戶用型沼氣池設(shè)計(jì)_課程設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-11-01 16:39本頁面
【正文】 13 工藝流程設(shè)計(jì) 13 發(fā)酵間的容積計(jì)算 13 發(fā)酵間各部分尺寸的計(jì)算 14 進(jìn)料口計(jì)算 15 5 設(shè)計(jì)小結(jié) 16 6 參考文獻(xiàn) 16 環(huán)境工程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 譚愛冬 2020108103 第 1 頁 共 17 頁 1 1 前言 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)生的一種可燃性氣體。由于這種氣體最終是在沼澤、湖泊、池塘中發(fā)現(xiàn)的，所以人們叫他沼氣。第一類細(xì)菌叫分解菌，他的作用是將復(fù)雜的有機(jī)物分解成簡單的有機(jī)物和二氧化碳（ CO2）等。因此，有機(jī)物變成沼氣的過程，就好比工廠里生產(chǎn)一種產(chǎn)品的兩道程序：首先是分解細(xì)菌將糞便、秸稈、雜草等復(fù)雜的有機(jī)物加工成半成品 —— 結(jié)構(gòu)簡單的化合物；再就是在甲烷細(xì)菌的作用下，將簡單的化合物加工成產(chǎn)品 —— 即生成甲烷。沼氣發(fā)酵中生物反應(yīng)具有多步驟性，而且有許多 種微生物參與。 沼氣產(chǎn)生的基本原理，就是厭氧機(jī)理，其發(fā)酵的生物化學(xué)過程，大致可分為 水解 、產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷三個(gè)階段。同時(shí)，還生成氫氣和二氧化碳。 第三階段（產(chǎn)甲烷階段）產(chǎn)甲烷細(xì)菌分解乙酸，形成甲烷和二氧化碳，或利用氫還原二氧化碳，形成甲烷，或轉(zhuǎn)化甲酸形成甲烷。 沼氣發(fā)酵的三個(gè)階段是相互依賴和連續(xù)進(jìn)行的，并保持動態(tài)平衡。 厭氧發(fā)酵 一般在沼氣發(fā)酵池中進(jìn)行。水壓式（圓筒式）沼氣池是一種埋設(shè)在地下的立式圓筒型發(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、發(fā)酵間、出料管、水壓間、導(dǎo)氣管幾個(gè)部分。 圖 1 水壓式沼氣池 環(huán)境工程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 譚愛冬 2020108103 第 1 頁 共 17 頁 3 其工作原理為：產(chǎn)氣階段，發(fā)酵池內(nèi)發(fā)酵產(chǎn)氣，發(fā)酵間的氣壓隨產(chǎn)氣量增加而增大，造成水壓間液面高于發(fā)酵間液面，使用沼氣時(shí)，發(fā)酵間的壓力減小，水壓間液體被壓回發(fā)酵間 。根據(jù)操作溫度的不同，可將厭氧消化分為： ① 低溫消化：可不控制消化溫度 (≤30℃ )。③ 高溫消化： 5056℃ 。2℃ )，都可嚴(yán)重影響甲烷消化作用，尤其是高溫消化，對溫度變化更為敏感。 污泥投配率 投配率系指每月加入消化池的新鮮污泥體積與消化池體積的比率，以百分煎計(jì)。在設(shè)計(jì)時(shí)，新鮮污泥投配率可在 5%12%之間選用。若以處理污泥為主 .則可采用上限值。反之，則產(chǎn)氣量增加 .所需消化池容積大。 C/N 比太高，細(xì)菌氮量不足，消化液緩沖能力降低， pH 值容 易下降 。 據(jù)研究，對于污泥消化處理來說， C/N 比以 (1020)： l 較合適，因此，初沉池污泥的消化較好，剩余活性污泥 C/N 比約為 5： 1，所以不宜單獨(dú)進(jìn)行消化處理。 20 世紀(jì) 40 年代的消化池設(shè)有攪拌設(shè)施，稱標(biāo)準(zhǔn)消化池，其消化時(shí)間長，需 3060d。 酸堿度 酸堿度影響消化系統(tǒng)的 pH 值和消化液的緩沖能力，因此消化系統(tǒng)中有一定的堿度要求。但大量投加石灰，常使堿度偏高，泥量增加，應(yīng)盡量合理利用。 有毒物質(zhì)含量 有毒物質(zhì)主耍包括重金屬、 Na+、 K+、 Ca2+、 Mg2+、 NH4+、表面活性劑以及 SO4 NO NO3等。多種金屬離子共存時(shí)，對甲烷細(xì)菌的毒性有互相對抗作用 。表面活性劑 ABS(硬性洗滌劑 )允許質(zhì)量濃度為 400700mg/L，軟性洗滌劑 LAS 允許濃度可更高些。因硫酸還原和 NO3反硝化都在厭氧條件下進(jìn)行，且都是微生物的作用過程，反硝化菌和硫酸還原菌與產(chǎn)甲烷菌相比有爭奪電子供體的優(yōu)勢，所以厭氧消化產(chǎn)氣中可能有 H2S 和 N2 存在。 目前，中國大約有兩 千萬人口在使用沼氣，年產(chǎn)沼氣十億多立方米，是世界上建造沼氣發(fā)酵裝置最多的國家。在發(fā)酵原料比較集中的而數(shù)量相對穩(wěn)定的農(nóng)牧場、食品廠、酒廠等輕工企業(yè)單位，新建了一萬多個(gè)大、中型沼氣池。城鎮(zhèn)推廣大、中型沼氣池經(jīng)濟(jì)效益比小型農(nóng)村戶用沼氣池顯著。發(fā)酵后的制酒廢液， COD 去除率為 92%， BOD去除率為 95%，大大減輕了對環(huán)境的污染。除環(huán)境效益外，五年就可以回收投資。據(jù)典型測試盒調(diào)查，在南方一個(gè)正常使用的戶用型沼氣池，一般一年可產(chǎn)沼氣 250300m179。水壓式沼氣池世界上稱為中國式沼氣池，它像印度的哥巴沼氣池一樣，是農(nóng)村戶用型沼氣池的一種典型池型，現(xiàn)在已為第三世界各國采用推廣。有利于防止土地板結(jié)。并且隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展而增加，是“取之不盡，用之不竭”的。為就地開發(fā)、就地使用提供了方便的條件。 通過課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步消化和鞏固環(huán)境工程設(shè)計(jì)課程所學(xué)內(nèi)容，并使所學(xué)的知識系環(huán)境工程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 譚愛冬 2020108103 第 1 頁 共 17 頁 6 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(jì)的初步能力。 氣壓 沼氣池的產(chǎn)氣量和沼氣池內(nèi)氣壓緊密相關(guān)，隨著氣壓的增加，其產(chǎn)氣量相應(yīng)減少。因此 ，沼氣發(fā)酵工藝要求沼氣池內(nèi)氣壓有一個(gè)相對穩(wěn)定的狀態(tài)，沼氣氣壓過小或過大，均對充分燃燒不利。 池容產(chǎn)氣
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