水壓式沼氣池課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、<p><b>　　水壓式沼氣池設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　院 系： </b></p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b></p><p><b>　　專 業(yè)： </b></p><p>　　班 級(jí)： 081

2、班</p><p><b>　　學(xué) 號(hào)： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　水壓式沼氣池課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書</p><p><b>　　1課程設(shè)計(jì)的題目

3、</b></p><p><b>　　水壓式沼氣池設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2課程設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>　　通過(guò)課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步笑話和鞏固本課程所學(xué)內(nèi)容，并使所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化，培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行沼氣池設(shè)計(jì)的初步能力。通過(guò)設(shè)計(jì)，了解工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法及步驟，培養(yǎng)確定厭氧系統(tǒng)的設(shè)

4、計(jì)方案、進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制工程圖、使用技術(shù)資料、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書的能力。</p><p><b>　　3設(shè)計(jì)參數(shù)</b></p><p>　　氣壓：7840 Pa (即80 cm水柱)</p><p>　　池容產(chǎn)氣率：池容產(chǎn)氣率系指每立方米發(fā)酵池1晝夜的產(chǎn)氣量，單位為m3沼氣／(m3池容. d)。常溫下我國(guó)常用的池容產(chǎn)氣率為0.25 m3／（m3

5、. d）</p><p>　　貯氣量：指氣箱內(nèi)的最大沼氣貯存量。農(nóng)村家用水壓式沼氣池的最大貯存氣量以12h產(chǎn)氣量為宜，其值與有效水壓間的容積相等。</p><p>　　池容：指發(fā)酵間的容積。本次設(shè)計(jì)的農(nóng)村家用水壓式沼氣池的池容積為8 m3。</p><p>　　投料率：指最大投入的料液所占發(fā)酵間容積的百分比。</p><p><b>

6、;　　4工藝流程</b></p><p>　　沼氣發(fā)酵工藝類型較多，我國(guó)農(nóng)村普遍采用的是下面兩種工藝。</p><p>　　(1).自然溫度半批量投料發(fā)酵工藝</p><p>　　這種工藝的發(fā)酵溫度隨自然溫度變化而變化投料，基本流程圖如圖所示</p><p>　　這種工藝的發(fā)酵期因季節(jié)和農(nóng)用情況而定，一般為五個(gè)月左右，運(yùn)行中要求定

7、期補(bǔ)充新鮮原料，以免造成產(chǎn)氣量下降，該工藝主要缺點(diǎn)使出料操作勞動(dòng)量大。</p><p>　　(2)．自然溫度連續(xù)投料發(fā)酵工藝</p><p>　　這種工藝在自然溫度下，定時(shí)定量投料和出料，能維持比較穩(wěn)定的發(fā)酵條件，使沼氣微生物（菌群積累）區(qū)系穩(wěn)定，保持逐步完善的原料消化速度，提高原料利率和沼氣池負(fù)荷能力，達(dá)到較高的產(chǎn)氣率；工藝自身消耗能少，簡(jiǎn)單方便，容易操作。</p><

8、;p>　　我們選擇的是自然溫度連續(xù)投料發(fā)酵工藝。</p><p><b>　　5發(fā)酵料液的計(jì)算</b></p><p><b>　　發(fā)酵料液體積的計(jì)算</b></p><p>　　V1=[(n1+n2)k2+n3]T</p><p>　　V1=[(0.007＋0.03)×0.7+0]

9、×30=5.292m³</p><p>　　式中 V1 —發(fā)酵料液的體積，m³；</p><p>　　n1 —產(chǎn)人糞便總量。按6口人×0.007／（人. d）取值；</p><p>　　n2 —產(chǎn)牲畜糞便總量。按7頭豬×0.03／（頭 d）取值；</p><p>　　n3 —每日舍外能定

10、量收集糞便總量，m³/d,取0</p><p>　　k2— 收集系數(shù)。取值0.7</p><p>　　T — 原料停滯期（d ）蔬菜區(qū)t取30</p><p><b>　　氣室容積的計(jì)算</b></p><p>　　V2=1/2·V1·k3</p><p>　　式中

11、 V1—發(fā)酵料液體積，m3；</p><p>　　V2—?dú)馐胰莘e，m3；</p><p>　　k3—原料產(chǎn)氣率，本次試驗(yàn)為0.25，為常溫下產(chǎn)率。 </p><p>　　V2=1／2×5.292×0.25=0.662 (m3)</p><p><b>　　6發(fā)酵間的設(shè)計(jì)</b></p>

12、<p>　　6.1發(fā)酵間的容積 </p><p>　　V=（V1—V2）·k</p><p>　　式中 V—發(fā)酵間的容積，m³;</p><p>　　V1—發(fā)酵料液體積，m³；</p><p>　　V2—?dú)馐胰莘e，m³；</p><p>　　K—容積保護(hù)系數(shù)

13、，取0.9~1.05。本次設(shè)計(jì)取K=0.9</p><p>　　V=（5.292－0.622）×0.9=4.167≈５m³</p><p>　　6.2發(fā)酵間各部分尺寸確定</p><p>　　6.2.1發(fā)酵間池蓋削球體矢高和凈容積。</p><p>　?、俪厣w削球體矢高 </p><p>

14、<b>　　f1：D=1：5</b></p><p>　　式中 f1——池蓋矢高，m；</p><p>　　D—圓柱體形池身直徑，m；</p><p>　　②池蓋體凈容積 </p><p>　　Q1=f1(3R2+f12)</p><p>　　式中 Q1—池蓋凈容積，m3；</p

15、><p>　　π—圓周率，取3.1416；</p><p>　　f1—池蓋矢高，m；</p><p>　　R—池身圓柱體內(nèi)半徑，m。</p><p>　　6.2.2發(fā)酵間池底球體矢高和凈容積。</p><p>　?、俪氐紫髑蝮w矢高 </p><p>　　式中 f2—池底矢高,m;<

16、;/p><p>　　D—池身圓柱體直徑，m；</p><p>　?、诔氐紫髑蝮w凈容積 </p><p>　　式中 —池底矢高,m;</p><p>　　—發(fā)酵間池底削球體凈容積，m3；</p><p>　　—圓周率，取值3.1416。</p><p>　　6.2.3發(fā)酵間池身圓柱體容積和池墻高

17、度。</p><p>　?、侔l(fā)酵間池身圓柱體容積 </p><p>　　式中 Q1—池蓋凈容積，m3；</p><p>　　V—發(fā)酵間總?cè)莘e，m3；</p><p><b>　　H—圓柱體高，m</b></p><p>　　②發(fā)酵間池身圓柱體高度 </p><p&

18、gt;　　式中 D—發(fā)酵間池身圓柱體直徑，m；</p><p>　　H—發(fā)酵間池身圓柱體高度，m。</p><p>　　6.2.4發(fā)酵間內(nèi)總面積 </p><p>　　S=S1+S2+S3</p><p>　　式中 S—內(nèi)總表面積，m2</p><p>　　S1—池蓋削球體內(nèi)表面積，m2</p

19、><p>　　S2—池身圓柱體內(nèi)表面積，m2</p><p>　　S3—池底削球體內(nèi)表面積，m2</p><p><b>　　蓋內(nèi)表面積 </b></p><p>　　式中 S1—池蓋削球面內(nèi)表面積，m3；</p><p>　　R—池身圓柱體半徑，m；</p><p>　

20、　f1—池蓋削球面矢高，m；</p><p>　　—圓周率，取值3.1416。 </p><p>　　圓柱體池身內(nèi)表面積 </p><p>　　式中 S2—池身圓柱體內(nèi)表面積，m2；</p><p>　　R—池身內(nèi)圓柱體內(nèi)半徑，m；</p><p>　　H—池身圓柱體高度，m；

21、</p><p>　　π—圓周率，取值3.1416。 </p><p>　　池底削球體內(nèi)表面積 </p><p>　　S3=π(R2+f22)</p><p>　　式中 S3—池底削球體內(nèi)表面積，m2；</p><p>　　f2—池底削球面矢高，m；</p><p&g

22、t;　　R—池身圓柱體內(nèi)半徑，m；</p><p>　　π—圓周率，取值3.1416。 </p><p>　　S3=3.1416×(1.1182+0.2802 )=4.173（m2）</p><p><b>　　發(fā)酵間總表面積</b></p><p>　　S=4.554+6.280+4

23、.173=15.007（m2）</p><p>　　7進(jìn)料口（管）的設(shè)計(jì)</p><p>　　進(jìn)料口（管）由上部長(zhǎng)方形槽和下部圓管組成，其中上部長(zhǎng)方形槽幾何尺寸是長(zhǎng)×寬×深560mm×320mm×300mm；下部圓管才用∮200預(yù)制混領(lǐng)土管，管與池墻角為30°。</p><p><b>　　死氣箱拱的矢高&

24、lt;/b></p><p>　　f死=h1+h2+h3</p><p>　　式中 h1—池底拱頂點(diǎn)到活動(dòng)蓋下緣平面的距離，該值一般在10～15cm之間,取10cm；</p><p>　　h2—導(dǎo)氣管下露出長(zhǎng)度，取5 cm；</p><p>　　h3—導(dǎo)氣管下口到液面距離，一般取25 cm。</p><p>　

25、　f死=0. 1+0.05+0.25=0.40 (m)</p><p><b>　　死氣箱容積</b></p><p>　　V死=πf死2（r1-f死/3）</p><p>　　式中V死，f死，P1—分別為死氣箱容積，死氣箱矢高，池蓋曲率</p><p><b>　　半徑。</b></p>

26、;<p>　　V死=3.1416×0. 402×（1.622－0.40/3）=0.749（m3）</p><p>　　投料率。根據(jù)死氣箱的容積，可計(jì)算出沼氣池投料率，即</p><p>　　投料率=（V－V死）/ V×100%</p><p>　　式中 V， V死—分別為發(fā)酵間容積和死氣箱容積，m3；</p>

27、<p>　　投料率=(5.0-0.749)/5.0×100%=85.02%</p><p><b>　　最大貯氣量</b></p><p>　　V貯=池容×池容產(chǎn)氣率×1/2</p><p>　　V貯=8.0×0.25×0.5=1（m3）</p><p>&

28、lt;b>　　氣箱總?cè)莘e</b></p><p><b>　　V氣=V死+V貯</b></p><p>　　式中 V氣，V死，V貯—分別為沼氣池氣箱總?cè)莘e，死氣箱總?cè)莘e和有效氣箱容積（最大貯氣量）。</p><p>　　V氣=0.749+1=1.749(m3)</p><p><b>　　發(fā)

29、酵間最低液面位</b></p><p>　　氣箱在圓筒形池身部分的容積為 </p><p><b>　　V筒= V氣－Q1</b></p><p>　　V筒=1.749-0.924=0.825（ｍ３）</p><p>　　圓筒形池身內(nèi)氣箱部分的高度為</p><p>　　h筒=0.82

30、5/(3.1416×1.1182 )=0.210(m) </p><p>　　最低液面位在池蓋與池身交接平面以下h筒的位置上。這個(gè)位置也就是進(jìn)出料管的安裝位置。</p><p>　　8水壓間（管）的設(shè)計(jì)</p><p>　　H水壓間=h筒+f死+H-0.8</p><p>　　H水壓間= 0.210+0.40+0.894-0.8==

31、0.704(m)</p><p>　　有效容積：V有=池容×池容產(chǎn)氣率×投料量×1/2</p><p>　　V有=8.0×0.25×85.02%×1/2=0.850(m3)</p><p>　　H = V有 / (3.1416×R2)</p><p>　　0.894 =0.

32、850/ (3.1416×R2 ) </p><p>　　R水壓間 =0.550m</p><p>　　水壓式沼氣池的尺寸設(shè)計(jì)完成</p><p>　　9沼氣發(fā)酵的投料計(jì)算</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的農(nóng)村家用水壓式沼氣池的池容為8 m3，假設(shè)一個(gè)五口之家一天的用氣量為1.2 m3,為了保證每天的供氣充足

33、。我們選擇了干稻草、人糞、豬糞、青草等作為發(fā)酵物。</p><p>　　在8 m3的沼氣池內(nèi)每天的產(chǎn)氣量最大為1.2 m3.</p><p>　　C:N=(0.9×7.8%+0.075×2.5%＋1.5×14.0%＋0.5×42%)／(0.9×0.6%+0.075×0.85%+1.5×0.84%+0.5×0.6

34、3)= 23.6:1</p><p>　　符合沼氣池普通的碳氮比要求。</p><p>　　10發(fā)酵原料的預(yù)處理</p><p>　　1. 糞便原料不必進(jìn)行預(yù)處理，作物秸稈必須鍘短到5厘米或粉碎。2. 在接種物用量小于20%，鮮糞用量與風(fēng)干秸稈的重量比小于1：1時(shí)，啟動(dòng)時(shí)所用的秸稈原料應(yīng)進(jìn)行堆漚處理。方法有：(1)池外堆漚：將原料加水拌勻。加水量以料堆下部不出水為

35、宜，料堆上加蓋塑料膜。氣溫在15攝氏度左右時(shí)堆漚4-5天，氣溫在20攝氏度以上進(jìn)堆漚2-3天。(2)池內(nèi)堆漚：將原料及接種物拌勻后，投入沼氣池內(nèi)進(jìn)行堆漚，堆漚時(shí)間參照池外堆漚。</p><p><b>　　10.1接種物</b></p><p>　　1）.沼氣發(fā)酵啟動(dòng)時(shí)所用的含有大量沼氣發(fā)酵微生物的各種厭氧活性污泥稱接種物。在沼氣發(fā)酵啟動(dòng)時(shí)，料液中要添加10%-30%

36、的接種物。</p><p>　　2）.老沼氣池中的懸浮污泥、各種有機(jī)廢水沉污泥、河流湖泊底層的沉渣、坑塘污泥和積水糞坑的糞肥等，都可用來(lái)作接種物。所用接種物的揮發(fā)性固體含量不低于3%。</p><p>　　10.2沼氣發(fā)酵的啟動(dòng)1)投料：將預(yù)處理的原料和準(zhǔn)備好的接種物混合在一起投入池內(nèi)。啟動(dòng)時(shí)的料液干物質(zhì)含水量控制在6%-12%。</p><p>　　2）加水封池

37、：原料和接種物入池后，要及時(shí)加水封池。以料液量約占沼氣池總?cè)萘糠e的85%-90%為宜。然后將蓋密封。</p><p>　　3）放氣試火：沼氣發(fā)酵啟動(dòng)初期，通常不能點(diǎn)燃。因此，當(dāng)水壓表壓力達(dá)到20厘米水柱以上時(shí)，應(yīng)進(jìn)行放氣試火。所產(chǎn)沼氣可正常燃燒使用時(shí)，沼氣發(fā)酵的啟動(dòng)階段即告完成。</p><p>　　10.3氣池的運(yùn)轉(zhuǎn)管理</p><p>　　1).當(dāng)沼氣發(fā)酵啟動(dòng)之

38、后，即進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)階段。為了維持沼氣的均衡產(chǎn)氣，啟動(dòng)后30天左右就應(yīng)定時(shí)進(jìn)行補(bǔ)料。</p><p>　　2).正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間進(jìn)池的秸桿原料，只要鍘短或粉碎并用水或發(fā)酵液浸透即可。</p><p>　　3).正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間的進(jìn)料濃度應(yīng)盡量大一些，干物質(zhì)含量可以大于8%。4).為了便于管理和均衡產(chǎn)氣，可每隔5-7天補(bǔ)料一次，“三結(jié)合”沼氣池每天都要有一定量的人畜糞便進(jìn)入沼氣池，產(chǎn)氣量不足時(shí)，則應(yīng)每

39、5-7天添加秸稈或青草等原料一次。</p><p>　　5).每隔5-7天攪拌一次，可通過(guò)進(jìn)料口或水壓間用木棍攪拌，也可以從水壓間淘出料液，再?gòu)倪M(jìn)料口倒入進(jìn)行攪拌。若發(fā)生浮料結(jié)殼并嚴(yán)重影響產(chǎn)氣時(shí)，則應(yīng)打開活動(dòng)蓋進(jìn)行攪拌。冬天減少或停止攪拌。</p><p><b>　　11注意事項(xiàng)</b></p><p>　　1、沼氣發(fā)酵啟動(dòng)過(guò)程中，試火應(yīng)在燈

40、、爐具上進(jìn)行，禁止在導(dǎo)氣管</p><p><b>　　口試火。</b></p><p>　　2、沼氣池在大換料時(shí)，要把所有蓋口打開，使空氣流通，在末通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明池內(nèi)確系安全時(shí)，不允許工作人員下池操作。</p><p>　　3、池內(nèi)操作人員不得使用明火照明，不準(zhǔn)在池內(nèi)吸煙。</p><p>　　4、池內(nèi)操作人員不得使

41、用單人操作，下池人員要系安全繩，池上要</p><p>　　有人監(jiān)護(hù)。以防萬(wàn)一發(fā)生意外可及時(shí)進(jìn)行搶救</p><p>　　3、沼氣 池進(jìn)、出料口要加蓋。</p><p>　　6、輸氣管道、開關(guān)、接頭等處要經(jīng)常檢修，防止輸氣管路漏氣和堵塞。水壓表要定期檢查。確保水壓表準(zhǔn)確反映池內(nèi)壓力變化。要經(jīng)常排放冷凝水收集器中的積水，以防管道發(fā)生水堵。7、活動(dòng)蓋密封情況下,進(jìn)出料的

42、速度不宜過(guò)快,保證池內(nèi)緩慢升壓或降壓。在沼氣池日常進(jìn)出料時(shí)，不得使用沼氣燃燒和有明火接近沼氣池。</p><p><b>　　12設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)，將書本上課知識(shí)具體化，使我們能更好的掌握課本知識(shí)，增加實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。對(duì)沼氣池的有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和了解。</p><p><b>　　13.文獻(xiàn)資料</b>

43、;</p><p>　　[1] 寧平,張承中,蔣文舉，陳杰瑢.固體廢物處理處置與資源化.北京：高等教育出版社，2007.1（2008 重?。?</p><p>　　[2] 寧平，張承中，陳建中.固體廢物處理與處置實(shí)踐教程.化學(xué)工業(yè)出.版社.</p><p>　　[3] 戶用沼氣池標(biāo)準(zhǔn)圖集 GB/T 4750- 2002</p><p>　　[