DB61∕T 502-2010 农村中小型畜禽养殖场沼气工程设计规范

ICS65.040.01P35DB61陕西省地方标准DB61/T502—2010农村中小型畜禽养殖场沼气工程设计规范2010-11-23发布2010-12-25实施陕西省质量技术监督局发布DB61/T502—2010I前言本标准由陕西省农业厅提出并归口。本标准起草单位：西北农林科技大学，陕西省农村沼气培训学校，陕西省农业厅科技教育处。本标准主要起草人：邱凌、贾彬、郭强、王晨光、周靖华、王珏、罗涛、石勇、殷振江。本标准首次发布。DB61/T502—20101农村中小型畜禽养殖场沼气工程设计规范1范围本标准规定了农村中小型畜禽养殖场沼气工程的设计原则、工艺、前处理、厌氧消化、后处理及设备调控等系统的设计。本标准适用于农村中小型畜禽养殖场20m3～300m3沼气工程的规划设计。畜禽养殖小区沼气工程的设计可参照执行。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GBJ14室外排水设计规范NY/T1220.1～5沼气工程技术规范NY/T1222规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范3术语和定义以下术语和定义适用于本文件。3.1中小型畜禽养殖场沼气工程biogasplantinmiddleandsmallsizeanimalandpoultryfarms采用厌氧消化技术处理中小型畜禽养殖场粪便污水，厌氧消化装置容积为20m3～300m3的沼气和沼肥生产与利用设施。3.2近中温沼气发酵工艺thermophilicanaerobicdigestionprocess发酵温度为30℃±2.5℃的沼气发酵工艺。3.3高常温沼气发酵工艺highmesophilicanaerobicdigestionprocess发酵温度为25℃±2.5℃的沼气发酵工艺。3.4中常温沼气发酵工艺middlemesophilicanaerobicdigestionprocess发酵温度为20℃±2.5℃的沼气发酵工艺。3.5DB61/T502—20102低常温沼气发酵工艺psychrophilicanaerobicdigestionprocess发酵温度为15℃±2.5℃的沼气发酵工艺。3.6旋动推流式厌氧消化装置rotatingrecirculationcontactanaerobicdigester（简称RRC）在发酵进料区到排渣区设置圆弧形导流板，原料从进料区导流板切线方向进入，在导流板的作用下推流到排渣区，配有料液回流搅拌、冲击破壳和出料装置的厌氧消化装置。3.7水力滞留期hydraulicretentiontime（简称HRT）一个沼气发酵装置内的发酵物料按体积计算被全部置换所需要的时间。3.8总固体含量totalsolids（简称TS）沼气发酵装置投料后料液中含有总溶解固体量和总悬浮固体量之和，以质量百分数表示。4设计原则4.1中小型畜禽养殖场沼气工程应按照能源生态型粪污无害化处理与资源化利用工艺进行工程设计。工程周边应有足够的农田消纳厌氧发酵后的沼液和沼渣，以实现环境友好和可持续发展的目标。4.2中小型畜禽养殖场沼气工程工艺设计必须遵守国家有关法律、法规，执行国家现行的资源利用、环境保护、土地节约、安全与消防等有关规定。4.3中小型畜禽养殖场沼气工程工艺设计应根据中小型畜禽养殖场资源统筹规划，与城乡发展相协调，做到近远期结合，以近期为主，兼顾远期发展。4.4中小型畜禽养殖场沼气工程工艺设计应根据原料特性和应用模式，选择投资省、占地少、运行稳定、操作简便的工艺技术，并积极稳妥地选用新工艺、新技术、新设备、新材料。4.5中小型畜禽养殖场沼气工程应设计在生产区的下风向，设计使用年限应不低于25年。4.6中小型畜禽养殖场沼气工程选址应充分论证，应符合就近、就地利用沼气、沼渣及沼液的原则。4.7中小型畜禽养殖场沼气工程应在符合国家有关消防规定要求下，与居民生活区、生产或贮存易燃易爆及其他危险物品的场所保持安全距离。5工艺与布局5.1设计依据5.1.1设计应以委托方和设计方签订的设计合同书、项目批文、委托方提供的基础资料为依据。5.1.2设计前，应对工程现场进行实地勘察，并搜集以下技术基础资料：a)发酵原料：原料的种类、数量、收集方式、稳定性及可持续年限等；b)自然气象：当地的气温、风力、风向、降水量、日照及霜冻期等；c)地质水文：工程所在地的地质水文、地震烈度、冻土层厚度、地下水位等；d)水电供应：当地或企业能提供的给排水、供电、供热量等情况；e)三沼利用：沼气、沼液、沼渣的用途及使用要求。5.2设计内容DB61/T502—201035.2.1工艺设计应包括发酵原料的收集、前处理，沼气的生产，沼气的净化、储存、输配与利用，沼渣、沼液的综合利用等全系统工艺。畜禽粪便的收集量参考附录A。5.2.2工艺设计文件应包括设计总说明、平面布置图、高程工艺流程图、各处理构筑物、建筑物、设备的工艺条件图等。5.3工艺选择5.3.120m3～50m3的小型畜禽养殖场沼气工程宜采用单体或并联地下立式圆柱形旋动推流式厌氧消化装置（RRC），宜将发酵装置建在畜禽舍南边地下，地上建保温室。其工艺与布局见图1、图2、图3。5.3.260m3～200m3的中型畜禽养殖场沼气工程宜采用地上并联立式圆柱形旋动推流式厌氧消化装置（RRC），并配套原料预处理、太阳能保温室、太阳能加热系统、回流搅拌装置、沼气和沼肥利用、安全消防等设施。其工艺与布局见图4、图5、图6。5.3.3200m3～300m3的中型畜禽养殖场沼气工程宜采用单体保温的地上立式圆柱形升流式厌氧消化装置(USR)或全混合厌氧消化装置(CSTR)，并配套原料预处理、太阳能加热系统、搅拌装置、沼气和沼肥利用、安全消防等设施。其工艺与布局见图7、图8、图9。5.3.4立式圆筒形厌氧消化装置设计参数见附录B。5.4平面布置5.4.1畜禽养殖场沼气工程在符合国家有关消防要求下，应与地上构（建）筑物、棚墙、交通通道、畜禽养殖场生产、生活设施和居民区之间保持一定的安全距离。5.4.2场区布置应满足沼气工程工艺、地质、交通、供电、排水、安全生产和卫生防疫等要求，构筑物的间距应满足施工、设备安装与维护的要求。5.4.3输送污水、沼液和沼气的管道应合理布局，避免迂回曲折和相互干扰，尽量减少弯头。各种管线应用不同颜色加以标记和区别。5.4.4场区应设置物料堆放及停车场地，并留适宜宽度的汽车通道，单车道3m，双车道5m，转弯半径不小于6m；各建筑物间应留有连接通道，宽度不小于1.5m。5.4.5沼气工程场区应设围墙(栏)，处理构筑物和贮气柜应设置安全护栏，高度不宜低于1.2m。建筑物和构筑物群体效果应与周围景观协调统一，美观大方。5.4.6沼气工程场区应设置给水和排水系统，拦截暴雨的截水沟和排水沟应与场区排水通道相连接。5.5高程布置5.5.1高程布置应按工艺流程要求进行设计，尽量利用自然地势高差使沼液和沼渣依靠重力的作用在处理系统中通畅流动，并达到排水畅通、减少动力、降低能耗的要求。5.5.2高程工艺流程图应包括各处理构(建)筑物和各类设备、仪表的名称、标高、剖面简图以及在垂直方向上的相对位置，各连接管线(渠)的名称(或编号)、直径、标高、坡度、走向。5.5.3高程设计应以沼肥利用位置的高程作为起点，反向推算，以便处理后的废水在洪水季节也能自流排出，并将总提升泵的扬程减至最小。当排水水位不受限制时，应以处理构筑物埋设深度确定起点标高，尽量减少土方量的开挖和回填。6前处理系统6.1基本要求DB61/T502—201046.1.1前处理系统应配套养殖粪污收集和输送、毒物降解、清杂除砂、调质均化、温度调控、酸碱度调控等设施和装备，目的是为厌氧消化产沼气创造适宜的条件。6.1.2以鸡粪、牛粪为原料时宜设沉砂池，牛粪为原料时应有粪草分离设施。6.1.3污水进入集污池前应通过格栅清除较大的杂物，沟渠坡度应确保污水能自流进入集污池或沉砂池，参照GBJ14相关规定设计。6.2格栅6.2.1在集污池前须设置格栅，其数量不宜少于二道，一道粗格栅栅条间隙为20mm～40mm去除大型杂物，一道细格栅栅条间隙为5mm～15mm去除中小型杂物，格栅应便于清除杂物和清洗。6.2.2污水过栅流速一般为0.5m／s～0.8m／s，格栅倾角为45°～75°。6.2.3格栅的其他设计参照GBJ14的规定。6.3集污池6.3.1畜禽养殖场粪污厌氧处理系统前，应设置集污池，用于收集冲洗水和尿液。6.3.2集污池形状和有效容积应根据养殖规模、清粪周期、粪污量、水泵流量等因素确定，容积不应小于该池水泵30min的出水量。6.3.3集污池宜按地下式设计，应有顶盖、保温措施、安全围护、沉渣清除等设施。6.4调节池6.4.1调节池用于调控原料数量、温度、酸碱度和调质均化、降解毒物、沉淀除砂等。6.4.2调节池容积按公式（1）计算：qtU.......................................(1)式中：U——调节池有效容积，单位为立方米(m3)；q——进料量，单位为立方米每天(m3／d)；t——调节时间，单位为天(d)，粪污原料调节时间宜为1d～2d。6.4.3调节池的形状宜为圆形或方形，池底一般保持5％的坡度，坡向泵的吸料口。6.4.4调节池宜设计以地下或半地下式，应综合考虑消除浮渣、沉渣方便、冬季保温、安全防护等措施。6.4.5调节池宜在太阳能整体保温的基础上，采用太阳能热水器和生产余热等加热方式进行料液升温，热交换器宜采用经济实用、方便安装的管材做换热管。6.5泵与泵房6.5.1中小型养殖场沼气工程宜选用无堵塞的切割型潜污泵输送养殖粪污，进料泵应设置一台备用。6.5.2潜污泵进料管应设置闸阀，在闸阀和潜污泵之间应设置逆止阀。6.5.3泵房及室内机组基础布置和设计按GBJ14的相关规定执行。7厌氧消化系统7.1基本要求DB61/T502—201057.1.1中小型畜禽养殖场厌氧消化系统应根据粪污种类、工程类型和工艺路线选择确定，工程设计参照NY/T1220.1～5和NY/T1222的相关规定。7.1.2厌氧消化池应设有取样口、测温点、超压保护装置，满足检测及池体安全的要求。7.1.3厌氧消化池的下部管道凡有阀门处，均应设计为串联式双阀门，内侧阀门为常开。7.1.4池体侧面下部应设有检修人孔和排泥管。人孔中心与池外地平的垂直距离应不大于1m，直径不宜小于600mm，排泥管的管径应不小于120mm。7.1.5厌氧消化池应达到抗渗和气密性要求，并采取有效的防腐蚀措施和保温措施。7.2厌氧消化池7.2.1中小型养殖场厌氧消化池宜选用旋动推流式厌氧消化池（RRC）、升流式厌氧消化池(USR)和全混合厌氧消化池(CSTR)，宜采用中温(35℃±2.5℃)、近中温(30℃±2.5℃)或高常温(25℃±2.5℃)厌氧消化工艺，主要工艺参数宜按照表1设计。表1不同沼气发酵温度适宜的水力滞留期和发酵料液浓度区域发酵温度/℃水力滞留期/d发酵料浓度/％平均产气率/（m3/m3﹒d）中温35±2.520±2.06±1.00.8±0.1近中温30±2.525±2.06±1.00.6±0.1高常温25±2.530±2.07±1.00.4±0.1中常温20±2.545±2.08±1.00.3±0.1低常温15±2.560±2.010±1.00.2±0.17.2.2厌氧消化池容积由发酵原料数量和不同发酵温区的水力滞留期等因素决定，其按公式（2）计算：HRTBDSZTHTHXTGTGBHRTVVsssst042312211）（）（...............(2)式中：V——厌氧消化池总容积（m3）；B——厌氧消化池装料有效容积比例（％）；tV——每天进料体积（m3/d）；HRT——水力滞留期（d）；21GG、——畜禽每天的粪、尿排泄量（kg）。见附录A；21ssTT、——畜禽粪、尿的总固体含量（％）。见附录A；X——畜禽养殖数量（头、只）；21HH、——成年人