***市***牧场沼气发酵工程设计方案编制单位：武汉***环保科技有限公司编制日期：二零一一年四月目录第一章概述 (3)第一节项目概况 (3)第二节设计原则 (3)第三节设计范围 (4)第二章沼气发酵工程总体设计 (5)第一节主要设计依据 (5)第二节沼气发酵工程建设规模 (6)第三节沼气发酵工程位置 (6)第四节污水水质 (6)第五节工艺方案的确定 (7)第六节治理工艺流程 (8)第七节工艺流程特点 (9)第三章沼气工程主要处理设施的设计及设备选型 (9)第四章建筑结构设计 (12)第一节概述 (12)第二节结构设计 (12)第五章电气 (13)第一节范围 (13)第二节供电电源 (13)第三节负荷计算 (13)第四节照明及接地保护 (13)第六章消防篇 (15)第一节防火等级 (15)第二节防火措施 (15)第七章机械设备设计 (16)第一节设计原则 (16)第二节设备选型 (16)第八章节能设计 (17)第九章劳动安全卫生 (18)第一节主要安全隐患 (18)第二节设计中采取的主要防范措施 (18)第十章组织机构 (20)第十一章工程指标 (21)第十二章工程技术经济指标 (24)第十三章施工期限 (25)第一节施工时间 (25)第二节保证施工进度的措施 (25)第十四章中标后在设计及施工期采取的措施 (28)第十五章调试操作运行管理和人员培训 (29)第十六章存在的问题与建议 (30)第一章概述第一节项目概况项目名称：奶牛养殖场沼气发酵工程工程地址：***市大通区九龙岗陈巷村张小集东队建设单位：***市***牧场设计单位：武汉***环保科技有限公司项目概况：***市***牧场位于***市大通区九龙岗陈巷村张小集东队.常年存栏量为1000头，为社会提供大量优质绿色奶源。

由于在养殖过程中会产生大量的负责有机高浓度废水，该废水是发酵产沼气的重要原料；为了响应国家的节能减排、变废为宝计划，***市***牧场的相关领导决定在该牧场建造一套产沼气工程，我司应该***牧场领导的委托，设计本《沼气发酵工程设计方案》，供有关领导参考。

第二节设计原则1、贯彻执行国家和安徽省关于环保的政策，符合国家有关法规、规范及标准。

2、选择稳定可靠、技术先进、投资省、运行费用低、管理简单、维修费用少、运行灵活的产沼气工程的新工艺，确保产沼气量大且稳定。

3、通过设计中的总体优化，采用先进的节能技术，节约能源，最大限度低降低运行费用。

4、妥善处理和处置发酵过程中产生的各类沼液和沼渣，选用噪声小的设备，避免对环境造成污染。

5、结合建设场地的实际情况，在方便施工安装的前提下，力求各构筑物尽量集中，布置紧凑，节省占地。

同时考虑发酵工程的整体建筑风格与养殖场建筑风格相协调一致。

第三节设计范围本工程方案设计的范围包括对***市***牧场沼气发酵工程的沼气、沼液和沼渣的产生、利用工程进行论证，并对发酵工程建造工程中其他的附属设施、建筑结构、电气自控、通风和环保、节能等各专业进行设计分析；对某些关键设备的选型进行论证。

第二章沼气发酵工程总体设计第一节主要设计依据一、业主提供的水质、水量资料。

水质：COD≤1600mg/L、BOD≤587mg/L、SS≤1065mg/L、NH3-N≤87 mg/L、P≤29 mg/L、粪大肠菌群数>5000个/100ml、蛔虫卵>20个/L。

水量：70T/D；二、我单位所完成同类工程所取得的实际经验和实际工程参数。

三、给水排水工程和沼气工程建设有关技术规范；四、设计采用的主要规范和标准1、《室外排水设计规范》（GBJ14-87，1997年版）2、《砌体结构设计规范》GB50003-20013、《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-88）4、《泵站设计规范》（GB/T50265-97）5、《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）6、《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）7、《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）8、《建筑设计防火规范（修订书）》（GBJ16-87）9、《构筑物抗震设计规范》（GBJ50191-92）10、《污水泵站设计规程》（GBJ08-23-91）11、《工业企业噪音控制设计规范》（GBJ.87-85）12、《地下工程防水技术规程》（GBJ108-87）13、《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-92）14、《低压配电设计规范》（GB50054-95）15、《污水综合排放标准》（GB8978-1996）16、《工业企业设计卫生标准》（TJ36-79）17、《民用建筑隔音设计标准》（GBJ118-88）18、《工业企业总平面设计规范》（GB50187-93）19、《规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范》20、《规模化畜禽养殖场沼气工程运行、维护及其安全技术规程》第二节沼气发酵工程建设规模***市***奶牛场养殖废水排水量详见下表。

表2-1第三节沼气发酵工程位置沼气发酵工程位置考虑设置在总厂区的边角，靠近灌溉河流下游的地方,尽量建在厂区的下风向。

具体位置已由业主确认。

第四节污水水质一、沼气发酵工程进水水质依据业主提供的《环境影响报告书》表2-9的资料，废水源强及排放情况如下表2-2：表2-2 生产废水水质水量情况一览表二、沼气发酵工程产生的沼液、沼渣处理本项目产生的沼液、沼渣不直接不外排，全部由以农家肥的形式出售给当地周围的农民，再有当地农民拉走进行后续处理。

第五节工艺方案的确定一、废水的来源废水来源，主要包括（1）养殖场废水；（2）挤奶大厅冲洗废水；（3）冲洗圈栏废水；（4）生活污水二、废水发酵产气思路：奶牛场养殖废水含有大量的有机化合物，如CODcr、氨氮、SS等含量很高，而牛粪中含有的大量未被消化的纤维的预处理也是该类发酵产沼工程变废为宝的首选。

发酵产沼气工程主要的通过运用废水处理微生物处理技术中的厌氧处理技术，通过厌氧菌分解水中的有机物，从而产生沼气的过程。

有厌氧技术因其既能处理废水降解CODcr，又能产生大量的沼气，因而成为沼气处理工程的首选工艺。

而厌氧技术中，二相厌氧处理技术与单相厌氧技术相比更适于发酵产沼工程。

基于以上思路以及原则，本工程拟采用调节水解——水解酸化——USR发酵池———沼液储存池等相结合工艺，工艺流程图见图2-1。

来自奶牛场的废水首先进入调节水解池。

调节水解池作用有三：一是分离作用，在进水处设置搅拌器及格栅。

搅拌器的作用是将牛粪充分打散，将未被牛所消化的粗纤维从粪便中分离出来，以免在后续处理容器中结壳。

格栅设置二道，一粗一细，粗格栅在前，细格栅在后。

采用人工格栅。

二是均值均量，其暂存缓冲作用能够使进入后续处理系统的水质和水量都保持稳定，有利于后续处理系统的正常及稳定的运行。

三是水解作用，废水在回流的产酸菌的作用下，将废水中大的有机分子分解成易降解的小分子有机分子，提供废水的可生化性，便于废水在沼气池中充分发酵，提高产气率的同时其污染物处理效率也得到大幅度提高。

废水由泵提升到水解酸化池进行水解酸化处理。

水解酸化处理最要是借助厌氧处理的前两个阶段：水解和产酸，使废水中难以降解的有机物得到了很大的改变，转化为易于生物降解的小分子有机化合物，为后期的发酵产沼气提供必要的条件。

水解酸化池的出水经蒸汽加热后流入USR 池(上流式厌氧固体反应器)进行发酵产沼气处理。

USR 发酵产沼气分四个阶段：第一阶段（即水解阶段），大分子物质降解为小分子物质，难于好氧生物降解的物质转化为易于生化降解的物质（溶解性的单体或二聚体、葡萄糖、氨基酸）；在第二阶段（产酸阶段）碳水化合物降解为脂肪酸，主要是醋酸、丁酸、丙酸、水和氢气；在第三阶段（产乙酸阶段）消化细菌将产酸阶段产生的丁酸、丙酸和乳酸等进一步降解为乙酸；在第四阶段（产甲烷阶段），消化细菌将乙酸分解为甲烷、二氧化碳。

USR 反应器相比UASB 强化了布水和排渣二个系统，更适合用于处理高悬浮物的有机废水，有着更高的产气率，是沼气工程的首选。

经过发酵处理后的沼液，自流入储液池进行储存；而发酵池产生沼渣则定期泵入储渣池储存。

第六节 治理工艺流程一、沼气发酵工程的工艺流程图：达标排放第七节工艺流程特点1. 厌氧部分采用USR工艺，适合处理高SS的有机废水，具有很高的产气率。

是沼气工程的首选工艺。

更重要的是，其灵活性很大，如果因为沼气的回收利用能够申请国家资金，其沼气工程的投资大为减省。

2. 该工艺流程中污水只有一次泵提升。

其余工序采用重力自流即可满足工艺需求，其运行费用很省。

3. 沼渣池顶部接旁通管至调节水解池。

这样可以使沼液池上部清液可以回流至调节池，而底部沼渣经过多次浓缩，再进行风干出售，能够节约运行成本。

第三章沼气工程主要处理设施的设计及设备选型1 调节水解池调节水解池为汇集生产废水的场所。

为钢筋砼地下结构。

池内设有提升泵二台（一用一备），自控液位计一套以及搅拌泵一台。

集水池的设计参数为：停留时间：18.5hr有效容积：55.5m3有效尺寸： 5.0m⨯3.0m⨯4.0m1.1提升泵主要用于调节水解池生产废水提升至水解酸化池而设，提升泵的型号为：25QW8-15-0.75为无堵塞潜污泵，其特性参数为：型号：25QW8-15-0.75流量：Q=8m3/hr扬程：H=15m功率：N=0.75kw1.2粗格栅、细格栅粗格栅的作用是拦截水渠污水带过来的比较大的漂浮物，如树叶、纸巾等。

细格栅的作用是拦截经搅拌器搅拌后污水中的直径大于5.0mm的悬浮物，减小后续固液分离机的负荷，防止固液分离机经常性的堵塞。

粗格栅栅间距20.0mm，处理负荷3m3/h。

细格栅栅间距5.0mm，处理负荷40m3/h1.3搅拌器搅拌器采用泵抽水回流搅拌，其主要作用是将奶牛粪便在调节水解池内打散，可溶性有机物跟随尿液到下一个处理单元，而分离出来的未被消化的粗纤维被细格栅拦截去除掉。

2 水解酸化池水解酸化池的作用是调节从水解池泵入的水的水质和提高废水可生化性，起到调节水质和降低COD的作用。

水解酸化池的设计参数为：停留时间：18.5hr有效容积：55.5 m3有效尺寸： 5.0m⨯3.0m⨯4.0m3 USR池USR的作用是利用污水与污泥相接触而发生厌氧反应，产生沼气，从而使废水中大部分COD得到降解。

USR为地下式钢砼结构。

设有进料管、循环管、排渣管和保温层，为了稳定冬春两季USR池产气，提高产气率，减少USR池的死体积，设计回流发酵液的方式使反应器得到搅拌,HRT为5.0d，池体设保温层，发酵温度为中温。

USR的设计参数为：停留时间： 5.2d有效容积：365.0m3构筑尺寸： 5.0m×20.0m×4.5m4 沼液储存池该池是主要是存储从发酵池流出的沼液，该池的设计参数为：停留时间：18.5hr有效容积：55.5 m3有效尺寸： 5.0m⨯3.0m⨯4.0m5 沼渣池沼渣池主要储存由发酵池排出的沼渣，该池为钢筋砼结构，其有效容积为54m3。