污泥消化計算參考

1、第十節(jié) 消化池容積計算泥量計算：V=m3/d消化池有效容積的計算.根據(jù)污泥齡計算 V=Qvc 式（2.39） 式中 V消化池容積，m3； Q污泥量，m3/d； vc污泥齡，d，采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)。取vc=20d. V=Qvc=906×20=18120（m3）池體設計 采用中溫兩級消化，容積比一級二級=21，則一級消化池容積為12080m3，用2座，單池容積為 6040m3。二級消化池容積為 6040m3，用1座。.圓柱形消化池幾何尺寸。一級、二級消化池采用相同的池形。 圖2.15 計算簡圖消化池直徑D采用30m，集氣罩直徑d3=4m，高h4=3.0m，池底錐底直徑d2=2m，錐角采用20。

2、故h2=h3=（30-2）/2 ×tan=6.0 m消化池柱體高度h1>D/2=15m,取16m消化池各部分容積：集氣罩容積V4=×h4=25.13m3 式（2.40） 下錐體容積 V3=1/3（） 式（2.41） =1/3×6.0× =1514.25m3 弓形部分容積，即V2=+4h22)=6446.55m3 式（2.42） 柱體容積V1=×302×16=11309.8m3 式（2.43） 故消化池有效容積V= V1+V3=11309.8+1514.25=112824.05m36040m3消化池個部分表面積：集氣罩表面積A4=

3、 式（2.44）池頂表面積A3=m2 式（2.45） 池壁表面積：（地上部分）A2=m2 式（2.46） (地下部分) A1=A2=753.9m2池底表面積A0=m2 式（2.47）故消化池總面積A=A0+A1+A2+A3+A4=882.5+753.9+753.9+51.8+37.7=2179.8m2中溫污泥消化系統(tǒng)熱平衡計算.消化系統(tǒng)耗熱量計算 消化系統(tǒng)總耗熱量經(jīng)常保持要求的溫度，保證消化過程順利進行。熱平衡計算包括消化系統(tǒng)耗熱量計算、消化池保溫設計、熱交換器的熱損失三部分。 加熱生污泥好熱量Q1，kcal/h Q1= 式（2.48） 式中 每日投入消化池的生污泥量，m3/d； TD 消化污

4、泥溫度，； TS 生污泥溫度，。 已知每座一級消化池每日投配的生活污泥，=60405%=302m3/d, TD=35，污泥平均溫度為8，日平均最低溫度6.4，故 平均耗熱量 Q1=3.375×105 kcal/h 最大耗熱量 Q1max= kcal/h 消化池體熱損失Q2,kcal/h Q2=FK（TD-TA）×1.2 式（2.49） 式中F池蓋、池壁及池底的散熱面積，； TD池外介質的溫度，池外介質為大氣時，計算平均耗熱量，采 用年平均氣溫9.1°，計算最大耗熱量，采用冬季室外計算溫度-9°；池外介質為土壤時，采用全年平均溫度TB=13°冬季

5、室外計算溫度4°； K池蓋、池體與池底的傳熱系數(shù)，kJ/（m2·h·）。 池蓋K0.7kcal/（m2·h·） 池壁K0.6 kcal/（m2·h·）（池外為大氣） 池底K0.45 kcal/（m2·h·）（池外為土壤）a. 池蓋的熱損失Q21，已知F=A3+A4=37.7+51.8=89.5m2，池外介質為大氣，平均氣溫為9.3，冬季室外計算氣溫為-9，故 平均耗熱量Q21=89.5×0.7×（35-9.3）×1.2=1947.2 kcal/h 最大耗熱量Q21=89.5&

6、#215;0.7×35-（-9）×1.2=3307.9 kcal/hb. 池壁（地面以上）的熱損失Q22。若消化池池壁的1/2在地面以下，1/2在地面以上，則F=753.9m2平均耗熱量Q22=753.9×0.6×（35-9.1）×1.2=14058.8kcal/h最大耗熱量Q22=923.16×0.6×35-（-9）×1.2=23883.5kcal/hc. 池壁（地面以下）的熱損失Q23因 F=753.9m2，池外介質為土壤，故平均耗熱量Q23=753.9×0.45×（35-13）×

7、1.2=8956.3 kcal/h最大耗熱量Q23=7539×0.45×(35-4)×1.2=17081.5kcal/hd. 池底熱損失Q24因 F=A2=882.5m2故 平均耗熱量Q24=882.5×0.45×（35-13）×1.2=10484.1kcal/h最大耗熱量Q24=882.5×0.45×(35-4)×1.2=14773.1kcal/h 每座消化池的總熱量： 平均耗熱量Q2=90436.7 kcal/h 最大耗熱量Q2max=98453.7kcal/h 輸泥管道與熱交換器的好熱量Q3輸泥管道

8、與熱交換器的耗熱量可簡化計算取前兩項熱損耗和的5%15%。即Q3=(0.050.15)（Q1+Q2），設計取10%。 Q3=0.1×（3.3×105+0.91×105）=0.421×105 kcal/h Q3max=0.1×（3.7×105+0.99×105）=0.469×105 kcal/h每座消化池總耗熱量為： QT =（Q1+Q2+Q3）=4.64×105 kcal/h QTmax =（Q1max+Q2max+Q3max）=5.16×105 kcal/h消化池系統(tǒng)總耗熱量=n×Q

9、T =2×4.64×105=9.28×105kcal/h Tmax= n×QTmax =2×5.16×105=10.32×105kcal/h 式中，n為一級消化池的個數(shù)。.消化池保溫設計 為減少消化池內(nèi)熱量損失，節(jié)約能耗，在消化池體外側應設保溫結構。由保溫層和保護層組成。保溫結構的厚度可通過消化池池壁結構低限熱阻進行計算。即使消化池池壁結構的總熱阻R0。 保溫材料厚度 式（2.50） 式中 保溫材料的熱導率，kcal/（m2·h·），由計算手冊附錄表十一查得池壁結構低限熱阻，（m2·h·

10、;）/kcal。 = 式（2.51）式中 冬季池壁結構允許溫差，一般=7-10 Rn 池壁結構熱阻，m2·h·/kcal，對消化池蓋內(nèi)表面Rn=0.133； K 溫度修正系數(shù)，對消化池蓋k=1； A保溫材料變形和池壁結構熱惰性系數(shù)，對壓縮的保溫材料A=1.2，熱惰性指標D03材料A=1.1，其他材料A=1。 對于多層保溫結構 D0=RiSi 式（2.52） 式中 Ri某一層材料的熱阻，m2·h·/kcal； Si某一層材料的蓄熱系數(shù)，kcal/ （m2·h·）； =Rn+ 式中 池壁結構中除掉保溫材料外的總熱阻，m2·h&#

11、183;/kcal； Rw池壁結構外表面熱阻，m2·h·/kcal，取Rw=0.05。 式（2.53） 除保溫材料外各層池壁結構厚度，m 除保溫材料外各層池壁結構熱導率，kcal/ （m2·h·）；采用上述計算方法 較為復雜，為簡化計算對于固定蓋式消化池，池體結構為鋼筋混凝土時，各部保溫材料厚度。 = 式（2.53）式中 消化池各部鋼筋混凝土的熱導率，kcal/ （m2·h·）； 保溫材料的熱導率，kcal/ （m2·h·）； R 各部分傳熱系數(shù)的允許值，kcal/ （m2·h·）； 消化池各部

12、分結構厚度，mm；.池頂蓋保溫。a. 確定參數(shù)。對于消化池頂蓋=7，Rn=0.133，Rw=0.05，k=1，假定池頂結構熱惰性指標D03，故取A=1.1。b. 計算低限熱阻= 式（2.54）設計保溫層厚度、計算各層材料的R、D0 。查附錄表可得： 鋼筋混凝土=1.33，S4=12.85R4=0.0752，D04=0.0752×12.85=0.966 R2=，D02=0.025×8.65=0.216防水層=0.15，S1=2.85 R1=，D01=0.067×2.85=0.191由于 =Rn+=0.133+0.0752+0.025+0.067+0.05=0.35消

13、化池頂蓋保溫材料采用加氣混凝土，=0.25，S3=3.2 0.25×（0.792-0.35）=0.111m，取=110mm。則 R3=，D03=0.44×3.2=1.41d.校核總的熱惰性指標 D0=D01+D02+D03+D04=0.191+0.216+1.41+0.966=2.7833.0 與假定的D0值相符，保溫材料及選定厚度合理。.池壁（地面以上）保溫。消化池池壁采用聚氨酯泡沫塑料作為保溫材料，聚氨酯泡 沫塑料的熱導率=0.02kcal/（m·h·），鋼筋混凝土的熱導率=1.33 kcal/（m·h·）。采用簡化計算公式。 池

14、壁 =27mm 式（2.55）.池壁（地面以下）、底低保溫。池底及地面以下池壁以土壤為保溫層，熱導率=1.0 kcal/（m·h·）。 =1620mm 式（2.56） 池壁在地面以上的保溫材料延伸至地面以下1.2m，即凍土深度加0.5m。.熱交換器的計算污泥加熱的方法有池內(nèi)加熱和池外加熱兩種。池內(nèi)加熱是用熱水或蒸汽直接通入消化池或通入設在消化池內(nèi)的盤管進行加熱，這種方法由于存在許多缺點，很少采用。目前最常用的方法是采用泥-水熱交換器池外加熱兼混合的方式。 熱交換器的計算包括熱交換器管長，熱源、消化污泥循環(huán)量計算。 .污泥循環(huán)量的確定。設計采用一座消化池對應一臺熱交換器，全天

15、均勻投配。 每個消化池生污泥進入一級消化池前，與回流的一級消化污泥先混合再進入熱交換 器，生污泥與回流污泥的比為12。 回流的消化污泥量Qs2=12.5×2=25m3/h 污泥循環(huán)總量QS=QS1+Qs2=12.5+25=37.5m3/h .計算污泥出口溫度。已知生污泥日平均最低溫度為13。生污泥與消化污泥混合后的污泥溫度： 式（2.57）污泥出口溫度=27.67+.熱水循環(huán)量Qw 。熱交換器入口熱水溫度采用Tw=85，出水溫度=75，Tw-=85-75=10。 則熱水循環(huán)量為： Qw=m3/h 式（2.58）.熱交換器口徑確定。選用套管式泥-水熱交換器，內(nèi)管通污泥，管徑DN85mm

16、，內(nèi)管外 徑D=94mm。 污泥在管內(nèi)流速m/s（在1.52.0m/s之間，合格） 外管管徑DN135mm，熱水在外管內(nèi)管間流速為： m/s（在1.01.5m/s之間，合格）。 .熱交換器長度L。 由以上計算可知，=27.67-75=-47.33 =36.80-85=-48.20 式（2.59） 故熱交換器長度L= 式（2.60） 式中 D內(nèi)管外徑，m； K傳熱系數(shù)，約為600kcal/（m·h·）。 故 L=m 設每根熱交換器長5m，則共有根數(shù)為： N=48.6/5=9.72根，取10根。.鍋爐容量計算 設計選用常壓熱水鍋爐，鍋爐供熱水量Gw，kg/h。 式（2.61）

17、式中 QT總耗熱量，kcal/h； T4鍋爐內(nèi)熱水水溫，約90 水比熱容，1.0kcal/（kg·） 鍋爐的熱效率。 鍋爐供水溫度取T=5，熱效率80%， 則 Gw=10082kg/h 式（2.62）.消化池污泥氣循環(huán)攪拌計算 消化池攪拌方法有多種，沼氣循環(huán)攪拌法、泵攪拌法、機械攪拌法及混合攪拌法等，現(xiàn)代消化池最常用的是沼氣循環(huán)攪。沼氣經(jīng)壓縮機加壓后，通過消化池頂?shù)呐錃猸h(huán)管，由均布的豎管輸入，豎管的噴氣出口位置在消化池半徑的2/3處。.攪拌氣量 消化池攪拌氣量一般按57m3/（1000m3·min）計，設計取6 m3/（1000m3·min）。 每座消化池氣體用量

18、q=636.24m3/min=0.61m3/s.干管、豎管管徑 循環(huán)攪拌系統(tǒng)干管和配氣管流速一般為1015m/s，豎管為57m/s。干管流速取v1=12m/s,干管管徑d1（m）為： ，取d1=300mm。 每座消化池設24條豎管，豎管流速v2=7m/s，豎管管徑d2（m）為： =0.068，取d2=80mm。.豎管長度 消化池有效深度17+20+2/2=20m 豎管插入污泥面以下的長度h=2/3=2/3×20=13.33m.壓縮機功率 通常一臺壓縮機對應一座消化池。 所需壓縮機功率N為： N=VW 式中 N沼氣壓縮機功率，W； V一級消化池容積，m3； W單位池容所需功率，一般取58W/m3。 設計取W=5W/m3， 則 N=VW=6040×5=38219.1W32kW 兩座6040m3一級消化池，需兩臺功率為32kW的壓縮機。.污泥消化池沼氣收集貯存系統(tǒng)設計.沼氣產(chǎn)量計算 污泥消化的產(chǎn)氣量主要與污泥中揮發(fā)性有機物的含量及各種有機 物的比率有關。查手冊得沼氣產(chǎn)量按10倍的污泥產(chǎn)量考慮,則 沼氣產(chǎn)量=90610=9060m3/d根據(jù) n-污泥投