一般我們所提到的萬頭豬場，指的是出欄量在1萬頭左右的養(yǎng)豬場，其實際存欄量一般在5000~6000頭。萬頭豬場的糞便及污水的排放量比較大，對周邊環(huán)境影響較嚴(yán)重，因此對固廢的再利用和合理的排放尤為重要，一般情況我們都采用建設(shè)沼氣工程，以達到糞便和污水的合理再利用，且產(chǎn)生的“三沼”也是有利資源。如何建設(shè)好沼氣工程是本文探討的重點。
一、萬頭豬場組成和周期情況
萬頭豬場組成和數(shù)量如下：
·妊娠母豬數(shù)=周配母豬數(shù)×15周；
·臨產(chǎn)母豬數(shù)=周分娩母豬數(shù)×單元產(chǎn)欄數(shù)；
·哺乳母豬數(shù)=周分娩母豬數(shù)×3周；
·空懷斷奶母豬數(shù)=周斷奶母豬數(shù)+超期未配及妊檢空懷母豬數(shù)（周斷奶母豬數(shù)的1/2）；
·后備母豬數(shù)=（成年母豬數(shù)×30%÷12個月）×4個月；
·成年公豬數(shù)=周配母豬數(shù)×3÷2.5(公豬周使用次數(shù))+1~2頭(按3次本交計算)；
·仔豬數(shù)=周分娩胎數(shù)×4 周×10頭/胎；
·保育豬=周斷奶數(shù)×4周；
·中大豬=周保育成活數(shù)×16周；
·年上市肉豬數(shù)=周分娩胎數(shù)×52 周×9.1頭/胎(仔豬7 周齡上市)；
配種分娩率85%，胎均產(chǎn)活仔9.5頭以上，胎均上市9.3頭，成年母豬年淘汰（更新）率30%，成年母豬年產(chǎn)胎數(shù)2.20頭，年均提供上市仔豬數(shù)20.46頭。
萬頭豬場實際存欄情況
|
組成
|
數(shù)量
|
|
妊娠母
|
360
|
|
臨產(chǎn)母
|
20
|
|
哺乳母
|
60
|
|
空懷斷奶母
|
30
|
|
后備母
|
48
|
|
成年公
|
30
|
|
后備公
|
6
|
|
仔豬
|
800
|
|
保育豬
|
760
|
|
中大豬
|
2949
|
|
合計
|
5063
（其中基礎(chǔ)母豬為470）
|
在以上基礎(chǔ)上才可以達到萬頭豬場的年上市肉豬數(shù)1萬頭以上。
二、萬頭豬場產(chǎn)糞量、尿液及污水量計算
1 產(chǎn)糞量
·母豬總數(shù)為518頭，母豬日產(chǎn)糞量約為3.6斤，每天產(chǎn)糞1.86t；
·公豬總數(shù)為36頭，公豬日產(chǎn)糞量約為2.6斤，每天產(chǎn)糞0.09t；
·仔豬總數(shù)為800頭，仔豬日產(chǎn)糞量約為1斤，每天產(chǎn)糞0.8t；
·保育豬和大中豬總數(shù)為3709頭，保育豬和大中豬日產(chǎn)糞量約為1.75斤，每天產(chǎn)糞6.5t；
萬頭豬場平均日產(chǎn)糞量約為9.25t，平均每頭豬的產(chǎn)糞量約為1.83斤。
2 尿液量和污水量
由于區(qū)域環(huán)境的不同以及季節(jié)的變化，豬場的產(chǎn)尿量和污水用量差異比較大，在這里我們還是取平均值，一般每頭豬的尿液量為3.5kg/天，污水量為20kg/天；因此按照平均值計算，日產(chǎn)尿液量大概在17.72t，沖洗污水量大概在101.26t。
三、沼氣工程規(guī)模及選型確定
1 反應(yīng)器容積規(guī)模確定
CSTR工藝
采用CSTR工藝，進料濃度一般為8%，HRT為24天，豬糞的含水量為82%，要達到8%的進料濃度，9.25t鮮糞需要添加11.56t的尿液和沖洗污水，因此，每天的進料量為20.81t，平均滯留時間為24天，厭氧反應(yīng)器的容積至少在500m3，如果考慮反應(yīng)器的容積率，一般在85%，反應(yīng)器容積就要考慮擴大到600m3規(guī)模。
USR工藝
采用USR工藝，進料濃度可以控制在3-5%，那么每天的進料量就將增加到41.65t；因為USR反應(yīng)器的固體滯留期(SRT)和微生物滯留期(MRT)比水力滯留期高得多的，從而提高了固體有機物的分解率和反應(yīng)器的效率。所以采用USR工藝可以適當(dāng)縮短HRT，一般控制在15天-18天比較適宜，由此可以得出，采用USR工藝反應(yīng)器的容積可以選擇在600m3-750m3的規(guī)模范圍內(nèi)。
因此，一個萬頭豬場如果采用CSTR工藝，需要建500-600m3規(guī)模的反應(yīng)器；若采用USR工藝，需要建600-750m3規(guī)模的反應(yīng)器。不過根據(jù)各地氣候條件和業(yè)主的需要也可以在滿足原料充足的條件下適當(dāng)?shù)恼{(diào)整規(guī)模大小。
建議
養(yǎng)殖業(yè)主和設(shè)計單位在設(shè)計大中型沼氣工程的時候，一定要結(jié)合養(yǎng)殖場實際糞源量的情況來設(shè)計反應(yīng)裝置的容積規(guī)模，不能隨意擴大或縮?。蝗绻O(shè)計規(guī)模小于養(yǎng)殖場實際原料的處理量，就會造成多余無法處理或者進入反應(yīng)器后造成容積負荷增大，影響反應(yīng)效果和產(chǎn)氣率。如果設(shè)計規(guī)模大于養(yǎng)殖場實際原料的處理量，就會造成反應(yīng)器容積率降低，滯留時間延長，降低產(chǎn)氣率的同時也增加了污泥的沉淀幾率，會造成大量污泥堆積無法排除，影響整個反應(yīng)器的正常運行。
2 儲氣裝置規(guī)模確定
根據(jù)反應(yīng)器的規(guī)模，基本可以確定儲氣規(guī)模，我們按照常溫發(fā)酵1:1的容積產(chǎn)氣率來計算，一般儲氣柜的容積確定為反應(yīng)器容積的50%~60%，如果主要用于發(fā)電，則儲氣柜的容積確定為反應(yīng)器容積的40%；儲氣裝置和沼氣利用都必須嚴(yán)格按照反應(yīng)器規(guī)模來量身定做，儲氣裝置的規(guī)模只要按照比例來確定就比較簡單，在這里我們主要談?wù)託饫醚b置的選擇。
3 增溫加熱裝置規(guī)模確定
一般在北方，沼氣工程多用于鍋爐供暖。據(jù)有關(guān)資料，一個15m3的沼氣池能夠保證50平方米的房屋進行利用沼氣采暖。按照有關(guān)數(shù)據(jù)計算，單位面積供暖熱指標(biāo)為81.5-104.5w/㎡；農(nóng)戶住宅熱負荷：Q總=單位面積供暖熱指標(biāo)×建筑面積，供暖時間：8h/d，燃燒器熱負荷：Q=3Q總，按100w/㎡=360kJ/h/㎡計，取面積100㎡/戶，360kJ/h/㎡ ×100㎡=36MJ/h=1.7m3沼氣，采暖8小時，需要沼氣＞13.6m3；因此600m3規(guī)模的沼氣工程可以供44戶農(nóng)戶的供暖需要。
而在南方沼氣工程多用于供氣和沼氣發(fā)電，按照每戶每天用氣2m3計算，一個600m3規(guī)模的沼氣工程可以滿足300戶的用氣需求。
4 沼氣發(fā)電裝置規(guī)模確定
用于發(fā)電的沼氣，其組分中甲烷含量應(yīng)大于60%，硫化氫含量應(yīng)小于0.03%，供氣壓力不低于2-6kPa。農(nóng)村以3-10kW沼氣機和沼氣發(fā)電機組為主。酒廠、糖廠、畜牧場、污水處理廠的大中型環(huán)保能源工程，主要以單機容量為50-200kW的沼氣發(fā)電機組為主。20-600kW純?nèi)颊託獍l(fā)電機組系列產(chǎn)品，氣耗率0.6-0.8m3/kW·h(沼氣熱值＞21MJ/m3)。
以柴油機改裝為全燃沼氣的奧托機時，因為沼氣中含二氧化碳，在不改變原發(fā)動機容積的情況下，由于不能增加混合氣的熱值，所以沼氣發(fā)動機熱效率一般在25%-30%范圍。發(fā)動機的熱效率為35%，發(fā)電機的熱效率為90%時，則每立方米沼氣可發(fā)電約1.5-2度。
因此，600m3規(guī)模的沼氣站發(fā)電機組規(guī)格應(yīng)為：
日沼氣產(chǎn)量÷24h×1.5kWh/m3
即600m3÷24h×1.5kWh/m3=37.5kWh/h，選擇35kW～50kW發(fā)電機組較適宜。
根據(jù)以上情況的分析，可知：一個萬頭豬場可以選擇建設(shè)600m3規(guī)模CSTR工藝反應(yīng)器，也可以選擇建設(shè)600-750m3規(guī)模的USR工藝反應(yīng)器；在北方可以供44戶居民取暖需要，在南方可以供300戶居民生活用氣需要；可以安裝35kW～50kW發(fā)電機組，供應(yīng)養(yǎng)殖場和周邊用電需要。
