水壓式沼氣池課程設(shè)計(jì)

1、發(fā)酵工藝課程設(shè)計(jì)題目：水壓式沼氣發(fā)酵池課程設(shè)計(jì)學(xué)院 ：化 生 材 學(xué) 院專業(yè) ：生 物 技 術(shù)學(xué)號 ：1020550207姓名 ： 熊 宏指導(dǎo)老師 ：黃 德 娟2013年11月10日目錄前言 一、設(shè)計(jì)參數(shù) 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 三、設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1工藝流程設(shè)計(jì) 3.2發(fā)酵間的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.3進(jìn)出料管的設(shè)計(jì)及安裝位置 3.4水壓間的設(shè)計(jì) 四、小結(jié) 參考文獻(xiàn) 前言厭氧發(fā)酵也稱沼氣發(fā)酵或甲烷發(fā)酵，是指有機(jī)物在厭氧細(xì)菌的作用下轉(zhuǎn)化為甲烷（或稱沼氣）的過程。不管是作物秸稈、樹干莖葉、人畜糞便、城市垃圾，還是污水處理廠的污泥，都是厭氧發(fā)酵的原料。在發(fā)酵過程中，廢物得到處理，同時(shí)獲得能源。在我國農(nóng)村，沼氣發(fā)酵

2、不僅作為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，處理各種廢棄物來制成農(nóng)家肥，而且獲得生物質(zhì)能用來照明或作為燃料。厭氧發(fā)酵一般在沼氣池中進(jìn)行，我國沼氣發(fā)酵池類型較多，其中，水壓式沼氣池是在農(nóng)村推廣的主要池型。水壓式沼氣池是一種埋設(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、發(fā)酵間、出料管、水壓間、導(dǎo)氣管等幾個(gè)部分。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)氣量增大而增大；造成水壓間液面高于發(fā)酵間液面：使用沼氣時(shí)，發(fā)酵間壓力減小，水壓間液體被壓回發(fā)酵間。通過課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步消化和鞏固課本所學(xué)內(nèi)容，并使所學(xué)的知識系統(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

3、步能力。通過設(shè)計(jì)，了解工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法及步驟，培養(yǎng)確定厭氧系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制工程圖、使用技術(shù)資料、編寫設(shè)計(jì)說明書的能力。一、設(shè)計(jì)參數(shù)1. 氣壓：7480Pa為宜。2. 池容產(chǎn)氣率：池容產(chǎn)氣率系指每立方米發(fā)酵池容積一晝夜的產(chǎn)氣量，單位為m3沼氣/(m3池容·d。我國通常采用的池容產(chǎn)氣率包括0.15、0.2、0.25、0.3和0.35幾種。3. 貯氣量：貯氣量系指氣箱內(nèi)的最大沼氣貯存量。農(nóng)村家用水壓式沼氣池的最大貯氣量以12h產(chǎn)氣量為宜，其值與有效水壓間的容積相等。4. 池容：系指發(fā)酵間的容積。農(nóng)村家用水壓式沼氣池的池容有4m3、6m3、8m3、10m3等幾種。5.

4、投料率：系指最大投入的料液所占發(fā)酵間容積的百分比，一般在85%95%之間。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求1. 設(shè)計(jì)農(nóng)村家用沼氣池工藝流程；2. 了解沼氣池形狀及平面布局原則；3. 發(fā)酵間的設(shè)計(jì)：計(jì)算發(fā)酵間的容積及各部分尺寸；4. 進(jìn)料間、出料間（水壓間）的設(shè)計(jì)；5. 編寫設(shè)計(jì)說明書：設(shè)計(jì)說明書按課程設(shè)計(jì)程序編寫，包括方案的確定、設(shè)計(jì)計(jì)算、有關(guān)設(shè)計(jì)的簡圖等內(nèi)容。課程設(shè)計(jì)說明書應(yīng)有封面、目錄、前言、正文、小結(jié)及參考文獻(xiàn)等部分，文字應(yīng)簡潔、通順、內(nèi)容正確完整，書寫工整、裝訂成冊。6. 圖紙要求:沼氣池構(gòu)造詳圖一張（2號或3號圖紙）。應(yīng)按比例繪制、標(biāo)出主要配件、管件及其編號、標(biāo)出各部分的尺寸。三 設(shè)計(jì)計(jì)算3.1工

5、藝流程設(shè)計(jì)采用自然溫度連續(xù)投料發(fā)酵工藝，以人、禽畜糞便及蔬菜秸稈為發(fā)膠原料，定時(shí)定量投料和出料，簡單工藝流程如下：人畜糞便（青草，農(nóng)業(yè)廢物）進(jìn)料間厭氧發(fā)酵間水壓間農(nóng)田3.2發(fā)酵間的設(shè)計(jì)計(jì)算發(fā)酵間的容積式中：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0.91.05，本設(shè)計(jì)取0.95。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2.4m。2. 發(fā)酵間池蓋削球體矢高和凈容積(1 池蓋削球體矢高式中：f1池蓋削球體矢高，m；D圓柱體形池身直徑，m；1直徑與池頂矢高的比值，取56。(2

6、 池蓋削球體凈容積式中：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 池底削球體矢高式中：f2池蓋削球體矢高，m；D池身圓柱體直徑，m；2直徑與池底矢高的比值，取810。(2 池底削球體凈容積式中：Q3發(fā)酵間池底削球體凈容積，m3；f2 池底削球體矢高，m；4. 發(fā)酵間池身圓柱體容積和池墻高度(1 發(fā)酵間池身圓柱體凈容積式中：Q2發(fā)酵間池身圓柱體凈容積，m3；V發(fā)酵間總?cè)莘e，m3；Q1池蓋削球體凈容積，m3；Q3發(fā)酵間池底削球體凈容積，m3。(2 發(fā)酵間池身圓柱體高度式中：R發(fā)酵間池身圓柱體半徑，m；H發(fā)酵間池身圓柱體高度，

7、m。5. 發(fā)酵間內(nèi)總表面積(1 池蓋削球體球面內(nèi)表面積式中：S1池蓋削球面內(nèi)表面積，m2；R池身圓柱體半徑，m；f1池蓋削球面矢高，m。(2 圓柱體池身內(nèi)表面積式中：S2池身圓柱體內(nèi)表面積，m2；R池身圓柱體內(nèi)半徑，m；H池身圓柱體高度，m。(3 池底削球體內(nèi)表面積式中：S3池底削球體內(nèi)表面積，m2；R池身圓柱體內(nèi)半徑，m。f2池底削球體矢高，m；(4 發(fā)酵間總表面積Q1f1Q2 Hf2Q3 DR圖3-1 水壓式沼氣池發(fā)酵間尺寸示意圖3.3 進(jìn)出料口（管）的尺寸設(shè)計(jì)進(jìn)料口（管）由上部長方形槽和下部圓管組成，其中上部長方形槽內(nèi)壁幾何尺寸是長×寬×深=440mm×36

8、0mm×300mm；下部圓管采用300mm現(xiàn)澆混凝土管，管與池墻夾角為35。計(jì)算氣箱總?cè)莘eV氣=V死+V貯=1.35+3.5=4.85計(jì)算發(fā)酵間最低液面AA氣箱在圓筒形池身部分的容積：V筒=V氣-V1=4.85-3.70=1.15 m3h筒=0.12式中：h筒圓筒形池身內(nèi)氣箱部分的高度，m3.5 水壓間的設(shè)計(jì)水壓間兼有對池內(nèi)沼氣加壓、貯肥以及便于出料等多種功能。設(shè)計(jì)合理水壓間的要求是：無效水壓間容積是零；當(dāng)水壓間中料滿時(shí)，氣箱內(nèi)的沼氣壓強(qiáng)恰好等于設(shè)計(jì)壓強(qiáng)。無效水壓間的容積取為0。因?yàn)樗罋庀涔暗氖父邽?.4m，故未產(chǎn)生沼氣時(shí)液面位置在池蓋拱頂下0.4m處，因此水壓間底面標(biāo)高確定在池蓋拱

9、頂下0.4m處的水平線上。產(chǎn)生最大貯氣量時(shí)的液面距池頂?shù)母叨葹閒1+h筒=0.48+0.04=0.52m，又未產(chǎn)氣時(shí)液面距池頂0.4m，所以，發(fā)酵間最大料液水位降為0.52-0.4=0.12m。由于設(shè)計(jì)壓強(qiáng)為7480Pa（即80cm水柱）,因此水壓間的高度四、小結(jié)隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的穩(wěn)步推進(jìn)，農(nóng)民群眾的生活水平有了較大提高，對農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護(hù)的要求也越來越高，這就需要我們環(huán)境工程專業(yè)的大學(xué)生關(guān)注農(nóng)村環(huán)境保護(hù)的相關(guān)課題，運(yùn)用所學(xué)的知識，發(fā)揮自身創(chuàng)造能力，為我國的農(nóng)村環(huán)境保護(hù)事業(yè)做出貢獻(xiàn)。農(nóng)村家用沼氣池投資省，見效快，是一種值得推廣的農(nóng)業(yè)固體廢物生物處理設(shè)施。農(nóng)村家用沼氣池在我

10、國應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，多年來形成了一整套完善的設(shè)計(jì)施工和維護(hù)管理的理論方法。通過這次課程設(shè)計(jì)，使我們系統(tǒng)學(xué)習(xí)了這些理論方法，初步掌握了家用沼氣池設(shè)計(jì)的相關(guān)知識。在大學(xué)里，我們學(xué)到的都是理論性的知識，與實(shí)際工程結(jié)合的機(jī)會(huì)不多，相關(guān)的課程設(shè)計(jì)給了我們一個(gè)很好的實(shí)踐機(jī)會(huì)，使我們將書本上的東西與工程實(shí)際相結(jié)合，這樣的經(jīng)歷彌足珍貴。而且固體廢棄物處理與處置是一門實(shí)用型很強(qiáng)的學(xué)科，相關(guān)的設(shè)計(jì)原則、方法、步驟也只有通過親身實(shí)踐才能更好的理解。通過這次課程設(shè)計(jì)，使我們能夠綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識，掌握工程設(shè)計(jì)的方法，培養(yǎng)獨(dú)立分析、解決一般工程實(shí)際問題的工作能力。這次設(shè)計(jì)為將來的畢業(yè)設(shè)計(jì)做了良好的鋪墊，也為將來的工作積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 楊國清主編固體廢物處理工程（第二版）M北京：科學(xué)出版社，2007： 3722 寧平等編固體廢物處理與處置實(shí)踐教程M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：1221233 張穎主編農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利