沼气设计方案Word下载.docx
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1.4工艺的优点
3I是我公司近年来集目前沼气发酵的各种工艺长处，结合校园粪污厌氧发酵的难点（温度低、浓度高、滞留期长、产气效率低、设备投资大、运行费用高），开发改进的一种太阳能仿生动态发酵新工艺.。
该工艺优点在于：
提高了好氧和厌氧的反应速度，缩短了分解时间，确保了厌氧反应所需的温度。
因此，该工艺流程具有以下优点：
1）提高了分解速度，利用人造仿生菌床消化器，人为增加生物菌的种群，加速消化分解。
2）实现了厌氧段的增温发酵，该工艺为降低自身能耗，粪污增温为太阳能加温，实现厌氧正常发酵，确保厌氧段的高负荷和冬季的正常运行。
3）动态发酵可提高分解效率。
料液在运动时可充分与生物菌接触，在同等条件下，可使好氧和厌氧效率提高20%以上。
4）造价低，用地少，系统结构简单、紧凑，造价低，运行费用少。
并方便维护和使用。
5）在我国中南部地区，冬季不需用其他能源加温，可实现厌氧发酵系统中的能源自给。
6）解决了粪污发酵中浮壳、沉渣问题。
7）解决了进出料耗能大，设备维修频繁等问题。
8）主要部件实现了工厂化、标准化、规模化生产，克服了在现场施工中难以保证质量和工期长问题。
9）提供温水洗手，解决了冬季学生用冷水洗手生冻疮问题。
10）利用仿生消化装置结构，提高了系统的产气效率稳定性。
1.5该工艺应用概况
北京菲涅尔科技有限公司是北京市高新技术企业，坐落于闻名世界的中关村科技园的上地国家信息产业该村。
主要从事新能源及环保产品的开发与推广；
公司的技术力量雄厚，先后与多所知名大中院校联手，承担国家新能源及环保等相关科研项目。
我公司在行业内（世界）率先提出了菲涅尔太阳能仿生动态沼气新工艺（FBBR），在专家评审中达到了专家们的一致赞同。
这些技术均已申报了多项发明专利（申请号：
200610011133.4
200610011134.9
200510130069.7
200510130028.8
200510135154.2等）。
公司现已有十多项专利技术（专利号：
ZL200320102284.2
ZL03243941.5
ZL02293959.8
ZL00258758.0等）。
几年来公司的太阳能、沼气产品及工程遍及北京、山东、山西、内蒙古、新疆、黑龙江、青海、辽宁、河南、江苏、广东、海南、云南、福建、四川、西藏等全国大部分省市，产品远销波兰、泰国、俄罗斯、乌兹别克斯坦、博茨瓦纳、加纳、伊朗等地（见公司业绩）。
采用该工艺所建的工程规模已有200m3、400m3、500m3、600m3、1200m3、3500m3、10000m3。
第二部分
项目设计的依据
2.1设计依据（以120m3规模计算）
设计指导原则：
总体规划、分步实施、因地制宜、讲究实效、突出重点、实现目标、确保安全、个个成功。
该项目依据以下相关：
1.《沼气工程技术规范》第1部分：
工艺设计
（NY/T1220.1-2006）
2.《沼气工程技术规范》第2部分：
供气设计
（NY/T1220.2-2006）
3.《沼气工程技术规范》第3部分：
施工及验收
（NY/T1220.3-2006）
4.《沼气工程技术规范》第4部分：
运行管理
（NY/T1220.4-2006）
5.《沼气工程技术规范》第5部分：
质量评价
（NY/T1220.5-2006）
2.1.1沼气总量（以60m3为例）
该工程规模为60m3沼气项目，适用于在校师生500～700人。
该工程每天可耗干清粪量约0.25～1吨，日可产沼气量约15～40m3。
沼气工程常年依靠太阳能加温，冬天自身加热耗气约6m3。
2.1.2每天排粪污总量（以60m3为例）
该工程规模为处理在校师生500～700人的粪污；
每天厕所粪污和食堂厨余及污水总量约2～4吨，均含干清粪0.3吨左右，使用沼气系统中的沼液6吨，每天新增用水量约1.2吨。
每天实际需处理粪总量约为6吨左右。
每天冲厕水量约为6-8吨。
2.2沼气性质
沼气的热值：
20000-23000KJ/m3
沼气出口压力：
6kPa
沼气管网压力：
2-4kPa
沼气灶前压力：
0.5-1kPa
沼气发电量约：
1.5-1.7kwh/m3
硫化氢含量＜50PPM
沼气价约：
1.6元/kwh（未来电价和政府补贴价将更高）
2.3沼渣液有机肥
经厌氧消化的沼渣和沼液中不仅保留了有机物分解后所生成的各种养分，富含N、P、K、Ca、Mo、Zn、Fe、Mn等元素，还含有生长素、维生素、有机酸、氨基酸等多种活性物质，适宜用作农用灌溉及农业肥料。
由于其不含任何有害化学物质，并且在沼气发酵过程中绝大多数的有害生物被杀死，所以沼渣沼液可成为生产绿色食品和安全粮食生产的首选有机肥料。
沼渣沼液作有机肥的优点有：
1、有机营养与无机营养结合；
2、大量元素与微量元素结合；
3、肥效与药效结合；
4、速效与缓效结合；
5、植物体内酶激活与土壤肥力有效性相结合；
几年来经受了市场检验，在国内已有多个示范点，试种农作物品种有黄果、棉花、油菜、花生、茶叶、水稻、小麦等30个，经大面积、较长时间的实验结果表明：
与施用投入等价化肥比较，蔬菜增产15～30%，粮食作物增产5～15%，经济作物增产15～20%。
而且，作物抗逆性增强，病虫害降低，产品品质提高、耐贮存。
这种肥料是目前唯一具有防虫防病功能的高效有机肥，它不光使粮食增产，还可实现粮食安全，提高粮食品质。
如种植蔬菜，可直接获得环保型无公害蔬菜。
因此，深受广大用户和农民的欢迎。
随着全球有机农业的发展，无公害农产品、绿色食品的产量增大。
近年来市场上有机肥产品销量猛增，价格居高不下，沼肥将更有广阔的市场。
第三部分
方案设计
粪便与餐饮污水属高浓度的有机废水，发展沼气具有现实性和经济性，在为提供沼气能源的同时，给周边的果林、蔬菜、粮食、花草基地提供大量的沼渣、沼液作优质有机肥利用。
因而，实施该项目，目的是实现校园粪污处理的减量化、资源化；
提供学生对生态、节能节水、资源再生和卫生防疫的感性认识。
3．1
沼气厕所工艺路线
沼气工艺的选择，沼气被人们开发利用已有几十年历史，沼气工艺很多，可根据不同的原料种粪选择不同的沼气发酵工艺。
校园粪污处理的工艺选择应本着投资低、效果好，有霜冻地区冬季可正常运行，维护方便、运行费用低的原则。
选择一种适应当地情况的工艺及池型结构。
3I沼气新工艺是我公司在SBBR、FBBR的基础上又进行革新的一种新工艺。
它集沼气发酵装置与储气装置一体化（Integrated）、太阳能与沼气一体化（用太阳能给沼气加温）、仿生与动态发酵一体化。
这样可使沼气工程能确保常年正常运行。
校园粪污处理沼气工程关键是利用沼液冲刷厕所粪便池，工艺中着重解决渣液分离及再处理。
3.1.1工艺流程
为达到产生沼气和沼液冲厕的目的，该项目以沼气为纽带，利用沼气发酵，使粪污变成能源，减少治污的成本，并可获得清洁能源和有机肥。
它的纽带作用是将粪污处理成冲厕用水，使校园厕所生态化。
工艺采用“厌氧发酵生产沼气、沼气净化后作能源、沼渣作有机肥，大量沼液用于冲厕中的循环，利用多余沼液作肥料使用”。
主要工艺路线是：
详细工艺流程如下：
3.1.2工艺方式
本项目釆用太阳能仿生动态厌氧发酵生产沼气，将粪污和餐饮厨余垃圾一起先进行厌氧发酵生产沼气，再将渣液脱水分离为沼渣和沼液，沼渣作生产有机肥原料，沼液用于冲厕所，部分沼液作生产有机肥原料，实现资源的循环利用。
产生的沼气经脱硫脱水净化后直接用于食堂烧饭烧水。
本项目厌氧生产沼气与好氧处理污水结合，使用污水处理成本大大降低，在治理粪污的同时，可获能源和优质有机肥，一举多利。
将沼气主体建设在日光温室内，利用太阳能作粪污加热的主要能源，用沼气加热作补充，多能互补，确保正常产气。
该工艺为减少冲厕的用水量，将处理过沼清沼液用之于冲厕，达到减少治理污水处理量的目的。
仿生动态新工艺，可提高沼气的产气效率，减少系统中的运行费用。
用泵循环沼气系统中的沼液，在解决搅拌的同时，还可避免厌氧系统中的结壳和沉渣问题。
另外，还增设有太阳能集热器，供温水给学生洗手之用。
3.1.3工艺结构及结构简图
考虑到减少投资和节约用地，该工艺中将发酵池集气、储气合二为一，并设在厌氧池的上端，既减少成本，又节约用地。
系统中设有太阳能热水器（供洗手用温水）。
3.1.4主要设施
标注：
1.日光温室
2.滤渣池
3.主池
4.集气口5.集气储气罩6.破壳喷管
7.输气管
8.调节池
9.进料口
10.沼气灯11.水压式排气阀
12.电动排气阀
13.脱硫塔
14.脱水塔15.压力探头16.太阳能吸热保温
17.设备间18.增压机19.增压器20.阻火阀
21.沼气锅炉22.控制柜23.热水循环泵
24.加热管
25.菌床
26.回喷管
27.回喷泵
28.回液泵29.破壳泵
30.好氧池
31.充气管
32.气泵
33.固液分离池（脱水池）
3I沼气工程：
一体化（integrated）太阳能沼气反应器
一体化（integrated）发酵储气新工艺
一体化（integrated）仿生与动态发酵
分级分温发酵、压差式自动出液、太阳能和发电余热增温。
每级反应器内采用连续动态下进上出形式进出料，渣液出口处设有渣液分离器，反应器内设有料液和热循环系统等装置。
主体反应器的料液间现场浇注，反应器的上端气室部分及配套设备和构件采取工厂化制造，现场组装固定。
在BBR内设有好氧酸化区和热交换器，利用太阳能、好氧发热、发电余热和出液余热给FBBR增温，FBBR反应器内分为接种区、仿生消化区和渣液粗分离循环区。
系统结构采用分级分温动态仿生发酵，有效利用热能，发挥最佳效率。
沼气输配装有增压、净化、恒压、安全等装置。
结构简图：
（待见施工图）
3.1.5主要设施
沼气工程的主要设施由调节池、出料口、格栅、厌氧发酵池、仿生菌床、喷射装量、加温设备、太阳加热器、太阳热水器、太阳能净化器（液分离池和生物净化器）组成。
厕所
沼气厕所，就是将校园厕所的粪污进入沼气池进行沼气化处理，沼气用于学校做饭烧水的辅助能源，沼渣作肥料使用，大部分沼液作冲厕循环利用，少量的沼液作肥料使用。
将沼气池设在简易温室大棚内。
沼气池采用商品化沼气发生器（软体）。
厕所的整体设计为：
墙体砖混结构；
蹲位为砖混结构，地面砖采用黄色，墙面砖采用下1米2为黄色，以上部分为白色。
顶部覆盖为钢架采光结构，及钢架上覆盖采光板，钢架下为收放式反射膜，反射膜夏天放开挡住阳光，冬天收起来让阳光直射，提高厕所内的温度。
厕所的门因被风向阳，冬季加装档风帘。
夏季在采光板的上面覆盖遮阳网。
该设计除沼气厕所外，厕所内冬季的温度要比普通厕所高。
结构示意简图：
第四部分
安全措施
校园沼气厕所安全第一，使用沼气的安全主要是沼气工程的防火，安全使用沼气和沼气的日常维护操作人员安全，电器设备安全等方面。
我们的安全防范措施如下：
4.1沼气工程与厕所的隔离
设计将进出料口、储液池（或好氧池）设在沼气和厕所的中间，将沼气与厕所隔成两部分，确保厕所内不受沼气安全的危害。
4.2沼气储气柜
储气柜采用软体气袋，没有大量气压，不存在储气柜对周边造成不安全隐患，并设有多层网膜保护。
4.3安全排气阀
学校存在着一年二假，无人使用期长，但沼气仍然在正常产气，这时当沼气过量时，可自动通过安全排气阀排出，不会损坏沼气系统，且排气阀接有通往高空的排气管。
4.4水封式阻火器
系统考虑到沼气的使用安全，用气管网上设有水封式阻火器，可防止回火事故的发生。
4.5输气管网设置
校园内处处都可能是学生的活动场所，因此，管网设置需考虑安全，将管网深埋于地下，不让学生有接触管网的可能，确保用气安全。
4.6沼气工程的防护
设计时将整体沼气工程置于日光温室中，并设有门，只有管理人员可开门后才可进入，学生除集体参观，平时无法靠近或进入。
4.7警示语
沼气工程的墙体上均应设有明显的警示语，如：
“沼气工程、严禁烟火、严禁私自入内、节能节水、利己利人、爱护校园设施、遵守校园纪律”等等。
4.8电器防触电保护
循环水泵及电器等均采取水电隔离措施，不让学生接触到电器设施。
4.9洗手用温水防烫
提供温水洗手可提高洗手除菌效果，冬季减少手生冻疮。
热水系统中的给水温度夏季设置为35℃，冬季为30℃，不可能给学生造成烫伤。
4.10加强气管网和电网的防护措施
对沼气管网和电网采取规范的防护措施，避免学生能直接接触。
第五部分
工程估价
一、沼气厕所预算书表
序号
项目名称
工程造价（万元）
备注
20m3
40m3
60m3
80m3
100m3
120m3
主要设备
1
温室采光板
0.84
1.236
1.532
1.928
2.124
2.42
不含框架
2
太阳能热水器
0.76（10m2）
0.964
（14m2）
1.068
（18m2）
1.372
（22m2）
1.676
（26m2）
1.78
（30m2）
菲涅尔牌平板式
3
主要设备部分
2.5
2.8
3.6
3.8
4
供气管网及灶具
0.2
0.3
0.35
0.45
0.5
0.55
5
无堵塞切割泵
0.22
0.25
0.36
6
系统控制器
7
沼气设备安装及设计
0.6
0.7
0.8
0.9
1.1
合计
5.17
6.5
7.4
9.16
10.1
10.9
厕所土建、水管及温室基础框架
4.5
6.6
8.6
9.5
11
估算
总计
9..67
12.5
14
17.76
19.6
21.9
注：
发生器为商品化发生器，主要设备见下附表，厕所建造成本估算中含沼气池进出口、沉淀池及温室基础骨架。
厕所房屋为砖混结构，屋顶采用阳光板覆盖，阳光板下装一层吸热膜，吸热膜下再装一层反射膜（这样可起到冬暖夏凉的作用），以每平米900元计算，蹲位以每个400元计算。
附表：
沼气工程主要设备
编号
单位
数量
W-1
沼气发生器（软体或砖混结构）
套
W-2
集气管（DN40）
W-3
脱硫脱水塔（FJC-B型）
W-4
W-5
站内系统沼气管网（φ32）
W-6
太阳能及温室
m2
10~30㎡
W-7
排气安全装置（FJC-B型）
只
W-8
水封（FJC-B型）
第六部分
质量与售后服务
6.1质量说明
系统质量以沼气池及沼气工程的相关标准对照相关参数制造及施工。
主体土建质量抗渗漏，系统内均不得向外渗水。
配套设备符合生产中的相关技术条件，并确保其可靠性和耐候性。
系统确保运行中的稳定性。
系统管件采用标准件，确保维修时的互换性。
定制的非标设备确保质量及正常运行。
配套设备选用大厂生产的可靠产品。
所有设备及配套均达防腐要求。
确保系统性能符合设计技术参数。
6.2售后服务
负责为操作及管理人员进行系统的技术规范培训，协助制定操作及安全生产制度。
系统及设备在一年保质期内，免费给予维修，定期不定期进行回访和技术指导。
长期提供相关的专业技术服务。
保质期后长期给予售后服务，成本价提供维修所需的配套件。
运行期间有1名技术人员循回指导及维护。
第一节施工机械计划
机械或
设备名
称
型号
规格
国别
产地
制造
年份
额定
功率
（kW）
生产
能力
用于
施工
部位
电圆锯
5008B
10
国产
2011
1.4kW
良好
吊顶
角磨机
9523NB
2010
0.54kW
瓷砖
石材
电锤
TE-15
80
德国
0.65kW
电动自动螺丝钻
FD-788HV
100
2012
0.5kW
手电钻
JIZ-ZD-10A
60
日本
0.43kW
安装
电焊机
BX6-120
20
0.28kW
加工
砂轮切割机
JIG-SDG-350
1.25kW
8
空气压缩机
PH−10−88
2013
7.5kw
拆改
涂饰
9
手提式电刨
1900B
0.58kw
物料提升机
sse150
15kw
垂直运输
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