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摘 要：阐述南平宏远养殖发展有限公司大型沼气工程建设技术方案的选择与应用，既要考虑治理目标，又要考虑集中供气、沼液沼渣的综合利用；要达到减量化、资源化、无害化、保护生态环境的目的，并根据养猪场地理环境条件，选择建设技术方案。
关键词：大型沼气工程；技术方案；工艺流程；选择与应用
中图分类号 S216.4 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）18-100-03
福建省南平市宏远养殖发展有限公司组建于2006年，位于延平区王台镇洋坑村，地处延平现代农业示范园区，距316国道和富屯溪8km，占地10hm2，其中饲养母猪1 200头，公猪25头（人工授精），仔猪3 376头，育肥猪5 839头，同期存栏10 439头。每天排放的猪粪尿（TS）4.33t，年近1 600t，日均排放高浓度有机污水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。这些高浓度有机污水若不处理，将给周边的环境带来污染，严重危害农业生产和新农村建设。因此，建设该种猪场的大中型沼气工程项目，治理该猪场的大量污染物，实行资源的可再生利用，节能减排，发展循环经济有着示范作用。
1 治理目标
一是日处理猪场粪便污水260t。根据GB18596-2001《畜禽养殖业污染物排放标准》，粪污水最高允许排放标准为BOD≤150mg/L，COD≤400mg/L，SS≤200mg/L，NH3-N≤80mg/L，总磷（以P计）≤8.0mg/L，蛔虫卵≤2.0个/L，粪大肠菌群数≤1万个/mL。二是沼气集中供气。沼气提供给本场职工作生活燃料，用于猪舍消毒灭菌、仔猪保温，余气供给上、下洋坑两自然村民使用。三是固液分离后粪渣外运养鳗场饲养红虫。四是沼渣沼液的综合利用。根据《农田灌溉水质标准》（GB5084-92），沼渣沼液供给新天地茶木专业合作社的果树、名贵花木、蔬菜和生态无公害蔬菜基地46.67hm2和周边53.33hm2百合花种植基地及现代农业园区种果种菜等作肥料。该猪场选择的沼气工程是以“能源+环保+综合利用”为目标的能源生态环保工程，工程的核心技术是厌氧发酵，通过沼气、沼渣、沼液利用，粪污水实现达标处理，能源与环保效益并举，实现生态农业与养殖业的可持续发展。不仅改善了养猪场的环境面貌，而且还实现了猪场废弃物资源化、减量化和无害化利用的目标。
2 总体处理工艺的选择
2.1 工艺流程 该猪场的能源生态环保工程经过经济技术分析和几种技术方案的比较，最终选定的处理工艺流程如图1所示。
2.2 工艺特点 畜禽场沼气工程主要有两个作用：（1）解决畜禽粪污对周边环境的污染问题，改善周边人民群众生活环境的质量；（2）生产沼气，增强优质能源供应，对能缓解源紧缺有积极作用。
该场沼气工程在选择处理工艺时，坚持因地制宜地将粪污资源进行无害化处理与综合利用相结合的原则，达到生态环境、能源和经济效益最大化的目标。因此，该沼气工程技术方案以“一池三建”为基本建设单元：“一池”指沼气发酵装置，即在厌氧条件下，利用微生物分解有机物并产生沼气的装置；“三建”主要包括①预处理设施；②沼气利用设施；③沼肥利用设施和进一步处理装置。沼气发酵装置是该沼气工程的核心，直接关系到沼气工程运行是否可靠，管理是否方便以及投资和运行成本的高低等。
3 清粪工艺的选择
畜禽养殖场清粪工艺主要包括干清粪工艺、水冲粪工艺和水泡粪工艺。根据畜禽养殖场污水处理减量化原则，本工程采用干清粪工艺，大大减轻了后续处理工程的处理压力。
以万头规模养猪场为例，如将原来的水冲粪工艺改为干清粪工艺，每年可减少污水排放5.5万t，既节约了用水，又减少了污染。国家环境保护总局发布的《畜禽养殖业污染防治技术规范》（HJ/T81-2001）的规定：“新建、改建、扩建的畜禽养殖场应采取干法清粪工艺，采取有效措施将粪及时、单独清出，不可与尿、污水混合排出，并将产生的粪渣及时运至贮存或处理场所，实现日产日清。采用水冲粪、水泡粪湿法清粪工艺的养殖场，要逐步改为干法清粪工艺”。
4 厌氧反应器的选择
厌氧反应器是沼气工程的核心构筑物，在我国己建成的此类工程中，所采用的池型，按发酵工艺主要分为以下3种，即常规型沼气发酵装置、污泥滞留型沼气发酵装置、附着膜型沼气发酵装置。考虑到投资以及运行管理，本工程选择常规性沼气发酵装置中的塞流式反应器。该反应器工艺简单，建设方便，运行费用低以及對运行的技术性要求不高。
5 建设内容
整个猪场养殖废水的处理流程分为5个部分：一是养殖废水的前处理，包括固液分离和废水调节；二是厌氧处理；三是沼气的净化、贮存和利用；四是利用畜禽粪便和沼渣沼液生产固体或液体有机肥料及生物活性肥料；五是厌氧废水的后处理。
根据该场地型西北高东南低，依次布建高效粪水固液分离床，沼气发酵池，好氧过滤池等。
5.1 养殖废水前处理 沉砂池2m3，砖砼结构，沉淀干清粪后污水中较大颗粒的沙粒。格栅井16m3，拦截养猪场废物和杂草等，并及时清理。固液分离设施及沉淀酸化池，砖砼结构单个50m3，设置6个，共300m3。采用并联方式排列，一端进水，一端出水；产生的浮渣和少量沉渣及时清除，贮存调节厌氧发酵前的水量。
5.2 厌氧发酵处理 塞流式厌氧发酵池10个，每个150m3，共1 500m3。采用串联式砖砼结构，地埋式，通过厌氧微生物活动，大量降解有机物质，产生沼气，清除浮渣。
5.3 沼气的净化、贮存和利用 沼气经脱水脱硫后进入贮气柜。贮气柜容积为280m3，包括水封池和储气浮罩。
5.4 沼气集中供气设施 （1）沼气工程平均日产沼气约500m3（在常温状态20℃）。
（2）沼气净化贮存利用工艺流程如图2所示。
红泥塑料贮气袋为低压干式柔性贮气装置，不受季节、气候影响，可采用串、并联连接，可随时改变贮气容积，易搬迁，维护方便，施工简单，安全可靠，使用寿命长。沼气净化采用低压脱硫和高压脱水技术，整套系统能实现可调恒压供气，容易控制，方便使用，用气效果稳定。
（3）沼气气水分离器1套，型号：QS-200/800。将厌氧产生的沼气（特点是温度高、水分多）通过冷凝法除去沼气中的大部分水分。
（4）沼气脱硫装置1套，型号：TL-500。采用干式脱硫技术，装置采用不锈钢和防腐材料做成，内设散气孔和排水阀。沼气采用低压脱硫和内循环均匀布气，沼气与脱硫剂可缓慢、充分接触，脱硫效果好，一次装料可用60～90d。
（5）沼气卸压装置1套，型号：XY-300。保证红泥塑料贮气系统压力在300Pa正常工作范围内。
（6）红泥塑料贮气袋140m3，共2个，每个70m3。规格：ZQD-Ф3m×10m。两边封头材料厚度1.8mm，其余材料厚度1.2mm。贮气压力为300～500Pa，具有防腐抗老化、使用寿命长的特点。
（7）沼气增压装置1套，型号：ZY-150（最大供气量为90m3/h）。
（8）沼气贮压装置1套，型号：GQ-1000/2。采用Ф1m×1.8m，材料碳钢，厚度4mm，内外部均进行严格防腐处理，底部设有排水阀门。该装置可缓冲系统压力，降低增压机的启动频率。
（9）沼气阻火净化分配器1套，型号：ZJF-426/50A。配有净化过滤阻火器和50A沼气专用减压阀、压力表、自动排水装置，使沼气能够充分净化过滤。控制回火，调节压力范围在8～13kPa，供应和保证燃烧器的使用。
（10）贮气袋水泥坪84m2，共2块，每块规格：12m×3.5m，用作安放和防护红泥塑料贮气袋的场地。
（11）沼气供气房12m2，规格：3m×4m×3m。
（12）沼气减压房6m2，规格：3m×2m×3m。
5.5 厌氧废水的后处理 就近利用低洼地势开辟成氧化塘，以减少土方量。氧化塘建成后，里面可养殖水生物，让沼气池出水沼液通过好氧沟进入塘内，在塘中进行天然曝气处理及生物处理，进一步降低处理排出污水的COD含量。根据猪场位置，建氧化塘1口，计1 500m2，氧化塘深3m，塘壁夯实后，用80mm厚C20砼预制块护坡，按1：1.5放坡。
6 場区绿化美化
一是应在建设沼气池的周边场地及挖出土方的填埋处补充植被或栽种花卉，在氧化塘中培育水浮莲等水生物，用于加快消化氧化塘水体中的有机质。氧化塘周边可栽种树木，进行绿化美化。
二是在猪舍和沼气池周围栽种树木，以改善场区的空气质量，减少猪舍及粪便等形成的CO2和SO2对空气的污染。
三是在场区空余地栽种树木，绿化美化场区环境。
7 安全防护建设
沼气工程的安全、防爆、防雷与接地参照GBl2801、 GB50028、GBJl6、GB50057、GBJ65等相关规定执行。
（责编：陶学军）
关键词：大型沼气工程；技术方案；工艺流程；选择与应用
中图分类号 S216.4 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）18-100-03
福建省南平市宏远养殖发展有限公司组建于2006年，位于延平区王台镇洋坑村，地处延平现代农业示范园区，距316国道和富屯溪8km，占地10hm2，其中饲养母猪1 200头，公猪25头（人工授精），仔猪3 376头，育肥猪5 839头，同期存栏10 439头。每天排放的猪粪尿（TS）4.33t，年近1 600t，日均排放高浓度有机污水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。这些高浓度有机污水若不处理，将给周边的环境带来污染，严重危害农业生产和新农村建设。因此，建设该种猪场的大中型沼气工程项目，治理该猪场的大量污染物，实行资源的可再生利用，节能减排，发展循环经济有着示范作用。
1 治理目标
一是日处理猪场粪便污水260t。根据GB18596-2001《畜禽养殖业污染物排放标准》，粪污水最高允许排放标准为BOD≤150mg/L，COD≤400mg/L，SS≤200mg/L，NH3-N≤80mg/L，总磷（以P计）≤8.0mg/L，蛔虫卵≤2.0个/L，粪大肠菌群数≤1万个/mL。二是沼气集中供气。沼气提供给本场职工作生活燃料，用于猪舍消毒灭菌、仔猪保温，余气供给上、下洋坑两自然村民使用。三是固液分离后粪渣外运养鳗场饲养红虫。四是沼渣沼液的综合利用。根据《农田灌溉水质标准》（GB5084-92），沼渣沼液供给新天地茶木专业合作社的果树、名贵花木、蔬菜和生态无公害蔬菜基地46.67hm2和周边53.33hm2百合花种植基地及现代农业园区种果种菜等作肥料。该猪场选择的沼气工程是以“能源+环保+综合利用”为目标的能源生态环保工程，工程的核心技术是厌氧发酵，通过沼气、沼渣、沼液利用，粪污水实现达标处理，能源与环保效益并举，实现生态农业与养殖业的可持续发展。不仅改善了养猪场的环境面貌，而且还实现了猪场废弃物资源化、减量化和无害化利用的目标。
2 总体处理工艺的选择
2.1 工艺流程 该猪场的能源生态环保工程经过经济技术分析和几种技术方案的比较，最终选定的处理工艺流程如图1所示。
2.2 工艺特点 畜禽场沼气工程主要有两个作用：（1）解决畜禽粪污对周边环境的污染问题，改善周边人民群众生活环境的质量；（2）生产沼气，增强优质能源供应，对能缓解源紧缺有积极作用。
该场沼气工程在选择处理工艺时，坚持因地制宜地将粪污资源进行无害化处理与综合利用相结合的原则，达到生态环境、能源和经济效益最大化的目标。因此，该沼气工程技术方案以“一池三建”为基本建设单元：“一池”指沼气发酵装置，即在厌氧条件下，利用微生物分解有机物并产生沼气的装置；“三建”主要包括①预处理设施；②沼气利用设施；③沼肥利用设施和进一步处理装置。沼气发酵装置是该沼气工程的核心，直接关系到沼气工程运行是否可靠，管理是否方便以及投资和运行成本的高低等。
3 清粪工艺的选择
畜禽养殖场清粪工艺主要包括干清粪工艺、水冲粪工艺和水泡粪工艺。根据畜禽养殖场污水处理减量化原则，本工程采用干清粪工艺，大大减轻了后续处理工程的处理压力。
以万头规模养猪场为例，如将原来的水冲粪工艺改为干清粪工艺，每年可减少污水排放5.5万t，既节约了用水，又减少了污染。国家环境保护总局发布的《畜禽养殖业污染防治技术规范》（HJ/T81-2001）的规定：“新建、改建、扩建的畜禽养殖场应采取干法清粪工艺，采取有效措施将粪及时、单独清出，不可与尿、污水混合排出，并将产生的粪渣及时运至贮存或处理场所，实现日产日清。采用水冲粪、水泡粪湿法清粪工艺的养殖场，要逐步改为干法清粪工艺”。
4 厌氧反应器的选择
厌氧反应器是沼气工程的核心构筑物，在我国己建成的此类工程中，所采用的池型，按发酵工艺主要分为以下3种，即常规型沼气发酵装置、污泥滞留型沼气发酵装置、附着膜型沼气发酵装置。考虑到投资以及运行管理，本工程选择常规性沼气发酵装置中的塞流式反应器。该反应器工艺简单，建设方便，运行费用低以及對运行的技术性要求不高。
5 建设内容
整个猪场养殖废水的处理流程分为5个部分：一是养殖废水的前处理，包括固液分离和废水调节；二是厌氧处理；三是沼气的净化、贮存和利用；四是利用畜禽粪便和沼渣沼液生产固体或液体有机肥料及生物活性肥料；五是厌氧废水的后处理。
根据该场地型西北高东南低，依次布建高效粪水固液分离床，沼气发酵池，好氧过滤池等。
5.1 养殖废水前处理 沉砂池2m3，砖砼结构，沉淀干清粪后污水中较大颗粒的沙粒。格栅井16m3，拦截养猪场废物和杂草等，并及时清理。固液分离设施及沉淀酸化池，砖砼结构单个50m3，设置6个，共300m3。采用并联方式排列，一端进水，一端出水；产生的浮渣和少量沉渣及时清除，贮存调节厌氧发酵前的水量。
5.2 厌氧发酵处理 塞流式厌氧发酵池10个，每个150m3，共1 500m3。采用串联式砖砼结构，地埋式，通过厌氧微生物活动，大量降解有机物质，产生沼气，清除浮渣。
5.3 沼气的净化、贮存和利用 沼气经脱水脱硫后进入贮气柜。贮气柜容积为280m3，包括水封池和储气浮罩。
5.4 沼气集中供气设施 （1）沼气工程平均日产沼气约500m3（在常温状态20℃）。
（2）沼气净化贮存利用工艺流程如图2所示。
红泥塑料贮气袋为低压干式柔性贮气装置，不受季节、气候影响，可采用串、并联连接，可随时改变贮气容积，易搬迁，维护方便，施工简单，安全可靠，使用寿命长。沼气净化采用低压脱硫和高压脱水技术，整套系统能实现可调恒压供气，容易控制，方便使用，用气效果稳定。
（3）沼气气水分离器1套，型号：QS-200/800。将厌氧产生的沼气（特点是温度高、水分多）通过冷凝法除去沼气中的大部分水分。
（4）沼气脱硫装置1套，型号：TL-500。采用干式脱硫技术，装置采用不锈钢和防腐材料做成，内设散气孔和排水阀。沼气采用低压脱硫和内循环均匀布气，沼气与脱硫剂可缓慢、充分接触，脱硫效果好，一次装料可用60～90d。
（5）沼气卸压装置1套，型号：XY-300。保证红泥塑料贮气系统压力在300Pa正常工作范围内。
（6）红泥塑料贮气袋140m3，共2个，每个70m3。规格：ZQD-Ф3m×10m。两边封头材料厚度1.8mm，其余材料厚度1.2mm。贮气压力为300～500Pa，具有防腐抗老化、使用寿命长的特点。
（7）沼气增压装置1套，型号：ZY-150（最大供气量为90m3/h）。
（8）沼气贮压装置1套，型号：GQ-1000/2。采用Ф1m×1.8m，材料碳钢，厚度4mm，内外部均进行严格防腐处理，底部设有排水阀门。该装置可缓冲系统压力，降低增压机的启动频率。
（9）沼气阻火净化分配器1套，型号：ZJF-426/50A。配有净化过滤阻火器和50A沼气专用减压阀、压力表、自动排水装置，使沼气能够充分净化过滤。控制回火，调节压力范围在8～13kPa，供应和保证燃烧器的使用。
（10）贮气袋水泥坪84m2，共2块，每块规格：12m×3.5m，用作安放和防护红泥塑料贮气袋的场地。
（11）沼气供气房12m2，规格：3m×4m×3m。
（12）沼气减压房6m2，规格：3m×2m×3m。
5.5 厌氧废水的后处理 就近利用低洼地势开辟成氧化塘，以减少土方量。氧化塘建成后，里面可养殖水生物，让沼气池出水沼液通过好氧沟进入塘内，在塘中进行天然曝气处理及生物处理，进一步降低处理排出污水的COD含量。根据猪场位置，建氧化塘1口，计1 500m2，氧化塘深3m，塘壁夯实后，用80mm厚C20砼预制块护坡，按1：1.5放坡。
6 場区绿化美化
一是应在建设沼气池的周边场地及挖出土方的填埋处补充植被或栽种花卉，在氧化塘中培育水浮莲等水生物，用于加快消化氧化塘水体中的有机质。氧化塘周边可栽种树木，进行绿化美化。
二是在猪舍和沼气池周围栽种树木，以改善场区的空气质量，减少猪舍及粪便等形成的CO2和SO2对空气的污染。
三是在场区空余地栽种树木，绿化美化场区环境。
7 安全防护建设
沼气工程的安全、防爆、防雷与接地参照GBl2801、 GB50028、GBJl6、GB50057、GBJ65等相关规定执行。
（责编：陶学军）