沼渣、粪渣 干牛粪 无机物 微量元素 混合调配 发酵 烘干 配料 混合 牧草、 青贮种植 仓储、销售 包装 筛分 冷却 制粒 烘干
图6.4.9 有机肥生产工艺流程框图
6.4.10 工程特点
（1） 规模大
国内以往最大的奶牛养殖场沼气工程是上海星火农场沼气工程，日处理约3000头奶牛粪尿，日产沼气约3000m3；而本工程日处理约10000头奶牛粪尿，日产沼气约10000m3，是目前国内规模最大的奶牛养殖场粪污处理沼气工程。 （2） 高寒地区
国内在气候相对温和的地区（主要是南方的江浙、四川等）已有处理奶牛养殖场粪污处理沼气工程示范。由于自然温度较高，能量产出大于投入，粪污厌氧消化产沼气容易实现。本工程地处内蒙古呼和浩特，属于高寒地区，极端最低气温达-34.5℃，对自然条件下厌氧消化产沼气是一大考验。
（3） 高固体进出料
国内以往的沼气工程发酵料液TS一般在2%-5%，绝大多数在2%以下，致使升温可行性差，沼气工程效率低，沼液完全还田困难。本工程采用TS为 8%的进料浓度，减少了需升温的料液量，保证了料液能在中温条件发酵；同时高固体料液厌氧发酵也使沼液养分提高，减少了单位养分的运输成本，使沼液资源利用更为现实和可能。
（4） 热电联用
国内畜禽养殖场的沼气工程多数采用常温厌氧消化（主要是进料浓度低，水量大），冬季很难保证正常产气和处理效果。若要提高产气效率需外加其它能源（一
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般采用燃煤加热锅炉，生产的热水或蒸汽加热沼气原料），以维持中温或近中温厌氧消化。不但能耗大、污染环境，而且操作烦琐。本工程将产生的沼气用于发电，发电余热用于加热料液和保温厌氧消化罐，从而保证了沼气工程常年高效率的稳定运行。实施热电联用，可显现出可再生能源的优势和价值，在国内的畜禽场沼气工程中尚属首例。
（5） 零排放，生态循环利用
本项目一部分处理出水消毒后回用于冲洗牛舍，沼渣、沼液用作农肥回归土壤，把养殖业和种植业有机结合起来，真正实现零排放。同时可减少牧草、青贮饲料种植对化学肥料的依赖，促进农牧生态系统物质和能量的良性循环，实现牧场可持续健康发展。对其它牧场及新农村建设具有示范带动作用。
6.4.11创新点
(1) 高固体料液高效厌氧消化工艺生产性应用； (2) 高寒地区中（高）温厌氧消化的热能补偿与平衡； (3) 生物脱硫新技术生产性应用;
(4) 集中体现了国内外沼气工程的先进技术与装备，因地制宜应用实施。
6.5 工艺单元设计与设备选型
6.5.1 集水池
挤奶厅冲洗水或者牛舍冲洗水排入集水池,集水池兼具调节、沉淀的功能。 设计集水池1000m3，水力停留时间(HRT)为19h。设AS7.5-2CB潜污泵2台（1用1备）Q=85m3/h，H=13m，N=7.5kw，用于将上清液抽往牛舍水塔。设AS5.5-2CB潜污泵3台（2用1备）Q=65m3/h，H=12m，N=5.5kw，用于将集水池下层较浓的污水泵入混合调配池。在集水池上设集水池房，面积50m2。
6.5.2 混合调配单元
该单元由混合池、格栅井，集料池组成。设计混合池、格栅井，集料池有效容积分别为：75m3，9 m3，216 m3。混合池、集料池水力停留时间(HRT)分别为
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2.9 h ~3.6h、8.3 h~10.3h。混合池中安装3台混合搅拌机(非标)。格栅井2格，每格槽宽1.0m，井深1.5m，每格设1台高链式格栅除污机，型号：GSGL-1.0-20-8。格栅宽度为860mm，倾角 75?，格栅间隙为20mm，N=0.75kw。集料池附近设有泵房，面积216m2，泵房中安装螺杆泵8台（5用3备），型号：GKB50s-80.0，Q=10m3/h，P=4Bar，N=3 kw(国外进口)。集料池中安装搅拌机1台，QJB7.5/12-620/3-480s，叶轮直径620mm，叶轮转速480r/min，功率N=7.5kw。另配砂浆泵2台，型号：32UHB-ZK-10-20，Q=10m3/h，H=20m，N=2.2 kw。
6.5.3 中温厌氧消化罐
中温厌氧消化罐设计参数如下： 厌氧消化温度 32?C~35?C 厌氧消化罐容积 5?2000m3 进料浓度(TS) 6.5~8.0%左右 投配率 5.03 ~6.22% HRT 16.1~19.9d 容积负荷 4.0~4.7kg TS/m3.d 池容产气率 1.0 m3/m3.d
沼气产量 10071m3/d COD去除率 75%~85%
每个中温厌氧消化罐内设厌氧搅拌器2台，共10台，型号：AT MIX 16，叶轮直径620mm，叶轮转速480r/min，功率N=15kw (国外进口)。每个中温厌氧消化罐内设厌氧罐出料装置(非标)1套，共5套。
6.5.4 沼液暂存池
设计沼液暂存池250m3，水力停留时间(HRT)为10.2~12.8h，内设潜污泵3台（2用1备），型号: AS3.0-2CB，Q=42m3/h，H=11m，N=3.0kw.其上设泥水分离房，面积50m2，内设泥水分离机3台，2用1备，型号: PSS302-502型工程固液分离机，处理能力18 m3/h，N=4kw (国外进口)。
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6.5.5 沼液储存池
沼液储存池利用原有2个冲洗水储存池，每个24000m，共计48000m。用
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于储存中温厌氧消化沼液,水力停留时间(HRT) 88~112d。储存后的沼液经由草场灌溉系统和喷洒罐车直接灌溉牧草地，或对外销售。
6.5.6 沉淀净化池
沉淀净化池利用原有的1个大冲洗水储存池，容积约80000m3，用于沉淀净化剩余的挤奶厅冲洗水的上清液。
6.5.7 沼气净化与贮存系统
中温厌氧消化产生的沼气，分别经过5台气水分离器(非标)以及5台生物脱硫器(ST-1500)、氧化铁脱硫塔(TL-1800)进行脱水、脱硫后，再经过5台JLQ-150/500型沼气流量计计量后送往干式贮气柜。
贮气装置采用1000m3干式贮气柜，用于调节沼气发电对沼气的需求。干式贮气柜外壳采用Lipp技术用镀锌钢板卷制，内装进口干式贮气袋(德国GUMMI-JAGER GmbH生产)。进气管上安装过压保护器。在干式贮气柜进出管上均安装凝水器。
干式贮气柜中的沼气由沼气输送泵送至发电机房，设计沼气输送泵2台（1用1备），型号：SKG-334型，流量475m3/h，功率4.6kw(德国Rietschle Thomas
Scopfheim GmbH制造)，在发电设备之前安装3台阻火器用于防止回火。
6.5.8 沼气发电系统
目前广泛使用的代表性发电机组主要是国产机组，美国机组，德国机组，主要技术经济指标比较见表6.5.8。
尽管国外机组某些性能指标优于国产机组，但是，国外机组价格基本上是国产机组的3倍。通过近几年的攻关研究，国内沼气发电机组性能已经大大提高，完全能满足沼气发电的需要。综合考虑，本工程选用国产沼气发电机组。
选用的沼气发电机组考虑以下因素：具有高效低排放燃烧系统、机械内混式
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