農(nóng)村家用-沼氣池設(shè)計(jì)-計(jì)算書

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上家用水壓式沼氣池設(shè)計(jì)環(huán)境工程課程設(shè)計(jì) 姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)：目 錄課程設(shè)計(jì)目的-2南充城市垃圾分析-2設(shè)計(jì)參數(shù)及條件-3工藝流程設(shè)計(jì)-5沼氣池池體設(shè)計(jì)-7 1.發(fā)酵間的容積-7 2.發(fā)酵間各部分尺寸的確定-8 3.進(jìn)料口（管）的設(shè)計(jì)-11 4.水壓間（管）的設(shè)計(jì)-12沼氣池相關(guān)圖片-13一、課程設(shè)計(jì)目的：通過課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步消化和鞏固本門課程所學(xué)的內(nèi)容，并使所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化，培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)理論進(jìn)行沼氣池設(shè)計(jì)的初步能力。通過設(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)得設(shè)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)說明書的能力。二、南充城市垃圾分析：1、可

2、回收垃圾主要包括廢紙、塑料、玻璃、金屬和布料五大類。廢紙：主要包括報(bào)紙、期刊、圖書、各種包裝紙、辦公用紙、廣告紙、紙盒等等，但是要注意紙巾和廁所紙由于水溶性太強(qiáng)不可回收。塑料：主要包括各種塑料袋、塑料包裝物、一次性塑料餐盒和餐具、牙刷、杯子、礦泉水瓶等。 玻璃：主要包括各種玻璃瓶、碎玻璃片、鏡子、燈泡、暖瓶等。金屬物：主要包括易拉罐、罐頭盒、牙膏皮等。布料：主要包括廢棄衣服、桌布、洗臉巾、書包、鞋等。通過綜合處理回收利用，可以減少污染，節(jié)省資源。如每回收1噸廢紙可造好紙850公斤，節(jié)省木材300公斤，比等量生產(chǎn)減少污染74；每回收1噸塑料飲料瓶可獲得07噸二級(jí)原料；每回收1噸廢鋼鐵可煉好鋼09

3、噸，比用礦石冶煉節(jié)約成本47，減少空氣污染75，減少97的水污染和固體廢物。2、廚余垃圾包括剩菜剩飯、骨頭、菜根菜葉等食品類廢物，經(jīng)生物技術(shù)就地處理，每噸可生產(chǎn)03噸。3、有害垃圾包括廢電池、廢日光燈管、廢水銀溫度計(jì)、過期藥品等，這些垃圾需要特殊安全處理。4、其他垃圾包括除上述幾類垃圾之外的磚瓦陶瓷、渣土、衛(wèi)生間廢紙等難以回收的廢棄物，采取衛(wèi)生填埋可有效減少對(duì)地下水、地表水、土壤及空氣的污染。其中農(nóng)村的垃圾主要是有機(jī)垃圾，如人畜糞便，農(nóng)業(yè)有機(jī)固體廢物，廚余垃圾等。那么針對(duì)農(nóng)村垃圾的主要成分，我們可以設(shè)計(jì)沼氣池來處理這些垃圾！三、設(shè)計(jì)參數(shù)：（1）氣壓：7480Pa（即80cm水柱）。（2）池容產(chǎn)

4、氣率：池容產(chǎn)氣率系指每立方米發(fā)酵池容積1晝夜的產(chǎn)氣量，單位為m3沼氣/（m3池容d）。采用池容產(chǎn)氣率為0.2m/（md）。（3）某農(nóng)戶家共 5 人，畜生（豬） 4 頭。（4）貯氣量：貯氣量系指氣箱內(nèi)的最大沼氣貯存量。農(nóng)村家用水壓式沼氣池的最大貯氣量以12h產(chǎn)氣量為宜，其值與有效水壓間的容積相等。（5）池容：系指發(fā)酵間的容積。農(nóng)村家用水壓式沼氣池的池容積有4m3,6m3,8m3,10m3等幾種。（6）投料率：指最大投入的料液所占的發(fā)酵間的百分比，一般在8595之間為宜。四、工藝流程設(shè)計(jì)： 我們采用自然溫度連續(xù)投料發(fā)酵工藝，用人，禽獸的糞便以及蔬菜積桿等有機(jī)固體廢氣物，定時(shí)定量投料和出料。簡(jiǎn)單的工

5、藝流程如下：發(fā)酵原料的預(yù)處理1、糞便原料不必進(jìn)行預(yù)處理，作物秸稈必須鍘短到6厘米以下或粉碎。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。接種物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%的接種物。2、老沼氣池中的懸浮污泥、各種

6、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(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4%-6%。2、加水封池：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。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。氣池的運(yùn)轉(zhuǎn)管理1、當(dāng)沼氣發(fā)酵啟動(dòng)之后，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

7、左右就應(yīng)定時(shí)進(jìn)行補(bǔ)料。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。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5-7天添加秸稈或青草等原料一次。補(bǔ)加原料的量按平均每個(gè)沼氣池每天補(bǔ)料4-8公斤干物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。如用氣量大，池溫在20攝氏度以上時(shí)，每個(gè)沼氣池平均每天可補(bǔ)料10-15公斤。補(bǔ)料要先出后進(jìn)，每次出料的發(fā)酵液可以循環(huán)使用。5、每隔5-7天攪拌一次，可通過進(jìn)料口或水壓間用木棍攪拌，也可以從水壓間淘出料液，再從進(jìn)料口倒入進(jìn)

8、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。 沼氣池的溫度及保溫措施1、因溫度越高沼氣產(chǎn)量越大，應(yīng)盡量設(shè)法使沼氣池背風(fēng)向陽。2、冬季到來之前，防止池溫大幅度下降和沼氣池凍壞，應(yīng)在沼氣池表面覆蓋柴草、塑料膜或塑料大棚。3、作物秸稈等堆漚時(shí)產(chǎn)生大量熱量，正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間可在池外大量堆漚秸稈，給沼氣池進(jìn)行保溫和增溫。4、采用覆蓋法進(jìn)行保溫或增溫，其覆蓋面積都應(yīng)大于沼氣池的建筑面積，從沼氣池壁向外延伸的長(zhǎng)度應(yīng)稍大于當(dāng)?shù)貎鐾翆由疃取?安全注意事項(xiàng)1、沼氣發(fā)酵啟動(dòng)過程中，試火應(yīng)在燈、爐具上進(jìn)行，禁止在導(dǎo)氣管口試火。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

9、通過動(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。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。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，池上要有人監(jiān)護(hù)。以防萬一發(fā)生意外可及時(shí)進(jìn)行搶救。5、沼氣 池進(jìn)、出料口要加蓋。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(jìn)出料時(shí)，不得使用沼氣燃燒和有明火接近沼氣池。五、沼氣池池體設(shè)計(jì)：1.發(fā)酵間的容積 V=（V1 + V2）k1式中 V

10、發(fā)酵間的容積，立方米; V1發(fā)酵料液體積，立方米； V2氣室容積，立方米； K1容積保護(hù)系數(shù)，取0.91.05。；此處取1.02.發(fā)酵料液體積計(jì)算： V1=（n1+n2）k2+n3T式中 V1發(fā)酵料液體積，m3； n1產(chǎn)人糞便總量。按常住人口0.0060.0013 m3/（人d）取值；此處取50.004=0.02 m3/d. n2產(chǎn)牲畜糞便總量。按養(yǎng)豬頭數(shù)0.0060.0013 m3/（頭d）取值；此處取40.005=0.02 m3/d. n3每日舍外能定量收集糞便總量，取0.1 m3/d. k2收集系數(shù)，取值0.51.0；此處取0.8 T原料滯留期（d）；丘陵農(nóng)區(qū)取40。 V1=（50.00

11、4+40.005）0.8+0.1405.28 m3 氣室容積 V2=V1k3式中 V1發(fā)酵料液體積，m3； V2氣室容積，m3； k3原料產(chǎn)氣率，我國通常采用的產(chǎn)氣率包括0.15 m3/（m3天），0.2 m3/（m3天），0.25 m3/（m3天），0.3立方米/（m3天）。此處取0.2 m3/（m3天）。 則 V2=1/25.280.2=0.528 m3則V=(5.28+0.528)1.02=5.92 m3 ；此時(shí)可取發(fā)酵間容積為6m3。 2.發(fā)酵間各部分尺寸的確定：（1）沼氣池的直徑根據(jù)用戶平均布置確定?？紤]充分利用土地資源，平面布局緊湊的原則，確定沼氣池的直徑為2.4m。（2）發(fā)酵間池

12、蓋削球體矢高和凈容積。池蓋削球體矢高 f1=D/a1式中 f1池蓋削球體矢高，m； D圓柱體形池身直徑，m； a1直徑與池體矢高的比值，取56。此處取5。 f1=2.4/5=0.48(m)池蓋削球體凈容積 Q1=/6f1(3R2+f12)式中 Q1池蓋削球體凈容積，m； 圓周率，取3.1416； f1池蓋削球體矢高，m； R池身圓柱體內(nèi)半徑，m。則 Q1=3.1416/60.48（31.22+0.482）=1.14（m3）（3）發(fā)酵間池底球體矢高和凈容積。池底削球體矢高 f2=D/a2式中 f2-池底削球體矢高,m; D池身圓柱體直徑，m； a2直徑與池底矢高的比值，取值810。此處取8。 f

13、2=2.4/8=0.3（m）池底削球體凈容積 Q3=/6f2(3R2+f22)式中 f2-池底削球體矢高,m; Q3發(fā)酵間池底削球體凈容積，m3； 圓周率，取值3.1416。則 Q3=3.1416/60.3(31.22+0.302)=0.69（m3）（4）發(fā)酵間池身圓柱體容積和池墻高度。發(fā)酵間池身圓柱體容積 Q2=V-Q1-Q3式中 Q1池蓋削球體凈容積，m3； V發(fā)酵間總?cè)莘e，m3； Q2發(fā)酵間池身圓柱體容積，m3； Q3發(fā)酵間池底削球體凈容積，m3。 Q2=6.0-1.14-0.69=4.17（m3）發(fā)酵間池身圓柱體高度 H=Q2/R2式中 圓周率，取值3.1416； R發(fā)酵間池身圓柱體半

14、徑，m； H發(fā)酵間池身圓柱體高度，m。 H=4.17/（3.14161.2）=0.92（m）（5）發(fā)酵間內(nèi)總面積 S=S1+S2+S3式中 S內(nèi)總表面積，m2 S1池蓋削球體內(nèi)表面積，m2S2池身圓柱體內(nèi)表面積，m2S3池底削球體內(nèi)表面積，m2。池蓋削球體球面內(nèi)表面積 S1=（R+f1）式中 S1池蓋削球面內(nèi)表面積，m； R池身圓柱體半徑，m； f1池蓋削球面矢高，m； 圓周率，取值3.1416。 S1=3.1416（1.22+0.482）=5.25（m2）圓柱體池身內(nèi)表面積 S2=2RH式中 S2池身圓柱體內(nèi)表面積，m2； R池身內(nèi)圓柱體內(nèi)半徑，m； H池身圓柱體高度，m； 圓周率，取值3.

15、1416。 S2=23.14161.20.92=6.94（m2）池底削球體內(nèi)表面積 S3=（R2+f22）式中 S3池底削球體內(nèi)表面積，m2； f2池底削球面矢高，m； R池身圓柱體內(nèi)半徑，m； 圓周率，取值3.1416。 S3=3.1416（1.22+0.302）=4.61（m2） 發(fā)酵間總表面積 S=5.25+6.94+4.61=16.8（m2）3.進(jìn)料口（管）的設(shè)計(jì) 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=400mm360mm320mm；下部圓管才用300預(yù)制混領(lǐng)土管，管與池墻角為40。（1） 死氣箱拱的矢高 f死=h1+h2+h3 式中 h1池底拱頂

16、點(diǎn)到活動(dòng)蓋下緣平面的距離，該值一般在1015cm之間；此處取12cm。 h2導(dǎo)氣管下露出長(zhǎng)度，取35cm；此處取4cm。 h3導(dǎo)氣管下口到液面距離，一般取2030cm。此處取24cm。 f死=0.12+0.04+0.24=0.40（m）（2） 死氣箱容積 V死=f死2（P1-f死/3） 式中 V死，f死，P1分別為死氣箱容積，死氣箱矢高，池蓋曲率半徑。 V死=3.14160.402（1.740.40/3）=0.81（m3）（3） 投料率。根據(jù)死氣箱的容積，可計(jì)算出沼氣池投料率，即 投料率=（VV死）/V100%式中 V， V死分別為發(fā)酵間容積和死氣箱容積，m3； 投料率=（6.00.81）/6.0100%=86.5%（4） 最大貯氣量 V貯=池容池容產(chǎn)氣率1/2 V貯=6.00.21/2=0.6（m3）（5） 氣箱總?cè)莘e V氣=V死+V貯 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）。 V氣=0.81+0.6=1.41(m3)（6） 發(fā)酵間最低液面位 氣箱在圓筒形池身部分的容積為 V筒=V氣Q1 V筒=1.411.14=0.27（） 圓筒形池身內(nèi)氣箱部分的高度為筒0.27/(3.14161.22)=0.06(m) 最低液面位在池蓋與池身交接平面以下h筒的位