畜禽场废弃物厌氧发酵制取沼气技术规程DB37／T 3117-2018.pdf

ICS 65.020.30 B40 DB37 山东省地方标准 DB 37/T 31172018 畜禽场废 弃物厌氧 发酵制取 沼气技术 规程 Technical Regulation of anaerobic fermentation biogas technology in the livestock and poultry farm 2018-02-02 发布 2018-03-02 实施 山东省质量技术监督局 发布 DB37/T 31172018 前 言 本标准 按GB/T 1.1-2009 给 出的规 则起 草。本标准 由山 东省 农业 厅提 出。本标准 由山 东省 农业 标准 化技术 委员 会归 口。本标准起 草单位：山东 省 农业科学 院农业 资源与 环 境研究所、山东 省面源 污 染防控重 点实验 室、农业部 黄淮 海平 原农 业环 境重点 实验 室。本标准 主要 起草 人：姚利、王艳 芹、袁 长波、付龙 云、李 彦、杨 光。本标准 为首 次发 布。I DB37/T 31172018 畜 禽场废 弃物厌氧 发酵制 取沼气技 术规程 1 范围 本标准 规定 了畜 禽场 废 弃物 厌氧 发酵 沼气 工程 的工 艺设计、建 造、运行 维护、安全 管理 等。本标准 适用 于山东 省规模 化畜禽 养殖 场和 养殖 小区 的废弃 物厌 氧发 酵制取 沼气。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。GB 18596 畜禽 养殖 业污 染 物排放 标准 GB 50014 室外 排水 设计 规范 GB 7959 粪 便无 害化 卫生要 求 NY 525 有机 肥料 NY/T 466 户用 农村 能源 生 态工程 北方 模式 设计 施工 与使用 规范 NY/T 667 沼 气工 程规 模分类 NY/T 1220 沼气 工程 技术 规范 NY/T 1221 规模 化畜 禽养 殖场沼 气工 程运 行、维护 及其安 全技 术规 程 NY/T 1222 规模 化畜 禽养 殖场沼 气工 程设 计规 范 NY/T 1704 沼气 电站 技术 规范 3 术语和 定义 下列术 语和 定义 适用 于本 文件。3.1 畜禽场 废弃 物 本标准 指畜 禽养 殖场 产生 的动物 粪便、尿 液及 冲洗 废水。3.2 厌氧发酵 在无氧 条件 下，微生 物分 解有机 物并 产生 沼气 的过 程。3.3 滞留期 指发酵 原料 在厌 氧反 应器 中发酵 停留 时间，单 位为 天（d）。3.4 总固体 又称干 物质，是指 发酵 原 料除去 水分 以后 剩下 的物 质，包括 可溶 性固 体和 不 可溶性 固体。原料 中的总固体 含量（干 物质 浓度）常用 百分 率来 表示，单 位为百 分率（%）。液 体样品 单 位为 毫克/升（mg/L）或克/升（g/L）。1 DB37/T 31172018 3.5 升流式 厌氧 固体 反应 器（USR）是 一 种结 构简 单、适 用于高 悬浮 固体 有 机物 原料 的反 应 器，原 料从 底部 进入消 化 器内，与消 化器 里的活性 污泥 接触，使 原料 得到快 速消 化。3.6 完全混 合式 厌氧 消化 器（CSTR）安装有 搅拌 装置 的消 化器，反应 器内 发酵 原料 和微 生物处 于完 全混 合状 态。3.7 升流式 厌氧 污泥 床（UASB）由底部 的污 泥区 和中 上部 的气、液、固三 相分 离区 组合为 一体 的厌 氧消 化装 置。3.8 复合厌 氧反 应器（UBF）由底部 升流 式厌 氧污 泥床 和上部 厌氧 过滤 器组 合为 一体的 厌氧 消化 装置。3.9 高浓度 发酵 物料TS 浓度5%12%的厌氧 发 酵为 高浓 度发 酵。3.10 低浓度 发酵 物料TS 浓度 低于5%的厌 氧 发酵为 低浓 度发 酵。4 工艺设 计 4.1 设计原 则 4.1.1 沼气工 程的 设计 应以 无害 化、减 量化、资 源化 为目 标，充分 考虑 沼气、沼液 和沼渣 的有 效利用。4.1.2 沼气工 程的 工艺 设计 应采 用经过 鉴定 的新 技术、新 工艺、新材 料、新设 备。4.1.3 沼气工 程的 工艺 设计 应与 实际结 合，正确 处理 集中 与分散、处 理与 利用、近 期与远 期的 关系。4.1.4 沼气工 程的 工艺 应根 据畜禽 养 殖场 废弃 物的 特性 及 实测 数据 进行 设计。4.2 前处理 4.2.1 沼气工 程前 处理 含集 水设 施、物 料混 合设 施、沉砂 及除渣 等预 处理 设施 及加 热保温 等。4.2.2 当以鸡 粪为 原料 时，应在 调节池 后设 沉砂 池；以牛 粪为原 料时 应有 粪草 分离 装置；以鸭 粪为 原料时应 去除 稻壳 或预 处理 对稻壳 进行 腐解。4.3 厌氧消 化工艺 选择 4.3.1 对于高 浓度 发酵，厌 氧消 化器的 总有 效容 积，可按 式（1）计 算：Q T V=.(1)式中：V 厌氧 发酵 罐的 总有 效容积，单 位为立 方米（m）；Q 设计 处理 量，单位 为立方 米每 天（m/d）；T 设计 水力 滞留 期，单位为 天（d）。2 DB37/T 31172018 对于固 体含 量较 低的 养殖 废水，厌氧 消化 器的 总有 效容积，可 按式（2）计算：v0N 1000S Q=V.(2)式中：V 厌氧 发酵 罐的 总有 效容 积，单 位为 立方 米（m）；Q设计 处理 量，单位 为立 方 米每 天（m/d）；0S 进水 有机 物质 量浓 度，mgCODCr/L；vN 容积 负荷，kgCODCr/md。（查标 准）4.3.2 适合高 浓度 粪污 发酵 的厌 氧消化 器主 要有：完 全混 合式厌 氧消 化器（CSTR）、升 流式 厌氧 固体反应器（USR）等。各 种消化 器 的主 要设 计参 数如 下：a)升流式 厌氧 固体 反应 器一 般采用 立式 圆柱 形，有效 高度6 m12 m，应选 用合理 的 布水 方式避免短路、勾 流，以保 证液 体均匀 上升。其 设计 应满 足下列 要求：1)布水器 的喷 水孔 应朝 池底，与 水平 面夹 角不 大于 40；2)布水器 设置 于厌 氧发 酵罐 底部，距池 底的 距离 应不 大于1 m。b)完全混合 厌氧 发酵罐 的高 径比宜 为 1.5 2；宜采用 连续搅 拌，搅 拌功率 宜为 0.001 kW/m 0.005 kW/m。4.3.3 适合低 固体 浓度 养殖 废水 的厌氧 消化 器主 要有：升 流式厌 氧污 泥床（UASB）、复 合厌 氧反 应器（UBF）等。各种消 化器 的主 要设 计参 数如下：a)升流式厌氧污泥床平面形 状有矩形和圆形，高度不 宜超过 10 m；反应器的 设备有三相分离器、布 水系 统、排泥 装置 和沼气 收集 系统 等。b)复合厌 氧反 应器 填料 宜填 充在反 应 器上 部的 1/3 处，填 料厚 度以 0.5 m 2 m 为宜。4.3.4 厌氧消 化器 主要 技术 参数 宜符合 表 1 的规 定。表1 表厌氧 消化 中温 发酵 主要 技术参 数 项目 单位 CSTR USR UASB UBF 温度 3335 3335 3335 3335 水力滞 留期 d 1530 1020 1.53 24 TS浓度%510 56 1 1 COD负荷 kg/md 38 510 510 210 COD去除 率%5575 6080 7085 7085 4.3.5 厌氧发 酵罐 应有 保温 措施，宜采 用外 保温；加 热可 采用罐 外热 交换 或池 内热 交换。4.3.6 养殖小 区发 酵工 艺 a)规模较小的养殖场和养殖小区可建设地下式的中小型沼气工程，以圆形池和拱形沼气池为主。b)养殖小 区沼 气工 程以“一 池三建”为 建设 单元，包 括沼气 发酵 池、原料（粪 便或秸 秆）预 处 理（沉淀、调 解、进出 料、搅拌等 装置）、沼气 供气（沼气净 化、储存、输 配、计量和 利用 装 置）和沼肥 利用 设施（沼 渣、沼液处 理及 综合 利用 装置）等。土建 工程 主要 包括 沼气发 酵池、贮 气水封池、前 处理池、沼液 贮存池、保 温室、沼 气管 网等；设备 主要包括 泵、流体管网、电器3 DB37/T 31172018 控制、脱硫 塔、沼气 灶具、检测 设备 等。养殖 小区 集中供 气沼 气工 程以 供气（1050）户为基本建设 单元。c)中小型沼气 工程根据 畜禽 养殖场发酵 原料的数 量、一定温度下 发酵原料 在装 置内停留的 时间和投料 浓度 等工 艺条 件确 定，沼 气发 酵装 置的 容积，可按 式（3）计 算：m t rHRT TS n bV=.(3)式中：b-单位 畜禽 每天 的平 均排 粪量（kg、湿 重）；n-养殖 畜禽 的数 量（头、只）；TS-畜禽 粪便 原料 中干 物质含 量 的百 分比（%）；HRT-原料 在池 中的 滞留 天数（d）；r-发 酵原 料浓 度（%）；m-池 内装 料有 效容 积（%）；t-发 酵料 液比 重（kg/m）；d)修建的沼气 池要达到 结构 牢靠、不漏 水、不漏 气的 要求，除了 合理设计 以外，必须按照 设计图纸要 求，认真 细致 地进 行施工，确 保施 工质 量。4.4 后处理 4.4.1 沼渣沼 液暂 存池 沼气工 程须 配套 建设 足够 容量的 沼渣 沼液 暂存 池。暂存池 容积 应结 合沼 液产 生量、作 物种 类及种植面 积、运输 距离、沼液 施用量 及 频率 等因 素综 合确 定。沼液 池的 容积 应不 小于最 大 利用 间隔 期内 厌氧 消化装置 沼液 的排 放量，且 沼液在 施用 前应 储存5 d 以 上时间。沼 渣沼 液暂 存池 应设置 安全 防护 栏。4.4.2 固液分 离 厌 氧 消化 后的 沼渣、沼液需 做 进一 步的 固液 分离，分 离 后的 沼渣 可以 用于 生产 固 态有 机肥。分离 出的沼液 进贮 液池 后可 以作 为液态 有机 肥用 于农 田。4.4.3 后处理 工艺 沼液后 处理一 般采 用好氧 处理系 统或稳 定塘，好氧 处理应 选择有 较高 脱氮除 磷能力 的工艺，如SBR（序列 间歇 式活 性污 泥法）、氧 化沟 等。4.5 沼气净 化储 存 4.5.1 厌氧消 化产 生的 沼气 应经 过脱水、脱 硫处 理后 进入 沼气储 存和 输配 系统。4.5.2 沼气中 水分 宜采 用重 力法 脱除；在沼 气输 送管 路的 最低点 设置 凝水 器，将管 路中的冷 凝水 排出。4.5.3 沼气脱 硫可 以采 用干 法脱 硫或生 物脱 硫，使沼 气中 的硫化 氢含 量小 于20 mg/m；化学 脱硫 须定时更换 脱硫 剂。4.5.4 沼气贮 存系 统包 括贮 气柜、流量 计等。贮 气柜 可采 用低压 湿式 贮气 柜，也可 采用低 压干 式贮 气柜、高 压贮 气柜 等方 式储 气。低 压干 式贮 气柜（工 作压力 小 于 10 kPa）可 采 用双膜 气柜 和活 塞式 贮气柜；高 压干 式贮 气柜（工 作压力 大 于0.4 MPa）须设置 安 全阀、放 散管、排 污管 以 及压 力检 测装 置，有效 贮 气量 宜按照 NY/T 1220.2 第6.3 条的 规定 计算。贮气 柜须 做好 防腐、防 冻处理。4 DB37/T 31172018 4.5.5 沼气用 于民 用炊 事时，贮 气柜的 容积按 日产 气量的50%60%计算；沼 气用 于烧锅 炉或 发电时，应 根据 沼气 供求 平衡 曲线确 定贮 气柜 的容 积。4.5.6 沼气贮 气柜 出口 应设 阻火 装置。4.6 沼气利 用 4.6.1 集中供 气 a)沼气输 配系 统设 计优 先考 虑沼气 供应 的安 全性 和可 靠性，保证 不间 断向 用户 供气。b)沼气管 网宜 采用 低压 供气。c)沼气输 配管 网的 使用 寿命 应不小 于集 中供 气工 程的 设计使 用寿 命。d)室外输 配管 网的 干管 和支 管材质 宜选 用PE 管及 防腐镀 锌 钢管、焊 接钢 管等。4.6.2 沼气发 电 a)沼气发 电设 施装 机容 量应 根据沼 气产 量及 其低 热值 按式（4）进 行计 算：）（gh/Hu V k P=.(4)式中：P总 装机 容量，单 位为 千瓦（kW）；k装 机余 量与 发电 机效 率的综 合比 率系 数，根据 需求k=1.08 1.20；V每 小时 最大 沼气 产量 换算为 标准 状况 下的 体积，单位 为立 方米 每小 时（m/h）；Hu沼气 的低 热值，单 位为 千 焦每 标准 立方 米（kJ/m）。gh发电 机组 热耗 率，单位 为 千焦 每千 瓦时（kJ/kWh）。沼气 发电 供气 压力和 气 量应 保持 稳定，供 气系 统应 有调 节气 量和压 力的 设施。b)沼气发 电供 气压 力和 气量 应保持 稳定，供 气系 统应 有调节 气量 和压 力的 设施。c)沼气发电利 用余热时，余 热的回收量 应与利用 量、利用途径合 理匹配，优先 考虑能够全 年使用的方 案。利用 余热 加热 的系统 和设 备需 要有 备用 的加热 设施。4.6.3 沼气工 程应 安装 火炬 燃烧 设施。4.7 沼肥利 用 4.7.1 沼肥农 用必 须充 分腐 熟，重金属 允许 范围 指标 应符 合 NY 525 中5.8 规定 的要求，卫生 指标 应符合GB 7959 中表 2 规 定的 要求。4.7.2 沼液可 用作 浸种、根 际追 肥或叶 面喷 施肥。4.7.3 沼渣可 用作 农作 物的 底肥、育苗 栽培 基质 以及 有机 复合肥 的原 料。5 建设要 求 5.1 根据沼 气工 程的 特殊 性，建设中 应确 保构 筑物 的抗 渗性能，厌 氧消 化器 和储 气柜的 气密 性能。厌氧消化 器主 体完 工后 须进 行试水 试压 检验。5.2 沼气工 程土 建、钢结 构、设备、管道、仪 表、给水 配电等 建设 安装 质量 须满 足相关 规范 要求。6 运行 维护 6.1 运行管 理人 员必 须熟 悉沼 气工程 工艺 和设 施、设备 的运行 要求 与技 术指 标。6.2 操作人 员必 须熟 悉本 岗位 设施、设备 的运 行要 求和 技术指 标。5 DB37/T 31172018 6.3 各岗位 应有 工艺 系统 网络 图、安 全操 作规 程等，并 应示于 明显 部位。6.4 运行管 理人 员和 操作 人员 应按要 求巡 视检 查构 筑物、设备、电 器和 仪表 的运 行情况。操 作人 员发现运行 不正 常时，应 及时 处理。6.5 各岗位 的操 作人 员应 按时 做好运 行记 录。数据 应准 确无误。6.6 沼气发 酵罐 排泥 应该 定期 进行，排泥 开始 前必 须使 罐顶储 气空 间与 大气 连通 和畅通，排 污阀 渐渐开启，一定 避免 罐内 形成 负压。6.7 沼气发 酵罐 排空 清理 时，必须使 罐底 人孔 与罐 顶安 全人孔 敞开，经 过充 分通 风换气，注 意安 全防火和人 身安 全，进入 罐内 作业要 有安 全防 护措 施和 他人监 护措 施。沼气 罐恢 复正常 工作 要按 启动 时的准备工 作进 行。6.8 应定期 对供 气工 程的 沼气 产量、沼气 中甲 烷含 量、罐内沼 气压 力、料液 温度、液位、pH 等主 要参数进 行检 测，并建 立工 作档案。7 安全管 理 7.1 严 格遵 守安 全生 产规 章制度 和 操作 规程 的各 项规 定。7.2 沼气站 内严 禁烟 火。有电 气设备 的车 间和 易燃 易爆 的场所，应 按消 防部 门的 有关规 定设 置消 防器材。7.3 凡对具 有有 害气 体或 可燃 气体的 构筑 物（如集 水池、厌氧池 以及 污泥 池）进行 防 空清理 和维 修时，必须采 取通 风、换气 措施，待可 燃与 有害 气体 含量 符合安 全规 定时，证 明无 危险后，方 可操 作。7.4 清理机 电设 备及 周围 环境 卫生时，严 禁擦 拭设 备运 转部位，冲 洗水 不得 溅到 电缆头 和电 机带 电部位及润 滑部 位。不允 许在 运转设 备周 围更 换衣 服。7.5 高空作 业时，必 须做 好防 护工作。7.6 电气设 备、线路 发生 故障 后，立 即切 断电 源，各种 设备维 修时 必须 断电，并 应在开 关处 悬挂 维修标牌后，方 可操 作。7.7 雨天或 冰雪 天气，操 作人 员在构 筑物 上巡 视或 操作 时，应 注意 防滑。7.8 各岗位 操作 人员 应穿 戴齐 全劳保 用品，做 好安 全防 范工作。7.9 具有有 害气 体、易燃 气体、异味 和环 境潮 湿的 地点，必须 通风。7.10 工作地 点与 通行 道路 应保 持整齐、清 洁，工作 场所 不得堆 放一 切不 稳定 的物 品。6 DB37/T 31172018 A A 附 录 A（资料 性附 录）表A.1 不同规 模养 殖场 适宜 建设 的沼气 工程 养殖场规模 厌氧消化装置单体容积（V1）m 厌氧消化装置总容积（V2）m 适宜的工艺 日产沼气量（Q）m/d 工程规模 养殖小区 20V1 300 20V2 600 地下式常温发酵工艺 150 Q5 小型 中小型养殖场 300V1500 300V21000 地下式常温发酵工艺、USR 500 Q150 中型 大型养殖场 500V12500 500V25000 CSTR、USR 5000Q500 大型 特大型养殖场 V1 2500 V2 2500 CSTR Q5000 特大型 _ 7