,初步验收单项工程验收、中间验收资料齐全、数据全面、记录规范、签章完整。财务管理规范，资金使用合规；竣工财务决算规范、真实，并经中介审计机构出具了审计报告。项目投产、运行、使用各项准备工作已经完成，可以投入使用，已经具备试生产、试运行能力。生产、服务、管理人员配备齐全、培训到位，项目各项运行管理制度已经建立，运行使用所需经费已经落实。,项目竣工验收,建设项目竣工验收工作应由农业建设项目审批、管理部门组织实施，项目设计、施工、监理、供货商、建设管理等有关各方根据承担的建设任务参与、配合验收工作。建设单位在申请
27、竣工验收前，应完成初步验收工作，并做好项目实施收尾和竣工验收的各项准备工作。,竣工验收主要内容,农业基本建设项目竣工验收的主要内容是：对项目整体完成情况、建设质量情况、资金使用情况、执行法规情况、竣工档案情况、竣工财务决算与审计情况、运行和效益情况等进行全面验收、总结、评价。,竣工验收合格条件,建设内容全部完成。档案资料整理合格。工程质量安全可靠。项目建设达到目标。项目初步验收合格。项目财务管理规范。,沼气工程技术验收,密封是一道重要工序。施工中应注意建池的密封，不能有缝隙和沙眼，形成漏气。沼气池建成后，用纯水泥浆打底，抹1：2.5水泥沙浆找平压实，将基层清理后充分浇水湿润，接着开始做密封层。
28、,沼气工程技术验收,为保证安全和沼气池的正常使用，必须经过压力实验。沼气工程建成及输气系统安装后，要参照国标 GB4751中第721和722条规定进行打压验收。,1、试压检验-水压法,向沼气池内注水至溢流高度，稳定后观察12小时，当水位无明显变化时，表明发酵池及进料管系统不漏水之后方可进行水压试验。关闭池体通向气空间的所有阀门，在池顶气空间接好测压仪表或形压力计，对气空间做好全面的密封处理，此后继续向沼气池内注水；当压力达到最大设计压力时停止加水，记录好压力值，稳压观察 小时。当压力下降在310以内时，可确认沼气池抗渗性能符合要求。,2、试压检验-气压试验法,与前面的区别是在注水稳压观察后，向
29、罐（池）内不是再注水，当压力达到最大设计压力时停止加水，记录好压力值，稳压观察 小时。而是注气后观察沼气池的压力降在310以内，确认抗渗性能符合要求。,3、沼气的验收,与沼气池配套的所有管道、阀门均应根据其各自的运行压力，分别用清水进行承压检验。沼气的压力表和流量计要进行质量验收和调试，以保证其安全、可靠、灵活和准确。运行前的试车是非常重要的工作，否则在投产后再发现上述先天性缺陷，就会给补救维修工作带来麻烦。,4.沼气的整体验收,沼气池的气密性验收完成后，接着进行包括输配管路的全系统气密性和防渗漏验收。单体验收和分段验收合格后，进行全系统验收，确保全系统不渗水、不漏气后，再进行沼气工程的发酵启动运行工作。隐蔽工程记录,谢谢,2010年7月30日,
