湖北綠生畜牧有限公司種豬場糞便污水沼氣集中供氣工程設計方案武漢新一代能源環(huán)保股份有限公司二○○六年六月·武漢目錄第一章總論 41.1項目概況 41.2方案設計依據、原則和內容 41.2.1設計依據 41.2.2設計原則 41.2.3設計內容 5第二章污水處理工藝方案 62.1工程設計規(guī)模 62.2污水水質 62.3.1污水來源及特征 62.3.2技術路線評述分析 62.3.3污水處理工藝方案的確定 72.4工藝說明 82.4.1工藝流程框圖 82.4.2流程說明 92.4.3工藝特點 92.5主要構(建)筑物設計說明及設備選型 92.6沼氣輸配系統(tǒng)設計 102.6.1氣體性質 102.6.2供氣量 102.6.3管網壓力級別 112.6.4主干管水力計算 112.6.5管道敷設 11第三章總圖運輸 123.1總平面布置 123.2豎向布置 123.3運輸 123.4綠化 12第四章土建設計 134.1建筑設計 134.2結構設計 134.2.1地基與基礎 134.2.2構筑物抗浮 134.2.3主要（建）構筑物的結構形式 134.2.4抗震設計 13第五章電氣設計 145.1設計依據 145.2設計范圍 145.3供配電設計 145.3.1供電負荷及電源電壓 145.3.2計算負荷及無功補償 145.3.3電能計量 155.3.4起動方式 155.3.5繼電保護 155.4照明設計 155.5防雷及接地 155.6電纜敷設 16第六章給水排水、通風及消防 176.1給水 176.2排水 176.3通風 176.4消防 17第七章勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生 197.1生產過程中職業(yè)危害因素分析 197.2防護措施 19第八章管理機構與勞動定員 208.1勞動定員 208.2人員培訓 20第九章工程計劃進度 21第十章投資概算 2210.1土建工程投資 2210.2設備材料投資 2310.3工程投資概算 2310.4綜合技術經濟指標一覽表 24第一章總論1.1項目概況湖北綠生畜牧有限公司種豬場是一家從事生豬飼養(yǎng)的企業(yè)。每天產生的糞便和沖欄污水總計約50噸左右。為了貫徹我國的環(huán)境保護的政策、執(zhí)行當地有關部門的環(huán)保法規(guī)，該公司擬為養(yǎng)豬場配套沼氣集中供氣處理設施，對養(yǎng)豬場污水進行資源化處理，武漢新一代能源環(huán)保股份有限公司受業(yè)主委托，對該沼氣工程進行方案設計。1.2方案設計依據、原則和內容1.2.1設計依據1．業(yè)主提供的設計委托書和污水水質、水量資料及相關基礎資料；2．《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》（GB18596－2001）；3．《室外排水設計規(guī)范》（GBJ14-87）；4．《湖北省大中型厭氧（沼氣）工程設計、施工、驗收規(guī)程》；5．《建設項目環(huán)境保護管理條例》；1.2.2設計原則1．遵循國家環(huán)境保護總局的2002年5月正式頒布的《畜禽養(yǎng)殖污染防治管理辦法》的要求：畜禽養(yǎng)殖污染防治實行綜合利用優(yōu)先、資源集團化、無害化的處理原則，因地制宜，采用高效穩(wěn)定，節(jié)省占地，方便管理，努力降低一次性投資和長年運行費用。2．采用切實可行的技術手段，提高整體裝備水平，以保證處理設施運行可靠、安全經濟。3．工藝流程簡單，投資省，處理效率高，運行費用低。4．操作管理方便，維護簡單。5．沼氣站整體環(huán)境與周圍環(huán)境相協(xié)調。1.2.3設計內容1．50m3/d糞便污水沼氣生產利用工程工藝設計；2．配套設施系統(tǒng)設計；3．工程投資概算；4．工程進度計劃。第二章污水處理工藝方案2.1工程設計規(guī)模根據業(yè)主要求，設計規(guī)模確定為：日處理污水50m3/d，按照一班運行，平均小時流量6.25m3/h。2.2污水水質根據所掌握的該廠水質情況和同行業(yè)的常用參數，處理前清除豬糞后的進水水質控制指標，確定如下：表2—1(單位：mg/L)項目排放濃度項目排放濃度CODCr6000~10200SS3000~5000BOD53500~6000細菌總數20000個/L氨氮500~12002.3.1污水來源及特征該公司豬場污水主要來自于豬場排放的糞便及沖洗水，豬糞便污水中有機質濃度高，富含氮、磷、病源體，極易腐敗，且含水率高達98％以上，難以運輸，如采取傳統(tǒng)手段處理，不僅過于粗放，同時也會造成其中病源體的擴散，不利于豬的集約化飼養(yǎng)。特別是由于中心城市規(guī)模的擴大和城鎮(zhèn)化建設，大中型養(yǎng)殖場的環(huán)境污染問題尤為突出，其主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1、糞便占地和污染農田生態(tài)環(huán)境；2、水體富營養(yǎng)化，破壞水產資源，感觀性狀影響不利于觀光；3、空氣污染；4、疾病的傳播。2.3.2技術路線評述分析污水處理的工藝選擇要根據進水水質、出水要求、沼氣站的規(guī)模，原有處理設施的可利用率，以及用地情況、工程地質、電費價格等因素綜合考慮。上流式厭氧污泥床反應器（UASB）UASB上流式厭氧污泥床反應器主體為無填料的空容器，污水由反應器底部進入，其中含有大量的厭氧污泥，由于污水以一定流速自下向上流動以及厭氧過程中產生大量沼氣的攪拌作用，污水與污泥充分混合，有機質被吸附分解，所產生的沼氣經反應器上部的三相分離器的集氣室排出，含有懸浮污泥的污水進入三相分離器的沉降區(qū)，由于沉降區(qū)不再受沼氣攪拌作用的影響，污水在平穩(wěn)上升過程中，沉淀性良好的污泥經沉降返回反應器底部，從而保證了反應器內高的污泥濃度，含有少量污泥的污水從上部排出。UASB厭氧反應器主要具有如下特點：一、最為廣泛的厭氧反應器。耗能少由于厭氧技術不需要外界供給能量，運行費用比單純的好氧技術少得多。在大型污水處理和高濃度工業(yè)廢水處理里還可回收大量的沼氣，節(jié)約大量的能源。負荷高厭氧技術所容許的進水COD濃度很高，可達數萬，在形成顆粒污泥的UASB里容積負荷高。產生剩余污泥少厭氧產生的剩余污泥比好氧和物化法都要少得多（約為好氧的1/6-1/10），并且污泥脫水性很好，不用投加脫水劑。厭氧方法對營養(yǎng)物質的需求較少一般好氧的COD：N：P比為100：5：1，而厭氧方法為350：5：1，更加適合于普通廢水的水質。2.3.3污水處理工藝方案的確定根據廠方提供的有關資料，該廠污水主要來自于養(yǎng)殖生產過程中產生的豬糞尿和沖洗污水等有機污水。該類污水呈灰黑色，有機物及懸浮物含量高，具有較強的臭味，含有較多的病源微生物。污水流量變化幅度大，沖擊負荷較高。其污水可生化性較好（BOD5/CODcr>0.5），比較適于采用生化法處理，而且比較經濟。根據各種不同處理方法的類比，結合業(yè)主方的實際情況，我們選擇技術上成熟可靠，經濟指標合理的“UASB厭氧反應器”的污水處理工藝路線。

2.4工藝說明2.4.1工藝流程框圖工藝流程圖豬場污水食堂炊事豬場污水食堂炊事柵渣柵渣阻火器格柵、網阻火器格柵、網污泥污泥貯氣柜 氣集水池(原有)貯氣柜 氣集水池(原有)污泥污泥污泥污泥酸化調節(jié)池脫硫塔酸化調節(jié)池脫硫塔堆肥場氣水分離器UASB厭氧反應器堆肥場氣水分離器UASB厭氧反應器肥料外運好氧段肥料外運好氧段

2.4.2流程說明豬舍干糞人工收集后用車推至堆肥場，剩余糞便和沖洗水經過格柵、網攔截大塊雜物自流入原有集水池，上清液用泵送至酸化調節(jié)池，對來水進行均質均量，并進行一定的酸化處理，出水通過泵提升進入UASB厭氧反應器，污水由反應器底部以一定流速進入，通過污水自下向上流動以及厭氧過程中產生大量沼氣的攪拌作用，使污水與厭氧污泥充分混合，有機質被吸附分解，從而使污水中有機污染物濃度大大降低；UASB厭氧反應器出水自流入好氧段（與好氧工藝銜接段最好增設一座沉淀池）。UASB厭氧反應器產生的沼氣經凈化設備處理后送入沼氣貯氣柜，經輸配管送至豬場食堂作為炊事用能。2.4.3工藝特點1、生化處理采用UASB厭氧對糞便污水進行治理，可有效大幅降解有機污染物，CODcr去除率可達80%左右。2、UASB厭氧反應器布水器采用本公司經過多年的科研及實踐經驗研制的多點脈沖式布水器，使厭氧反應進水流態(tài)更加合理，傳質效果更加理想，厭氧反應效果有很大提高。2.5主要構(建)筑物設計說明及設備選型1．集水池（原有構筑物）結構：地下式磚混結構數量：1座2．酸化調節(jié)池結構：地下式鋼砼結構數量：1座總容積：30m3池邊設進料泵2臺，1用1備。3．UASB厭氧反應器結構：地上式鋼砼結構數量：1座總容積：200m34．低壓濕式貯氣柜結構：水封池為鋼砼結構，浮罩為鋼結構數量：1座公稱容積：50m3配套相應的氣體凈化裝置，包括氣水分離器、脫硫塔及阻火器等。5．操作間結構：地上式磚混結構數量：1座面積：20m22.6沼氣輸配系統(tǒng)設計2.6.1氣體性質（1）氣體名稱：沼氣（2）氣體成份：甲烷（%）二氧化碳（%）硫化氫（%）其它氣體（%）60~6530~35少量3~5（3）低位發(fā)熱值：5000~5500大卡/m3。2.6.2供氣量（1）實際供氣量：Q=90~140m3/d。（2）供氣用途：沼氣用于食堂炊事。2.6.3管網壓力級別一級系統(tǒng)，P=350~400毫米水柱。2.6.4主干管水力計算管徑Φ60mm2.6.5管道敷設管材：全部采用鋼管。連接形式：除考慮安裝檢修方便外，全部采用焊接。敷設：管道按3‰坡度埋地或架空敷設，管道最低點設置凝水器。第三章總圖運輸3.1總平面布置平面布置力求布局合理、管路順暢、緊湊美觀、與廠區(qū)環(huán)境相協(xié)調。3.2豎向布置廠區(qū)采用平坡布置。豎向布置考慮盡可能利用廢水重力自流運行，盡量減少提升次數，以降低能耗。3.3運輸運進沼氣站的貨物有備品備件等，采用手推車運輸方式。發(fā)往沼氣站外的運輸量主要為柵渣和污泥，采用手推車運輸方式。3.4綠化根據場區(qū)的綠化立地條件及場區(qū)對綠化的功能要求進行，組成點、線、面相結合，單層、多層、垂直綠化相結合，功能明確，布置合理的綠化系統(tǒng)。充分利用場區(qū)的可綠化的邊角地帶、管線區(qū)的覆土層地帶、建、構筑物墻面等地帶進行綠化，以擴大綠化面積。充分利用綠化植物的覆蓋性能，進行不露土綠化。為此，除選用適用性強的喬、灌木外，尚應廣植草皮及配置一定量的地皮及攀緣植物。在場區(qū)綠化以保護和凈化環(huán)境為目的的前提下，尚需根據美學要求，在布置形式、空間組合、植物配置等方面進行一定的藝術處理。第四章土建設計4.1建筑設計依據沼氣站的現(xiàn)場特點，工業(yè)建筑的特性，在滿足工藝流程的前提下，平面布置力求通暢、明快，造型依據當地環(huán)境加以具體修飾，力求給人以耳目一新的現(xiàn)代感，另外合理布置綠化用地，以溫馨、優(yōu)美的環(huán)境展現(xiàn)于世人。4.2結構設計4.2.1地基與基礎由于暫無擬建場地地質勘測資料，本方案結構設計暫按一般地質條件考慮，進行施工圖設計時視業(yè)主提供的地質勘測報告而作相應的調整。4.2.2構筑物抗浮由于工藝流程的要求，部分構筑物埋入地下，受地下水和地表水的影響，構筑物會承受浮托力，所以必須根據工程地質及水文地質資料，結合構筑物的具體情況，采取適當的抗浮措施，以保證構筑物的安全使用。4.2.3主要（建）構筑物的結構形式所有新建構筑物除特殊說明外均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構。操作間等建筑物采用磚混結構。4.2.4抗震設計工程設計考慮地震基本烈度為6度，各構筑物屬丙類建筑，建筑場地類別為Ⅱ類場地。各貯水構筑物采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，按《室外給排水和煤氣熱力工程抗震設計規(guī)范》（TJ32-78）要求進行抗震設計；所有建筑物按《建筑抗震設計規(guī)范》（GBJ11-89）進行抗震設計?；炷粒嘿A水構筑物為C25；鋼筋砼梁、板不低于C20，基礎砼不低于C15。鋼筋：水池、梁和柱的縱向鋼筋采用Ⅱ級，箍筋采用I級。第五章電氣設計5.1設計依據（1）《工業(yè)與民用供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》(GB50052-95)（2）《低壓配電設計規(guī)范》（GB50054-95）（3）《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范》（GB50062-97（4）《通用用電設備配電設計規(guī)范》（GB50055-93）（5）《建筑物防雷設計規(guī)范》（GB50057-94）（6）《工業(yè)與民用電力裝置的接地設計規(guī)范》（GBJ65-83）（7）工藝專業(yè)提供的設備容量5.2設計范圍本工程電氣設計是根據工藝專業(yè)提供的電力負荷任務書編制的。其設計范圍包括：（1）用電設備供電及控制設計。（2）電纜敷設設計。（3）供電系統(tǒng)接地設計。（4）防雷設計。（5）各構筑物及現(xiàn)場照明設計。5.3供配電設計5.3.1供電負荷及電源電壓該水處理工程供電按三級負荷進行設計，所有用電設備電壓等級均為380V/220V。電源引自場外變電所，一路進線，按正常情況供電。5.3.2計算負荷及無功補償負荷計算采用需要系數法設備名稱單機容量(KW)安裝臺數工作臺數安裝容量(KW)工作容量(KW)需要系數計算負荷(KW)提升泵4.0114.04.00.803.2進料泵4.0218.04.00.803.2合計3212.08.06.4本方案總裝機容量為12.0KW，工作容量8.0KW，計算負荷為6.4KW。低壓配電裝置中裝設自動無功功率補償裝置。5.3.3電能計量在低壓進線側對整個系統(tǒng)進行電能計量。5.3.4起動方式均采用直接起動方式。5.3.5繼電保護低壓電機：短路保護，過電流保護，過電壓保護，過熱保護和電機自身要求的其它保護；工藝配套電機：短路保護，過電流保護，過電壓保護，過熱保護及電機自身要求的連鎖保護等。5.4照明設計照明采用220V，生產區(qū)用高壓水銀燈或白熾燈，值班室用日光燈，事故照明為應急燈。5.5防雷及接地本水處理站屬二類防雷建筑，采用避雷帶及避雷針混合組成的避雷裝置。所有電氣裝置采用一個接地裝置，其接地電阻不大于4Ω，本設計充分利用建筑物的各種自然接地體，加裝人工接地裝置，使其滿足要求。所有用電設備中正常工作時不帶電，故障時可能帶電的金屬外殼、管道、構筑物等均應可靠接地。5.6電纜敷設廠區(qū)設置必要的室外電纜溝，以滿足數量多的電纜敷設，部分動力控制電纜埋地敷設，各車間電纜沿室內電纜溝或電纜橋架敷設，廠區(qū)路燈電纜直埋地敷設。第六章給水排水、通風及消防6.1給水沼氣站的給水分成兩個部分，一部分為生活給水和化驗室用水，另一部分為消防給水。由于本工程規(guī)模較小，又和豬場相鄰，因此消防給水考慮利用沼氣站周圍現(xiàn)有室外管網，消防給水要考慮到處理站內水處理構筑物消防等級，重點消防為建筑物即UASB厭氧反應器、貯氣柜、操作間等。因而在場區(qū)室外設置4個室外消火栓，布置在UASB厭氧反應器、貯氣柜、操作間附近，消防水量為10L/S。6.2排水排水包括生產排水(不包括經沼氣站處理后的排放水)和雨水排水。生產排水：排水點主要有是沖地坪水。生產排水排至沼氣站調節(jié)池中。雨水排放：本廠區(qū)雨水與生產、生活污水分開排放；沿道路設置雨水口，地面雨水匯集排入廠區(qū)雨水管。6.3通風污泥在炎熱的夏季，污泥、污水會產生一些臭味，影響車間的空氣質量；動力設備間的溫度過高會影響設備運行。因而在設計時考慮了通風問題。操作間在高溫季節(jié)主要采用換氣扇強制通風、換氣散熱，在低溫季節(jié)可采用窗戶自然通風。6.4消防沼氣站一般生產構筑物及輔助生產構筑物按發(fā)生火災危險特征分類屬戊類，耐火等級屬二類，不需要考慮特殊的消防措施。在動力設備間、低壓配電室及綜合控制室內配備干粉滅火器。室外消火栓利用廠區(qū)現(xiàn)有設施。但UASB厭氧反應器和沼氣輸配系統(tǒng)，按發(fā)生火災危險特征分類屬甲類，所以在此區(qū)域配備室外消防設施及設立禁火區(qū)；沼氣屬易燃易爆性氣體，為保證安全，沼氣發(fā)酵罐布置應符合“GBJ16—87建筑設計防火規(guī)范”。在處理站內供水管道上分別設置地面式消防栓2~4個（DN100）。沼氣站為甲類防火區(qū)，非工作人員不得進入，區(qū)內禁止煙火。設備非上人蓋板、帶電設備安有醒目標志。所有電氣設備必須為防爆型，日常工作必須按操作要求規(guī)范執(zhí)行。處理站控制房及UASB厭氧反應器在每個最高處設避雷針，引下線不少于兩處，沖擊接地電阻不大于10歐。第七章勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生7.1生產過程中職業(yè)危害因素分析污水處理生產過程中有職業(yè)危害的因素包括：1．水泵機組機器運轉時會產生噪聲，影響值班人員的身體健康；2．設備高速旋轉部分可能會傷人；3．廠區(qū)電氣設備較多，有可能發(fā)生觸電事故；4．厭氧反應器產生的沼氣如泄漏后在空氣中并達到一定濃度后，遇火會產生爆炸事故。7.2防護措施1．本項目電氣控制水平較高，每班工人到設備間及現(xiàn)場巡視時間一般不超過兩小時，符合《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標準》對接觸噪聲時間的要求。同時，設計擬從兩方面減少噪聲污染，一方面控制污染源，水泵盡量選用潛水泵，潛水泵水下工作，基本上沒有噪聲。2．所有的電機均加設防護罩，以免發(fā)生傷人事故。3．電氣設備接線完全按水電部接地保護規(guī)程要求進行。高壓開關柜手車設置電氣聯(lián)鎖，以防誤操作，主要設備近/遠控制選擇開關布置在機箱上，以保護檢修時安全切斷電源。設置信號系統(tǒng)，主要設備運行發(fā)生故障時，能發(fā)出聲光報警提示。4．在厭氧反應器等沼