厌氧接触消化池设计

第一章 设计概况说明 .................................1一、设计题目 ......................................................1二、设计内容 ......................................................1三、原始数据及操作条件要求 ........................................1四、污泥厌氧消化的概述 ............................................1第二章 设计计算 .....................................5一、消化池容积 ....................................................5二、消化池各部分表面计算 ..........................................7三、消化池热工计算 ................................................7五、沼气相关设备计算 .............................................12六、污泥投配池及污泥泵 ...........................................13第三章 沼气利用 ....................................13一、一般用途 .....................................................13二、沼气发动机及余热利用 .........................................14第四章 其它相关说明 ................................14参考资料 ...........................................16附图 1 消化池工艺图附图 2 工艺流程图附图 3 消化池平面图1摘要本设计说明书融合了计算书的内容，根据污泥日处理量和性质并通过对基础条件和参数的选取和计算，得出厌氧消化池设计的构筑物数据、加热设备选材和设计尺寸数据、保温材料的选取和保温层厚度等，为设计图提供数据支持。

第一章 设计概况说明一、设计题目厌氧接触消化池设计二、设计内容8m3/d 中温定容式污泥厌氧消化池设计三、原始数据及操作条件要求1）城市生活污水污泥含水率 96％，污泥全年平均温度 20℃2）大气全年平均温度 18℃，土壤冬季计算温度 5℃，冬季冻土深度 0.6m，土壤全年平均温度 18℃，冬季室外计算温度 8℃3）地下水位深度 6m4）采用中温消化，消化温度控制在 33～35℃，消化需加热搅拌消化停留时间取26d四、污泥厌氧消化的概述1、基本定义厌氧消化，即污泥中的有机物在无氧的条件下被厌氧菌（包括专性厌氧菌和兼性厌氧菌）群最终分解成 CH4、CO 2和 NH3的过程，是目前国际上最为常用的污泥生物处理方法，同时也是大型污水处理厂最为经济的污泥处理方法污泥厌氧消化运行管理要求高，消化池需密封、池容量大、池数多，因此当污泥量不大时可采用厌氧消化2、处理的对象2污泥厌氧消化池的处理对象主要是初沉污泥、腐殖污泥、剩余污泥、食品废料、生活污水污泥及高浓度有机生产废水（如屠宰场废水、酒精加工厂废水、食品厂污水及成分复杂的石油化工污水等等）对于 COD 含量高、在缺氧条件下易分解的生产污水特别有效。

3、意义作用厌氧生物处理是利用厌氧生物的代谢过程，在无需提供氧的条件下吧有机物转化为无机物和少量的细胞物质，这些无机物主要包括大量的生物气和水，沼气的主要成分是约 2/3 的 CH4和 1/3 的 CO2，是一种可回收的能源厌氧消化具有以下优点：i. 工艺能耗低，在工艺过程中可以产生高能量的沼气，沼气利用可减少污水处理厂能耗的 50%左右；ii. 处理后污泥体积减少 30%~50%；iii. 可以达到很好的稳定效果，是其他生化工艺无法比拟的，最大限度地降解了污泥中的有机物，消除恶臭；iv. 杀死病原微生物，特别是高温消化，杀死率达 99%以上；v. 消化污泥容易脱水，含有有机肥效成分，使用于土壤改良4、有机物厌氧消化（厌氧发酵）的基本原理1979 年，伯力特等根据微生物种群的胜利分类特点，提出了厌氧消化三阶段理论，这是当前较为公认的理论模式：第一阶段，有机物在水解与发酵细菌的作用下，使碳水化合物、蛋白质和脂肪，经水解、发酵转化为单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及 CO2、氢等；第二阶段，是在产氢、产乙酸菌的作用下，把第一阶段的产物转化为氢、CO 2和乙酸；第三阶段，通过两组是你生理物性上不同的产甲烷菌的作用，将氢和 CO2转化为甲烷或对乙酸脱酸产生甲烷，产甲烷阶段产生的能量绝大部分都用于维持细菌生存，只有很少能量用于合成新细菌，故细胞的增殖很少。

综上所述，厌氧消化过程中产生CH4、CO 2和 NH3等的计量化学反应方程式如下：3nabd2 432333CHON()HO()CHN()CO486284nabnabddd能 量5、影响厌氧消化的因素由于甲烷菌生长速率慢，HRT 长，且对温度、pH 较敏感，因此厌氧反应各项影响因素以对甲烷菌的影响因素为主i. 温度 温度是影响消化的主要因素，温度适宜时细菌活力高，有机物分解完全，产气量大消化温度的范围按所利用的厌氧菌最适温度可分为低温消化、中温消化和高温消化大多数厌氧消化系统设计在中温范围内操作，因为温度在 35°C左右消化，有机物的产气速率比较快，产氢量也比较大，生成的浮渣较少，并且消化液与污泥分离较容易高温消化能够改善污泥脱水性能，增加病原微生物的杀灭率，增加浮渣的消化，但高温操作费用高，过程稳定差，对设备要求高，因而高温系统少见ii. pH、酸碱度和消化液的缓冲作用 产甲烷菌的诗意 pH 在 6.8～7.2 之间，污水和泥液中的监督有缓冲作用，如果有足够的碱度中和有机酸，其 pH 有可能维持在 6.8 以上，酸化和甲烷化两大类细菌有可能共存，从而消除分阶段现象。

iii. 搅拌和混合 厌氧消化是由细菌体的内酶和外酶与底物进行接触反应，必须使两者充分混合由于产乙酸菌和产甲烷菌之间存在着严格的共生关系，如果在系4统内进行连续的剧烈搅拌则会破坏这种共生关系，可用低速循环泵代替高速泵进行搅拌iv. 营养和 C/N C 作为能量供给的来源，N 作为蛋白质合成的要素，因而厌氧菌的分解受到 C/N 的影响很大McCarty 等提出污泥细胞质的分子式是 C5H7NO3，即合成细胞的 C/N 约为 5：1，因此要求 C/N 达到（10~20）：1 为宜v. 生物固体停留时间（SRT，污泥逆龄） 消化池的 HRT 等于 SRT，由于产甲烷菌的增殖速率较慢，对于环境条件的变化十分敏感，因此，要获得稳定的处理效果就需要保持较长的 SRTvi. 污泥投配率 投配率过高则消化池内有机酸积累，pH 下降，污泥消化不完全；投配率过低，污泥消化完全，产气率高但污泥容积大，利用率低vii. 污泥种类 污泥包括了初沉污泥和剩余污泥，两者有机物含量不同，可降解程度不同实际中可将两者混合以提高降解性6、厌氧消化池的类型按容积大小可分为：小型10000 m 3/d按处理负荷可分为：标准负荷消化池，无需加热搅拌，消化时间长，已淘汰；高负荷消化池，需要加热和搅拌，消化时间短。

按结构可分为：固定盖式（定容式） 浮动盖式（动容式）按温度可分为：低温<20°C 自然消化（很少采用）；中温 30~35°C 加热搅拌（人工控制消化）；高温 50~56°C 加热搅拌（人工控制消化）7、工艺流程5第二章 设计计算 消化停留时间 26d，采用二级消化池，一级消化停留时间为 16d，二级消化停留时间为 10d，所以两级的新鲜污泥投配率分别为 ， n1/60.25n1/0.一、消化池容积一级消化池总容积: 38120.65Vm采用 2 座一级消化池，则每座池子的有效容积为 ，取 304230消化池直径 采用 （参见图 9）D6m集气罩直径 采用 ；1d.池底下锥底直径 采用 ；2集气罩高度 采用 ；1h上锥体高度 采用 ；2.m消化池柱体高度 应大于 ，采用 ；332D.5m下锥体高度 采用 ；4h0.5则消化池总高度为 12346.2Hh6图 9 消化池消化池各部分容积的计算：集气罩容积为 22313.41.dVhm弓形部分容积为 2 2232 .(34)(364.)17.8D圆柱部分容积为 22333.1.598.64Vhm下锥体部分容积为 222232441[()()].140(3.0)5.8433dDVh则消化池的有效容积为 303498.65.86Vm7二级消化池总容积为 30'80.1VmP采用 1 座二级消化池，两座一级消化池串联一座二级消化池。

二级消化池各部尺寸同一级消化池二、消化池各部分表面计算池盖表面积：集气罩表面积为 222113.4.14.94Fdhm池顶表面积为 2222.()(4.6).D则池盖总表面积为 2125.71.Fm池壁表面积为（地面以上部分）235.46..Dh（地面以下部分）46135池底表面积为 2 25().4(30.6)7.dFm三、消化池热工计算a．提高新鲜污泥温度的耗热量中温消化温度 ℃35DT新鲜污泥年平均温度为 ℃20s每座一级消化池投配的最大生污泥量为 3'1.65.2/Vmd8则全年平均耗热量为 1' 6.25()10(30)14.5(3906.25/)244DSVQT kWkcalhb．消化池体的耗热量消化池各部传热系数采用：池盖 ℃)]220.81/[0.7/(KWmkcalh池壁在地面以上部分为 ℃)]2[0.6/(Kmkcalh池壁在地面以下部分及池底为 ℃)]2.5/45/WKlm池外介质为大气时，全年平均气温为 ℃，冬季室外计算温度为 ℃18AT8AT池外介质为土壤时，全年平均温度为 ℃，冬季计算温度 ℃B5B池盖部分全年平均耗热量为 21.240.73518.234.8(01.9/)DAQFKT kcalh最大耗热量为 2max.().(.7/)Wl池壁在地面以上部分全年平均热量为： 31.4.506318.2590.8(/)DAQFKT kcalh最大耗热量为： 3max.()..(6.7/)l池壁在地面以下部分全年平均热量为： 41.24.50318.2.(24.9/)DAQFKT Wkcalh最大耗热量为： 4max. .46.(3./)l池底部分全部平均耗热量为： 51.27.05318.295.7(4.3/)DBQFKT kcalh最大耗热量为： 5max.4()..(./)Wl9每座消化池池体全年平均热量为： 234.8590.261.95.7382.(19./)xQWkcalh最大耗热量为： max7...4.(7./)lc.每年消化池总耗热量为 4501382.95.(092.8/)Qkcalh最大耗热量为 max.64.7(6./)Wld.热交换器的计算消化池的加热，采用池外套管式泥－水热交换器。

全天均匀投配生污泥在进入一级消化池之前，与回流的一级消化池污泥先行混合后进入热交换器，其比例为 1：2则每个池子的生污泥量为 3180.17/24sQmh回流的消化污泥量为 32../S进入热交换器的总污泥量为 3120.740.51/SSQmh生。