DB41∕T 915-2014 隧道式大中型沼气工程工艺设计规范(河南省).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 352.5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: 352.5。 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 1m1.5m。 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 12 道格栅。 8.2.2 粗格栅栅条间隙宜为 20 mm40 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。 QTV = 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 GBT 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 m1.0 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。