黑膜沼气池

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一、工程概况：

（1）根据我国畜牧、环保部门的要求，养殖场首先应做到养殖区雨污分流、干湿分离，节水模式。

（2）一场一策合理规划、足量设计，遵循资源再生利用的原则。整体生产工艺遵照：减量化、无害化、生态化、资源化的方向。项目实施后能够为当地解决面源污染问题，带动农业有机无害的快速实现，彻底甩去庄稼对农药、化肥的依赖。尊重自然规律，实现行业可持续发展。

（3）贯彻我国环境保护的政策，执行国家养殖行业粪污染治理措施，实现这一利国利民利千秋万代的事业，养殖场要遵照不超标、不危害、不污染的原则，行业循环链接有序，带动整个地区的生态发展。在个人致富的同时，提高周边环境质量，快速推进周边化学农业转型生态农业目标，给人类一个健康安全的粮食保障。

( 4 )能源的需求：随着经济的进一步发展，在用电高峰期也要面临能源紧张问题。目前农村用电不能得到保证，经常出现拉闸现象，严重影响畜牧养殖。沼气作为农村的一种新能源，已逐步被人们所认识。用沼气发电，做燃料，烧锅炉，猪舍消毒，猪舍增温等，可以减少对商品能源的依赖，缓解能源紧张状况，这也是盈利点。

二、设计方案编制依据

（1）GB18596《畜禽养殖业污染物排放标准》；

（2）GB/T27622《畜禽粪便贮存设施设计要求》；

（3）GB/T25246《畜禽粪便农田利用标准》；

（4）GB/T26624《污水暂存池设计标准》；

（5）GB/T26622《固体粪便、污水和沼液贮存建设要求》；

（6）HJ/T81-2001《畜禽养殖业污染防治技术规范》；

（7）NY/T 1222-2006《规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范》；

（8）NY/T 1221-2006

《规模化畜禽养殖场沼气工程运行、维护及其安全技术规程》；

（9）GB50003-2001《砌体结构设计规范》；

（10）GB50101-2005《室外排水设计规范》；

（11）GB50010-2002《混凝土结构设计规范》；

（12）中国环境保护总局令第9号《畜禽养殖污染防治管理办法》；

（13）当地政府有关畜禽养殖污染防治管理的相关规范和规定；

（14）方案设计参数根据检测及经验确定。

三、设计目标

根据养殖场业主提供的资料和我亲自现场勘察，该场计划养殖母猪2400头，，日排污水量约100立方。粪污水处理项目实施后能够达到资源化利用目标。

1、雨污分流；

2、干湿分离；

3、粪渣储存；

4、液体厌氧发酵；

5、沼液（液肥）储存；（人工湿地到农业利用）

粪污水处理设施

1、污水收集调浆池；

2、三相分离池；

3、厌氧池；

4、粪渣场；

5、液肥储存池；

6、湿地水草共生系统及农林利用；

（1）根据河南精拓环保多年来的实际施工经验，利用养殖场下面坡地进行造二座5000m³的黑膜厌氧发酵池,下端开挖一座储液池防渗膜铺底，采取光合固化为生物和益生菌进行降低有害成分。储液池后面还有将近氧化塘和人工湿地进行好氧。好氧后利用周边果树，蔬菜，田苗等植物进行施肥达到国家号召畜禽养殖资源化利用标准。本养殖场污水达到利用标准永不外排合理利用。

（2）该养殖场为了贯彻我国的环境保护的政策，执行当地有关部门的环保法规，计划新建黑膜厌氧发酵塘系统二套，以减少外排污染物可能造成的潜在环境危险。同时有利于提高企业自身形象，扩大影响力，也有利于提高地区地表水环境质量，有利于保障周围居民的身心健康，对改善周围居民的工作、生活环境都会产生明显的效益。

四、设计说明

1、设计原则

（1）严格执行国家现行的环保技术标准、规范，遵守国家和地方环保的有关法律、法规；

（2）根据水质特点，选择实用、成熟而先进的处理工艺，力求工程投资省，系统运行稳定，维护管理费用低；

（3）所选设备性能应可靠、运行稳定、能耗低、管理维修简单，自动化程度高，质量优质有保证；

（4）充分考虑沼气工程系统运行过程中不在污染防治的设计、防止对周围环境的影响；

（5）采用新材料、新产品以延长设备的使用寿命，并考虑一次性投资，关键设备考虑备用和应急，同时符合国家有关废水污染防治规范及其他有关规定。

（6）因地制宜，一场一策合理布局，有效地利用空间。

2、施工设计流程：

场地平整→定位放线→土方开挖→池底碾压→坝体土方分层回填→坝体土方分层碾压→坝体整形锚固沟挖设→铺设各种管道 →铺设底层防渗膜→铺设排渣系统→灌水→铺设顶层→锚固沟回填压实沼气池→道路施工→围栏安装施工→项目竣工

3、设计范围和内容

（1）本方案设计范围是从格栅槽集污井固液分离，三相分离池（黑膜厌氧发酵池进水口）至黑膜厌氧发酵塘排水口为止。

（2）沼气工程站主要包括工艺、土建、电气、管道安装等部分的设计

（3）沼气工程设备的制造、选型、采购、安装、调试和维护等；

（4）不包括废水的收集管网及废水排出界区的外排水管网。

（5）土建施工、电缆线、管道及其配件由业主甲方负责施工和采购。

4、施工顺序:

池体主体结构其施工顺序从下至上,逐层施工；管道安装其施工顺序从内至外，先主后次。

针对本工程的特点，应重点管理以下关键环节的施工方法及技术措施:

池体挖设、坝体修筑、管道预埋；防渗膜铺设挖土作业：

现场依据土方量施工单位安排一台推土机进行场地平整，将腐殖土集中堆放运出场地外指定地点，清除腐殖土层要求做到垂直深度25mm以内不得有树根、瓦砾等硬质 或尖棱物体。

1台260型号挖掘机从一边向另一边进行倒退挖土，依据本工程挖土深度为-3米，当池底土方挖之设计要求时将 压路机用挖掘机牵引引进池底，当池底碾压合格后在池底撒一层干土面进行保护， 将压路机牵引移出池底。

挖出的池底土方在场地内找一空地堆放，留作回填土坝使用，待挖至设计标高，符合设计标高停止开挖，在基坑四周挖设集水沟、集水坑放好水泵，以备降雨及时排除雨水；

、在土方施工期间配备两名线工再加两名力工随时进行测量，保证挖土深度满足设计要求，将挖至设计高度的池底进行人工土方清理，达到合格将压路机通过施工坡道引入池底进行碾压，压实要求利用压路机对池底、坝顶最少碾压2遍，震压1遍，压实系数≥95%，表面 无硬物，素土覆面。压实后组织人工对基层平整，不得有树根、瓦砾、石子、混凝土碎块、钢筋头、玻璃渣等有可能损伤衬垫的杂物。同时备好防雨设备， 一旦下雨及时进行保护。推土机进行整平，符合设计要求的厚度300㎜厚左右进行压路机碾压;分层压实要求 每层虚土厚度不超过30cm，用压路机碾压， 边坡坡度1:1,斜坡利用挖机压实。边填筑边将坡面修整合格，

.1施工前应先做碾压试验,确定碾压机具和施工参数,保证碾压质量达到设计要求,试验方法采用环刀法检测;若已有相似施工条件的碾压经验,也可参考使用。

分段填筑,各段应设立标志,以防漏压、欠压和过压。上下层的分段接缝位置应错开。

碾压施工应符合下列规定:

碾压机械行走方向应平行于堤轴线

分段、分片碾压时,相邻作业面的碾压搭接宽度:平行堤轴线方向的宽度不应小于0.5m;垂直堤轴线方向的宽度不应小于3m。

拖拉机带碾磙或振动碾压实作业时,宜采用进退错距法,碾迹搭压宽度应大于10cm;铲运机兼作压实机械时,宜采用轮迹排压法,轮迹应搭压轮宽的1/3

机械碾压应控制行进速度,通常取2~3km/h,不允许超过4km/h。

机械碾压不到的部位,应辅以夯具夯实,夯实时应采用连环套打法,夯迹双向套压,夯压夯1/3,行压行1/3;分段、分片夯实时,夯迹搭压宽度应不小于1/3夯径。

砂砾(卵)料压实时,加水量宜通过碾压试验确定;中细砂压实的洒水量,宜按最优含水 量控制;压实作业宜用履带式

回填顺序：从一侧向另一侧分层铺设，每一层压实度都要进行检测，达到合格要求；回填土一定要控制好含水率，当含水率低时应进行洒水拌合；达到压实要求的含水率；当含水率过高时应进行晾晒使土达到规定的含水率。当气候干燥、土层表面水分蒸发较快时，铺料前，压实表土应适当

坝体添设达到设计高度经检进行人工检查合格后在铺设防渗膜前检查好土体全面检查，做到无碎石、大而坚实的土块等尖锐可能损伤到底膜的硬物。

上述工序做完合格后，进行锚固沟挖设，池边沿、锚固沟等处阴阳角进行圆滑过渡或圆弧倒角处理。方便后续铺膜，且不易悬空，过度受力。膜锚固沟基面要干燥夯实平整,要求无开裂、尖突凹陷等。

HDPE防渗膜铺设

一、厂家进场铺设底膜必要条件

铺设前应进行人工清理池底面层并保证以下工序完工1.进出水管完工。

穿壁排气管完工。

锚固沟开挖及平整完工。

池体表面要求：无碎石、大而坚实的土块等尖锐可能损伤到底膜的硬物。

池体表面要求：干燥、无积水。

铺设场地区域通电、通路。

防渗膜进场经检验合格。二、底膜铺设环境条件：

①气温一般应在5℃以上，尤其需要注意的是在低温条件下施工，土工膜应张紧些，在高温条件下施工土工膜应放松些;池底与内边坡交接处可留200mm高褶皱膜。

②施工时风力应在四级以下，大风会严重影响施工的进度和质量。风力影响土工膜施工，铺设完底膜，需要用砂袋将待焊的HDPE土工膜压牢。

③铺设区域表面无硬物凸显，必要时人工清理表面硬物，要求素土覆面，铺设时根据现场实际条件，一般采取从池顶沿坝体斜坡从上往下“推铺”方式进行，有效降低工作难度，提高效率。

三、防渗膜焊接工具—双轨焊

焊接设备主要有双轨焊机和挤出式焊机两种，其中双轨焊机主要用于两张膜的长距离焊接（距离大于50cm）， 两膜搭接宽度12cm（±2cm）。

焊机工作温度在370°-420°之间，膜的厚度不同，焊接所需温度、速度也各不相同。

单轨挤压式焊接主要用于修补双轨焊机无法焊接的区域或孔洞，两膜搭接宽度5cm，误差范围（±2cm）。修补工序：裁剪、热风粘结定位、打毛、单轨挤压焊接、强度检验。

由于温度、压力的差别挤压焊机修补质量较双轨焊机差，不建议大范围使用。

四、防渗膜铺设

①铺设前，先依据铺设区域进行检查丈量，根据尺寸裁剪；以免浪费材料，铺设HDPE防渗膜时力求焊缝最少。

②坝坡纵向接头应距离坡脚、弯脚处1.50m以上，应设在池底平面上。

③铺设PE土工膜时，膜块间形成的结点，应为T字型，不得作成十字形结点；且相邻T型结点的位置应相互距离1m以上。

④当接缝处有结露、潮湿、泥沙等影响时，处理后再进行焊接。

⑤焊缝要求整齐、美观、不得有滑焊、跳走现象。

⑥当防渗膜长度不够时，需要长向拼接，应先横向焊缝再焊纵缝，横向焊缝相距大于50cm应成T字型

⑦焊缝力求平直，在拐角及畸形地段，焊接缝长度尽量减短或避免出现焊缝。

⑧两张膜的搭接宽度根据双轨焊机的双轨间距来定，以12cm为宜；HDPE防渗膜的铺设要求平整、顺直，避免出现褶皱、波纹，使两张膜对正、搭齐。

池体作业安全防护：

本工程半地埋式沼气、沼液池施工，影响安全因素较多，在作业区划出禁区，设置围栏，在坝体一周设置警示标志，禁止行人、闲人通行闯入。

五、沼气工程工艺设计

1、废水水质和设计参数

（1）厌氧发酵水温：常温发酵（厌氧水温≥15℃）；

（2）每降解1公斤CODCr产沼气量：0.3～0.35m3；

2、工艺技术选择

本项目设计建设能源生态型的沼气工程，所谓能源生态型是指畜禽养殖场经处理后的畜禽污水不直接排入自然水体，而是作为农作物的液体肥料为最终目标的“种养结合”处理方式，该方式综合经济效益好。

方案要求养殖场区雨污分离，避免污水处理系统的超负荷运行；要求周边有足够的农地消纳厌氧发酵后的沼液、沼渣，养殖业与种植业的规模要配套。通过综合措施对禽畜养殖污水进行厌氧处理可获得清洁能源-沼气，对粪沼渣进行无害化堆肥处理，沼液可作为液态肥进行利用，沼气可用作场区生产、生活燃料等。

项目完成后，养殖场将初步建成以种植业为基础，养殖业为主体，沼气为纽带，促进能流物流良性循环的“猪-沼-菜（果）”模式的立体生态养殖场。由于治理了猪粪污水，净化了环境，同时变废为宝，获得优质气体燃料和优质有机肥料，充分发挥该项目的社会、生态效益，带动和促进生态农业发展和农业增效、农民增收，有利于社会主义新农村的建设和可持续循环经济的发展。

综合考虑本项目的实际情况，厌氧阶段采用黑膜厌氧发酵池污水处理工艺，该工艺在欧美和东南亚规模化猪场有着广泛应用，技术成熟，运行稳定，目前全国各地已有多处示范工程。

3、工艺流程图

（1） 污水设计处理主要工艺流程

4.厌氧处理系统

（1）本项目厌氧处理系统选用黑膜厌氧塘，黑膜厌氧塘发酵技术具有以下特点：

黑膜厌氧发酵池是在开挖好的土方基础上，采用优质HDPE材料，由底膜和顶膜密封形成的一种厌氧反应器。在黑膜厌氧发酵池内，污水有机物在微生物作用下降解转化生成沼气，系统配置沼气净化和利用设施，还设有布水设施及排泥设施。

黑膜厌氧发酵池工艺具有建设成本低、施工简单、建设周期短、运行安全性高、使用寿命长、运行费用低、抗冲击负荷大、运行维护方便等特点，适用于畜禽粪污水的处理。

三相分离池共150立方。目的是利用畜禽污水容易产生浮渣、沉渣和水解酸化快的特点，降低污水TSS浓度，为厌氧发酵做好准备。因分离机分离后的污水还含有细小不易分出的颗粒物质，通过该系统让水中的颗粒浮出液面，利用污水发酵水解原理使浮渣、水、底泥、三相自然分开，中间水层自行进入厌氧池，底泥、浮渣、入粪渣场与分离的粪渣混合发酵。该系统的加入可有效去除污水中的悬浮物，使厌氧池的出水纯净，多年无需清池。同时、该系统接收回流过来的菌种，促使系统内的污水加快水解。打破以前进水不均匀的模式，同时可以保证厌氧池的均匀连续性进水、解决厌氧消化系统营养平衡，使厌氧菌群始终健康生长。该系统同时还解决代替酸化调节部分的功能，减少土建投资，同时保证厌氧池正常消化运行。尺寸：5米×5米×2米×4座

HDPE材料（黑膜）特点：

①、防渗好—水蒸汽渗透系数K≤1.0×10-16g.cm/cm2.s.pa，具有普通防水材料无法比拟的防渗效果，HDPE防渗膜具有高强抗拉伸机械性，它优良的弹性和变形能力使其非常适用于膨胀或收缩基面，可有效克服基面的不均匀沉降.。

②、环保无毒—主要生产原料原生HDPE（聚乙烯）为无毒环保材料。

③、稳定性好—具有颇强的化学稳定性，耐高温低温，耐腐蚀。

④、耐老化—具有优异的抗老化、抗紫外线、抗分解能力。

⑤、抗植物根系—具有优异抗穿刺能力。

⑥、高机械强度—优异的抗拉强度与断裂伸长率非常适用于膨胀或收缩基面，有效克服基面不均匀沉降。

⑦、施工速度快—规格灵活，采用热熔焊接，焊缝强度高，施工方便、快速。

（2）厌氧发酵塘

功能说明：在绝对厌氧条件下，污水先经过水解酸化菌群可将大分子有机物降解为小分子有机物，将难降解的有机物转化为可降解的有机物，提高废水的可生物降解性，同时通过产甲烷菌的作用降解污水中有机物，并产生沼气；降低后续处理的负荷和费用。

l 规格尺寸：黑膜厌氧厌氧池，共2座，总容积约10000m3，池面70m×20m，池底60m×10m，池深5米共2座。沼气池基础由夯土处理结实，底部采用城建标吹膜工艺全新料高密度PE膜（厚度1.2mm）进行防渗处理，顶上采用城建标吹膜工艺全新料高密度PE膜（厚度1.5mm）密封。

后续处理系统：

工艺说明

本项目设计建设能源生态型粪污处理整套工程，所谓能源生态型即为以沼气处理后的畜禽污水再经过益生菌的作用通过湿地水生植物共生系统作用后，指标满足农业综合利用标准。

工艺处理系统采取：机械分离＋物理分离法＋厌氧发酵（沼气池）＋沼液氧化储存（投加益生菌）+湿地水生植物、莲藕吸收，末端水输送农田、林地消化。污水通过沼气池密封厌氧80到100天后，沼液中的部分有害物质被降解、杀灭。 位于养殖场及沼气站周边配套相应的园林以及粮食、饲料种植基地，根据园艺树种、粮食、饲料作物的种植要求，如树龄、株距、生长期、生长季节、土壤状况等情况对沼液进行加工，如掺水稀释或添加微量元素等进行科学调配，合理并尽可能最大化利用沼液灌溉。具体利用方案根据种植要求请相应专家另案设计。