固體廢物處理工程課程設(shè)計(jì)--有機(jī)垃圾產(chǎn)沼工藝的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-12 19:42 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 狀態(tài)。極限工作狀態(tài)時(shí)兩液面的高差最大，稱為極限沼氣壓強(qiáng)，其值可用下式表示： 21 HHH ??? 式中： H1— 發(fā)酵間液面最大下降值； 武昌工學(xué)院 固體廢物處理工程 設(shè)計(jì) 5 H2— 水壓間液面最大上升值； △ H— 沼氣池最大液面差。 圖（ 3）表示使用沼氣時(shí)，發(fā)酵間壓力減小，水壓間液體被壓回發(fā)酵間。這樣，不斷產(chǎn)氣和不斷用氣，發(fā)酵間和水壓間液面總是在初始狀態(tài)和極限狀態(tài)間不斷上升或下降。 水壓式沼氣池具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： ① 池體結(jié)構(gòu)受力性能良好，而且充分利用土壤的承載能力，所以省工省料，成本比較低。 ② 適于裝填多種發(fā)酵原料，特別是大量的作物秸稈，對(duì)農(nóng)村積肥十分有利 。 ③ 為便于經(jīng)常進(jìn)料，廁所、豬圈可以建在沼氣池上面，糞便隨時(shí)都能打掃進(jìn)池。 ④ 沼氣池周圍都與土壤接觸，對(duì)池體保溫有一定的作用。 水壓式沼氣池型也存在一些缺點(diǎn)，主要是： ① 由于氣壓反復(fù)變化，而且一般在 4~16 千帕壓力之間變化。這對(duì)池體強(qiáng)度和燈具、灶具燃燒效率的穩(wěn)定與提高都有不利的影響。 ② 由于沒有攪拌裝置，池體浮渣容易結(jié)殼，又難于破碎，所以發(fā)酵原料的利用率不高，池容產(chǎn)氣率偏低 ③ 由于活動(dòng)蓋直徑不能加大，對(duì)發(fā)酵原料以秸稈為主的沼氣池來說，大出料工作比較困難。因此，出料的時(shí)候最好采用出料機(jī)械。 沼氣池工藝流程 此 處采用自然連續(xù)投料發(fā)酵工藝，以人、禽畜糞便及蔬菜秸稈為發(fā)酵原料，定時(shí)定量投料和出料，簡單工藝流程圖 見圖 32： 圖 32 自然連續(xù)投料發(fā)酵工藝流程圖 具體為農(nóng)業(yè)秸稈以及人畜糞便等物質(zhì)中所含的有機(jī)物質(zhì)在經(jīng)過一定處理后，進(jìn)入進(jìn)料間，再進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵間，經(jīng)微生物作用進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)生以甲烷為主的可燃性氣體，即可進(jìn)行利用。在發(fā)酵的過程中，還需對(duì)一些影響發(fā)酵的因素進(jìn)行控制。 （ 1） 溫度溫度對(duì)有機(jī)物的分解速度影響較大，溫度增高，產(chǎn)氣量增大。沼氣發(fā)酵通常采用三種發(fā)酵溫度，即低溫發(fā)酵、中溫發(fā)酵和 高溫發(fā)酵。低溫發(fā)酵過程，溫度隨氣候變化，大多處于 20℃ 以下，產(chǎn)氣量不高，不易達(dá)到殺滅病源微生物的目的。中溫發(fā)酵過程，發(fā)酵液溫度控制在 37℃ 左右，這是甲烷菌第一個(gè)最佳活性區(qū)。高溫發(fā)酵過程，發(fā)酵液溫度控制在 53℃ 左右，此時(shí)是甲烷菌的第二個(gè)最佳活性區(qū)。以高溫發(fā)酵產(chǎn)氣率最高，但料漿和發(fā)酵設(shè)備要求加熱保溫，給管理帶來一些復(fù)雜問題。中溫發(fā)酵產(chǎn)氣率雖然低于高溫發(fā)酵，但高于低溫發(fā)酵。 （ 2） pH 值 人畜糞便（農(nóng)業(yè)廢物） 進(jìn)料間 厭氧發(fā)酵間 水壓 （出料）間 農(nóng)田 武昌工學(xué)院 固體廢物處理工程 設(shè)計(jì) 6 甲烷菌要求的 pH 值范圍很窄， pH 為 左右，故一般都是使發(fā)酵過程維持在 — ）之間。在正常的發(fā)酵過程中，依靠原料本 身可以維持發(fā)酵所需的 pH 值，但在突然增加進(jìn)料，或由于改變?cè)系葧?huì)沖擊負(fù)荷，是發(fā)酵系統(tǒng)酸化，發(fā)酵過程受到抑制。為使維持在最佳 pH范圍，可加石灰調(diào)節(jié)，也可通過調(diào)整原料的碳?xì)浔冗M(jìn)行調(diào)節(jié)。 （ 3） 攪拌 高溫發(fā)酵要求對(duì)物料攪拌，以保證發(fā)酵裝置有較高的池容產(chǎn)氣率和不致出現(xiàn)局部 酸積累。 沼氣池形狀及平面布局原則 發(fā)酵間的形狀一圓形為主，受占地面積限制或地下水位較高時(shí)，可將發(fā)酵間設(shè)計(jì)成橢球形或單跨拱長方形。 平面布局應(yīng)符合下列要求： （ 1） 充分利用土地資源，平面布局緊湊； （ 2） 廁所與畜圈分設(shè)； （ 3） 進(jìn)、出料方便 ； （ 4） 導(dǎo)氣管和輸氣管不被損害； （ 5） 進(jìn)、出料中線夾角應(yīng)大于 90℃ ，進(jìn)料間蹲位板面應(yīng)高于發(fā)酵間平面。 3 設(shè)計(jì)方案 發(fā)酵料液的計(jì)算 發(fā)酵料液體積的計(jì)算 ? ?? ?? ?1 1 2 2 335 0 .0 0 6 6 0 .0 8 0 .6 0 .0 3 4 3 01 0 .2V n n k n Tm? ? ?????? ? ? ? ? ? ?? 式中： V1— 發(fā)酵料液的體積， m179。； n1 — 產(chǎn)人糞便總量。按 5 口人 ／（人 . d）取值； n2 — 產(chǎn)牲畜糞便總量。按 6 頭豬 ／（頭 d）取值； n3 — 每日舍外能定量收集糞便總量， m179。/d,取 ； k2— 收集系數(shù)。取值 ； T — 原料停滯期（ d ）蔬菜區(qū) t 取 30。 氣室容積的計(jì)算 ? ?32 1 311 1 0 . 2 0 . 2 1 . 0 222V V k m? ? ? ? ? 式中： V1—— 發(fā)酵料液體積， m3； V2—— 氣室容積， m3； 武昌工學(xué)院 固體廢物處理工程 設(shè)計(jì) 7 k3—— 原料產(chǎn)氣率 （ m3 d）。 發(fā)酵間的設(shè)計(jì) 發(fā)酵間的容積 ? ? ? ? ? ?31 2 1 1 0 .2 1 .0 2 1 9 .1 8 9 .2V V V k m? ? ? ? ? ? ? 式中： V—— 發(fā)酵間容積， 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 ~。本次取值 1. 發(fā)酵間各部分尺寸的確定 （ 1）沼氣池的直徑根據(jù)用戶平面布置確定?？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）發(fā)酵間池蓋削球體矢高和凈容積 ① 池蓋削球體矢高 ? ?1 1 2 .6 0 .4 36Dfm?? ? ? 式中： f1—— 池蓋削球體矢高， m； D—— 圓柱體形池身直徑， m； α1—— 直徑 與池頂矢高的比值，取 5~6。 ② 池蓋削球體凈容積 ? ?? ?? ?221 1 122336 3 3 36Q f R fm?? ? ?? ? ? ? ?? 式中： Q1—— 池蓋削球體凈容積， m3； f1—— 池蓋削球體矢高， m； R—— 池身圓柱體內(nèi)半徑， m。 （ 3）發(fā)酵間池底削球體矢高和凈容積 ① 池底削球體矢高 ? ?2 2 2 .6 0 .3 2 58Dfm?? ? ? 式中 ： f2—— 池蓋削球體矢高， m； D—— 池
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