1 沼气池设计简介
1.1沼气的基本知识
1.1.1沼气及其产生过程
沼气是有机物质在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发酵作用，产生的一种可燃性气体。由于这种气体最终是在沼泽、湖泊、池塘中发现的，所以人们叫他沼气。沼气含多种气体，主要成分是甲烷（CH4）.沼气细菌分解有机物，产生沼气的过程，叫沼气发酵，根据沼气发酵过程中各类细菌的作用，沼气细菌可以分为两大类。第一类细菌叫分解菌，他的作用是将复杂的有机物分解成简单的有机物和二氧化碳（CO2）等。他们当中有专门分解纤维素的，叫纤维分解菌；有专门分解蛋白质的，叫蛋白分解菌；有专门分解脂肪的；叫脂肪分解菌；第二类细菌叫甲烷细菌，通常叫甲烷菌，他的作用是将简单的有机物及二氧化碳还原成甲烷。因此，有机物变成沼气的过程，就好比工厂里生产一种产品的两道程序：首先是分解细菌将粪便、秸秆、杂草等复杂的有机物加工成半成品——结构简单的化合物；再就是在甲烷细菌的作用下，将简单的化合物加工成产品——即生成甲烷。
1.1.2沼气的成分
沼气是一种混合气体，他的主要成分是甲烷，其次是二氧化碳、硫化氢（H2S）、氮及其他一些成分。沼气的组成中，可燃成分包括甲烷、硫化氢、一氧化碳和重烃等气体；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等气体。在沼气成分中甲烷含量为55%~70%、二氧化碳含量为28%~44%、硫化氢平均含量为0.034%。
1.1.3沼气的理化性质
沼气是一种无色、有味、有毒、有臭的气体，他的主要成分甲烷在常温下是一种无色、无味、无臭、无毒的气体。甲烷分子式是CH4，是一个碳原子与四个
氢原子所结合的简单碳氢化合物。甲烷对空气的比重是0.54，比空气约轻一半。甲烷溶解度很少，在20℃、0.1千帕时，100单位体积的水，只能溶解3个单位体积的甲烷。
甲烷是简单的有机化合物，是优质的气体燃料。燃烧时呈蓝色火焰，最高温度可达1400℃左右。纯甲烷每立方米发热量为36.8千焦。沼气每立方米发热量约23.4千焦，相当于0.55千克或0.8千克煤炭充分燃烧后放出的热量。从热效率分析，每立方米沼气所能利用的热量，相当于燃烧3.03千克煤所能利用的热量。
1.2沼气池的设计原则
1）必须坚持“四结合”原则
“四结合”是指沼气池与畜圈、厕所、日光温室相连，是人畜粪便不断进入沼气池内，保持正常产气、连续产气，并有利于粪便管理，改善环境卫生，沼液可方便的运送到日光温室蔬菜地里做肥料使用。
2）坚持“圆、小、浅”的原则
“圆、小、浅”是指池型以圆形柱为柱，池容6~12m3，池深2m左右，圆形沼气池具有以下有点：第一，根据几何学原理，相同容积的沼气池，圆形比方形话长方形的表面积小，比较省料。第二，密闭性好，且较牢固。圆形池内部结构合理，池壁没有直角，容易解决密闭问题，而且四周受力均匀，池体较牢固。第三，在我国北方，气温较低，圆形池置于地下，有利于冬季保温和安全越冬。第四，适于推广。无论南北，建造圆形沼气池都有利于保证建池质量，做到建造一个，成功一个，使用一个，巩固一个，积极稳步地普及推广。小，是指主池溶积不宜过大。浅，是为了减少挖土深度，也便于避开地下水，同时发酵液的表面积相对扩大，有利于产气，也便于出料。
3）坚持直管进料，进料口家箅子、出料口加盖的原则
直管加料的目的是使进料流畅，也便于搅拌。进料口加箅子是防止猪陷入沼气池进料管中。出料口加盖是为了保持环境卫生，消灭蚊蝇孳生场所和防止人、畜掉进池内。
1.3沼气池的结构与工作原理
水压式沼气池的结构和工作原理见图2-1，这是一种埋设在地下的立式圆筒形发酵池，池盖和池底是具有一定曲率半径的壳体，主要结构包括加料管、发酵间、出料管、水压间、导气管几个部分。
(()
()
O-O
（a ）1．加料管 2.发酵间（贮气部分） 3.池内液面O —O 4.出料间液面 （b ）1．加料管 2.发酵间（贮气部分） 3.池内液面A —A 4.出料间液面B —B
（c ）1．加料管 2.发酵间（贮气部分） 3.池内液面A —A 4.出料间液面B —B 5.导气管 6沼气输气管 7.控制阀
图1-2水压式沼气池工作原理示意图
图（a ）是启动前状态。此时，发酵间与水压间的液面处在同一水平，称为初始工作状态，发酵间的液面为O —O 水平，发酵间内尚存的空间（V 0）为死气箱溶积。
图（b ）是启动后状态。此时发酵池内发酵产气，发酵间的气压随产气量增加而增大，造成水压间液面高于发酵间液面。当发酵间产气量达到最大量（V 贮）
时，发酵间的液面下降到可下降的最低位置A —A 水平，水压间的液面上升到可上升的最大位置B —B 水平。这时，称为极限工作状态。极限工作状态时两液面的高差最大，称为极限沼气压强，其值可用下式表示：
21H H H +=? 1-1 式中：H 1—发酵间液面最大下降值；
H 2—水压间液面最大上升值；
△H —沼气池最大液面差。
图（c ）表示使用沼气时，发酵间压力减小，水压间液体被压回发酵间。这样，不断产气和不断用气，发酵间和水压间液面总是在初始状态和极限状态间不断上升或下降。
水压式沼气池具有以下几个优点：
1）池体结构受力性能良好，而且充分利用土壤的承载能力，所以省工省料，成本比较低。
2）适于装填多种发酵原料，特别是大量的作物秸秆，对农村积肥十分有利。
3）为便于经常进料，厕所、猪圈可以建在沼气池上面，粪便随时都能打扫进池。
4）沼气池周围都与土壤接触，对池体保温有一定的作用。
水压式沼气池型也存在一些缺点，主要是：
1）由于气压反复变化，而且一般在4~16千帕压力之间变化。这对池体强度和灯具、灶具燃烧效率的稳定与提高都有不利的影响。
2）由于没有搅拌装置，池体浮渣容易结壳，又难于破碎，所以发酵原料的利用率不高，池容产气率偏低
3）由于活动盖直径不能加大，对发酵原料以秸秆为主的沼气池来说，大出料工作比较困难。因此，出料的时候最好采用出料机械。
1.4沼气池的设计参数
设计水压式沼气池时，需掌握的主要参数如下：
1）气压：8000±1000Pa ，考虑到在南方温度较北方高，本次课程设计取的 产气率也比较高，本次设计气压初步定为8200Pa 。
2）池容产气率：池容产气率是指每立方米发酵池容积1昼夜的产气量，单位为m3沼气/（m3池容·d）。本次课程设计所取的产气率为0.22。
3）储气量：储气量是指气箱内的最大沼气储存量。农村家用水压式沼气池的最大储气量以12小时产气量为宜，其值与有效水压间的容积相等。
4）池容：池容是指发酵间的容积。此次课程设计确定的池容是12m3。
5）投料率：投料率是指最大限度投入的料液所占发酵间容积的百分比，一般在85~95%之间为宜。
表1-1 设计参数
2沼气池的具体设计
2.1工艺流程
人畜粪便（青草及农业废物）→进料见→厌氧发酵间→水压（出料）间→农电。
具体为农业秸秆以及人畜粪便等物质中所含的有机物质在经过一定处理后，进入进料间，再进入厌氧发酵间，经微生物作用进行发酵，产生以甲烷为主的可燃性气体，即可进行利用。在发酵的过程中，还需对一些影响发酵的因素进行控制。
1）温度温度对有机物的分解速度影响较大，温度增高，产气量增大。沼气发酵通常采用三种发酵温度，即低温发酵、中温发酵和高温发酵。低温发酵过程，温度随气候变化，大多处于20℃以下，产气量不高，不易达到杀灭病源微生物的目的。中温发酵过程，发酵液温度控制在37℃左右，这是甲烷菌第一个最佳活性区。高温发酵过程，发酵液温度控制在53℃左右，此时是甲烷菌的第二个最佳活性区。以高温发酵产气率最高，但料浆和发酵设备要求加热保温，给管理带来一些复杂问题。中温发酵产气率虽然低于高温发酵，但高于低温发酵。
2）pH值
甲烷菌要求的pH值范围很窄，pH为7.0左右，故一般都是使发酵过程维持在6.8—7.53）之间。在正常的发酵过程中，依靠原料本身可以维持发酵所需的pH值，但在突然增加进料，或由于改变原料等会冲击负荷，是发酵系统酸化，发酵过程受到抑制。为使维持在最佳pH范围，可加石灰调节，也可通过调整原料的碳氢比进行调节。
3）搅拌
高温发酵要求对物料搅拌，以保证发酵装置有较高的池容产气率和不致出现局部酸积累。
2.2形状及平面布局
发酵间的形状一圆形为主，受占地面积限制或地下水位较高时，可将发酵间
设计成椭球形或单跨拱长方形。
平面布局应符合下列要求：
a ）充分利用土地资源，平面布局紧凑；
b ）厕所与畜圈分设；
c ）进、出料方便；
d ）导气管和输气管不被损害；
e ）进、出料中线夹角应大于90℃，进料间蹲位板面应高于发酵间平面。
2.3发酵间的设计
水压式沼气池发酵间的设计可按下列步骤进行：
1）确定池容
预计池容产气率
家庭人口数用气水平池容?=
2）确定贮气量
21??=池容池容产气率贮气量 3）计算圆筒形发酵间容积：圆筒形发酵间由池盖、池身、池底组成。三个部分的容积计算公式如下：
图2-1圆筒形沼气池池体尺寸
()??? ??-=+=
336112121211f r f f R f V ππ 2-1 ()
??? ??-=+=336222222222f r f f R f V ππ 2-2 H R V 23π= 2-3 式中：V 1、V 2、V 3—分别为池盖容积、池底容积、池身容积；
21,f f —分别为池盖矢高、池底矢高；
r 1—池盖曲率半径，他与其他尺寸的关系式为： ()
2121121r f R f += ； 2-4 r 2—池底曲率半径，他与其他尺寸的关系式为：
()
2222221r f R f +=
； 2-5 R —池体内经；
H —池身高度；
π—圆周率，取3.14。
①按下式计算发酵间池盖削球体矢高
11a D f = 2-6 式中：f1—池盖削球体矢高 m ；
D —圆柱体形池身直径 m ；
a 1—直径矢高的比值，取5~6。
②按下式池盖削球体矢高：
22a D f = 2-7
式中：f2—池底削球体矢高 m ；
D —圆柱体形池身直径 m ；
a 2—直径矢高的比值，取8~10。
综合圆形沼气池的内力结构计算、材料用料计算和施工、管理、使用技术等
各种因素，一般认为，当池盖矢跨比511=D f ，池底矢跨比8
12=D f 和池身高5
.2D H =时，沼气池的尺寸比较合理。 将
511=D f ，812=D f ，5.2D H =，2D R =分别带入2-1、2-2、2-3后进行整理，得
32210827.052356D D D D V =???
???????? ??+??? ???=π 32220501.082386D D D D V =??????????? ??+??? ???=π 32
33142.05
.22D D D V =???? ???=π 则发酵间的总容积计算为： 33333214470.03142.00501.00827.0D D D D V V V V =++=++= 即4470
.03V D = 故()m V D 0.34470.0124470.033
=== 即可确定发酵间的直径为3.0m
1）池盖削球体矢高为 )(600.05
0.31m f == 2）池盖削球面曲率半径为
1
2
12184f f D +=ρ 2—8 代入数据的18.26.086.04322
1=??+=ρm 3) 池底削球体矢高为
m f 38.08
0.32== 4) 曲率半径为
2
842
222f f D +=ρ 2—9 代入数据得19.338.0838.0432
22=??+=ρm 5) 发酵间的高为
)(2.15
.20.3m H == 6) 发酵圆柱桶半径为
)(5.12
0.3m R == 发酵间具体的计算数据如下表所示：
表2-1 发酵间参数
4）确定进料管安装位置：水压式沼气池进出料管的水平位置，一般都确定在发酵间的两端。
进出料管的垂直位置一般都确定在发酵间的最低设计液面高度处，该位置的计算方法如下：
① 计算死气箱拱的矢高：即池盖拱顶点到发酵间的最高液面。O —O 位置 的距离，如图所示。
图2-2死气箱矢高
其中，死气箱拱的矢高（死f ）可按下式计算：
321h h h f ++=死
式中：h 1—池盖拱顶点到活动盖下缘平面的距离对于65cm 直径的活动盖，其值大约在10~15cm 之间，则取活动盖直径为65cm ，h 1为13cm 。
h 2—导气管下露出长度，取3~5cm ；
h 3—导气管下口到O —O 液面距离，一般取20~30cm 。
在本次设计计算中，取h 2=5cm ，h 3=25cm 。
则321h h h f ++=死=13+5+25=43cm
② 计算死气箱容积（死V ）
???
? ??-=312死死死f r f V π 式中：死V 、死f 、r 1—分别为死气箱容积、死气箱矢高、池盖曲率半径。
根据此式计算的结果为：
3212m 18.1343.018.243.014.33=??? ??-?=???
? ??-=死死死f r f V π ③ 求投料率：根据死气箱容积，可计算出沼气池投料率，公式是：
%100V ?-=死
投料率V V
式中：V 、V 死—分别为沼气池容积和死气箱容积m 3
根据上式可以计算出沼气池的投料率为
%1.90%10012
18.112%100V =?-=?-=死投料率V V ④ 计算最大贮气量（V ）
V 贮=池容×池容产气率×0.5
得V 贮=12×0.22×0.5=1.32m 3
⑤ 求气箱总容积（V 气）
V 气= V 死+V 贮=1.18+1.32=2.5 m 3
⑥ 计算池盖容积（V 1）
()
2121
136f R f V +=π 式中：V 1、f 1、R —分别为池盖容积、池盖矢高和池体内径。
根据此式计算的结果为：
()
322123.26.05.1366.014.3m V =+??=<2.5 m 3, 故可以确定A —A 液面位置在圆筒形池身范围内。此时，要确定进、出料管的安装位置，应按下式先算出气箱在圆筒形池身部分的容积（V 筒）：
V 筒=V 气－V 1
可计算得V 筒=2.5－2.23=0.27m 3
m 04.05.114.327.022
=?==R V h π筒 此即A —A 液面位置，也是进出口料管安装位置在圆筒池身墙下0.04m 处
2.4水压间的设计
水压间的设计应符合以下三个尺寸：
1）水压间的地面标高：此标高应确定在发酵间初始工作状态时的液面位置O —O 水平。
水压间的地面标高即为发酵间的最高液面处，即发酵间的矢高，故可知水压间的标高为f 死=0.43m ，即低于地面0.43m
2）水压间的高度（ΔH ）：此高度应等于发酵间最大液位下降值（H 1）与水压间液面最大上升值（H 2）之和，即ΔH =H 1+H 2。
在计算中利用发酵所产生的压强来进行计算：
gh P ρ=
令发酵液密度近似为水的密度，则水压间高度高度应为
cm g P h 7.838
.910008200=?==ρ 为便于施工，取直径为84cm
水压间容积：此容积等于池内最大贮气量。
池内的最大贮气量以算出为 1.32m3，设计水压间为圆柱筒形，可以计算水压间直径为
m H V D 42.184
.014.332.144=??==π贮
农村每人每天用气量最多不超过0.3m 3,故可供用气人数为
4.43
.032.13.0===V n 即至少可供4人用气
水压间具体计算数据如下表：
表2-2 水压间参数
3沼气池的施工
3.1 备料
建一个12立方米的沼气池需要水泥1.5吨、砂子3立方米、碎石(规格1～3厘米)0.9立方米、红砖800块、陶瓷管(直径20～30厘米)2～3根、钢筋(直径14毫米)1.8米。
3.2 放线
放线挖坑是保证建池质量的第一关，必须按规定尺寸施工。。以图3-1中为例说明放线要点：①划出总体平面。②划出温室、猪舍面积，猪舍在东侧或西侧。
③划出“模式”宽度中心线。④以O为起点，在猪舍内侧找出池的中心点O，以O 为圆心，以池的半径加6厘米为半径划圆，确定池的位置。⑤确定进料口、出料口位置。要在“模式”宽度中心线上确定为进料口中心点和位于日光温室内的
出料口中心点，用白灰做好标记。
1.厕所
2.进料口
3.沼气池
4.出料口
5.日光温室
6.模式宽度中心线
7.猪舍
8.内山墙
图3-1 总体放线布置图
3.3 池坑开挖
在“模式”内建沼气池均采用地下埋式，沼气池土方工程采用大开挖的施工工艺。首先，应确定好正负零的高度。池坑深度按设计图确定，即沼气池的池顶
与出料口保持在一个水平面上，并高出猪舍地面10厘米。进料口超高地面2厘米，如果挖得过深使沼气池低于地平面，影响配套使用，挖得过浅使沼气池突出地面，给养猪和日光温室施肥造成困难。具体尺寸如表3.1所示。
表3-1 6～10米3沼气池结构规格标准
容积/米3内直径/
米
池墙高/
米
池顶矢高
/米
池顶曲率
半径/米
水压间
深/米直径/米
6 8 10 2.40
2.70
3.00
1.00
1.00
1.00
0.48
0.54
0.60
1.74
1.96
2.18
2.10
2.18
2.28
0.90
1.00
1.10
下垂直。对于土质良好的地区坑壁可挖直，取土时由中间向四周开挖，开挖至坑壁时留有一定余地，然后按定位桩找出中心点，并钉一固定的木桩，用一条绳的一端固定在中心点的木桩上，绳的另一端拴上一把小把锄，使锄刀到中心点的长度等于池的半径加上墙厚度6厘米划圆，刮掉阻碍通道的砂土，边挖边修整池坑，直到设计深度为止。池坑挖好后马上将池底修成锅底形状；由锅底中心至水压间底部挖一条U形浅槽,下返坡度5%。对于土质松散的地方，地面以下8 0厘米应放坡取土，坡度大小要看土质松散程度而定，以坑壁不坍塌为原则，同时挖好进、出料口坑。如有地下水出现，池底要挖集水坑，以便排水。
建池时遇到地下水，可采用“避、引、堵”的办法来解决。“避”就是避开地下水，尽量不在多雨季节施工，选择地下水位较低、地势较高的地方建池，水网地区可建圆球形池或提高池身，建成半地下池。“引”就是引开地下水，施工前挖排水沟，尽量将水引走。池墙渗水，可将竹管插入渗水处或在池壁上凿星(“Y”)形小沟，使水集中从沟内流至池底。对于池底渗水，可采用十字沟或环形沟集水，并在池底中央挖一较深小井，使水流入井内汲走，待工程告一段落无渗水排出时再填此井。“堵”就是堵住地下水，对池内个别小泉眼，可用砖头、小石块塞紧。若大面积渗水，可采用水玻璃药液防渗剂掺入水泥进行粉刷，快速凝固，堵塞有效。同时，在土质差、地下水位高处建池，池底下面还必须设置沙卵石垫层，其垫层的施工可先铺砌卵石，再用水沉法使沙子挤满卵石空隙，起到确保建池质量的作用。如建池场地确无地下水，池底以下可不加垫层及排水措施。
3.4 利用混凝土浇筑沼气池的现场施工
四位一体生态型大棚模式中的沼气池，一般采用组合式建池。所谓组合式建池就是池底、池墙、水压间下部采用混凝土整体现浇，池拱盖及水压间上部采用砖砌。在现浇拌制混凝土时，必须控制水灰比≤0.65，砂子中泥土含量≤3%，云母含量≤0.5%，碎石中最大粒径≤3厘米，泥土含量≤2%。混凝土浇筑工序必须连续进行，间断时间不得超过1小时，浇筑时必须振捣密实，防止出现蜂窝麻面现象。施工顺序如下：蓄水圈
(1)砌筑出料口通道出料口通道用红砖及砂灰砌筑，水泥:砂子＝1∶2.5。为了便于施工及出料，其通道口宽50厘米，高70厘米，顶部起拱，但上口距池上拱角不得小于35厘米，防止产气多时水面下返而跑气。
(2)池墙及水压间下部的浇筑池墙及水压间下部的浇筑可采用钢模、木模及砖模，一般上述模具为内模，而以池壁为外模。由于钢模造价高，很少采用，而木模和砖模用的较多。若一个村里建多个沼气池，采用木模较方便，若只建一个，则采用砖模为宜。采用砖模的一般砌法是：先把砖用水浸湿，防止拆模困难。每块砖横向砌筑，每层砖砖缝错开，不用带泥口或灰口，做到砌一层砖用混凝土浇筑一层，振捣密实后再砌第二层。混凝土配合重量比为水泥∶砂子∶碎石＝1∶3∶3，池墙高1米，厚0.05米。
图3-2 出料口通道(单位：毫米)
(3)池拱盖的施工目前，“模式”中的沼气池拱盖用砖砌，“模式”中的沼气池一般采用直管进料，在砌筑池拱盖前要安装好进料管，一般利用直径200毫米、长600毫米左右的陶瓷管，管内穿绳拴挂在地面的木桩上，进料管喇叭口朝上，上下垂直，紧贴池壁固定好。插入池内深度拱角250～300毫米为宜。砌筑拱盖可用铁钩或挂绳法固定砖，先由进料管处开始砌，进料管周围要用水泥加固。砌筑拱盖的砖，要选择质量好的，先用水浸湿，保持外湿内干，用1∶2水泥砂灰
砌筑，砂灰和易性要好，灰口饱满，砖与砖要顶紧，每砌筑一圈，要用小石片嵌牢，边砌筑边注意拱盖弧度，每砌筑3～5圈，拱盖外壁用1∶3水泥砂灰抹严抹实，拱角处第1圈砖上层抹灰时，厚度要达到30～50毫米，用以代替圈梁。随砌随抹灰，随即由外向内均匀地回填土。回填土前，进料管上部也要砌几层砖，防止回填土由进料管进入池内，进料口宽以240毫米为宜，长度因户而异。注意第一次回填土约60%即可，防止塌方，其余土量在次日池内密封前回填一部分，整体池完工10天后可全部回填完。池拱盖施工图如图2.13所示。在砌筑池拱盖的同时，应把水压间的上部砌好。水压间上半部用1/4 砖立砌，1∶3水泥砂灰浇筑。
当砌筑池拱盖要封口时，在拱顶正中央安放直径为9～10毫米的铜导气管，插入深度以池内密封层完工后露出10毫米左右为宜，拱顶中央用4条500～700毫米长铁筋摆放成＃字型，抹灰要加厚加固，以防沼气池运行时压力过大涨坏气箱。在导气管周围，砌一个深200～300毫米，边长180～200毫米的方型围护墙，在输气管引出方向预留出缺口。猪舍地面以下可砌暗沟或放一个内径为20～50毫米铁管或塑料护管，以便引出输气管。导气管上面盖上活动盖板，防止输气管被猪啃坏。活动盖板厚度为50～60毫米，可用2块红砖代替，如图3-3所示。
图3-3 导气管安装位置示意图
(4)池底施工池底先铺一层碎石，用1∶4的水泥砂浆将碎石缝隙灌满，然后再用水泥、砂子、碎石以1∶3∶3的混凝土浇筑池底，厚度要达到8～12厘米。
(5)沼气池池体内部密封由砖和混凝土组合建造的沼气池只靠结构层还不能满足防渗漏要求，必须对池体进行密封处理才能不漏气、不漏水。沼气池密封层采用7层做法和3层做法两种，贮气室及池内进料管部分采用7层做法；池底、池墙、水压间、出料口通道等采用3层做法。其7层做法第1层用450＃水泥砂灰刷浆，灰∶水＝0.3∶1；第2层抹水泥∶砂子＝1∶ 2.5的水泥砂灰，厚度为0.8～1厘米；第3层抹0.1厘米厚素灰；第4层抹水泥∶砂子＝1∶2的水泥砂灰，厚度为0.4厘米；第5层抹0.1厘米厚的素灰；第6层用1∶1的细砂灰抹0.3 ～0.4厘米；第7层刷素灰浆3遍。而3层做法是第1层与7层做法中的第2层一起做；第2层与7层做法中的第6层一起做；第3层与7层做法中的
第7层一起做。
(6)养护用混凝土浇筑的每个部位，都要进行养护，要求在平均气温大于5℃条件下自然养护，外露混凝土应加盖草帘浇水养护，养护时间为7～10天。春、秋要注意早晚防冻。为达到养护目的，在沼气池密封处理以后要把出料口、进料口、池顶口用薄膜盖严。自然养护期达到后经检查试压就可以投料使用。建池完工24小时后如果下雨应及时向池内加水，加水量应是池内装料容积的一半，以防地下水位上涨鼓坏池体。
(7)检查验收新建沼气池和大换料后保养维护的旧池，必须经过检查验收合格，方可投料使用。其检验方法分为两种：
①直接检查法必须全池强度养护达到70%以上才能进行，用手指或小木棒叩击无翘壳空响。全池内壁无渗水痕迹，无裂缝、砂眼、孔隙等肉眼可见的缺陷；池外输气管线、开关等配套设施安装齐全牢固。
②试压检查法在直接检查完好的基础上，推荐采用气压检验为主，水压法检验为辅，亦可混合使用。一般作法是装水至进、出料管上端20厘米高度，观测12小时，水位降低无明显变化，视为不漏水；再用打气筒(机)充气(或灌水增压)，使压力表达到设计压力的50%，观察2 4小时，若压力不降低，继续打气至设计压力，再观测24小时，压力降低值在设计压力的3% 以内，视为不漏气。亦可采用空池封闭进出料口、直接充气试压的方法，要求同上。试压中最好将输气管路全部接通，分别检查有否渗漏现象。检查中如有漏水、漏气者，须查明部位、原因。经修补使强度达到要求后，再经复验合格，方可投料使用。但使用前，必须将多余的水抽去。未经复验合格者，不得勉强使用
参考文献
芈振明等主编，固体废物的处理与处置.北京：高等教育出版社，1987
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中北大学信息商务学院 课程设计任务书 2015～2016 学年第二学期 学院：化工与环境学院 专业：环境工程 学生姓名：宋思奇学号：1304014145 课程设计题目：水压式沼气池设计——4.0米3混凝土结构 （池容产率0.6米3/米3?天） 起迄日期： 4 月29 日～ 6 月10 日 课程设计地点：中北大学信息商务学院 指导教师：李颖 系主任：张建忠 下达任务书日期: 2016 年 4 月 29 日
水压式沼气池设计——4.0米3混凝土结构（池容产气 率0.6米3/米3?天） 摘要 水压式沼气池是我国推广最早、数量最多的池形，是在总结“三结合”、“圆、小、浅”、“活动盖”、“直管进料”、“中层出料”等群众建池的基础上，加以综合提高而形成的。“三结合”就是厕所、猪圈和沼气池连成一体，人畜粪便可以直接打扫到沼气池里进行发酵。“圆、小、浅”就是池体圆、体积小、埋深浅。“活动盖”就是沼气池顶加活动盖板。这种池型的池体上部气室完全封闭，随着沼气的不断产生，沼气池内压力相应提高。这个不断增高的气压，迫使沼气池内的一部分料液进到与池体相通的水压间内，使得水压间内的液面升高。这样一来，水压间的液面跟沼气池体内的液面就产生了一个水位差。用气时，沼气开关打开，沼气在水压下排出，当沼气减少时，水压间的料也又返回池体内，使得水位差不断下降，导致沼气压力也随之相应降低。 关键词：水压式沼气池，设计，沼气
目录 1.绪论 (1) 1.1沼气介绍 (1) 1.2沼气发酵的原理 (1) 1.3沼气发酵原料选择 (1) 1.4工艺流程 (2) 1.5水压式沼气池结构 (2) 1.6水压式沼气池工作原理及优点 (3) 2.圆筒形水压式沼气池的结构设计和计算 (3) 2.1设计参数 (3) 2.2设计原始数据 (4) 2.3工艺流程设计 (4) 2.4发酵料液的计算 (4) 2.5发酵间的设计 (5) 2.6进料口（管）的设计 (8) 2.7水压间的设计 (9) 3.圆筒形水压式沼气池施工及材料设计 (10) 3.1材料参考用量 (10) 3.2沼气池施工 (11) 3.3成本核算 (12) 4.参考文献 (13) 5.结束语 (14)
2 沼气池的建造技术 沼气的基本知识 2.1.1 沼气及其产生过程 沼气是有机物质在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发酵作用，产生的一种可燃气体。由于这种气体最初是在沼泽、湖泊、池塘中发现的，所以人们叫它沼气。沼气含有多种气体，主要成分是甲烷(CH4)。沼气细菌分解有机物，产生沼气的过程，叫沼气发酵。根据沼气发酵过程中各类细菌的作用，沼气细菌可以分为两大类。第一类细菌叫做分解菌，它的作用是将复杂的有机物分解成简单的有机物和二氧化碳(CO2)等。它们当中有专门分解纤维素的，叫纤维分解菌；有专门分解蛋白质的，叫蛋白分解菌；有专门分解脂肪的，叫脂肪分解菌；第二类细菌叫含甲烷细菌，通常叫甲烷菌，它的作用是把简单的有机物及二氧化碳氧化或还原成甲烷。因此，有机物变成沼气的过程，就好比工厂里生产一种产品的两道工序：首先是分解细菌将粪便、秸秆、杂草等复杂的有机物加工成半成品——结构简单的化合物；再就是在甲烷细菌的作用下，将简单的化合物加工成产品——即生成甲烷。 ? 2.1.2 沼气的成分 沼气是一种混合气体，它的主要成分是甲烷，其次有二氧化碳、硫化氢(H2S)、氮及其他一些成分。沼气的组成中，可燃成分包括甲烷、硫化氢、一氧化碳和重烃等气体；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等气体。在沼气成分中甲烷含量为55%～70%、二氧化碳含量为28%～44%、硫化氢平均含量为%。 ? 2.1.3 沼气的理化性质 沼气是一种无色、有味、有毒、有臭的气体，它的主要成分甲烷在常温下是一种无色、无味、无臭、无毒的气体。甲烷分子式是CH4，是一个碳原子与四个氢原子所结合的简单碳氢化合物。甲烷对空气的重量比是，比空气约轻一半。甲烷溶解度很少，在20℃、千帕时，100单位体积的水，只能溶解3个单位体积的甲烷。 甲烷是简单的有机化合物，是优质的气体燃料。燃烧时呈蓝色火焰，最高温度可达1400 ℃左右。纯甲烷每立方米发热量为千焦。沼气每立方米的发热量约千焦，相当于千克柴油或千克煤炭充分燃烧后放出的热量。从热效率分析，每立方米沼气所能利用的热量，相当于燃烧千克煤所能利用的热量。 ? 家用沼气池的类型 随着我国沼气科学技术的发展和农村家用沼气的推广，根据当地使用要求和气温、地质等条件，家用沼气池有固定拱盖的水压式池、大揭盖水压式池、吊管式水压式池、曲流布料水压式池、顶返水水压式池、分离浮罩式池、半塑式池、全塑式池和罐式池。形式虽然多种多样，但是归总起来大体由水压式沼气池、浮罩式沼气池、半塑式沼气池和罐式沼气池四种基本类型变化形成的。与四位一体生态型大棚模式配套的沼气池一般为水压式沼气池，它又有几种不同形式。 ? 2.2.1 固定拱盖水压式沼气池 固定拱盖水压式沼气池有圆筒形(见图、球形(见图和椭球形(见图三种池型。这种池型的池体上部气室完全封闭，随着沼气的不断产生，沼气压力相应提高。这个不断增高的气压，迫使沼气池内的一部分料液进到与池体相通的水压间内，使得水压间内的液面升高。这样一来，水压间的液面跟沼气池体内的液面就产生了一个水位差，这个水位差就叫做“水压”(也就是U形管沼气压力表显示的数值)。用气时，沼气开关打开，沼气在水压下排出；当沼气减少时，水压间的料液又返回池体内，使得水位差不断下降，导致沼气压力也随之相应降低。这种利用部分料液来回串动，引起水压反复变化来贮存和排放沼气的池型，就称之为水压式沼气池。
大型养猪场沼气工程设计方案 受居民的饮食结构、畜禽产品的增殖性能、生产投资等因素影响，中国猪肉食用量在肉食消费中一直占有重要地位，养猪业在畜禽养殖中占有很大的比重。1983年到2005年猪肉消费占肉食品比例均大于60%。2004年中国肉猪存栏48189.1万头，出栏61800.7万头，猪肉产量4701.6万吨，居世界第一位，肉类人均占有量达55.73 kg/人，其中猪肉36.17 kg/人，超过世界猪肉人均的15.74 kg/人。2004年我国全年畜禽养殖业粪便废弃物的产生量为25.76亿吨，其中猪年排泄粪便为12.31亿吨，占总粪便量的47.8%，随着养猪业的发展，必然导致更大量的粪便废弃物，因此猪场粪污水的治理成为畜禽污染治理的关键。 2.1沼气产量计算 2.1.1干物质量计算 猪场基础母猪存栏量500头，猪场总存栏量为5354头，设计采用干清粪工艺，按《畜禽养殖业污染物排放标准》计算，夏季污水排放量为1.8m3/（百头.d），冬季污水排放量为1.2m3/（百头.d），则排放污水量为64.2～96.4 m3/d。日产粪便量为5.1t/d，猪粪含水率按82%设计，干物质（TS）量计算见表2-1。本项目中，干物质量按照0.92 t/d进行设计。 2.1.2物料总量和补充水量计算 本设计中采用高浓度反应器设计，养殖场产生的5.1t鲜猪粪全部投放到高浓度反应器，并调配成10％干物质浓度，约需要4.1m3污水，余下猪场排放的污水经过水力筛，将部分存留在污水中的猪粪渣筛除，投入到配料池，与鲜猪粪一同调配（该部分物料包含在 5.1t 鲜猪粪中），过筛后污水进入储肥池，进行厌氧处理储存。 加水量计算： W=Xq(α×m0-W0) 式中Xq=16t m0=18% W0=1- m0=82% 配水比a= 11.5 若发酵物料干物质含量mp=8% 含水量wp=92% 则X=则α==11.5 W=16(11.5×18%-83%)=17.33t≈17t 每天进入发酵罐物料总量约16＋17＝33t （理论和实践测定：TS=8%之物料容重r≈1030㎏/m3） .通过有效保温和增温措施，确保全年恒定中温发酵（t=33℃-38℃）， 则设计容积产气率ξ＝0.8—1.2m3/m3.d 发酵罐的容积大小与发酵原料的特性、发酵液浓度和水力滞留期有关。 发酵罐的容积V1与每日处理原料量、发酵液浓度。发酵液密度和滞留期有关。 计算公式： V1 = G f * HRT / q y V1 为发酵罐内发酵液的容积；G 为发酵罐每天进料量；f 为发酵原料干物质含量；q 为发酵液浓度；y 是发酵液的密度。 发酵罐的总容积V等于发酵罐的发酵液容积V1加上发酵罐的储气容积V2。V2 一般取V2 = （8%~10% V1 V = V1 + V2 2.1.3沼气产量计算考虑2%的干物质损耗率，每天投TS 902kg，产沼率为0.28～0.32 m3/kg TS，取值0.30 m3/kg TS，可产沼气271m3。
/m /m 农村家用沼气池设计规范 1、范围 本标准规定了农村家用沼气池 (以下简称沼气池 ) 设计原则要求几何尺寸的确 定和结构设计。 本标准适用于砖、水泥为建筑材料，人畜粪便为主要发酵原料的半连续 发酵的家用小型 (发酵间 10m 3 以内 )水压式沼气池设计。 2、引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。 在 标准出版时， 所示版本均为有效。 所有标准都会被修订， 使用本标准的各方应探讨使用下 列标准最新版本的可能性。 GB/T4750---1984 农村家用水压式沼气池标准图集 GBJ 3---88 砌体结构设计规范 GBJ9---87 建筑结构荷载规范 GBJ10---89 混凝土结构设计规范 3 、设计原则 3.1 沼气池宜建在畜圈或厕所地表以下，进料间与人、畜粪入口相连通。 3.2 坚持适用、卫生、平面布局合理，外型美观。 3.3 池盖顶端复土厚度不小于 200mm 。 3.4 强度安全系数 K ≥ 2.65。 3.5 正常使用寿命 20 年以上。 4、设计要求 4.1 设计技术参数。 4.1.1 沼气压力。 4.1.1.2 最大工作压力 13KPa 。 3 4.1.2 产气率： 0.15m /m 4.1.3 投料量 3· d ； 0.2m 3 3 · d ； 0.25m 3 3· d ； 0.3m 3 /m 3 ·d 。 4.1.3.1 最小投料量按发酵间总容积的 50% 。 4.1.3.2 最大投料量按发酵间总容积的 90%。 4.1.4 贮气量 正常贮气量为日产气量的 50%。 4.2 工艺流程 人畜粪便 (青草及农业废物 ) →进料间 →厌氧发酵间 → 水压 (出料 )间 → 农田。在有条件的地 方，可将人粪便和牲畜粪便分两处进料口进入厌氧发酵间。 4.3 形状及平面布局 形状及平面布局按 GB/T4750 选用。 4.3.1 发酵间的形状以圆形为主，受占地面积限制或地下水位较高的，可将发酵间设计 成椭球形或单跨拱长方形。 4.3.2 平面布局 4.3.2.1 沼气池应有平面布局设计，在征得用户同意后，方可进行施工设计。 4.3.2.2 平面布局应符合下列要求： a)充分利用土地资源， 平面布局紧凑； b)厕所与畜圈分设； c) 进、出料方便； d) 导气管和输气管不被损害； e)进、出料间中线夹角应大于 90°，进料间蹲位板面应高于发
水压式沼气池建设设计说明书 1.1沼气池发展的研究与现状 亚、非、拉许多国家都或多或少在农村建立了一些沼气池。如在1983一1984年，巴西建3033口，使用率达60%，古巴建池552口，使用率60%;危地马拉建池105口，使用率58%。洲的阿尔及利亚原属法国殖民地，法国人塔谢尼尔·爱斯曼(Ducellie:lsman)于1938年在国国立农业学校就开始了厌氧消化的研究并取得了成果，于1941年和1942年取得法国专，引起了广泛关注，荣获了国家工业促进会授与的金质奖章。肯尼亚T·H·Hutchinson在954年开始研究猪粪的消化，他的一个家庭用消化器，每天产沼气12m，。在东南亚国家，如菲律宾，主要的研究活动集中在国家科学技术研究所、菲律宾大学以马亚农场。在国家科学技术研究所的指导下，已建成3100个中国台湾型沼气池。南朝鲜已建池20，000多口，我国台湾也建池近万口。 早在上世纪60年代.我国农村地区就出现了沼气池.农户只需在自家屋后挖一个4至103 m的池子.用石灰或粘土密封池底和四壁.留一个填料口和一个出渣口.然后每周大概填入13 m猪、牛等牲畜粪便和尿液.并注意不让肥皂水、洗衣粉水等碱性物质流入沼气池.就可以实现沼气原料的自然发酵.用这种方法产生的沼气.可供3至5人的农户全天照明和做饭.可以说是既便宜又方便。自上世纪70年代.随着农村圈养牲畜的增多.沼气原料日益丰富.而且由于十分适用于农村大食堂和煮大锅猪食等.对于沼气的利用在当时一呼百应.几乎风靡全国农村。 目前，中国约有二千万人口使用了沼气，年产招气十亿多立方米，是世界上建造沼气发酵装置最多的国家。近几年来，推广沼气已从农村发展到城镇。在城镇，结合环境保护，在发酵原料比较集中而数量比较稳定的农牧场、食品厂、酒厂等轻工企业单位，兴建了一万多个大、中型沼气池，发酵总容积约31万多立方米。城镇推广大、中型沼气池经济效益比小型农村家用沼气池显著。四川省乐至果酒厂修建了2x1O00澎的发酵装置，日产沼气3000m3，发酵后的制酒废液，COD 去除率为92%，BOD去除率达95%，大大减轻了对环境的污染。所产沼气除供应一
xxxxxxxxxx大学 课程设计说明书 题目：水压式沼气池设计 学院：xxxxxxx 专业班级：xxxxx 学生姓名：xxxx 学生序号：xx 指导教师：xxxxx 课程设计时间：二O一年月日～二O一年月日
目录 前言 ................................................................................................................................. 一、设计参数 ................................................................................................................. 二、设计内容和要求 ..................................................................................................... 三、设计计算 ................................................................................................................. 3.1工艺流程设计 ........................................................................................................... 3.2发酵间的设计计算 ................................................................................................... 3.3进出料管的设计及安装位置 ................................................................................... 3.4水压间的设计 ........................................................................................................... 四、小结 ......................................................................................................................... 参考文献 ......................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... .........................................................................................................................................
《固体废物处理与处置》 课程设计 系别：环境与市政工程系 专业：环境工程 姓名： 学号： 指导教师： 完成时间：
前言---------------------------------------------------- 1沼气及其产生过程 ----------------------------- 1沼气的成分--------------------------------------- 1沼气的理化性质 -------------------------------- 2课程设计目的--------------------------------------- 3城市垃圾分析--------------------------------------- 3设计参数及条件 ----------------------------------- 4工艺流程设计--------------------------------------- 5沼气池池体设计 ----------------------------------- 9 1.发酵间的容积 --------------------------------- 9 2.发酵间各部分尺寸的确定---------------- 10 3.进料口（管）的设计 ---------------------- 13沼气池平面安装图 ------------------------------- 15主要的参考书目 ---------------------------------- 18
前言 沼气及其产生过程 沼气是有机物质在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发酵作用，产生的一种可燃性气体。由于这种气体最终是在沼泽、湖泊、池塘中发现的，所以人们叫他沼气。沼气含多种气体，主要成分是甲烷（CH4）.沼气细菌分解有机物，产生沼气的过程，叫沼气发酵，根据沼气发酵过程中各类细菌的作用，沼气细菌可以分为两大类。第一类细菌叫分解菌，他的作用是将复杂的有机物分解成简单的有机物和二氧化碳（CO2）等。他们当中有专门分解纤维素的，叫纤维分解菌；有专门分解蛋白质的，叫蛋白分解菌；有专门分解脂肪的；叫脂肪分解菌；第二类细菌叫甲烷细菌，通常叫甲烷菌，他的作用是将简单的有机物及二氧化碳还原成甲烷。因此，有机物变成沼气的过程，就好比工厂里生产一种产品的两道程序：首先是分解细菌将粪便、秸秆、杂草等复杂的有机物加工成半成品——结构简单的化合物；再就是在甲烷细菌的作用下，将简单的化合物加工成产品——即生成甲烷. 沼气的成分 沼气是一种混合气体，他的主要成分是甲烷，其次是二氧化碳、硫化氢（H2S）、氮及其他一些成分。沼气的组成中，可燃成分包括甲烷、硫化氢、一氧化碳和重烃等气体；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等
城镇生活污水净化沼气池设计规范 1、范围 本标准规定了城镇生活污水净化沼气池（以下简称城镇沼气池）设计的要求和方法。 本标准适用于处理城镇生活污水所修建的城镇沼气池设计。 2、引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效，所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨、使用下列标准最新版本的可能性。 GBJ3 —88砌体结构设计规范 GB7636 —87农村家用沼气管路设计规范 GBJ15 —88建筑给排水设计规范 GBJ68 —84建筑结构设计统一标准 DB51/190 —93四川省污染物排放标准 DB51/136 —92城镇净化沼气池生活污水排放卫生标准 3、设计要求 3.1技术指标 设计沼气压力8KPa ± 1KPa ； 出水水质达到DB51/190中3.1.2及DB51/136中3.1的有关规定； 3.2工艺流程 3.2.1合流生活污水（或水冲式公厕污水）7前处理T后处理T下水道 分流水冲式公厕污水T前处理（1）T前处理（2）7后处理T下水道 厨房和其它污水一t 注：医院污水在进入下水道前应加消毒池处理。 3.3在不改变工艺流程的前提下，城镇沼气池的平布置可因地制宜，其形状可以采用矩形、椭圆形或其它形状，但应考虑到结构受力明确、方便施工和清运建筑垃圾并不得影响其它建筑或构筑物. 3.4城镇沼气池容积计算。 3.4.1城镇沼气池总容积设计公式： V=（V1+V2+V3）K1 ----------------------------- （1） V-------- 总容积m3 VI------- 污水容积m3 V2 -------- 污泥容积m3 V3 -------- 气室容积m3 K1 -------- 容积保护系数取 1.0?1.05 3.4.1.1污水不容积计算公式： V1 = natg -------------------------------- （2） n――使用城镇沼气池的总人数；
2 沼气池的建造技术 2.1 沼气的基本知识 2.1.1 沼气及其产生过程 沼气是有机物质在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发酵作用，产生的一种可燃气体。由于这种气体最初是在沼泽、湖泊、池塘中发现的，所以人们叫它沼气。沼气含有多种气体，主要成分是甲烷(CH4)。沼气细菌分解有机物，产生沼气的过程，叫沼气发酵。根据沼气发酵过程中各类细菌的作用，沼气细菌可以分为两大类。第一类细菌叫做分解菌，它的作用是将复杂的有机物分解成简单的有机物和二氧化碳(CO2)等。它们当中有专门分解纤维素的，叫纤维分解菌；有专门分解蛋白质的，叫蛋白分解菌；有专门分解脂肪的，叫脂肪分解菌；第二类细菌叫含甲烷细菌，通常叫甲烷菌，它的作用是把简单的有机物及二氧化碳氧化或还原成甲烷。因此，有机物变成沼气的过程，就好比工厂里生产一种产品的两道工序：首先是分解细菌将粪便、秸秆、杂草等复杂的有机物加工成半成品——结构简单的化合物；再就是在甲烷细菌的作用下，将简单的化合物加工成产品——即生成甲烷。 2.1.2 沼气的成分 沼气是一种混合气体，它的主要成分是甲烷，其次有二氧化碳、硫化氢(H2S)、氮及其他一些成分。沼气的组成中，可燃成分包括甲烷、硫化氢、一氧化碳和重烃等气体；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等气体。在沼气成分中甲烷含量为55%～70%、二氧化碳含量为28%～44%、硫化氢平均含量为0.034%。 2.1.3 沼气的理化性质 沼气是一种无色、有味、有毒、有臭的气体，它的主要成分甲烷在常温下是一种无色、无味、无臭、无毒的气体。甲烷分子式是CH4，是一个碳原子与四个氢原子所结合的简单碳氢化合物。甲烷对空气的重量比是0.54，比空气约轻一半。甲烷溶解度很少，在20℃、0.1千帕时，100单位体积的水，只能溶解3个单位体积的甲烷。 甲烷是简单的有机化合物，是优质的气体燃料。燃烧时呈蓝色火焰，最高温度可达 1?400? ℃左右。纯甲烷每立方米发热量为36.8千焦。沼气每立方米的发热量约23.4千焦，相当于0.55千克柴油或0.8千克煤炭充分燃烧后放出的热量。从热效率分析，每立方米沼气所能利用的热量，相当于燃烧3.03千克煤所能利用的热量。 2.2 家用沼气池的类型 随着我国沼气科学技术的发展和农村家用沼气的推广，根据当地使用要求和气温、地质等条件，家用沼气池有固定拱盖的水压式池、大揭盖水压式池、吊管式水压式池、曲流布料水压式池、顶返水水压式池、分离浮罩式池、半塑式池、全塑式池和罐式池。形式虽然多种多样，但是归总起来大体由水压式沼气池、浮罩式沼气池、半塑式沼气池和罐式沼气池四种基本类型变化形成的。与四位一体生态型大棚模式配套的沼气池一般为水压式沼气池，它又有几种不同形式。 2.2.1 固定拱盖水压式沼气池 固定拱盖水压式沼气池有圆筒形(见图2.1)、球形(见图2.2)和椭球形(见图2.3) 三种池型。这种池型的池体上部气室完全封闭，随着沼气的不断产生，沼气压力相应提高。这个不断增高的气压，迫使沼气池内的一部分料液进到与池体相通的水压间内，使得水压间内的液面升高。这样一来，水压间的液面跟沼气池体内的液面就产生了一个水位差，这个水位差就叫做“水压”(也就是U形管沼气压力表显示的数值)。用气时，沼气开关打开，沼气在水压下排出；当沼气减少时，水压间的料液又返回池体内，使得水位差不断下降，导致沼气压力也随之相应降低。这种利用部分料液来回串动，引起水压反复变化来贮存和排放沼气的池型，就称之为水压式沼气池。
固废课程设计 目录 一:前言 1．1沼气定义 1．2沼气工程原理 1．3影响厌氧发酵的因素 1．4厌氧发酵工艺 1．5厌氧发酵原理 1．6沼气工程的现状和前景1．7沼气发酵的优点 二:依据 三：设计说明书 3．1课程设计题目 3．2课程设计目的 3．3课程设计参数 3．3．1气压 3．3．2池容产气率 3．3．3贮气量 3．3．4池容 3．3．5投料率 3．4发酵间设计 3．4．1发酵间的容积 3．4．2发酵间各部分尺寸的确定3．5进料口设计 3．5．1计算死气箱拱的矢高3．5．2死气箱容积 3．5．3投料率 3．5．4最大贮气量 3．5．5气箱总容积 3．5．6发酵间最低液面位 3．6水压间设计 3．7发酵原料预处理 3．8设计沼气发酵池的注意事项四：设计计算书 4．1工艺流程设计 4．2发酵料液计算 4．3气室容积计算 4．4沼气发酵的投料计算 五：设计总结(包含图纸)
水压式沼气池课程设计说明书 ——八立方米 一. 前言 沼气池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，气主要成分是甲烷和二氧化碳[5]；沼气工程是对废弃有机物进行厌氧发酵处理的过程，厌氧发酵又叫厌氧消化，厌氧消化处理是在缺氧情况下，利用自然界中固有的厌氧菌（特别是甲烷菌）微生物，以垃圾中有机物作为它的营养源，经过甲烷菌的新陈代谢，将垃圾中有机物转化为沼气和沼肥的整个生产过程。 影响厌氧发酵的因素有很多：根据菌体的性质、发酵温度等决定有机物的投入量；为了使甲烷发酵顺利进行，营养因素也不可忽视，碳氮比和碳磷比是重要因素；粒度的大小，一般是越小越好；发酵的温度分为常温发酵、中温发酵和高温发酵，都要控制在相对的范围内；不可缺少的还有沼气发酵槽料液的搅拌；对于厌氧发酵，适当的加温、基质的平均滞留时间和PH值也是其重要因素。 厌氧发酵工艺有高温厌氧发酵工艺和自然温度厌氧发酵工艺两种方式[3]。厌氧发酵原理：有机物的厌氧发酵过程可分为液化、产酸和产甲烷三个阶段，三个阶段各有其独特的微生物类群起作用[4]。 利用城镇垃圾、粪便、污水以及食物加工后的废渣泔水等制取沼气可以节约石化能源，降低加工成本，清洁环境。利用农业和食品加工业产生的废渣、植物秸秆、人畜粪便、活性污泥等制取沼气的过程可以杀灭病虫卵，防止疾病传播。沼气渣还可以提高肥效，发展前途广阔[3]。 二．依据 （1）气压：沼气池的产气量和池内的气压密切相关。随着气压的增加，其 产气量相应减少。同时，沼气发酵效 果好，要求沼气池内气压有一个相对的稳定阶段。 (2)产气率：所谓产气率是指每立方米发酵料液24小时的产气量，单位以米 3 /米3料液·天表示。目前，我国农村家用沼气池大部分为常温发酵。发酵温度随外界气温和地温而变化，变化幅度为8℃～28℃。在正常产气的情况下，每立方米发酵料液产气量为0.1～0.3米3/天。夏天产气多，冬天产气少。 （3）容积：沼气池容积的确定是设计上的一个重要指标。沼气池设计过小，不能充分利用原料和满足使用要求；容积过大，没有足够的原料，则沼气池利用率低，浪费投资和材料。因此，沼气池容积应根据发酵原料情况和用户使用要求以及产气率合理确定。
沼气池容设计 一、工艺设计 发酵料液经前处理池沉淀、除杂后，从进料口进入装置，经各发酵单元逐级发酵，使养殖粪污得到无害化和减量化处理。通过设置在各发酵单元的回流搅拌器，进行强制回流搅拌，以提高菌料均匀度和产气率。在最后一级发酵单元设置储气浮罩，使最后一级发酵单元与整个装置产生的沼气经脱水、脱硫净化处理后，汇集与储气浮罩，供生产和生活使用。从出料间溢出的沼液和抽出的沼渣储存与贮肥池，用作农作物有机肥料，或淡水养殖营养饵料。二、设计参数 (一) 气压 沼气发酵工艺及沼气沼气灯炉具都要求沼气气压相对稳定，且宜小不宜大。对于水压是沼气池，，如果气压过大，容易破坏池体，造成泄漏；气压过小势必水压间面积过大，占地多。因此，我国农村家用水压池常用设计气压为8千帕；浮罩池设计气压可采用2千帕。(二) 产气率 根据我国养殖专业户沼气池发酵产气水平，其设计产气率采用0.2~0.5米3/（米3·天）（三）贮气量 水压式沼气池靠池内带有压力的沼气将发酵料液压到出料间（大部分）、进料管（小部分）而贮存沼气。浮罩池由浮罩的升降来贮存沼气。 贮气容积的确定和用户用气的情况有关。养殖专业户沼气池的设计贮气量考虑能贮存12小时所产的沼气，即昼夜产气量的一半。 （四）池容 沼气池容积指发酵池净空容积。沼气池的容积应根据用户所拥有的发酵原料（数量和种类）、滞留时间、用气要求等因素合理确定。 （五）投料率 投料率指的是最大限度投入的料液所占发酵间容积的百分率。设计最大投料量一般水压式为沼气池容积的90％，料液上部留适当空间，以免导气管堵塞和便于收集沼气;浮罩式为沼气容积的98％。最小设计投料量以不使沼气从进、出料管跑掉为原则。三、建池规模计算（一）参数确定 根据小型畜禽养殖场的特点，经过优化设计和工程实践所选定的发酵工艺为无动力自由进料、多旋流布料、回流搅拌、固菌成膜、浮罩储气、常温发酵工艺。发酵料液温度变化范围为10~28℃，原料在发酵装置内的滞留天数（HRT）为30~90天，南方取低限，北方取高限，一般取60天；适宜于小型畜禽养殖场沼气工程的发酵料液平均浓度（Ts）为6％~10％，一般取8％；发酵装置的有效料液容积（m），浮罩式取98％，水压式取90％；常温条件下的容积产气率（平均）一般为0.20~0.40米3/（米3·天），取平均值0.30米3/（米3·天）;浮罩储气压力取2~3千帕 （二）池容计算 小型畜禽养殖场一般采用干清粪养殖工艺，每天可收集的粪便及含水量见表17-1 表17-1 成年畜禽日排粪量及含水率 畜禽种类体重（千克） 日排粪量（千克）年排粪量（千克） 含水量（％） 猪牛鸡 50 500 1.5 6.0 20.0 0.1
姓名： 班级： 学号： 计
目录 课程设计目的----------------------------------------------2 南充城市垃圾分析----------------------------------------2 设计参数及条件---------------------------------------------3 工艺流程设计----------------------------------------------5 沼气池池体设计-----------------------------------------------7 1.发酵间的容积---------------------------------7 2.发酵间各部分尺寸的确定------------------8 3.进料口（管）的设计---------------11 4.水压间（管）的设计----------------12 沼气池相关图片-----------------------------------------13
一、课程设计目的： 通过课程设计进一步消化和巩固本门课程所学的内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论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，培养确定厌氧系统得设计方案，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。 二、南充城市垃圾分析： 1、可回收垃圾主要包括废纸、塑料、玻璃、金属和布料五大类。废纸：主要包括报纸、期刊、图书、各种包装纸、办公用纸、广告纸、纸盒等等，但是要注意纸巾和厕所纸由于水溶性太强不可回收。塑料：主要包括各种塑料袋、塑料包装物、一次性塑料餐盒和餐具、牙刷、杯子、矿泉水瓶等。玻璃：主要包括各种玻璃瓶、碎玻璃片、镜子、灯泡、暖瓶等。金属物：主要包括易拉罐、罐头盒、牙膏皮等。布料：主要包括废弃衣服、桌布、洗脸巾、书包、鞋等。通过综合处理回收利用，可以减少污染，节省资源。如每回收1吨废纸可造好纸850公斤，节省木材300公斤，比等量生产减少污染74％；每回收1吨塑料饮料瓶可获得0．7吨二级原料；每回收1吨废钢铁可炼好钢0．9吨，比用矿石冶炼节约成本47％，减少空气污染75％，减少97％的水污染和固体废物。 2、厨余垃圾包括剩菜剩饭、骨头、菜根菜叶等食品类废物，经生物技术就地处理堆肥，每吨可生产0．3吨有机肥料。
固体废物处理工程设计 设计题目：有机垃圾产沼工艺的设计姓名：任艳玲 学号：103010040107 年级：1001 系部：食品工程学院 专业：环境工程 指导教师：余萃 完成时间：2013．12．2——2013．12．6
目录 前言 ......................................................................................................................................... - 1 -1设计任务及基本资料...................................................................................................... - 3 -1.1 课程设计题目.............................................................................................................. - 3 - 1.2 课程设计基本资料...................................................................................................... - 3 - 2工艺流程.......................................................................................................................... - 4 -2.1 农村家用沼气池工作原理与工艺流程...................................................................... - 4 - 2.2 沼气池形状及平面布局原则...................................................................................... - 6 - 3设计方案.......................................................................................................................... - 6 -3.1 发酵料液的计算.......................................................................................................... - 6 - 3.2 发酵间的设计.............................................................................................................. - 7 - 3.3 进料口（管）的设计.................................................................................................. - 9 - 3.4 水压间的设计............................................................................................................ - 10 - 4安全注意事项................................................................................................................ - 10 -5圆筒形水压式沼气池施工及材料设计........................................................................ - 11 -5.1 材料参考用量............................................................................................................ - 11 - 5.2 沼气池施工................................................................................................................ - 12 - 5.3 成本核算.................................................................................................................... - 12 - 小结 ....................................................................................................................................... - 13 -主要参考文献 ........................................................................................................................... - 14 -附图
一、工艺设计 发酵料液经前处理池沉淀、除杂后，从进料口进入装置，经各发酵单元逐级发酵，使养殖粪污得到无害化和减量化处理。通过设置在各发酵单元的回流搅拌器，进行强制回流搅拌，以提高菌料均匀度和产气率。在最后一级发酵单元设置储气浮罩，使最后一级发酵单元与整个装置产生的沼气经脱水、脱硫净化处理后，汇集与储气浮罩，供生产和生活使用。从出料间溢出的沼液和抽出的沼渣储存与贮肥池，用作农作物有机肥料，或淡水养殖营养饵料。 二、设计参数 (一)气压 沼气发酵工艺及沼气沼气灯炉具都要求沼气气压相对稳定，且宜小不宜大。对于水压是沼气池，，如果气压过大，容易破坏池体，造成泄漏；气压过小势必水压间面积过大，占地多。因此，我国农村家用水压池常用设计气压为8千帕；浮罩池设计气压可采用2千帕。 (二)产气率 根据我国养殖专业户沼气池发酵产气水平，其设计产气率采用0.2~0.5米3/（米3·天）（三）贮气量 水压式沼气池靠池内带有压力的沼气将发酵料液压到出料间（大部分）、进料管（小部分）而贮存沼气。浮罩池由浮罩的升降来贮存沼气。 贮气容积的确定和用户用气的情况有关。养殖专业户沼气池的设计贮气量考虑能贮存12小时所产的沼气，即昼夜产气量的一半。 （四）池容 沼气池容积指发酵池净空容积。沼气池的容积应根据用户所拥有的发酵原料（数量和种类）、滞留时间、用气要求等因素合理确定。 （五）投料率 投料率指的是最大限度投入的料液所占发酵间容积的百分率。设计最大投料量一般水压式为沼气池容积的90％，料液上部留适当空间，以免导气管堵塞和便于收集沼气;浮罩式为沼气容积的98％。最小设计投料量以不使沼气从进、出料管跑掉为原则。 三、建池规模计算 （一）参数确定 根据小型畜禽养殖场的特点，经过优化设计和工程实践所选定的发酵工艺为无动力自由进料、多旋流布料、回流搅拌、固菌成膜、浮罩储气、常温发酵工艺。发酵料液温度变化范围为10~28℃，原料在发酵装置内的滞留天数（HRT）为30~90天，南方取低限，北方取高限，一般取60天；适宜于小型畜禽养殖场沼气工程的发酵料液平均浓度（Ts）为6％~10％，一般取8％；发酵装置的有效料液容积（m），浮罩式取98％，水压式取90％；常温条件下的容积产气率（平均）一般为0.20~0.40米3/（米3·天），取平均值 0.30米3/（米3·天）;浮罩储气压力取2~3千帕。 （二）池容计算 小型畜禽养殖场一般采用干清粪养殖工艺，每天可收集的粪便及含水量见表17-1 表17-1 成年畜禽日排粪量及含水率 根据发酵原料的数量、一定温度下发酵原料在装置内停留的时间和投料浓度等工艺条件，沼气发酵装置的容积计算公式为：
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 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：7840Pa(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 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