处理畜禽粪污的沼气工程
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Y a n g z h i j i s h u从现阶段我国的奶牛养殖场发展情况来看,因为经济和技术等相关方面的原因,并没有真正意义上有效处理好奶牛养殖场的粪污问题,而此类问题对于奶牛产业的可持续发展会造成很大程度的负面影响,因此对其进行综合治理,是迫在眉睫的事情。
一、奶牛养殖场粪污处理沼气工程建立背景新形势下,规模化奶牛场粪污治理工程应以生态农业循环经济为目标,以养殖场粪污为资源,全方位、多层次、多功能、快速率地开发粪水资源,有效地处理好养殖产生的大量粪便、污水,减少并消除对周围环境的污染。
经过调研,当前针对规模奶牛场的粪污进行切实有效的清理,具体的方式主要包括人工清粪、刮板清粪、水冲清粪、拖拉机铲车清粪、吸粪车清粪等,处理模式主要有“种养一体处理模式”“沼气工程模式”“循环利用模式”“污水纳管模式”和“有机肥模式”,粪污的最终出口能够通过直接或者间接的形式,真正意义上有效实现粪污的还田,充分利用粪污资源,对其进行二次利用。
随着新建的大型规模奶牛场规模和数量的日益增多,在针对粪污进行处理的过程中,可以有效利用沼气工程技术,切实有效的实现资源的回收再利用。
结合这样的情况,本文有针对性的选择某市的沼气工程的规模奶牛场作为具体的案例,希望能够为切实有效的进行奶牛场粪污处理利用,提供一定的参考和借鉴。
二、该奶牛场的基本情况简介该奶牛场占地面积731亩,总建筑面积约70000㎡。
符合防疫要求,建有4个区域:1个生产区、1个办公生活区、1个饲料储藏区(含后勤供应区)和1个粪污处理区。
生产区包括犊牛舍、育成牛及成母牛舍、饲喂棚、产房、挤奶厅。
采用高强度钢结构标准牛舍,自由卧栏;引进国际先进的并列式挤奶机,TMR 采用集中配送饲喂方式。
奶牛常年存栏量5000头,其中成母牛2900头,后备牛2100头。
相对来讲,该奶牛场的奶牛粪污排放量是比较大的,所以要针对巨大的粪污量进行科学合理的处理,有效实现二次利用,应用沼气工程模式能够使其呈现出十分显著的经济效益和生态效益。
畜牧业大中小规模养殖户沼气处理项目技术方案目录目录 ............................................................................................................................................ - 2 - 第一章项目概况................................................................................................................................. - 4 -1.1项目规模 (4)1.2项目必要性 (5)1.3工程范围 (6)1.4编制单位 (6)第二章设计依据、原则、思想............................................................................................................. - 9 -2.1设计规范与标准 (9)2.2设计原则 (10)2.3设计思想 (11)2.4设计布局 (11)第三章工艺设计................................................................................................................................ - 13 -3.1工艺设计依据 (13)3.2工艺设计计算 (13)3.2.1 水力滞留时间计算.................................................................................................................. - 13 -3.2.2 进料浓度计算(COD) ......................................................................................................... - 13 -3.2.3 容积有机负荷 ........................................................................................................................ - 14 -3.2.4沼气产气量计算 ..................................................................................................................... - 14 -3.3工艺选择 (15)3.4工艺流程简述 (15)3.5主要工艺设备描述 (18)3.5.1 预处理系统 ............................................................................................................................ - 18 -3.5.2 CSTR厌氧反应系统 ................................................................................................................ - 20 -3.5.3 后处理系统............................................................................................................................ - 23 -3.5.4 沼气净化、贮存、利用及余热系统......................................................................................... - 24 -3.6构筑物及设备清单 (27)第四章效益分析............................................................................................................................... - 28 -4.1社会效益 (28)4.2经济效益 (28)4.2.1运营成本分析.......................................................................................................................... - 28 -4.2.2经济效益评价......................................................................................................................... - 29 -4.2.3静态资金回收期 ..................................................................................................................... - 30 -4.3生态效益 (31)第五章培训 ..................................................................................................................................... - 32 -5.1培训的意义及关键因素 (32)5.1.1 重要性.................................................................................................................................... - 32 -5.1.2关键因素 ................................................................................................................................ - 32 -5.2制定培训计划的结构 (33)5.3利用现代化高科技的培训 (37)5.4外部培训方式 (37)5.5具体培训方案 (38)5.5.1 理论培训(初级培训)........................................................................................................... - 39 -5.5.2 现场培训 ............................................................................................................................... - 39 - 第六章服务与承诺 ............................................................................................................................ - 41 - 附件1 工艺流程图............................................................................................................................. - 43 - 附件2 构筑物及设备清单 ................................................................................................................ - 43 -第一章项目概况1.1项目规模根据养殖规模的实际情况分二类:一:小规模养殖户沼气处理项目养殖规模:按日存栏数300头猪计设计参数:均按成年育成猪算,第头猪每天产粪3.5kg,产尿5kg产生粪污:Q1=(3.5kg粪/天.头猪+5kg尿/天.头猪)* 300头=4250 kg粪污/天=4.25m3/天猪舍冲洗:Q2=5m3/天(含场区生活污水及粪污混合物)日处理量:Q d=Q1+Q2=9.25m3/天设计思想:中国的北方地区地处北纬42o至53o53’之间,紧靠西伯利亚冷空气源地,是中国最冷的自然区,冬季温度太低,沼气产量不高,所以控制沼气池内部温度是一个关键的技术。
畜禽粪污处理主推技术为推动畜禽养殖业污染防治工作,促进粪污无害化处理和资源化循环利用,提高畜禽标准化规模养殖水平,促进畜牧业健康可持续发展,适应生态文明建设和美丽乡村建设的需要,现将畜禽粪污处理主推技术如下:一、猪场(一)沼气工程技术沼气工程技术在猪场粪污处理实践中主要采取以下模式:1.沼气(厌氧)还田模式。
又称农牧结合方式,根据畜禽粪便污水中养分含量和作物生长的营养需要,将畜禽养殖场产生的废水和粪便无害化处理后施用于农田、果园、菜园、苗木、花卉种植以及牧草地等,实现种养结合。
该方式适用于远离城市、土地宽广、周边有足够农田的养殖场。
2.沼气(厌氧)自然处理模式。
采用氧化塘、土地处理系统或人工湿地等自然处理系统对厌氧处理出水进行处理。
主要利用氧化塘的藻菌共生体系的好氧分解氧化(好氧细菌)、厌氧消化(厌氧细菌)和光合作用(藻类和水生植物),土地处理系统的生物、化学、物理固定与降解作用,以及人工粪污处理主推技术湿地的植物、微生物作用对厌氧处理出水进行净化。
适用于距城市较远、土地宽广、地价较低、有滩涂、荒地、林地或低洼地可作粪污自然生态处理的地区。
3.沼气(厌氧)达标排放模式。
即采用工业化处理污水的模式处理生猪养殖场排放的粪污,该方式的畜禽养殖粪污处理系统由预处理、厌氧处理(沼气发酵)、好氧处理、后处理、污泥处理及沼气净化、贮存与利用等部分组成。
需要较为复杂的机械设备和要求较高的构筑物,其设计、运转均需要具有较高技术水平的专业人员来执行。
适用于地处大城市近郊、经济发达、土地紧张地区的规模猪场粪污处理。
采用这种模式的一般为大型规模养殖场。
4.生物质能源利用模式。
主要是沼气发电。
将厌氧发酵处理产生的沼气用于发电,产生电能和热能。
具体过程是将畜禽养殖场鲜粪集中收集后,通过上料系统投入厌氧反应器。
畜禽舍冲洗水汇集到集水池后泵入厌氧反应器的前部,在反应器内搅拌装臵作用下,形成高浓度的发酵液。
粪污经厌氧消化,产生的沼气进入发电系统进行发电。
说明畜禽粪便沼气发电处理的工艺流程和特点介绍如下:
畜禽粪便沼气发电处理的工艺流程是:将收集到的畜禽粪便经过预处理系统进行除臭、除砂操作,得到洁净的粪污,再经过预热即可作为发酵原料连续不断的投入反应容器内进行厌氧消化反应生产沼气。
将发酵罐中储存的沼气通入脱硫塔进行脱硫操作,再经过脱水处理,沼气净化后即达到规定的技术标准,存入高压储气罐和球形双膜气柜,供周边农户炊事燃烧和发电机组燃烧发电。
畜禽粪便沼气发电处理的特点有:处理量大、产沼气量多、便于管理、运行费用低的优点,且产生的沼气可用于发电,具有较好的应用前景。
畜禽粪污资源化利用实施方案一、背景介绍:随着农业生产的不断发展,畜禽养殖业规模扩大,畜禽粪污问题日益突出。
传统的处理方法包括填埋、焚烧和排放等,这些方法存在能源浪费、环境污染和资源浪费等问题。
为了实现畜禽粪污资源化利用,减少环境压力,需要制定相应的实施方案。
二、目标确定:1. 将畜禽粪污转化为有机肥料,为农业生产提供养分。
2. 利用畜禽粪污产生的沼气,用作能源供应。
3. 减少畜禽粪污对环境的污染。
三、实施方案:1. 建设沼气池:在养殖场建设沼气池,将畜禽粪污进行沼气发酵,利用发酵产生的沼气进行能源供应。
同时,沼渣可以用作有机肥料。
2. 分离固液态粪便:引入固液分离技术,将畜禽粪污进行固液分离。
固态粪便可以作为有机肥料,液态粪便则进一步提取脱水处理,将液体部分用来灌溉农田。
3. 建设粪便处理设施:建设畜禽粪便处理设施,包括露天发酵堆肥场和气密发酵设施。
利用这些设施,将畜禽粪便进行发酵处理,将其转化为有机肥料。
4. 推广利用新技术:推广利用高效微生物菌剂和生物组合菌剂等新技术,促进畜禽粪污的快速有效分解,提高资源化利用效率。
四、保障措施:1. 加强宣传教育:通过宣传教育,提高畜禽养殖从业者的环保意识,增强他们对畜禽粪污资源化利用的重视程度。
2. 建立政策支持:制定相应的政策,鼓励和支持畜禽养殖场建设沼气池和粪便处理设施,提供相应的经济补贴和技术支持。
3. 加强监管管理:加强对养殖场的监管和管理,确保养殖场按照规定的处理畜禽粪污的要求进行操作,并加强对发酵堆肥场和气密发酵设施的运行管理。
五、实施效果评估:建立监测系统,对实施方案的效果进行评估。
评估指标包括有机肥料产量、沼气产量和粪便处理效果等。
根据评估结果,适时对实施方案进行调整和优化,使其能够更好地推广和应用。
六、总结:通过以上的实施方案,畜禽粪污可以被高效地转化为有机肥料和能源,并减少对环境的污染。
同时,通过推广利用新技术,能够进一步提高资源化利用的效率。
畜禽粪污处理沼气工程方案前言随着人口增长和经济发展,人们的需求不断增长,而这也加剧了环境污染。
尤其是在农村地区,农村人口密度高,畜禽养殖密度也高,因此畜禽粪便的处理问题也越来越严重。
畜禽粪便不仅会产生污染,还会产生气体,对环境和人类健康都带来危害。
为了处理这些问题,我们需要建立一个畜禽粪污处理沼气工程,可以有效地解决这些问题。
设计方案我们的畜禽粪污处理沼气工程主要由沼气池和处理系统两部分组成。
沼气池沼气池是一个基于微生物反应的处理设施,可以将有机物转化为可用能源。
在本方案中,沼气池主要有以下两个作用:1.将畜禽粪便转化为可再利用的有机肥2.将畜禽粪便产生的沼气收集起来,做为生产能源供应处理系统处理系统主要用于处理沼气池中产生的液体和固体废物。
在我们的方案中,处理系统主要包括以下三个部分:1.液体处理将沼气池中产生的液体沉淀,根据沉淀速度和浓度级别,对底泥、液体和污水进行分类处理。
具体来说,我们主要采用物理过滤和生物净化两种方法,可以将液体处理后,可以达到国家环保标准。
2.气体处理处理沼气池中产生的气体,使用除臭设备和沼气用途设备进行处理。
经过处理后,沼气可用于发电和采暖。
3.固体处理对沼气池池底的固体进行处理,使其达到无害化处理的标准。
处理过程采用高温干燥和压力过滤技术,可以将底泥处理成有机肥,可以直接作为农田肥料使用。
工程建设在进行畜禽粪污处理沼气工程的时候,建设主要分为三个阶段:前期准备阶段、建设阶段和运营阶段。
前期准备阶段前期准备阶段主要包括项目可行性研究、项目建议书的撰写和申请、环境影响评估报告等等。
在这个阶段,主要要完成的工作包括方案的评估、技术选型、资金筹集等等。
建设阶段建设阶段分为两个部分:建筑和设备安装。
在建筑过程中,需要建造沼气池和处理系统等建筑。
在设备安装过程中,需要安装气体处理设备、液体处理设备和固体处理设备。
这个阶段主要的难点在于设备安装和沼气池建造。
运营阶段对于该工程,主要的运营阶段是保持沼气池的平衡和处理系统的有效性。
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。
畜禽粪污资源化整县推进项目实施方案一、项目背景与必要性随着我国农业发展的不断推进,畜禽养殖行业也得到了快速发展。
然而,畜禽养殖所产生的粪污却成为了环境负荷的主要来源之一。
大量的粪污排放不仅对周边环境造成了污染,还浪费了可再生资源。
为了解决这一问题,推进畜禽粪污资源化成为了当前急需解决的重大课题。
二、项目目标该项目的目标是通过推进畜禽粪污资源化,实现粪污的减量化、资源化利用,提高农业生产效益,并改善周边生态环境。
三、项目内容与方式1. 粪污收集与处理设施建设:在整县范围内建设畜禽粪污收集与处理设施,包括粪污收集罐、沼气池、肥料厂等。
通过集中收集和处理,减少粪污的直接排放,实现资源化利用。
2. 沼气利用工程建设:在每个乡镇建设沼气利用工程,将粪污中的有机物通过发酵产生沼气。
沼气可用于农户生活用气、灶用气和发电等,提高能源利用效率。
3. 肥料生产与销售:利用处理后的粪污制作有机肥,通过合作社等渠道将有机肥销售给农户,提高农业生产效益和土壤质量。
4. 农田废弃物综合利用:将农田中的废弃物(秸秆、农膜等)与处理后的粪污进行混合堆肥,制作有机复合肥,提高农田土壤肥力和作物产量。
5. 宣传与培训:通过宣传和培训活动,提高养殖户对粪污资源化重要性的认识,推动畜禽粪污资源化的普及和推广。
四、项目进展与时间安排1. 第一年:项目立项和设施建设准备工作。
开展调研,编制项目实施方案。
启动畜禽粪污收集与处理设施建设,选址、设计和施工准备。
2. 第二年:设施建设和运营。
完成畜禽粪污收集罐、沼气池、肥料厂等设施的建设并投入运营。
开展沼气利用工程建设。
3. 第三年:肥料生产与销售。
推动有机肥生产和销售工作,培育和扶持农田废弃物综合利用企业。
4. 第四年:农田废弃物综合利用。
推动农田废弃物与粪污混合堆肥的实施,并推广应用于周边农田。
5. 第五年:宣传与培训。
组织宣传和培训活动,提高养殖户和农民对粪污资源化的认识和理解。
五、项目成果与效益1. 粪污减排效果明显,环境污染得到有效控制。
畜禽粪污资源化处理的三种模式中国是世界第一养殖大国。
全国的1亿多个畜禽养殖场每年产生畜禽粪污约38亿吨,是既重要又大量的污染源,但如果能将其进行合理有效的处理和开发利用,实现畜禽粪污资源化,打造资源综合利用全产业链,便可实现畜禽粪污的变废为宝。
目前国内外规模化畜禽养殖粪便污水处理的单项技术较多,这里介绍“三分离一净化”、好氧堆肥、沼气工程三种处理模式。
一、“三分离一净化”处理模式“三分离”即“雨污分离、干湿分离、固液分离”,“一净化”即“污水生物净化、达标排放”。
这种模式是控制粪污总量,实现粪污“减量化”最有效、最经济的方法,适用于中小规模养殖户。
雨污分离系统:1、雨污分离将雨水和养殖场所排污水分开收集的措施。
雨水可采用沟渠输送,污水采用管道输送,养殖场的污水收集到厌氧发酵系统的进料池中进行后续的厌氧发酵再处理。
2、雨污分离系统建设方案建设雨污分离设施的内容包括需要建设雨水收集明渠和铺设畜禽粪污水的收集管道,保证雨水与粪污水的完全分离。
首先,在畜禽养殖厂房的屋檐雨水侧,修建或完善雨水明渠,尺寸据实际情况而定,一般为0.3m×0.3m。
其次,在厂房的污水直接排放口或收集池排放口,铺设污水输送管道,将污水输送至厌氧发酵系统的调浆池或进料池中。
干湿分离系统:1、干湿分离即将畜禽粪便先收集到储粪池中,再用水冲洗猪舍,冲洗水收集到粪水池中,再进行厌氧发酵,使猪粪与污水分开收集。
收集起来的畜禽粪便,经过后续的固液分离可再次降低其含水率,便于再利用。
2干湿分离系统建设方案建干粪收集池,基本尺寸为3m×4m×1m,可根据养殖场规模适当调整,购置粪污运输推车;建粪水收集池,基本尺寸为4m×10m×1m,可根据养殖场规模适当调整;完善粪污收集系统与厌氧发酵系统的衔接。
固液分离系统:1、固液分离对干清粪过程所收集的畜禽粪便再次脱水,获得含水率更低的粪渣(含水率一般可达65%以下),便于再利用;分离出来的粪水排往沼气池的进料池,进行发酵处理。
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。
3.1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。
3.2 “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。
3.3 “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。
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。
3.1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。
3.2 “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。
3.3 “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。
畜禽粪便无害化及沼气资源化利用效益分析技术简介:一、引言由于我国畜禽养殖业发展的特殊性,各地的“菜篮子”工程基地一般分布在城市近郊,集约化、工厂化、养殖头数多,高密度饲养,清粪方式为机械或水冲式。
产生的粪便和污水数量大、浓度高,且富含氮、磷,极易腐败,含水率高达98%以上,难以运输,因此造成的污染程度大。
特别由于中心城市规模的扩大和城镇化的建设,大中型养殖场的环境问题尤为突出。
畜禽粪便是一种有价值的资源。
畜禽粪便中含有高浓度的生物质资源,经厌氧发酵后可以产生优质清洁的能源——沼气。
沼气可以用于发电、锅炉、民用燃气等,可节省大量能源,获得可观的经济效益。
二、大中型沼气工程市场发展潜力大中型沼气工程是一个有效处理畜禽粪便的环境工程,是一个提供干净、便利燃气的能源工程,是一个实现废弃物资源化、生物质多层次利用,促进农业生态良性循环的生态工程,是实现中国农业可持续发展的一个重要环节和技术措施。
据2005年《中国畜牧业年鉴》,中国现有规模型养殖场(出栏500头以上养猪场、存栏100头以上奶牛场、出栏100头以上肉牛场、存栏5万只以上蛋鸡场和出栏5万只以上肉鸡场)7万多个,每天排放的粪尿及冲洗污水是环境的一个主要污染源。
但目前处理的数量还很有限,只有20%的粪便污水进行不同程度的处理,其中采用沼气工程仅为10%,多为养牛场和养猪场,80%左右的养殖场则直接将粪水排出场外。
因此,畜禽粪便污水资源化利用的潜力很大。
据调查资料,在中国现有的规模养殖场中,年存栏500头以上的大中型奶牛场526个,主要分布在东部地区,如北京、河北、上海、江苏和福建等地。
北京、天津、上海和广州等大城市郊区拥有1000头以上的现代化奶牛场180个。
年出栏500头以上的大中型肉牛场1485个,主要分布在内蒙古、黑龙江、河北、北京、新疆等地。
此外还有为数众多的猪场和鸡场。
大中型养猪场共计5000多个(年出栏3000头以上的),主要分布在广东、福建、浙江、河南、湖南、江西、四川等地;养鸡场的地区分布更加普遍,出栏10万只以上(以肉鸡为例)的大中型鸡场有1700多个。
沼气工程
处理畜禽粪污的沼气工程——以厌氧消化为核心技术,集粪便处理、沼气生产、沼气和沼肥资源化利用为一体的系统工程。
沼气工程的作用——⑴解决重点区域畜禽粪污对周围环境的污染问题,改善项目实施区农业生产和人民生活环境质量。
⑵替代化石能源,降低温室气体排放;对提高国家能源供应安全性有积极作用。
⑶带动相关产业发展:沼气工程专业制造,沼肥加工与销售,社会化服务体系等。
沼气工程建设内容(一池三建)——“一池”:沼气发酵池(也称厌氧消化器),即在厌氧条件下,利用厌氧微生物分解有机物并生产沼气的装置。
“三建”:①预处理系统,包括格栅、沉砂、调节水质和水量、计量、进料等设施;②沼气利用系统,包括沼气净化、储存、输配和利用(发电、民用、烧锅炉)等设施;③沼肥利用系统,包括沼渣、沼液的中转、调蓄、综合利用或进一步处理的设施。
产业链与循环经济——
Ⅰ基础知识
1.1 沼气发酵的生物作用——沼气发酵微生物是人工制取沼气的最
重要因素,有了大量的沼气微生物,并使各种类群的微生物获得基本的生长条件,沼气发酵原料才能在微生物的作用下转化为沼气。
沼气
发酵过程中主要有五大菌群(发酵性细菌、产氢产乙酸菌、耗氢产乙酸菌、产甲烷菌)参与活动。
1.2 沼气发酵的条件——沼气发酵就是培养和积累厌氧消化细菌,使细菌具有良好的生活条件;只有首先做到了这一点,才有可能获得较好的沼气产量或污水处理效率。
微生物的生命活动要求的主要条件包括发酵原料、厌氧活性污泥、消化器负荷、发酵温度、pH值、碳氮比、有害物质的控制及均质等。
(1) 发酵原料的种类及其碳、氮配比:发酵原料既是产生沼气的底物,又是沼气发酵细菌赖以生存的养料来源,人畜粪便、污水、好氧剩余污泥、工业有机废水(制药废水、酿酒废水、淀粉废水、有机垃圾、作物秸秆)。
发酵原料的C:N比是指原料中有机碳素与氮素含量的比例关系,因为微生物生长对碳和氮有一定要求,其利用速度是20-30
倍的关系,或者BOD5 :N:P= 200:5:1= 200:5:1为宜。
(2)足够的接种物:厌氧活性污泥使厌氧消化菌与悬浮物质和胶体物质结合在一起形成的具有很强分解有机物能力的凝絮体,颗粒体或附着膜。
接种量一般为发酵液10%‾50%;当采用老沼气池发酵液体作为接种物时,接种量应占总发酵液的30%以上。
(3)严格的厌氧环境:沼气微生物的核心菌群---产甲烷菌是一种厌氧性细菌,对氧特别敏感,生长、发育、繁殖、代谢等生命活动过程都不需要空气。
空气中的氧会使其生命活动受到抑制,甚至死亡。
因此正常沼气发酵,其发酵液的氧化还原电位越低越好(不产甲烷阶段
+100~-100mV,产甲烷阶段-150~400mV ,发酵环境处于无氧状态。
(4)适宜的发酵温度:高温发酵:50-65 ℃,最适温度为55±2°C;中温发酵:20-45℃,最适温度为35±2°C;偏低温发酵:10-20℃;常温发酵:随自然温度而变化的发酵。
(5) pH值与碱度:厌氧消化最适宜的pH值为6.8~7.4 ,当pH值6.4以下或7.6以上,都会对厌氧微生物产生不同程度的抑制作用,导致产气减少或中止。
碱度:指消化液中含有能与强酸相作用的所有物质的含量。
主要以重碳酸盐,碳酸盐,氢氧化物三种形式存在。
这些物质可与挥发酸发生反应,使pH值不会有太大变动。
(6) 毒性化合物:一般情况下,农作物秸秆中不会含有大量有毒物质,但畜禽养殖场和工厂中的有机废水中常含有消毒和防疫的药物或者
重金属等物质,这些有毒物质会抑制厌氧微生物的生长、代谢及繁殖等。
例如,有些有机氯毒性很强,常引起产甲烷菌的中毒而使发酵失
败。
1.3 主要调控指标
(1)固体物:总固体(TS)是悬浮固体(SS)和溶解固体(DS)的总和,以单位体积水样在103-105℃蒸发干后残留物的重量表示。
(2)化学需氧量COD):是指水样中能被化学氧化剂氧化的物质,在规定条件下进行化学氧化过程中所消耗的氧的数量,以每升水样中消耗氧的毫克数表示。
常用的化学氧化剂有重铬酸钾和高锰酸钾。
(3)生化需氧量BOD5:指水样中微生物分解有机物过程中所消耗的水中溶解氧的量,以每升水样消耗溶解氧的毫克数表示。
一般都以20℃条件下,培养5天所消耗的氧来表示,记为BOD5。
(4)挥发性有机酸(VFA):是厌氧消化过程中重要的中间产物,甲烷菌主要利用VFA生成甲烷,只有少部分甲烷由CO2和H2生成,但CO2和H2的生成也经过高分子有机物形成VFA。
VFA在厌氧反应器中的积累能反映出甲烷菌的不活跃状态或反应器操作条件的恶化,较高的VFA(如乙酸) 对甲烷菌有抑制作用,因此反应器运行中,出水VFA是重要的监控制指标。
(5)pH值:是氢离子活度的负对数,pH=-log[H+]
(6)碱度:表示水样中能与强酸中的氢离子结合的物质的含量。
包括:强碱、弱碱、弱酸阴离子等。
(7)水力停留时间HRT:指进入反应器的废水在反应器内的平均停留时间,HRT=V/Q。
(8)污泥停留时间SRT:也称为泥龄,SRT=反应器内污泥总量/排出
反应器的污泥量。
(9)微生物停留时间MRT:指从微生物细胞的生成到被置换出消化器的平均时间。
应采取可能的措施,尽可能达到:MRT> SRT > HRT;(10)原料产气率:指单位原料在一定条件下的产气量。
原料产气率是衡量原料分解好坏的一个重要指标。
农村沼气原料产气率的单位通常用“m3/kg(TS)”,原料产气率有理论值、实验值和生产运行值三类。
(11)反应器的有机负荷:分为容积负荷Nv和污泥负荷Ns。
容积负荷Nv:单位反应器,在单位时间内要保证一定的处理效果所能承受的废水中有机物的量,其单位为kgCOD/m3.d或KgBOD5/m3.d,则计算公式:Nv=QS/ V,式中:进料浓度S (kgCOD/m3或kgBOD5/m3),流量Q(m3/d),反应器有效容积V(m3)。
污泥负荷Ns:反应器的单位重量污泥,在单位时间内要保证一定的处理效果所能承受的废水中有机物的量,其单位为kgCOD/(kg MLSS.d)或KgBOD5/(kg MLSS.d),则计算公式:Ns =QS/ (Vρs),反应器污泥浓度ρs(kgMLSS/m3或kgMLVSS/m3)。
(12)容积产气率:指在一定条件下,厌氧消化器单位容积的产气量,单位:m3/m3.d。
容积产气率是评价厌氧消化器反应效率的一个重要指标。
它与发酵原料入池量、原料种类、厌氧消化器规模、消化时间、温度等有关。
Ⅱ厌氧消化工艺
⒈生态型——粪便及其污水合流入沼气发酵系统;要求种、养科学规
划、合理匹配建设;沼液首选还田利用。
通用工艺流程——
⑴常用的厌氧反应器:隧道式水压沼气池,或农村户用池的放大或组合;完全混合式厌氧反应器(CSTR),厌氧接触工艺(AC),生流式厌氧固体反应器(USR), 厌氧塞流式反应器(HCPF)等。
⑵应用条件:①远离城市,土地宽广,有足够农田消纳粪污或沼液的地区,特别适应种植常年需施肥的农作物,如蔬菜、经济类作物等。
②要求养殖场规模不大,冲洗水量少,万头猪场排放的粪污总量控制在40t/d以下。
2.热、电、肥联产型——热、电、肥联产,达到能量高效转化、资源循环利用,提高沼气工程常年运行的稳定性和财务生存能力。
⑴工艺
⑵技术参数:•进料浓度: TS 6%-12%;•发酵温度:中温或高温;•
装置容积产气率:中温≥0.8m3/m3.d,高温≥2.0m3/m3.d;•有机物去除率:60%-80%;•发电余热利用;⑶优缺点:该模式是最为经济、有效的处置方法。
污染物基本达到零排放,最大限度实现资源多层次利用。
在自然条件允许的状况下,应该是首选方案。
发电余热完全可以满足厌氧消化器的增温保温,不需要外加能源,保证沼气工程常年稳定运行。
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。
缺点:缺点:需要有大量土地。
处理万头猪场的沼液至少需要1000亩土地消纳,应用受到限制;雨季以及非用肥季节还须考虑沼液的其它出路;系统比较复杂,运行管理要求较高。
⑷应用条件:远离城市,土地宽广,有足够农田消纳粪污或沼液的地区,特别适应种植常年需施肥的农作物,如蔬菜、经济类作物等。
适合养殖场规模大或工业沼气,产气量多,发电上网的项目。
3.能源环保型工艺路线——清、浊分流治理,降低运行成本,寻求低
成本的达标处理技术(湿地、氧化塘、SBR等);⑴粪便及浓污水:鲜粪:粪水=1:0.5~1→高浓度(TS 8-12% )中、高温厌氧消化→高浓度沼肥还田;⑵冲洗水:冲洗粪水(TS1-3% ) →过筛粪水(TS ≤1% ) →常温(UBF/UASB)→深度处理(自然/强制性好氧)
Ⅲ厌氧消化器类型
厌氧消化器(俗称沼气池)是沼气生产的核心装备。
微生物的繁殖、有机物的分解转化、沼气的生成都是在厌氧消化器里进行。
因此消化器的结构与内部设施的配置是沼气工程设计与建造的重点。
☞提倡用简单的技术解决复杂的问题;
☞尽可能的降低工程投资和运行成本(通过技术创新、技术改造、应
用新装备等);
☞综合利用模式是最为经济、有效的工程模式(热电肥联产, 太阳能利用,沼液还田处理等),应大力推广。