水压式沼气池设计

固废课程设计

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水压式沼气池设计

（八立方米农村家用水压式沼气池设计）

院 系： 生化工程系 实用标准文案

精彩文档 学生姓名： 陈佩佩 程南

专 业： 环境监测与治理技术

班 级： 07教院环监（1）班

学 号： 0705210101 0705210102

指导老师： 于 卫 东

目录

一、 前言

二、 课程设计的题目

三、课程设计的目的

四、设计参数

五、工艺流程

六、发酵料液的计算

七、发酵间的设计

八、进料口（管）的设计

九、水压间（管）的设计

十、沼气发酵的投料计算 实用标准文案

精彩文档 十一、发酵原料的预处理

十二、安全注意事项

十三、设计小结

十四、文献资料

水压式沼气池课程设计说明书

一、前言

沼气是有机物在厌氧条件下经微生物的发酵作用生成的一种以甲烷为主体的可燃性混合气体，其主要成分是甲烷和二氧化碳。

沼气发酵有很多有点。沼气发酵可产生甲烷，它是清洁方便的燃料；发酵过程中N、P、K等肥料成分几乎得到全部保留，一部分有机氮被水解成氨太氮，速效性养分增加;发酵残渣可以作为饲料肥料；沼气发酵处理有机物课大量地节省曝气消化所消耗的能量等等。

沼气发酵非常适合在农村地区推广使用。

二、课程设计的题目

水压式沼气池设计

三、课程设计的目的

通过课程设计进一步笑话和巩固本课程所学内容，并使所学实用标准文案

精彩文档 的知识系统化，培养运用所学理论知识进行沼气池设计的初步能力。通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养确定厌氧系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。

四、设计参数

1、 气压：7840 Pa (即80 cm水柱)

2、 池容产气率：池容产气率系指每立方米发酵池1昼夜的产气量，单位为m3沼气／(m3池容. d)。常温下我国常用的池容产气率为0.2 m3／（m3. d）

3、 贮气量：指气箱内的最大沼气贮存量。农村家用水压式沼气池的最大贮存气量以12H产气量为宜，其值与有效水压间的容积相等。

4、 池容：指发酵间的容积。本次设计的农村家用水压式沼气池的池容积为8 m3。

5、 投料率：指最大投入的料液所占发酵间容积的百分比。

五、工艺流程

沼气发酵工艺类型较多，我国农村普遍采用的是下面两种工艺。

1.自然温度半批量投料发酵工艺

这种工艺的发酵温度随自然温度变化而变化投料，基本流程图如图所示 实用标准文案

精彩文档

这种工艺的发酵期因季节和农用情况而定，一般为五个月左右，运行中要求定期补充新鲜原料，以免造成产气量下降，该工艺主要缺点使出料操作劳动量大。

2．自然温度连续投料发酵工艺

这种工艺在自然温度下，定时定量投料和出料，能维持比较稳定的发酵条件，使沼气微生物（菌群积累）区系稳定，保持逐步完善的原料消化速度，提高原料利率和沼气池负荷能力，达到较高的产气率；工艺自身消耗能少，简单方便，容易操作。

我们选择的是自然温度连续投料发酵工艺。

六、发酵料液的计算

1. 发酵料液体积的计算

V1=[(n1+n2)k2+n3]T

V1=[(0.03＋0.32)×0.6+0.034]×30=7.32m³

式中 V1 —发酵料液的体积，M³； 原料选择 原料欲处理 配料 加活性污泥

入池发酵产气 大出料 定期出料 送农田

自然温度半批量投料沼气发酵工艺流程 实用标准文案

精彩文档 n1 —产人粪便总量。按5口人×0.006／（人. d）取值；

n2 —产牲畜粪便总量。按4头猪×0.08／（头 d）取值；

n3 —每日舍外能定量收集粪便总量，M³/d,取0.034

k2— 收集系数。取值0.6

T — 原料停滞期（d ）蔬菜区T取30

2. 气室容积的计算

V2=1/2·V1·k3

式中 V1—发酵料液体积，m3；

V2—气室容积，m3；

k3—原料产气率，本次试验为0.2，为常温下产率。

V2=1／2×7.32×0.2=0.732 (m3)

七、发酵间的设计

1.发酵间的容积

V=（V1—V2）·k1

式中 V—发酵间的容积，m³;

V1—发酵料液体积，m³；

V2—气室容积，m³；

K1—容积保护系数，取0.9~1.05。本次设计取K1=0.9

V=（7.32-0.732）×0.9=5.93m³

2.发酵间各部分尺寸确定

沼气池的直径根据题目要求及经验和平面设计，确定为2.8m

（1）发酵间池盖削球体矢高和净容积。 实用标准文案

精彩文档 ①池盖削球体矢高

f1=D/a1

式中 f1——池盖削球体矢高，m；

D—圆柱体形池身直径，m；

a1—直径与池体矢高的比值，取6。

f1=2.8/6=0.47(m)

②池盖削球体净容积

Q1=6f1(3R2+f12)

式中 Q1—池盖削球体净容积，m3；

π—圆周率，取3.14；

f1—池盖削球体矢高，m；

R—池身圆柱体内半径，m。

则 Q1=3.14/6×0.47×(3×1.42+0.472)=1.5（m3）

（2）发酵间池底球体矢高和净容积。

①池底削球体矢高

f2=D/α2

式中 f2--池底削球体矢高,m;

D—池身圆柱体直径，m；

α2—直径与池底矢高的比值，取值8

那么 f2=2.8/8=0.35（m）

②池底削球体净容积

Q3=6f 2(3R2+f22) 实用标准文案

精彩文档 式中 f2--池底削球体矢高,m;

Q3—发酵间池底削球体净容积，m3；

π—圆周率，取值3.14。

则 Q3=3.14/6×0.35×(3×1.42+0.352) =1.1（m3）

（3）发酵间池身圆柱体容积和池墙高度。

①发酵间池身圆柱体容积

Q2= V- Q1- Q3

式中 Q1—池盖削球体净容积，m3；

V—发酵间总容积，m3；

Q2—发酵间池身圆柱体容积，m3；

Q3—发酵间池底削球体净容积，m3。

Q2=5.93-1.5-1.1=3.33（m3）

②发酵间池身圆柱体高度

H=Q2/πR2

式中 π—圆周率，取值3.14；

R—发酵间池身圆柱体半径，m；

H—发酵间池身圆柱体高度，m。

H =3.33/(3.14×1.42)=0.541（m）

（4）发酵间内总面积

S=S1+S2+S3

式中 S—内总表面积，m2

S1—池盖削球体内表面积，m2 实用标准文案

精彩文档 S2—池身圆柱体内表面积，m2

S3—池底削球体内表面积，m2

① 盖削球体球面内表面积

S1=π(R2+f12)

式中 S1—池盖削球面内表面积，m3；

R—池身圆柱体半径，m；

f1—池盖削球面矢高，m；

π—圆周率，取值3.14。

S1=3.14×（1.42+0.472）=6.848（m2）

② 圆柱体池身内表面积

S2=2πRH

式中 S2—池身圆柱体内表面积，m2；

R—池身内圆柱体内半径，m；

H—池身圆柱体高度，m；

π—圆周率，取值3.1416。

S2=2×3.14×1.4×0.541=4.756（m2）

③ 池底削球体内表面积

S3=π(R2+f22)

式中 S3—池底削球体内表面积，m2；

f2—池底削球面矢高，m；

R—池身圆柱体内半径，m；

π—圆周率，取值3.14。 实用标准文案

精彩文档 S3=3.14×(1.42+0.352 )=6.539（m2）

④ 发酵间总表面积

S=6.848+4.756+6.539=18.143（m2）

八、进料口（管）的设计

进料口（管）由上部长方形槽和下部圆管组成，其中上部长方形槽几何尺寸是长×宽×深=600mm×320mm×500mm；下部圆管才用∮300预制混领土管，管与池墙角为35°。

（1） 死气箱拱的矢高

f死=h1+h2+h3

式中 h1—池底拱顶点到活动盖下缘平面的距离，该值一般在10～15cm之间,取15cm；

h2—导气管下露出长度，取5 cm；

h3—导气管下口到液面距离，一般取25 cm。

f死=0. 15+0.05+0.25=0.45 (m)

（2） 死气箱容积

V死=πf死2（p1-f死/3）

式中 V死，f死，P1—分别为死气箱容积，死气箱矢高，池盖曲率

半径。

V死=3.14×0. 452×（1.9575－0.40/3）=1.16（m3）

（3） 投料率。根据死气箱的容积，可计算出沼气池投料率，即

投料率=（V－V死）/ V×100%

式中 V， V死—分别为发酵间容积和死气箱容积，m3； 实用标准文案

精彩文档 投料率=(8.0-1.16)/8.0×100%=85.5%

（4） 最大贮气量

V贮=池容×池容产气率×1/2

V贮=8.0×0.2×1/2=0.8（m3）

（5） 气箱总容积

V气=V死+V贮

式中 V气，V死，V贮—分别为沼气池气箱总容积，死气箱总容积和有效气箱容积（最大贮气量）。

V气=1.16+0.8=1.96(m3)

（6） 发酵间最低液面位

气箱在圆筒形池身部分的容积为

V筒= V气－Q1

V筒=1.96-1.5=0.46（ｍ３）

圆筒形池身内气箱部分的高度为