隧道式大中型沼气工程工艺设计规范DB41／T 915-2014.pdf

河南省地方标准 DB41/T DB41/T 9152014 隧 道式 大中 型沼 气工 程工 艺设 计规 范 2014-06-30 发布 2014-08-30 实施 河南省质量技术监督局 发 布 DB41/T 915-2014 I 目 次 前 言 1 范围 1 2 规范性引 用文件 1 3 术语和定 义 1 4 设计原则 3 5 设计要求 3 6 工艺设计 3 7 选址和布 局 4 8 前处理系 统设计 6 9 沼气发酵 系统工艺设计 6 10 增温保 温系统设计 7 11 沼肥综 合利用系统设计 8 12 其他设 计 8 DB41/T 915-2014 II 前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009 给出的规则 起草。本标准由河南省农村能源环境保护总站提出。本标准起草单位：安阳 市农村能源站、林州市农业局。本标准主要起草人：张小电、齐英、韩松现、张增瑞、杨洪林、马志芹、王章鹏。本标准参加起草人:秦明昌、杨海燕、李波、李静、张瑜、赵万明、王希振、李长生、赵广、张金富、张颖、陈红、陈金霞、邢盛伟、邢海金。DB41/T 915-2014 1 隧道式 大中型 沼气工 程工艺 设计规 范 1 范围 本标准 规定了隧道式大中型沼气工程工艺设计的术语和定义、设计原则、设计要求、选址和布局、前处理系统设计、厌氧发酵系统工艺设计、增温保温系统设计、沼肥综合利用系统设计等。本标准适用于单体发酵容积在300m3、以村为单位进行集中供气的新建、改建及扩建的隧道式大中型沼气工程（以下简称沼气工程）的工艺设计。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/T 10801.2-2002 绝 热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）GB 12801-2008 生产过 程安全卫生要求总则 GB/T 13912-2002 金属 覆盖层 钢铁 制件热浸镀锌层 技术要 求及试验方法 GB/T 18622-2002 温室 结构设计荷载 GB 18877-2009 有机-无 机复混肥料标准 GB/T 21835-2008 焊接 钢管尺寸及单位长度重量 GB 50014-2006 室外排 水设计规范（2009 年版）GB 50015-2003 建筑给 水排水设计规范（2009 年版）GB 50016-2006 建筑设 计防火规范 GB 50028-2006 城镇燃 气设计规范 GB 50052-2009 供配电 系统设计规范 GB 50057-2010 建筑物 防雷设计规范 GB 50058 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB/T 50065-2011 交流 电气装置的接地设计规范 JB/T 7985-2002 小型锅 炉和常压热水锅炉技术条件 JB/T 10594-2006 日光 温室和塑料大棚结构与性能要求 NY/T 1220.1-2006 沼气 工程技术规范 第1 部 分：工艺设计 NY/T 1222-2006 规模化 畜禽养殖场沼气工程设计规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 沼气发酵 在厌氧 条件下，微生物分解生物质最终产生沼气的过程。3.2 塞流式厌氧消化工艺 发酵原料从发酵装置一端进入，经沼气发酵后从另一端排出的工艺。DB41/T 915-2014 2 3.3 隧道式沼气工程 以畜禽粪便为主要发酵原料、以塞流式厌氧消化工艺、集中供气为主要技术环节，集污染治理、沼气生产、资源利用为一体的系统工程。3.4 能源生态型发酵工艺 畜禽粪便、秸秆等农业废弃物经沼气发酵后，产生的沼气作能源、沼肥作为农田肥水利用的处理工艺。3.5 中温发酵 发酵温度在 35 2.5 环境条件下的沼气发酵。3.6 容积产气率 发酵装置单位容积在单位时间内的产气量。3.7 水力滞留期 沼气发酵原料在发酵装置内的平均发酵时间。3.8 绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）以聚苯乙 烯 树脂或其 共 聚物为主要成分,添加 少 量添加剂，通过加热 挤 塑成型而 制 造的具有闭孔结构的硬质泡沫塑料。3.9 沼气站 管理运行沼气工程、并向农户集中供应沼气的场所。3.10 沼肥 发酵原料制取沼气后的剩余物。主要由沼渣和沼液两部分组成。4 设计原则 4.1 持续发 展、环境友 好原则。本 规范以农业 废弃物的减 量化、无害 化及资源化 为目的，把 资源的开发利用与污染治理结合起来，实现资源高效利用、生态环境保护、农产品生产的协调发展。4.2 技术先 进、经济实 用原则。以 最大限度的 满足生产和 生活需要为 前提，综合 考虑工程使 用年限、建设规模及养殖企业发展状况，选择投资少、占地小、工期短、技术成熟、经济实用、运行稳定、操 作方便的工艺路线。对于需要引进的先进技术和关键设备，应以提高沼气工程综合效益，推进技术进步为原则。4.3 科学规 划，统筹发 展原则。应 根据当地畜 禽养殖场（小区）及新 农村建设现 状，统筹考 虑，合理规划，能够正确处理集中与分散、处理与利用、近期与远期的关系。5 设计要求 5.1 沼气工程 的发酵容 积以单体300 m3为基本设计单元，以 村为单位实 行集中供气。单体供气 户数不低于100 户。5.2 沼气工 程设计的发酵单元数目应不小于2 座。在实际设计时，可根据养殖规模现状、供气农户及 综 DB41/T 915-2014 3 合利用情况，合理增加发酵单元。5.3 沼气工 程设计的正常使用年限应不低于 15 年。应充分考虑发酵原料的种类、总量、收集方式以及发酵原料供应的稳定性和可持续年限。5.4 所在地 土地承载力、地下水位、地震裂度 等水文地质 状况，应满 足本沼气工 程建（构）筑物及输气管网的建设需求。5.5 生产的 沼气应能满足用户需求，产生的沼渣、沼液应及时得到处理利用，避免二次污染。5.6 各种供（排）水供 电、交通运 输、卫生防 疫、消防安 全及应急报 警装置等设 施，应严格 按照国家现行的有关技术标准及要求同步设计。5.7 各种设 备、电气、仪表等的安装应与施工建设同步设计。其技术指标应符合相关标准。5.8 调节池、进出料间、储液池等地面设施，应设计防护盖板。6 工艺设计 6.1 设计内容 主要包括：总体布置设计、工艺流程设计、前处理系统设备选型与构筑物的设计、厌氧发酵装置结构设计、增温保温系统设计、沼肥综合利用系统设计等。6.2 工艺选择 沼气工程采用能源生态型沼气发酵工艺。6.3 工艺流程 沼气工程工艺流程见图 1。6.4 设计参数 6.4.1 工作 压力：沼气发酵装置设计的正常工作压力，应以满足贮气装置集中供气的压力要求为原则,沼液 畜舍 格栅 调节池 厌氧发酵间 固液分离 农田 大棚 沼液存贮 净 化 贮 气 沼液回流 有机肥 沼气利用 废水、沼液 粪渣、沼渣 沼气 粪便 沼液 沼 气 沼 渣 沼渣 图 1 隧道式沼气工程工艺流程图 调配原料 DB41/T 915-2014 4 最大工作压力不超过 15kPa。6.4.2 发酵 浓度:6%10%，冬天宜采 用上限值，夏天宜采用下限值。6.4.3 发酵 温度:35 2.5。6.4.4 容积 产气率：0.8 m3/m3.d 1.0m3/m3.d。6.4.5 水力 滞留期：15d 20d。7 选址和布局 7.1 选址原则及要求 沼气站选址应符合城乡建设总体规划，其设计除应符合综合利用、环境保护和国家职业卫生标准 规定外，还应符合下列规定：a）沼气工程 的整体走向应选择东西向；b）地下水位 低，且在居民区主导风向的下风侧；c）宜靠近沼 气发酵原料产地；d）便于沼渣、沼液的综合利用；e）所选地形 应尽量减少土方量的开挖与回填；f）应选择岩 土坚实、抗渗性能良好的天然地基，并应避开山洪、滑坡等不良地质地段；g）具有较好 的给排水、供电条件，对外交通方便；h）远离高压 输电线、水源、公路铁路及人员集中场所；i）站内露天 工艺装置与站外建、构筑物的防火间距应符合 GB 50016-2006 的有关规定。7.2 平面布置设计 7.2.1 平面 布置原则：a）功 能分区明确，构筑物布置紧凑，减少占地面积；b）流 程力求简短、顺畅，避免迂回重复；c）应 有一定的绿化面积，总平面布置应满足消防要求；d）施 工、管理及维护方便。7.2.2 对于新建养殖场，其沼气工程应同步建设，畜禽舍宜与前处理系统直接相连。单独建设的沼气工程宜建在养殖场或养殖小区圈舍外地下，也可建在畜禽圈舍下，其沼气发酵装置上部应设置保温设施（见图2）。7.2.3 应 根据各建（构）筑物的功能及工艺条件，结合地质、交通、供电、排水、安全生产 及 卫生防疫等要求进行平面布局。7.2.4 沼气发酵、净化、储气装置及输配气管道的设计与防火要求应符合GB 50016-2006 的有关规定。7.2.5 各种管线应统筹安排，合理设置，避免迂回曲折和相互干扰，并用不同颜色加以标记和区别。7.2.6 应设置物料堆放及停车场地，并留适宜宽度的汽车通道。各建筑物间还应留有连接通道。其设计应符合下列要求：a）主要车行道宽度：单车道3m，双车道5m，并应有回车道；b）车行道转弯半径不小于6m；c）人行道宽度为1m 1.5m。7.2.7 沼 气站周围应设围墙(栏)，建筑物和构筑物的群体设计效果应与周围景观协调统一，并设置相应安全防护设施。DB41/T 915-2014 5 图 2 单独建设的联体隧道式沼气工程平面图 7.3 高程设计 7.3.1 高程 布置应按工艺流程要求进行设计，宜利用重力作用，使处理系统通畅。7.3.2 高程 设计时，应 以受纳污水 的最高位置 作为零标高。当排污水 位不受限制 时，应以沼 气发酵装置埋设深度确定起点标高，减少土方量的开挖和回填。8 前处理系统设计 8.1 总体要求 8.1.1 应配 套养殖粪便污水的收集、输送、清杂、调控等设施和装置。8.1.2 以鸡 粪为原料时，应设置沉砂池，沉沙池的设计应符合 GB 500142006 中6.4 的规定。8.1.3 以牛 粪为原料时应设置粪草分离装置。8.1.4 粪便 污水进入调节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。8.2 格栅 8.2.1 根据 原料特性，在进入调节池前，应设置 1 2 道格 栅。8.2.2 粗格 栅栅条间隙宜为 20 mm 40 mm，细格 栅栅条间隙宜为 8 mm15 mm。8.2.3 格栅 的其他设计应符合 GB 500142006 中 6.3 的有 关规定。8.3 调节池 8.3.1 调节 池的形状宜为矩形，池底应保持 5 的坡度，坡向沼气发酵装置的进料口或泵的吸料口。进料口 进料口 进料口 地 下 隧 道 沼 气 工 程 地 下 隧 道 沼 气 工 程 地 下 隧 道 沼 气 工 程 水压间 水压间 水压间 出料口 出料口 出料口 保温棚 值班室 锅炉房 贮气柜 脱水、脱硫 输气管道 加温管道 DB41/T 915-2014 6 8.3.2 调节 池宜设计成半地下式、双格或多格串联（并联）使用。8.3.3 调节 池容积大小可根据每天的原料量和滞留时间来确定，最小不低于每日最大排放量。8.3.4 应综 合考虑消除浮渣、沉渣及污泥、冬季保温、安全防护等措施。8.4 进料 8.4.1 进料 时宜采用添加回流沼液的方式进行进料。8.4.2 进料 管宜采用管径 40cm50cm 的混凝土管 或陶瓷管，与发酵装置竖向夹角应保持 30左 右。9 沼气发酵系统工艺设计 9.1 总体要求 9.1.1 沼气 发酵系统采用塞流式、中温厌氧消化工艺。9.1.2 沼气 发酵装置应设计观察（检查）口（窗）、导气管、温度传感器、超压保护、增温保温设施及沼液回流等装置。9.1.3 沼气 发酵装置应符合抗渗、抗压及气密性要求。9.2 技术参数 9.2.1 沼气 工程的主要技术参数见表 1。表 1 隧道式沼气工程厌氧发酵装置主要技术参数 发酵温度 水力滞留期 d 发酵浓度%容积产气率 m3/m3.d 352.5 15 20 610 0.81.0 9.2.2 沼气工程发酵装置有效容积，可按下式计算。QT V=式中：V 沼气 工程发酵装置有效容积，单位为立方米(m3)；Q 日处 理量，单位为立方米每天(m3d)；T 水力 滞 留期，单位为天（d）。9.2.3 储气 模式:宜采 用“发酵装置+低压湿式 气柜”或“发酵装置+软 体气袋”的组合储气模式。9.2.4 储气 容积：按日产气量的 50%60%设计。9.2.5 池底 坡度：以发酵装置底部高度占池体长度的 3%进 行设计。9.3 沼气工程发酵装置设计 9.3.1 发酵 装置设计为全地下单跨拱长方体形结构，池体由拱形体、长方体组成。9.3.2 发酵 装置进料管下沿距池底的距离 1m 左 右；出料口上沿与进料管上沿基本持平，距发酵装置底部 1.5 m 左 右，宽为 1.2 m 左右，下 沿与发酵装置底部持平。9.3.3 发酵 装置的其他设计要求应符合 NY/T 1222-2006 的有 关规定。DB41/T 915-2014 7 9.4 水压间设计 9.4.1 水压 间的大小应以满足储气需求、方便出料与维修及减少能量损耗为原则。9.4.2 发酵 装置拱形体与长方体的交界面为最大投料量,其 所在的液位线为零压力线。9.4.3 水压 间应安装溢流装置，其外部可根据需要加装控制阀门。10 增温保温系统设计 10.1 总体要求 10.1.1 采 用“加热锅 炉+保温层+太阳能暖棚”的形式对 系统进行供 热保温。系 统主要由加 热锅炉、热水循环泵、换热装置、太阳能温室大棚、温度传感器、保温材料及其它辅助部件组成。10.1.2 按 照沼气发酵系统工艺要求，应对发酵装置内部所有池体及池底、内部料液、进出水管道、出料口及水圧间等采取增温保温措施。10.1.3 所 选用的增温保温设施、管材及其辅件应满足料液升温保温及管理维护需要，其质量应符合相关标准。10.1.4 对固定在内墙 基层上、特 别是暴露在 外的增温保 温设备、管道（件），应 做好密封防 腐及防水保温处理。10.2 保温系统设计 10.2.1 沼 气工程发酵装置全部为地埋建筑，其保温设计由内部保温与外部保温两部分组成。10.2.2 宜采用绝热用 挤塑聚苯乙 烯泡沫塑料（XPS）对池 体内部及外 部进行粘贴，包括水压 间、出料间等。其主要技术参数应符合 GB/T 10801.2-2002 的规定要求。10.2.4 保 温层的密封和防水构造要同步进行，确保水分不会渗入保温层及基层。10.2.5 发 酵装置、水压间等外部保温宜采用太阳能暖棚覆盖。其结构设计应该符合下列规定：a）宜采用 太阳能塑料暖棚等经济适用、采光保温性能良好的材料；b）应根据 发酵装置、水压间等设施大小合理设置太阳能暖棚，其大小以满足保温需求为原则；c）管理方 便，结构牢固，抗风、雪压能力强；d）所选材 料及其技术参数应符合 GB T 186222002、JB/T 10594-2006 的有关规定。10.3 加热系统设计 10.3.1 加 热系统主要包括热水锅炉、换热装置、热水循环泵等（见图 3）。图 3 隧道式沼气工程加热系统示意图 DB41/T 915-2014 8 10.3.2 宜 采用常压加热锅炉，其主要技术参数应符合 JB/T 7985-2002 的有关规 定。10.3.3 热 交换装置宜采用热镀锌钢管，钢管镀层、外径及壁厚等主要技术指标应符合 GB/T 13912-2002、GB/T 21835-2008 的有关 规定。10.3.4 热镀 锌钢管最小公称口径（DN）不低于50 mm。10.3.5 热 交换装置竖向为 5 层6 层，各层间距 0.2 m；纵 向为 2 排，间距 2 m2.4 m。换热装 置距离下底面与两个侧长面的距离为0.8 m 1.0 m。也可根据实际适当进行调整。11 沼肥综合利用系统设计 11.1 总体要求 11.1.1 沼 肥应首先考虑就地就近利用，并有足够消纳沼肥的农田，同时，要有相匹配的储存设施。也可加工成有机肥。11.1.2 沼 肥中允许有害物质含量应符合GB 18877-2009 中 的规定，必要时应进行无害化处理。11.2 沼肥储存 11.2.1 沼 肥储存池宜设场区储存池和田间储存池，储存容积应根据沼液的数量、储存时间、利用方式、利用周期等因素确定，一般不小于农作物用肥间隔期内沼渣沼液的排放量。11.2.2 场 区沼液储存池设计时宜考虑自流进入与排出，以方便利用、节约能耗为原则，同时应设置浮渣及污泥排除设施。也可用抽渣车直接运输到田间储存池。11.2.3 田 间沼液储存池的容积应考虑非用肥季节沼液的储存量。11.2.4 沼 肥储存的其他设计应符合NY/T 1220.1-2006 中的 有关规定。12 其他设计 12.1 沼气 站供电系统应按 GB 50052-2009 中“二级负荷”的 设计规定。当不能满足要求时，应设置备用供电设施。其电力装置应符合 GB 50058 的规定。12.2 沼气 站内给排水设施应符合下列规定：a）沼气站的生产生活用水量应按照生产用水量、生活用水量、浇洒及绿化用水量之和计算。用水指标应根据生产设备和 GB 50015-2003 的要求确定；b）沼气站内 应实行雨污分流，生活污水宜排入原料预处理设施；c）锅炉房、净化间等应有排除积水的设施。12.3 沼气 站 的安全、防爆、防雷与接地等应按 GB 12801-2008、GB 50028-2006、GB 50016-2006、GB 50057-2010、GB/T 50065-2011 的规 定执行。12.4 应设 置沼气泄露报警装置，并有专人 24 h 值班。