水壓式沼氣池課程設計說明書

1、<p>　　圓筒式水壓式沼氣池設計說明書</p><p>　　院名：環(huán)境科學與工程學院</p><p><b>　　學生姓名： </b></p><p>　　專業(yè)：再生資源科學與技術</p><p><b>　　班級： </b></p><p><b>　

2、　學號：</b></p><p><b>　　指導老師： </b></p><p><b>　　目錄：</b></p><p>　　前言……………………………………………………3</p><p>　　課程設計的題目………………………………………3</p><p>

3、　　課程設計目的…………………………………………3</p><p>　　設計參數(shù)………………………………………………3</p><p>　　工藝流程………………………………………………4</p><p>　　發(fā)酵料液的計算………………………………………5</p><p>　　發(fā)酵間的設計…………………………………………6</p>

4、<p>　　進料口管和液壓間的設計……………………………9</p><p>　　水壓間（管）的設計……………………………………11</p><p>　　十、發(fā)酵原料的預處理………………………………………11</p><p>　　十一、安全注意事項…………………………………………13</p><p>　　十二、設計小結…………………

5、……………………………14</p><p>　　十三、相關圖紙………………………………………………14</p><p>　　十四、參考文獻………………………………………………15</p><p><b>　　一、前言</b></p><p>　　沼氣是有機物在厭氧條件下經(jīng)微生物的發(fā)酵作用生成的一種以甲烷為主體的可燃性混合

6、氣體，其主要成分是甲烷和二氧化碳。</p><p>　　沼氣發(fā)酵有很多有點。沼氣發(fā)酵可產(chǎn)生甲烷，它是清潔方便的燃料；發(fā)酵過程中N、P、K等肥料成分幾乎得到全部保留，一部分有機氮被水解成氨太氮，速效性養(yǎng)分增加;發(fā)酵殘渣可以作為飼料肥料；沼氣發(fā)酵處理有機物課大量地節(jié)省曝氣消化所消耗的能量等等。</p><p>　　沼氣發(fā)酵非常適合在農(nóng)村地區(qū)推廣使用。</p><p>&

7、lt;b>　　二、課程設計的題目</b></p><p>　　圓筒式水壓式沼氣池設計</p><p><b>　　三、課程設計的目的</b></p><p>　　通過課程設計進一步笑話和鞏固本課程所學內(nèi)容，并使所學的知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)運用所學理論知識進行沼氣池設計的初步能力。通過設計，了解工程設計的內(nèi)容、方法及步驟，培養(yǎng)確定厭氧

8、系統(tǒng)的設計方案、進行設計計算、繪制工程圖、使用技術資料、編寫設計說明書的能力。</p><p><b>　　四、設計參數(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)。常溫下我國常用的池容產(chǎn)氣率為0.15、0

9、.2、0.25、0.3幾種，本次設計取0.2 m3／（m3. 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。本次設計的農(nóng)村家用水壓式沼氣池的池容積為4m3、6m3、8m3、10 m3等幾種。</p><p>　　投料率：指最大

10、投入的料液所占發(fā)酵間容積的百分比，一般為85%—95%。</p><p><b>　　五、工藝流程</b></p><p>　　沼氣發(fā)酵工藝類型較多，我國農(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&

11、lt;/p><p>　　這種工藝的發(fā)酵期因季節(jié)和農(nóng)用情況而定，一般為五個月左右，運行中要求定期補充新鮮原料，以免造成產(chǎn)氣量下降，該工藝主要缺點使出料操作勞動量大。</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

12、利率和沼氣池負荷能力，達到較高的產(chǎn)氣率；工藝自身消耗能少，簡單方便，容易操作。</p><p>　　我們選擇的是自然溫度連續(xù)投料發(fā)酵工藝。</p><p><b>　　六、發(fā)酵料液的計算</b></p><p><b>　　發(fā)酵料液體積的計算</b></p><p>　　V1=[(n1+n2)k2+

13、n3]T</p><p>　　V1=[(0.040＋0.18)×0.9+0]×40=7.92m³</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5口人×0.008／（人. d）取值；</p><p>　　n2 —產(chǎn)牲畜糞便總量。按3

14、頭豬×0.06／（頭 d）取值；</p><p>　　n3 —每日舍外能定量收集糞便總量，m³/d,取0</p><p>　　k2— 收集系數(shù)。取值0.9</p><p>　　T — 原料停滯期（d ）丘陵農(nóng)區(qū)t取40</p><p><b>　　氣室容積的計算</b></p><

15、p>　　V2=1/2·V1·k3</p><p>　　式中 V1—發(fā)酵料液體積，m3；</p><p>　　V2—氣室容積，m3；</p><p>　　k3—原料產(chǎn)氣率，本次試驗為0.2，為常溫下產(chǎn)率。 </p><p>　　V2=1／2×7.92×0.2=0.792 (m3)</p&g

16、t;<p><b>　　七、發(fā)酵間的設計</b></p><p>　　1.發(fā)酵間的容積 </p><p>　　V=（V1—V2）·k1</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

17、>　　V2—氣室容積，m³；</p><p>　　K1—容積保護系數(shù)，取0.9~1.05。本次設計取K1=1.0</p><p>　　V=（7.92-0.792）×1.0=7.128m³≈8m3</p><p>　　2.發(fā)酵間各部分尺寸確定</p><p>　　沼氣池的直徑根據(jù)題目要求及經(jīng)驗和平面設計，確定

18、2.4m</p><p>　　（1）發(fā)酵間池蓋削球體矢高和凈容積。</p><p>　　①池蓋削球體矢高 </p><p><b>　　f1=D/a1</b></p><p>　　式中 f1——池蓋削球體矢高，m；</p><p>　　D—圓柱體形池身直徑，m；</p>

19、<p>　　a1—直徑與池體矢高的比值，取5。</p><p>　　f1=2.4/5=0.48(m)</p><p>　　②池蓋削球體凈容積 </p><p>　　Q1=f1(3R2+f12)</p><p>　　式中 Q1—池蓋削球體凈容積，m3；</p><p>　　π—圓周率，取3.141

20、6；</p><p>　　f1—池蓋削球體矢高，m；</p><p>　　R—池身圓柱體內(nèi)半徑，m。</p><p>　　則 Q1=3.1416/6×0.48×(3×1.22+0.482)=1.144（m3）</p><p>　?。?）發(fā)酵間池底球體矢高和凈容積。</p><p&

21、gt;　?、俪氐紫髑蝮w矢高 </p><p><b>　　f2=D/α2</b></p><p>　　式中 f2--池底削球體矢高,m;</p><p>　　D—池身圓柱體直徑，m；</p><p>　　α2—直徑與池底矢高的比值，取值8</p><p>　　那么 f2=2.

22、4/8=0.30（m）</p><p>　?、诔氐紫髑蝮w凈容積 </p><p>　　Q3=f 2(3R2+f22)</p><p>　　式中 f2--池底削球體矢高,m;</p><p>　　Q3—發(fā)酵間池底削球體凈容積，m3；</p><p>　　π—圓周率，取值3.1416。</p><

23、p>　　則 Q3=3.1416/6×0.30×(3×1.22+0.302) =0.693（m3）</p><p>　　（3）發(fā)酵間池身圓柱體容積和池墻高度。</p><p>　?、侔l(fā)酵間池身圓柱體容積 </p><p>　　Q2= V- Q1- Q3</p><p>　　式中 Q1—

24、池蓋削球體凈容積，m3；</p><p>　　V—發(fā)酵間總容積，m3；</p><p>　　Q2—發(fā)酵間池身圓柱體容積，m3；</p><p>　　Q3—發(fā)酵間池底削球體凈容積，m3。</p><p>　　Q2=8.0-1.144-0.693=6.163（m3）</p><p>　?、诎l(fā)酵間池身圓柱體高度 <

25、;/p><p><b>　　H=Q2/πR*R</b></p><p>　　式中 π—圓周率，取值3.1416；</p><p>　　R—發(fā)酵間池身圓柱體半徑，m；</p><p>　　H—發(fā)酵間池身圓柱體高度，m。</p><p>　　H =6.163/(3.1416×1.22)=1.

26、362（m）≈1.4m</p><p>　?。?）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><p>　　S2—池身圓柱體內(nèi)表面積，m2</p><p>

27、　　S3—池底削球體內(nèi)表面積，m2</p><p>　　蓋削球體球面內(nèi)表面積 </p><p>　　S1=π(R2+f12)</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>　　f1—池蓋削球面矢高，m；</p><p&

28、gt;　　π—圓周率，取值3.1416。</p><p>　　S1=3.1416×（1.22+0.482）=5.247（m2）</p><p>　　圓柱體池身內(nèi)表面積 </p><p><b>　　S2=2πRH</b></p><p>　　式中 S2—池身圓柱體內(nèi)表面積，m2；</p&g

29、t;<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；</p><p>　　π—圓周率，取值3.1416。</p><p>　　S2=2×3.1416×1.2×1.4=10.556（m2）</p><p>　　池底削球體內(nèi)表面積 </p>&

30、lt;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>　　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×(1.22

31、+0.302 )=4.807（m2）</p><p><b>　　發(fā)酵間總表面積</b></p><p>　　S=5.247+10.556+4.807=20.61（m2）</p><p>　　八、進料口（管）的設計</p><p>　　進料口（管）由上部長方形槽和下部圓管組成，其中上部長方形槽幾何尺寸是長×寬&

32、#215;深=600mm×320mm×500mm；下部圓管才用∮300預制混領土管，管與池墻角為40。</p><p><b>　　死氣箱拱的矢高</b></p><p>　　f死=h1+h2+h3</p><p>　　式中 h1—池底拱頂點到活動蓋下緣平面的距離，該值一般在10～15cm之間,取15cm；</p&g

33、t;<p>　　h2—導氣管下露出長度，取5 cm；</p><p>　　h3—導氣管下口到液面距離，一般取25 cm。</p><p>　　f死=0. 15+0.05+0.25=0.45 (m)</p><p><b>　　死氣箱容積</b></p><p>　　V死=πf死2（r1-f死/3）</

34、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><p>　　V死=3.1416×0. 452×（1.74－0.45/3）=1.012（m3）</p><p>　　投料率。根據(jù)死氣箱的容積，可計算出沼氣池投料率，即&l

35、t;/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><p>　　投料率=(8.00-1.012)/8.00×100%=87.35%</p><p><b>　　最大貯氣量</b></p><p

36、>　　V貯=池容×池容產(chǎn)氣率×1/2</p><p>　　V貯=8.0×0.2×1/2=0.8（m3）</p><p><b>　　氣箱總容積</b></p><p><b>　　V氣=V死+V貯</b></p><p>　　式中 V氣，V死，V貯—分

37、別為沼氣池氣箱總容積，死氣箱總容積和有效氣箱容積（最大貯氣量）。</p><p>　　V氣=1.012+0.8=1.812(m3)</p><p><b>　　發(fā)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><

38、/p><p>　　V筒=1.812-1.144=0.668（ｍ３）</p><p>　　圓筒形池身內(nèi)氣箱部分的高度為</p><p>　　h筒=0.668/(3.1416×1.22 )=0.1477(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。這個位置也就是進出料管的安裝位置。</p>&l

39、t;p>　　九、水壓間（管）的設計</p><p>　　H水壓間=h筒+f死+H-0.8</p><p>　　H水壓間= 0.1477+0.45+1.4-0.8==1.1977(m)</p><p>　　有效容積：V有=池容×池容產(chǎn)氣率×投料率×1/2</p><p>　　V有=8.0×0.2&#

40、215;87.35%×1/2=0.6988(m3)</p><p>　　H = V有 / (3.14×R2）</p><p>　　1.1977 =0.6988/ (3.1416×R2 ) </p><p>　　R水壓間 =0.431m</p><p>　　十、發(fā)酵原料的預處理1. 糞便

41、原料不必進行預處理，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%，鮮糞用量與風干秸稈的重量比小于1：1時，啟動時 所用的秸稈原料應進行堆漚處理。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宜，料堆上加蓋塑料膜。氣溫在15攝氏度左右時堆漚4-5天，氣溫在20攝氏度以上進堆漚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)進行堆漚，堆漚時間參照池外堆漚。［接種物］1、沼氣發(fā)酵

42、啟動時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)酵啟動時，料液中要添加10%-30%的接種物。2、老沼氣池中的懸浮污泥、各種有機廢水沉污泥、河流湖泊底層的沉渣、坑塘污泥和積水糞坑的糞肥等，都可用來作接種物。所用接種物的揮發(fā)性固體含量不低于3%。［沼氣發(fā)酵的啟動］1、投料：將預處理的原料和準備好的接種物混合在一起投入池內(nèi)。啟動時的料液干物質含水量控制在6%-12%。2、加水封池：原料和接種物入池后，要及時加水

43、封池。以料液量約占沼氣池總容量積的85%-90%為宜。然后將蓋密封。3、放氣試火：沼氣</p><p>　　5、每隔5-7天攪拌一次，可通過進料口或水壓間用木棍攪拌，也可以從水壓間淘出料液，再從進料口倒入進行攪拌。若發(fā)生浮料結殼并嚴重影響產(chǎn)氣時，則應打開活動蓋進行攪拌。冬天減少或停止攪拌。</p><p>　　十一、安全注意事項1、沼氣發(fā)酵啟動過程中，試火應在燈、爐具上進行，禁止在導氣

44、管</p><p>　　口試火。2、沼氣池在大換料時，要把所有蓋口打開，使空氣流通，在末通過動物實驗證明池內(nèi)確系安全時，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，不準在池內(nèi)吸煙。4、池內(nèi)操作人員不得使用單人操作，下池人員要系安全繩，池上要</p><p>　　有人監(jiān)護。以防萬一發(fā)生意外可及時進行搶救</p>&

45、lt;p>　　3、沼氣 池進、出料口要加蓋。6、輸氣管道、開關、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、活動蓋密封情況下,進出料的速度不宜過快,保證池內(nèi)緩慢升壓或降壓。在沼氣池日常進出料時，不得使用沼氣燃燒和有明火接近沼氣池。</p><p><b>　　十二、設計小結</b>

46、;</p><p>　　本次設計，將書本上課知識具體化，使我們能更好的掌握課本知識，增加實踐經(jīng)驗。對沼氣池的有了進一步認識和了解。</p><p><b>　　相關圖紙</b></p><p><b>　　十四、文獻資料</b></p><p>　　【1】《固體廢物處理處置與資源化》 </p&