南昌市赵氏实业有限公司大型沼气工程建设项目 初步设计
3.2.2 经济效益最大化原则
（1）在保证技术先进性的基础上，优化工艺和各个单元设计，降低一次性投资，确保最佳性价比和最短的投资回收期。
（2）遵循循环经济理念，对整个场区进行能流、物流分析和设计，确保大型沼气工程为企业带来整体最大效益。 3.2.3 环境和社会效益最大化原则
（1）对产品（沼气、沼渣、沼液）进行充分利用，并注重外观设计和绿化美化，使站区与场区总体环境协调统一。
（2）设计和实施过程中遵守国家及地方有关法律法规和产业政策，保证工程符合地方环境、经济和社会发展规划，并发挥示范作用，带动地方经济和社会发展。
3.3工艺设计方案选择
本项目选择能源生态型大型沼气工程建设模式。
能源生态型大型沼气工程的主要目标是对猪场粪污进行资源化处理，其产品包括沼气及后续产品、沼渣和沼液。其特点是资源利用率较高，环境和经济效益显著，但要求建设工程具备沼渣、沼液肥的商品转化能力或工程周边土地对沼渣、沼液具有足够的消纳能力。
从经济效益角度看，由于能源生态型大型沼气工程实现了资源化利用，将粪污中有机质变为沼气并作为能量回用，因此可获得可观的经济效益；从国际政策支持角度看，世界银行、亚洲开发银行、CDM组织都对能源生态型大型沼气工程给予了大量资金援助；从国内政策支持角度看，国家发改委、农业部、环保总局和各地政府均对能源生态型大型沼气工程提供了大量政策支持和资金支持；从业内专家角度看，欧洲、美国、日本的生物质能专家近十几年致力于生态型工程研究开发，国内专家、学者也在近几年致力于引进、开发生态型
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大型沼气工程技术。因此能源生态型大型沼气工程成为目前的主流发展方向和最佳选择。
本项目粪源充足，且项目周边有足够的农田、苗圃林及山林等土地来消纳沼气工程所产沼渣沼液。鉴于项目实际情况，拟采用能源生态型模式建设该大型沼气工程，采取粪污预处理+常温地埋式厌氧发酵+―三沼‖利用的工艺技术方案。
粪污预处理：养猪场污水通过管道自流到沼气站，粪污先经过固液分离床，以清除污水中稻草等较大的杂物后，再进行污水的水解酸化调节，污水经调节后进入厌氧发酵池。
厌氧消化：自流入地埋式厌氧发酵池的粪污水，通过甲烷菌去除污水中的COD，产生沼气储存于湿式气柜内。厌氧发酵后的沼液及沼渣排放至出料池内，沼液溢流进入沉淀池内，最终储存于生物氧化塘中用于周边农田及山林施肥。
―三沼‖利用：沼气主要用于供户、食堂及栏舍保温使用；沼液和沼渣主要用于周边农田、蔬菜基地、苗圃林等的施肥。
3.4 工艺设计说明
3.4.1设计规模分析
据现场考察统计，猪场生猪平均年存栏量约2800头，据养殖场经验值，平均每头猪产生的鲜粪量为2kg/d，猪尿及洗栏废水约15kg/d，即养殖场平均每天产生的鲜粪量为5.6吨/d，污水量42吨/d，干粪清除率70%。
参照设计规范，取折流式厌氧发酵工艺，水力滞留期为15天，有效容积90%，则厌氧发酵池的容积为42/d×15d/0.9=700m3。项目日产沼气189m3，沼气主要用于周边80户居民供气，其余用于猪场保温及食堂使用。依据沼气工程设计规范及可研批复文件要求，可取储气规模为90m3，即储气柜的储气容积约为日产沼气的48%，储气容积可满足储气需要。
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3.4.2经济效益分析
参照《南昌市赵氏实业有限公司大型沼气工程建设项目可行性研究报告批复文件》对该工程进行工艺设计。工程建设总投资为174.49万元。预计项目达产后年产沼气6.9万 m3，年产沼渣、沼液1.417万吨，年收入61.43万元。
3.5 工艺流程图
场区污水 脱水、脱硫 沼气流量计 变频增压 沼气储存 固液分离床 沼气利用 阻火器
酸化调节 折流式厌氧发酵池 沉淀池 好氧池 沼渣 沼液 图例： 场区污水： 固体粪渣： 沼 液： 沼 气： 堆积发酵 干清猪粪 外运施肥 沼液肥利用 氧化塘
图3-1 工艺流程图
3.6 工艺流程说明
场区污水经过污水引入沟进入固液分离床，污水进入固液分离床去除污水中的稻草及其它大颗粒杂物，过滤悬浮物。粪污经固液分离床后进入酸化池，污水在酸化池进行水解酸化调节后自流至地埋拱形折流式沼气池内进行常温厌氧发酵。厌氧发酵产生的沼液和沼渣排放至出料池中。沼液经出料池溢流至
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沼液存储池中，用泵提升至沼肥车运到周边农田及山林灌溉施肥。发酵所得沼气主要用来供户使用，其余的用于食堂使用及猪舍保温。
拱形折流式沼气池产生的沼气先储存在湿式气柜，使用时经过气水分离器、脱硫塔等一系列净化处理，最后输送至居民供气系统。
3.7 设计参数
1、鲜粪：6.5吨/d； 2、污水量：42吨/d； 3、污水TS浓度：1.39%； 4、池容产气量： 0.3m3/m3·d； 5、原料产气率：0.27ｍ3/kg·TS； 6、池容率：90%； 7、发酵温度：12－25℃； 8、厌氧池物料滞留期：15d； 9、储气柜容积：日产气量的48%； 10、年产沼渣量：715.4吨； 11、年产沼液量：13450吨。
3.8 “三沼利用”说明
在发酵池内通过产乙酸菌和甲烷菌进行厌氧发酵，产生的沼气、沼渣及沼液如果直接排放，都会对周围的环境产生一定的污染。而厌氧反应器处理直接达到排放要求也存在一定的难度。对厌氧反应器处理后所产生的沼气和沼渣以及沼液进行综合利用可以变废为宝，最大限度地处理工程的经济、社会和环境效益。
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3.8.1 沼气利用方案
沼气是一种优质的生物气体能源。在标准状态下（0 ℃，101.325KPa），每方沼气可产生热量约为5500Kcal（23.1MJ）。沼气可用于集中供气、食堂使用等。
1、沼气供户
沼气是一种高效且清洁的可再生能源，可减轻农村妇女的家务劳动强度，告别烟熏火燎，提高生活质量，享受现代文明。该项目与长山晏乡新居村朱家巷自然村98户居民签订了沼气供户协议，既能为当地居民创造方便、清洁的生活条件，又能为建设单位带来经济效益。按照每个五口之家平均日需沼气量为1.8m3计，则80户居民日需沼气量为144m3。根据所签协议，本项目所产沼气应首先满足这80户居民日常用气。
2、沼气站运行自用及食堂使用
本项目产生沼气除沼气站运行用气外优先选择为村民供气，剩余沼气用作养殖场食堂炊事使用以及冬天猪舍保温。
3、沼气应急燃烧 3.1沼气应急燃烧装置
3.1.1设置沼气应急燃烧装置的必要性
沼气的主要成分为50-65%的甲烷与30-50%的二氧化碳，同时还含有水蒸气、硫化物、氮化物等上百种成分。尽管沼气是一种使用方便的清洁能源，但使用不当也会造成一定的安全隐患和污染问题。
空气中如含有8.6-20.8%（按体积计）的沼气时，就会形成爆炸性的混合气体。当空气中甲烷的含量达到25％-30％时，人会头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速，若不及时远离，可致窒息死亡。若空气中甲烷含量超过45-50%以上时就会因严重缺氧而出现呼吸困难、心动过速、昏迷以致窒息而
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