【正文】 說， V 氣 均大于 V1，也就是說 A— A液面位置在圓筒形池身 范圍內(nèi)，此時(shí)，要確定進(jìn)出料管的安裝位置，應(yīng)按下式先算出氣箱在圓筒形池身部分的容積 V 筒 10 V 筒 =V 氣 V1 由于 V 筒 =πR2h 筒 ， 因此2=Vh R?筒筒 式中： h 筒 —— 圓筒形池身內(nèi)氣箱部分的高度 R—— 圓筒形池身半徑 A— A液面位在池蓋與池身交接平面以下 h 筒 的位置上， 這 個(gè)位置就是進(jìn)出料管的安裝位置。 （ 4） 進(jìn)出料管的垂直位置一般確定在發(fā)酵間的最 低 液面設(shè)計(jì)高度處。假設(shè)在地面下 6m， 為了避免污染地下水，所以可設(shè) 沼氣池的地下埋深為 5m，在地面以上的部分為 。 （ 3） 計(jì)算圓筒形發(fā)酵間容積： 圓筒形發(fā)酵間由池蓋、池身、池底組成（如圖 3 所示），三個(gè)部分的容積計(jì)算公式如下 ： 圖 3 沼氣池發(fā)酵間的組成 ? ?? ?2 2 2 11 1 1 1 12 2 2 22 2 2 2 2233633fV f R f f rfV f R f f rV R H? ?? ????? ? ? ???????? ? ? ?????? 式中： V V V3—— 分別為池蓋容積、池底容積、池身容積 f f2—— 分別為池蓋矢高、池底矢高 r1—— 池蓋曲率半徑，它與其他尺寸的關(guān)系為 ? ?2211112r R ff??； r2—— 池底曲率半徑，它與其他尺寸的關(guān)系為 ? ?2222212r R ff??； R—— 池體內(nèi)徑 H—— 池身高度 π—— 圓周率，取 綜合圓形沼氣池的內(nèi)力 結(jié)構(gòu)計(jì)算，材料用量計(jì)算和施工、管理、使用技術(shù)等各種因素，一般認(rèn)為池蓋 矢 跨比 1 1=5fD ，池底失跨比 2 1=8fD 和池身高 ? 時(shí)沼氣池的尺寸比較合理。因?yàn)榱弦旱暮食^ 90%，取 95%，所以沼氣池的容積 V可以定為 3250 =5000(m )1 ? ， 每個(gè)沼氣池的容積為 500m3。 （ 5） 投料率：投料率系指最大限度投入的料液所占發(fā)酵間容積的百分比，一般在 85~95%為宜。農(nóng)村家 用水壓式沼氣池的最大貯氣量以 12小時(shí)產(chǎn)氣量為宜，其值與有效水壓間的容積相等。 我國通常采用的池容產(chǎn)氣率包括 、 、 和 幾種 ，本設(shè)計(jì) 取池容產(chǎn)氣率為 。 （ 2） 池容產(chǎn)氣率：池容產(chǎn)氣率系指每立方米發(fā)酵池容一晝夜的產(chǎn)氣量，單位為 m3沼氣 /（ m3池容 .d）。 采用每 30 天投料一次， 30 天進(jìn)行一次大換料。 設(shè)稻草有 x kg，豬糞則為（ 250x） kg ? ?? ? 25250%% 250%%42 ??? ??? xx xxk 求出 x= 噸 一次性投加的稻草為 噸，豬糞為 噸。 為使發(fā)酵過程 有一個(gè)較高的產(chǎn)氣量，可將貧氮原料與富氮原料適當(dāng)配合成為具有適宜碳氮比的混合原料。 6 圖 2 厭氧發(fā)酵工藝流程 3 沼氣池體部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 發(fā)酵原料 發(fā)酵原料：所設(shè)計(jì)的沼氣池所用的農(nóng)業(yè)固體廢物主要有豬糞和秸稈兩種 ， 其年產(chǎn)量為 3000噸，因?yàn)樵谀戏?， 所以秸稈為稻草。一月到三月、十月到一月溫度比較低，這段時(shí)間對原料要進(jìn)行換熱處理。 圖 1 厭氧發(fā)酵三階段 2 厭氧發(fā)酵工藝流程說明 所設(shè)沼氣池采用厭氧發(fā)酵工藝流程 。這兩個(gè)階段起作用的細(xì)菌稱為不產(chǎn)甲烷菌。液化階段起作用的細(xì)菌稱為發(fā)酵細(xì)菌，包括纖維素分解菌、脂肪分解菌、蛋白質(zhì)水解菌。 有機(jī)物厭氧發(fā)酵依次分為液化、產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷三個(gè)階段（如圖 1 所示）。從能量回收的角度，該工藝被認(rèn)為是一種較理想的發(fā)酵工 藝類型。因此，出料的時(shí)候最好采用出料機(jī)械。 ② 由于沒有攪拌裝置，池內(nèi)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 （ 即每立方米池容積一晝夜的產(chǎn)氣量 ） 偏低，一般產(chǎn)氣率每天僅為 米 3/米 3 左右。 （ 2） 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 （ 即 40～ 160 厘米水柱 ） 壓力之間變化。 5 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。 （ 1） 水壓式沼氣池型有以下幾個(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。 水壓式沼氣池的工作原理是：產(chǎn)氣時(shí)，沼氣壓料液使水壓箱內(nèi)液面壓高 ； 用氣時(shí)，料液壓沼氣供氣。 水壓式沼氣池基本知識 水壓式沼氣池的特點(diǎn) 水壓沼氣池是一種埋設(shè)在地下的立式圓筒形發(fā)酵池，池蓋和池底是具有一定曲率半徑的殼體，主要結(jié)構(gòu)包括加料管 、 出料管 、 水壓間 、 導(dǎo)氣管幾個(gè)部分。沼氣每立方米的發(fā)熱量約 千焦，相當(dāng)于 千克柴油或 千克煤炭充分燃燒后放出的熱量。燃燒時(shí)呈藍(lán)色火焰，最高溫度可達(dá) 1400 ℃ 左右。甲烷溶解度很少，在 20℃ 、 ， 100 單位體積的水，只能溶解 3 個(gè)單位體積的甲烷。甲烷分子式是 CH4，是一個(gè)碳原子與四個(gè)氫原子所結(jié)合的簡單碳?xì)浠衔铩Ｔ谡託獬煞种屑淄楹繛?55%～ 70%、二氧化碳含量為 28%～ 44%、硫化氫平均含量為 %。 （ 2） 沼氣的成分 沼氣是一種混合氣體，它的主要成分是甲烷，其次有二氧化碳、硫化氫 （ H2S） 、氮及其他一些成分。它們當(dāng)中有專門分解纖維素的，叫纖維分解菌；有專門分解蛋白質(zhì)的，叫蛋白分解菌；有專門分解脂肪的，叫脂肪分解菌；第二類細(xì)菌叫含甲烷細(xì)菌，通常叫甲烷菌，它的作用是把簡單的有機(jī)物及二氧化碳氧化或還原成甲烷。根據(jù)沼氣發(fā)酵過程中各類細(xì)菌的作用，沼氣細(xì)菌可以分為兩大類。沼氣含有多種氣體，主 要成分是甲烷 （ CH4） 。 沼氣的基本知識 （ 1） 沼氣及其產(chǎn)生過程 沼氣是有機(jī)物質(zhì)在厭氧環(huán)境中，在一定的溫度、濕度、酸堿度的條件下，通過微生物發(fā)酵作用，產(chǎn)生的一種可燃?xì)怏w。利用普通使用的水壓式沼氣池進(jìn)行處理，既可以有效利用資源，又可以產(chǎn)生新的清潔能源 —— 沼氣，還可以消除環(huán)境污染。 工程設(shè)計(jì)范圍 工程設(shè)計(jì)范圍為工藝部分設(shè)計(jì)計(jì)算。 （ 2） 配套換熱器和吸收塔，保證水壓式沼氣池的溫度比較恒定且能有效回收沼氣中的二氧化碳。 （ 3） 設(shè)計(jì)目的 ① 鞏固已學(xué)過的與環(huán)境工程有關(guān)的專業(yè)知識，特別是厭氧發(fā)酵章節(jié)； ② 領(lǐng)會國家關(guān)于環(huán)境保護(hù)的方針、政策和法規(guī)，初步樹立正確的環(huán)境保護(hù)指導(dǎo)思想； ③ 綜合運(yùn)用所學(xué)知識，通過課程設(shè)計(jì)規(guī)定的任務(wù)，培養(yǎng)全面考慮和解決問題的能力； ④ 提高計(jì)算、制圖等方面的基本技能； ⑤ 提高運(yùn)用文獻(xiàn)、技術(shù)資料和工具書的能力。 ② 配套設(shè)施：換熱器的傳熱面積、管長、管徑、標(biāo)準(zhǔn)換熱器選型；吸收塔填料層高度、塔徑、總壓力等?？刂茦?biāo)準(zhǔn)如表 1 所示： 表 1 惡臭污染物廠界標(biāo)準(zhǔn)值 序號 控制項(xiàng)目 單位 一級 二級 三級 新擴(kuò)改建 現(xiàn)有 新擴(kuò)改建 現(xiàn)有 1 氨 mg/m3 2 三甲胺 mg/m3 3 硫 化氫 mg/m3 4 甲硫醇 mg/m3 5 甲硫醚 mg/m3 6 二甲二硫 mg/m3 7 二硫化碳 mg/m3 10 8 苯乙烯 mg/m3 14 19 9 臭氣濃度 無量綱 10 20 30 60 70 沼氣中的臭氣主要為 H2S，而 H2S的含量為 %，經(jīng)過吸收塔的吸收后就可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。 13 參考文獻(xiàn) 10 吸收塔的計(jì)算 10 4 配套設(shè)施的設(shè)計(jì)計(jì)算 6 發(fā)酵間的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 原料的碳氮比 6 沼氣發(fā)酵原料的理論產(chǎn)氣量 6 發(fā)酵原料 4 沼氣的基本知識 4 項(xiàng)目的背景及建設(shè)的必要性 3 課程設(shè)計(jì)原則 3 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1 課程設(shè)計(jì)說明書 課程 設(shè)計(jì) 名稱 ： 水壓式沼氣池設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)題目 ： 學(xué) 院 名 稱 ： 專業(yè) ： 班級 ： 學(xué)號 ： 姓名 ： 評 分 ： 教師 ： 20 年 月 日 目 錄 1 概 論 3 設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容 3 水壓式沼氣池設(shè)計(jì)任務(wù) 3 2 工程設(shè)計(jì)范圍 4 水壓式沼氣池基本知識 4 水壓式沼氣池的特點(diǎn) 4 沼氣池采用中溫厭氧發(fā)酵 5 2 厭氧發(fā)酵工藝流程說明 5 3 沼氣池體部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 沼氣池體部分設(shè)計(jì)計(jì)算 6 設(shè)計(jì)參數(shù) 6 水壓間的設(shè)計(jì) 10 換熱器的計(jì)算 14 3 1 概 論 設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容 設(shè)計(jì)內(nèi)容 根據(jù)基礎(chǔ) 資料，設(shè)計(jì)一個(gè)方案，對農(nóng)業(yè)固體廢物畜禽糞便和秸稈進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理，溫度低的時(shí)候?qū)υ线M(jìn)行換熱，使進(jìn)口溫度滿足中溫厭氧發(fā)酵，出口氣體吸收其中的 硫化氫 ，沼氣經(jīng)凈化之后達(dá)到《惡臭污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》 （ GB1455493）中 二級 新擴(kuò)改建 標(biāo)準(zhǔn) 。 水壓式沼氣池設(shè)計(jì)任務(wù) （ 1） 設(shè)計(jì)題目 水壓式沼氣池設(shè)計(jì) （ 2） 主要設(shè)計(jì)任務(wù) ① 水壓式沼氣池尺寸設(shè)計(jì)：沼氣池主體容積、高度、直徑、水壓間容積、高度、直徑。 ③ 換熱器和吸收塔采用間歇式操作，一次厭氧發(fā)酵時(shí)間為 30 天，比較冷的月份分兩個(gè)區(qū)間，從1 月份到 3 月份，從 10 月份到 1 月份是比較冷的時(shí)間，所以需要用到換熱器；產(chǎn)生的氣體 要經(jīng)過吸收才能達(dá)到《惡臭污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》，所以要用到吸收塔。 （ 4） 基礎(chǔ)資料 地基允許承載力 ≥8t/m2， 地下水位在地面下 56m， 水壓間有效容積 是 日產(chǎn)氣量的 50%， 裝置內(nèi)最大氣壓極限 ≤800kPa， 裝置 內(nèi)正常工作氣壓 ≤ 784kPa， 活載荷 ≥200kg/m2 課程設(shè)計(jì)原則 （ 1） 在總體技術(shù)路線上要符合我國生活垃圾處理的技術(shù)政策，水壓式沼氣池要符合無害化的總目標(biāo)。 4 （ 3） 根據(jù)該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)承受能力，盡可能為國家節(jié)省建設(shè)資金。 項(xiàng)目的背景及建設(shè)的必要性 隨著生活水平的提高和集約式農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)村固體廢物中畜禽糞便和秸稈的產(chǎn)生量越來越大，不及 時(shí)有效的處理將造成農(nóng)村環(huán)境衛(wèi)生的破壞。水壓式沼氣池存在能耗低、占地面積不大、處理效果好的優(yōu)點(diǎn)，但是也存在隨季節(jié)溫度變化工作不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，在設(shè)計(jì)的過程中需要克服該問題。由于這種氣體最初是在沼澤、湖泊、池塘中發(fā)現(xiàn)的，所以人們叫它沼氣。沼氣細(xì)菌分解有機(jī)物，產(chǎn)生沼氣的過程，叫沼氣發(fā)酵。第一類細(xì)菌叫做分