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1、 姓名： 班级：学号: 环境工程课程设计七立方家用水压式沼气池设计目 录课程设计目的-2农村垃圾分析-2设计参数及条件-3工艺流程设计-5沼气池池体设计-61.发酵间的容积-62.发酵间各部分尺寸的确定-93.进料口（管）的设计-11沼气池 CAD 图纸-13沼气池平面安装图-15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。一 工程概况1.项目背景南充城市垃圾分析：1、可回收垃圾主要
2、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 07 吨二级原料；每回收 1 吨废钢
3、铁可炼好钢 09 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 03 吨有机肥料。3、有害垃圾包括废电池、废日光灯管、废水银温度计、过期药品等，这些垃圾需要特殊安全处理。4、其他垃圾包括除上述几类垃圾之外的砖瓦陶瓷、渣土、卫生间废纸等难以回收的废弃物，采取卫生填埋可有效减少对地下水、地表水、土壤及空气的污染。其中农村的垃圾主要是有机垃圾，如人畜粪便，农业有机固体废物，厨余垃圾等。那么针对农村垃圾的主要成分，我们可以设计沼气池来处理这些垃圾！2、 工 程 设 计 的 主
4、要 内 容3、 设 计 的 主 要 内 容4、 技 术 经 济 指 标二 总 图 布 置选 址 ， 大 致 的 总 图 布 置 描 述 清 楚三 工 艺 要 求四 重 点 工 程 设 计五 环 境 监 测 设 计六 相 应 的 辅 助 工 程七 经 济 评 估八 总 结设计参数及条件：（1）气压：7480Pa（即 80cm 水柱） 。（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 /（m 3池容d） 。我国常采用的池容产气率有0.15,0.2,0.25 和 0.3 几种。（3）贮气量：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气量以 1
5、2h 产气量为宜，其值与有效水压间的容积相等。（4）池容：系指发酵间的容积。农村家用水压式沼气池的池容积有 4m3,6m3,8m3,10m3 等几种。（5）投料率：指最大投入的料液所占的发酵间的百分比，一般在8595之间为宜。（6）农家目前有 6 口人，两头猪，每天从外面平均有 0.1 立方米的有机废物。工艺流程设计：我们采用自然温度连续投料发酵工艺，用人，禽兽的粪便以及蔬菜積杆等有机固体废气物，定时定量投料和出料。简单的工艺流程如下：发酵原料的预处理1、粪便原料不必进行预处理，作物秸秆必须铡短到 6 厘米以下或粉碎。2、在接种物用量小于 20%，鲜粪用量与风干秸秆的重量比小于 1：1时，启动
6、时所用的秸秆原料应进行堆沤处理。方法有：(1)池外堆沤：将原料加水拌匀。加水量以料堆下部不出水为宜，料堆上加盖塑料膜。气温在 15 摄氏度左右时堆沤 4-5 天，气温在 20 摄氏度以上进堆沤 2-3天。(2)池内堆沤：将原料及接种物拌匀后，投入沼气池内进行堆沤，堆沤时间参照池外堆沤。接种物1、沼气发酵启动时所用的含有大量沼气发酵微生物的各种厌氧活性污泥称接种物。在沼气发酵启动时，料液中要添加 10%-30%的接种物。2、老沼气池中的悬浮污泥、各种有机废水沉污泥、河流湖泊底层的沉渣、坑塘污泥和积水粪坑的粪肥等，都可用来作接种物。所用接种物的挥发性固体含量不低于 3%。沼气发酵的启动1、投料：将
7、预处理的原料和准备好的接种物混合在一起投入池内。启动时的料液干物质含水量控制在 4%-6%。2、加水封池：原料和接种物入池后，要及时加水封池。以料液量约占沼气池总容量积的 85%-90%为宜。然后将盖密封。3、放气试火：沼气发酵启动初期，通常不能点燃。因此，当水压表压力达到 20 厘米水柱以上时，应进行放气试火。所产沼气可正常燃烧使用时，沼气发酵的启动阶段即告完成。气池的运转管理1、当沼气发酵启动之后，即进入正常运转阶段。为了维持沼气的均衡产气，启动后 30 天左右就应定时进行补料。2、正常运转期间进池的秸杆原料，只要铡短或粉碎并用水或发酵液浸透即可。3、正常运转期间的进料浓度应尽量大一些，干
8、物质含量可以大于8%。4、为了便于管理和均衡产气，可每隔 5-7 天补料一次， “三结合”沼气池每天都要有一定量的人畜粪便进入沼气池，产气量不足时，则应每5-7 天添加秸秆或青草等原料一次。补加原料的量按平均每个沼气池每天补料 4-8 公斤干物质的标准进行。如用气量大，池温在 20 摄氏度以上时，每个沼气池平均每天可补料 10-15 公斤。补料要先出后进，每次出料的发酵液可以循环使用。5、每隔 5-7 天搅拌一次，可通过进料口或水压间用木棍搅拌，也可以从水压间淘出料液，再从进料口倒入进行搅拌。若发生浮料结壳并严重影响产气时，则应打开活动盖进行搅拌。冬天减少或停止搅拌。 沼气池的温度及保温措施1
9、、因温度越高沼气产量越大，应尽量设法使沼气池背风向阳。2、冬季到来之前，防止池温大幅度下降和沼气池冻坏，应在沼气池表面覆盖柴草、塑料膜或塑料大棚。3、作物秸秆等堆沤时产生大量热量，正常运转期间可在池外大量堆沤秸秆，给沼气池进行保温和增温。4、采用覆盖法进行保温或增温，其覆盖面积都应大于沼气池的建筑面积，从沼气池壁向外延伸的长度应稍大于当地冻土层深度。 安全注意事项1、沼气发酵启动过程中，试火应在灯、炉具上进行，禁止在导气管口试火。2、沼气池在大换料时，要把所有盖口打开，使空气流通，在末通过动物实验证明池内确系安全时，不允许工作人员下池操作。3、池内操作人员不得使用明火照明，不准在池内吸烟。4、
10、池内操作人员不得使用单人操作，下池人员要系安全绳，池上要有人监护。以防万一发生意外可及时进行抢救。5、沼气 池进、出料口要加盖。6、输气管道、开关、接头等处要经常检修，防止输气管路漏气和堵塞。水压表要定期检查。确保水压表准确反映池内压力变化。要经常排放冷凝水收集器中的积水，以防管道发生水堵。7、活动盖密封情况下,进出料的速度不宜过快,保证池内缓慢升压或降压。在沼气池日常进出料时，不得使用沼气燃烧和有明火接近沼气池。沼气池池体设计：1.发酵间的容积 V=（V 1V2）k 1式中 V发酵间的容积，立方米 ;V1发酵料液体积，立方米；V2气室容积，立方米； K1容积保护系数，取 0.91.05。发酵
11、料液体积计算： V1=（n 1+n2）k 2+n3T式中 V1发酵料液体积， m3；n1产人粪便总量。按常住人口0.0060.0013 m3/（人d）取值；n2产牲畜粪便总量。按养猪头数0.0060.0013 m3/（头d）取值；n3每日舍外能定量收集粪便总量，m 3/天。k2收集系数，取值 0.51.0；T原料滞留期（ d） ；丘陵农区取 40。V1=（60.008+20.03）0.7+0.1407.024气室容积 V2=1/2V1k3式中 V1发酵料液体积， m3；V2气室容积，m 3；k3原料产气率，我国通常采用的产气率包括 0.15 m3/（m 3天），0.2 m3/（m 3天） ，0
12、.25 m3/（m 3天） ，0.3 立方米/（m 3天） 。则 V2=1/27.0240.25=0.878（m 3）则 V=(7.024-0.878) 0.986.0（m 3）2.发酵间各部分尺寸的确定：（1）沼气池的直径根据用户平均布置确定。考虑充分利用土地资源，平面布局紧凑的原则，确定沼气池的直径为 2.4m。（2）发酵间池盖削球体矢高和净容积。池盖削球体矢高 f1=D/a1式中 f1池盖削球体矢高，m ；D圆柱体形池身直径， m；a1直径与池体矢高的比值，取 56。f1=2.4/5=0.48(m)池盖削球体净容积 Q1=/6f 1(3R2+f12)式中 Q 1池盖削球体净容积， m3；
13、圆周率，取 3.1416；f1池盖削球体矢高，m ；R池身圆柱体内半径，m。则 Q1=3.1416/60.48（31.2 2+0.482）=1.14（m 3）（3）发酵间池底球体矢高和净容积。池底削球体矢高 f 2=D/a2式中 f 2-池底削球体矢高,m;D池身圆柱体直径，m；a2直径与池底矢高的比值，取值 810。f2=2.4/8=0.3（m）池底削球体净容积 Q3=/6f 2(3R2+f22)式中 f 2-池底削球体矢高,m;Q3发酵间池底削球体净容积，m 3；圆周率，取值 3.1416。则 Q 3=3.1416/60.3(31.22+0.302)=0.69（m 3）（4）发酵间池身圆柱
14、体容积和池墙高度。发酵间池身圆柱体容积 Q2=V-Q1-Q3式中 Q 1池盖削球体净容积， m3；V发酵间总容积， m3；Q2发酵间池身圆柱体容积， m3；Q3发酵间池底削球体净容积， m3。Q2=6.0-1.14-0.69=4.17（m3 ）发酵间池身圆柱体高度 H=Q2/R 2式中 圆周率，取值 3.1416；R发酵间池身圆柱体半径，m；H发酵间池身圆柱体高度，m。H=4.17/3.14161.22=0.92（m ）（5）发酵间内总面积 S=S1+S2+S3式中 S内总表面积，m 2S1池盖削球体内表面积，m 2S2池身圆柱体内表面积，m 2S3池底削球体内表面积，m 2。池盖削球体球面内表面积 S1=（R2+f12）式中 S1池盖削球面内表面积，m3；R池身圆柱体半径，m；f1池盖削球面矢高，m；圆周率，取值 3.1416。 S1=3.1416（1.2 2+0.482）=5.25（m 2）
