固廢課程方案設(shè)計書

固體廢物處理與處置水壓式沼氣池設(shè)計（八立方 M農(nóng)村家用水壓式沼氣池設(shè)計）院 系：環(huán)境與市政工程系專 業(yè)：環(huán)境工程班 級：0314081姓 名：學(xué) 號：031408144指導(dǎo)老師：郭一飛 姜立民 楊治廣目錄一、前言二、課程設(shè)計的題目三、課程設(shè)計的目的和要求四、設(shè)計參數(shù)五、工藝流程六、發(fā)酵料液的計算七、發(fā)酵間的設(shè)計八、進(jìn)料口（管）的設(shè)計九、水壓間（管）的設(shè)計十、沼氣發(fā)酵的投料計算十 一 、

發(fā)

酵

原

料

的

預(yù)

處

理十二、安全注意事項十三、設(shè)計小結(jié)十四、文獻(xiàn)資料水壓式沼氣池課程設(shè)計說明書一、前言沼氣是有機(jī)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氣體，其主要成分是甲烷和二氧化碳。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(jī)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(jī)物課大量地節(jié)省曝氣消化所消耗的能量等等。沼氣發(fā)酵非常適合在農(nóng)村地區(qū)推廣使用。二、課程設(shè)計的題目八立方M農(nóng)村家用水壓式沼氣池設(shè)計三、課程設(shè)計的目的和要求通過課程設(shè)計進(jìn)一步消化和鞏固本課程所學(xué)內(nèi)容，并使所學(xué)的知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)理論知識進(jìn)行沼氣池設(shè)計的初步能力。通過設(shè)計，了解工程設(shè)計的內(nèi)容、方法及步驟，培養(yǎng)確定厭氧系統(tǒng)的設(shè)計方案、進(jìn)行設(shè)計計算、繪制工程圖、使用技術(shù)資料、編寫設(shè)計說明書的能力。四、設(shè)計參數(shù)1、氣壓：7840Pa(即80cm水柱)2、池容產(chǎn)氣率：池容產(chǎn)氣率系指每立方 M發(fā)酵池1晝夜的產(chǎn)氣量，單位為／(m3池容.d)。常溫下我國常用的池容產(chǎn)氣率為 0.2m3／（m3.d）3、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。

m3沼氣4、池容：指發(fā)酵間的容積。本次設(shè)計的農(nóng)村家用水壓式沼氣

的池容積為

8m3。5、投料率：指最大投入的料液所占發(fā)酵間容積的百分比。6、設(shè)計參數(shù)：該農(nóng)戶家共 6人，畜生（豬） 2頭。五、工藝流程沼氣發(fā)酵工藝類型較多，我國農(nóng)村普遍采用的是下面兩種藝。1.自然溫度半批量投料發(fā)酵工藝這種工藝的發(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加活性污泥 定期出料 送農(nóng)田原料選擇 原料欲處理 配料 入池發(fā)酵產(chǎn)氣 大出料自然溫度半批量投料沼氣發(fā)酵工藝流程這種工藝的發(fā)酵期因季節(jié)和農(nóng)用情況而定，一般為個月左右，運(yùn)行中要求定期補(bǔ)充新鮮原料，以免造成產(chǎn)氣量下降，該工藝主要缺點使出料操作勞動量大。2．自然溫度連續(xù)投料發(fā)酵工藝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，簡單方便，容易操作。我們選擇的是自然溫度連續(xù)投料發(fā)酵工藝。六、發(fā)酵料液的計算1.

發(fā)酵料液體積的計算V1=[(n1+n2)k2+n3]T式中

V1=[(6×0.009＋2×0.08)V1—發(fā)酵料液的體積，

×0.85+0] 40=7×.28m3m3；n1—產(chǎn)人糞便總量。按 5口人×0.006／（人.d）取值；n2—產(chǎn)牲畜糞便總量。按 4頭豬×0.08／（頭d）取值；n3—每日舍外能定量收集糞便總量， m3/d,取0k2—收集系數(shù)。取值 0.85T—原料停滯期（d）蔬菜區(qū) t取402.

氣室容積的計算V2=1/2V1·k3 ·式中V1—發(fā)酵料液體積， m3；V2—氣室容積，m3；k3—原料產(chǎn)氣率，本次實驗為 0.2，為常溫下產(chǎn)率。V2=1／2×7.28×0.2=0.728(m3)七、發(fā)酵間的設(shè)計1.發(fā)酵間的容積V=（V1+V2）·k1式中 V—發(fā)酵間的容積， m3。V1—發(fā)酵料液體積， m3；V2—氣室容積，m3；K1—容積保護(hù)系數(shù)，取0.9~1.05。本次設(shè)計取K1=0.94V=（7.32+0.732）×0.94=7.57m32.發(fā)酵間各部分尺寸確定沼氣池的直徑根據(jù)題目要求及經(jīng)驗和平面設(shè)計，確定為 3.0m1）發(fā)酵間池蓋削球體矢高和凈容積。①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，取值范圍 5~6，取6。f1=3.0/6=0.50(m)②池蓋削球體凈容積Q1= f1(3R2+f12)6式中 Q1—池蓋削球體凈容積， m3；π—圓周率，取 3.14；f1—池蓋削球體矢高， m；R—池身圓柱體內(nèi)半徑， m。則Q1=3.14/60.5×(3×1.52+0.52)=1.83（m3）（2）發(fā)酵間池底球體矢高和凈容積。①池底削球體矢高f2=D/α2式中 f2--池底削球體矢高 ,m。D—池身圓柱體直徑， m；取D=3mα2—直徑與池底矢高的比值，取值范圍 8-10，取8那么 f2=3.0/8=0.375（m）②池底削球體凈容積Q3= f2(3R2+f22)6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；π—圓周率，取值 3.14。則Q3=3.14/60.375××(3×1.52+0.3752)=1.35（m3）（3）發(fā)酵間池身圓柱體容積和池墻高度。①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=7.57-1.83-1.35=4.39（m3）②發(fā)酵間池身圓柱體高度H=Q2/πR2式中 π—圓周率，取值 3.14；R—發(fā)酵間池身圓柱體半徑， m；H—發(fā)酵間池身圓柱體高度， m。H=4.39/(3.14 1.52)=0.69×（m）（4）發(fā)酵間內(nèi)總面積S=S1+S2+S3式中 S—內(nèi)總表面積， m2S1—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， m2①蓋削球體球面內(nèi)表面積S1=π(R2+f12)式中 S1—池蓋削球面內(nèi)表面積， m3；R—池身圓柱體半徑， m；f1—池蓋削球面矢高， m；π—圓周率，取值 3.14。S1=3.14 （1.52+0.502×）=7.85（m2）②圓柱體池身內(nèi)表面積S2=2πRH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；π—圓周率，取值 3.1416。S2=2 3.14×1.5×0×.69=6.50（m2）③池底削球體內(nèi)表面積S3=π(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；π—圓周率，取值 3.14。S3=3.14 (1.52+0.3752×)=7.51（m2）④ 發(fā)酵間總表面積S=7.85+6.50+7.51=21.86（m2）八、進(jìn)料口（管）的設(shè)計進(jìn)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×深=600mm×320mm×500mm；下部圓管采用∮300預(yù)制混領(lǐng)土管，管與池墻角為35°。（1）死氣箱拱的矢高f死=h1+h2+h3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；h2—導(dǎo)氣管下露出長度，一般在3-5之間，取4cm；h3—導(dǎo)氣管下口到液面距離，一般在20-30cm，取26cm。f死=0.15+0.04+0.26=0.45(m)（2）死氣箱容積死=πf死2×（p12-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。p1=D2+4f12/8f1=(32+4 0×.52)/8 0.×5=2.5死=πf死2×（p12+f死/3）=3.14×0.452×(2.5+0.45/3)=1.69(m3)投料率。根據(jù)死氣箱的容積，可計算出沼氣池投料率，即投料率=（V－V死）/V×100%式中 V，V死—分別為發(fā)酵間容積和死氣箱容積， m3；投料率=(8.0-1.69)/8.0 100%=78×.9%（4）最大貯氣量V貯=池容×池容產(chǎn)氣率×1/2V貯=8.0×0.2×1/2=0.8（m3）（5）氣箱總?cè)莘eV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）。氣=1.69+0.8=2.49(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筒=2.49-1.83=0.66（ｍ３）圓筒形池身內(nèi)氣箱部分的高度為h筒=0.66/(3.14 ×1.52)=0.093(m)最低液面位于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(jìn)出料管的安裝位置。九、水壓間（管）的設(shè)計H水壓間=h筒+f死+H-0.8H水壓間=0.093+0.45+0.69-0.8==0.433(m)有效容積：V有=池容×池容產(chǎn)氣率×投料量×1/2有=8.0×0.2×78.9%×1/2=0.631(m3)H=V有/(3.14R2)×0.69=0.631/(3.14R2)×R水壓間=0.54（m）十、沼氣發(fā)酵的投料計算本次設(shè)計的農(nóng)村家用水壓式沼氣池的池容為8m3，假設(shè)一個五口之家一天的用氣量為1.2m3,為了保證每天的供氣充足。我們選擇了干稻草、人糞、豬糞、青草等作為發(fā)酵物。在8m3的沼氣池內(nèi)每天的產(chǎn)氣量最大為1.2m3.產(chǎn)氣量m3／d投料量kg／d碳所占百分氮所在百分物料名比%比%稱豬糞0.3540．907.800.6人糞0.0300.0752.50.85青草0.6451.514.00.84干稻草0.1710.542.00.63C: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

×0.63)=23.6:1我們計算出了物料的碳氮比為 23.6:1,符合沼氣池普通的碳氮比要求。十 一 、 發(fā) 酵 原 料 的 預(yù) 處 理糞便原料不必進(jìn)行預(yù)處理，作物秸稈必須鍘短到5厘M或粉碎。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，啟動時所用的秸稈原料應(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，堆漚時間參照池外堆漚。［接種物］1、沼氣發(fā)酵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(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］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)。啟動時的料液干物質(zhì)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)酵啟動初期，通常不能點燃。因此，當(dāng)水壓表壓力達(dá)到20厘M水柱以上時，應(yīng)進(jìn)行放氣試火。所產(chǎn)沼氣可正常燃燒使用時，沼氣發(fā)酵的啟動階段即告完成。［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，啟動后 30天 左 右 就 應(yīng) 定 時 進(jìn) 行 補(bǔ) 料 。、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。、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，則應(yīng)每5-7天添加秸稈或青草等原料一次。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)行攪拌。若發(fā)生浮料結(jié)殼并嚴(yán)重影響產(chǎn)氣時，則應(yīng)打開活動蓋進(jìn)行攪拌。冬天減少或停止攪拌。十二、安全注意事項1、沼氣發(fā)酵啟動過程中，試火應(yīng)在燈、爐具上進(jìn)行，禁止管口 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。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，不得使用沼氣燃燒和有火接近沼氣池。十三、設(shè)計小結(jié)本次設(shè)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(jìn)一步認(rèn)識和了解。通過此次實習(xí)，讓我學(xué)到了很多課堂上更本學(xué)不到的東西，仿佛自己一下子成熟了，懂得了做人做事的道理，也懂得了學(xué)習(xí)的意義，時間的寶貴，人生的真諦。明白人世間一生不可能都是一帆風(fēng)順的，只要勇敢去面對人生中的每個驛站!這讓我清楚地感到了自己肩上的重任，看清了自己的人生方向，要有一種平和的心態(tài)和不恥下問的精神，不管遇到什么事都要總代表地去思考，多聽別人的建議，不要太過急燥，要對自己所做事去負(fù)責(zé)，更好地為我們今后的工作積累經(jīng)驗