大型沼氣工程建設技術方案的選擇與應用

摘 要：闡述南平宏遠養殖發展有限公司大型沼氣工程建設技術方案的選擇與應用，既要考慮治理目標，又要考慮集中供氣、沼液沼渣的綜合利用；要達到減量化、資源化、無害化、保護生態環境的目的，并根據養豬場地理環境條件，選擇建設技術方案。

關鍵詞：大型沼氣工程；技術方案；工藝流程；選擇與應用

中圖分類號 S216.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）18-100-03

福建省南平市宏遠養殖發展有限公司組建于2006年，位于延平區王臺鎮洋坑村，地處延平現代農業示范園區，距316國道和富屯溪8km，占地10hm2，其中飼養母豬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。這些高濃度有機污水若不處理，將給周邊的環境帶來污染，嚴重危害農業生產和新農村建設。因此，建設該種豬場的大中型沼氣工程項目，治理該豬場的大量污染物，實行資源的可再生利用，節能減排，發展循環經濟有著示范作用。

1 治理目標

一是日處理豬場糞便污水260t。根據GB18596-2001《畜禽養殖業污染物排放標準》，糞污水最高允許排放標準為BOD≤150mg/L，COD≤400mg/L，SS≤200mg/L，NH3-N≤80mg/L，總磷（以P計）≤8.0mg/L，蛔蟲卵≤2.0個/L，糞大腸菌群數≤1萬個/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養鰻場飼養紅蟲。四是沼渣沼液的綜合利用。根據《農田灌溉水質標準》（GB5084-92），沼渣沼液供給新天地茶木專業合作社的果樹、名貴花木、蔬菜和生態無公害蔬菜基地46.67hm2和周邊53.33hm2百合花種植基地及現代農業園區種果種菜等作肥料。該豬場選擇的沼氣工程是以“能源+環保+綜合利用”為目標的能源生態環保工程，工程的核心技術是厭氧發酵，通過沼氣、沼渣、沼液利用，糞污水實現達標處理，能源與環保效益并舉，實現生態農業與養殖業的可持續發展。不僅改善了養豬場的環境面貌，而且還實現了豬場廢棄物資源化、減量化和無害化利用的目標。

2 總體處理工藝的選擇

2.1 工藝流程 該豬場的能源生態環保工程經過經濟技術分析和幾種技術方案的比較，最終選定的處理工藝流程如圖1所示。

2.2 工藝特點 畜禽場沼氣工程主要有兩個作用：（1）解決畜禽糞污對周邊環境的污染問題，改善周邊人民群眾生活環境的質量；（2）生產沼氣，增強優質能源供應，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，堅持因地制宜地將糞污資源進行無害化處理與綜合利用相結合的原則，達到生態環境、能源和經濟效益最大化的目標。因此，該沼氣工程技術方案以“一池三建”為基本建設單元：“一池”指沼氣發酵裝置，即在厭氧條件下，利用微生物分解有機物并產生沼氣的裝置；“三建”主要包括①預處理設施；②沼氣利用設施；③沼肥利用設施和進一步處理裝置。沼氣發酵裝置是該沼氣工程的核心，直接關系到沼氣工程運行是否可靠，管理是否方便以及投資和運行成本的高低等。

3 清糞工藝的選擇

畜禽養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。根據畜禽養殖場污水處理減量化原則，本工程采用干清糞工藝，大大減輕了后續處理工程的處理壓力。

以萬頭規模養豬場為例，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，既節約了用水，又減少了污染。國家環境保護總局發布的《畜禽養殖業污染防治技術規范》（HJ/T81-2001）的規定：“新建、改建、擴建的畜禽養殖場應采取干法清糞工藝，采取有效措施將糞及時、單獨清出，不可與尿、污水混合排出，并將產生的糞渣及時運至貯存或處理場所，實現日產日清。采用水沖糞、水泡糞濕法清糞工藝的養殖場，要逐步改為干法清糞工藝”。

4 厭氧反應器的選擇

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

5 建設內容

整個豬場養殖廢水的處理流程分為5個部分：一是養殖廢水的前處理，包括固液分離和廢水調節；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固體或液體有機肥料及生物活性肥料；五是厭氧廢水的后處理。

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

5.1 養殖廢水前處理 沉砂池2m3，磚砼結構，沉淀干清糞后污水中較大顆粒的沙粒。格柵井16m3，攔截養豬場廢物和雜草等，并及時清理。固液分離設施及沉淀酸化池，磚砼結構單個50m3，設置6個，共300m3。采用并聯方式排列，一端進水，一端出水；產生的浮渣和少量沉渣及時清除，貯存調節厭氧發酵前的水量。

5.2 厭氧發酵處理 塞流式厭氧發酵池10個，每個150m3，共1 500m3。采用串聯式磚砼結構，地埋式，通過厭氧微生物活動，大量降解有機物質，產生沼氣，清除浮渣。

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

5.4 沼氣集中供氣設施

（1）沼氣工程平均日產沼氣約500m3（在常溫狀態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、氣候影響，可采用串、并聯連接，可隨時改變貯氣容積，易搬遷，維護方便，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，整套系統能實現可調恒壓供氣，容易控制，方便使用，用氣效果穩定。

（3）沼氣氣水分離器1套，型號：QS-200/800。將厭氧產生的沼氣（特點是溫度高、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：TL-500。采用干式脫硫技術，裝置采用不銹鋼和防腐材料做成，內設散氣孔和排水閥。沼氣采用低壓脫硫和內循環均勻布氣，沼氣與脫硫劑可緩慢、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：XY-300。保證紅泥塑料貯氣系統壓力在300Pa正常工作范圍內。

（6）紅泥塑料貯氣袋140m3，共2個，每個70m3。規格：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。

（7）沼氣增壓裝置1套，型號：ZY-150（最大供氣量為90m3/h）。

（8）沼氣貯壓裝置1套，型號：GQ-1000/2。采用Ф1m×1.8m，材料碳鋼，厚度4mm，內外部均進行嚴格防腐處理，底部設有排水閥門。該裝置可緩沖系統壓力，降低增壓機的啟動頻率。

（9）沼氣阻火凈化分配器1套，型號：ZJF-426/50A。配有凈化過濾阻火器和50A沼氣專用減壓閥、壓力表、自動排水裝置，使沼氣能夠充分凈化過濾。控制回火，調節壓力范圍在8～13kPa，供應和保證燃燒器的使用。

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

（11）沼氣供氣房12m2，規格：3m×4m×3m。

（12）沼氣減壓房6m2，規格：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，里面可養殖水生物，讓沼氣池出水沼液通過好氧溝進入塘內，在塘中進行天然曝氣處理及生物處理，進一步降低處理排出污水的COD含量。根據豬場位置，建氧化塘1口，計1 500m2，氧化塘深3m，塘壁夯實后，用80mm厚C20砼預制塊護坡，按1：1.5放坡。

6 場區綠化美化

一是應在建設沼氣池的周邊場地及挖出土方的填埋處補充植被或栽種花卉，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質。氧化塘周邊可栽種樹木，進行綠化美化。

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

三是在場區空余地栽種樹木，綠化美化場區環境。

7 安全防護建設

沼氣工程的安全、防爆、防雷與接地參照GBl2801、 GB50028、GBJl6、GB50057、GBJ65等相關規定執行。

（責編：陶學軍）