消化池

消化池

污泥的厌氧消化是为了使污泥中的有机物质，变为稳定的腐殖质，同时可以减少污泥体积，改善污泥的性质，使之易脱水，破坏和控制致病微生物，并获得有用的副产品，如沼气。

本设计采用固定盖式，两极消化，一级消化污泥投配率为5％，二级消化污泥投配率为10％，消化温度33～35℃，一级消化池进行加温搅拌，二级消化池不加热，不搅拌，利用一级消化池的余温。

已知条件：

含水率为97%，污泥量391.11m 3/d ，挥发性固体含量为65%，采用中温消化，消化后VSS 去除50%。

1 容积计算

⑴ 消化池的有效容积

V =

QC 0S v

式中 V ——消化池容积，m 3；

C 0——污泥挥发性固体浓度，kgVSS/(m 3.d)； S v ——容积负荷，kgVSS/(m 3.d)。

污泥含水率为97%，则污泥固体浓度为3%，其中挥发性固体VSS 占65%，则：

C 0=0.04×0.65×1000=26kg/m 3 取S v =1.3 kgVSS/(m 3.d)。 V =

QC 0S v

=

391.11×26

1.3

=7822.2m 3

采用中温两级消化，容积比一级：二级=2:1，则一级消化池总容积为5220m 3，用两座池，单池容积为2610 m 3。二级消化池容积为2610 m 3，用一座池。 ⑵ 各部分尺寸的确定

消化池直径D ：设计中D 取17m 集气罩直径d 1：采用2m 池底下锥底直径d 2：采用2m 集气罩高度h 1：采用2m 上锥体高度h 2

1

21(

)2

D d h tg α-= 式中 α1——上椎体倾角，一般采用15°～30°

设计中取α1＝200

2172

20() 2.732

h tg m -==，设计中取2.7m

消化池柱体高度h 3＝10m 下锥体高度h 4

2

42(

)2

D d h tg α-= 式中α2——下椎体倾角，一般采用5°～15°。 设计中取α2=10°

4172

10() 1.33 1.4m 2

h tg m -==，设计中取

则消化池总高度为

H= h 1+h 2+h 3+h 4

=2+2.7+10+1.4=16.1m

总高度和圆柱直径的比例： 16.1

0.9517H D ＝＝，符合要求

⑶ 容积校核

集气罩的容积V 1为：2

1114

d V h π⨯=

⨯=6.28m 3

上盖部分容积V 2为：22

134V h π=2

211

Dd d D （++）44

=231.14m 3 圆柱部分容积V 3为：2

334

D V h π=

⨯=2269.80m 3

下锥体部分容积V 4为：2

2

22441()3444

Dd d D

V h π=++=119.85m 3

则消化池的有效容积V 0为：

V 0=V 2+V 3+V 4

=231.14+2269.80+119.85

=2620.79 m 3>2610m 3 符合要求

2平面尺寸计算

⑴ 消化池各部分表面积计算 集气罩表面积A 1为：

211114

A d d h π

π=

⨯+⨯⨯

2

21 3.142 3.142215.74

A m =⨯+⨯⨯=

上盖表面积A 2为： 2

211()2

sin h A D d π

α=+⨯ 222.7

(172)

235.61

2

s i n 20

A m π

=⨯+

⨯=

下锥体表面积A 3为： 24322

2()2

sin 4h A D d d π

π

α=

+⨯

+

2

22 1.4(172)2243.762sin104A m π

π=

⨯+⨯

+⨯=

消化池柱体表面积A 4为：

43

A Dh π=

241710534.07

A m π=⨯⨯=

故消化池总面积A= A 1 + A 2+ A 3+ A 4=1029.14m

2

3消化池热工计算

消化系统总耗热量包括把生污泥加热到消化温度、消化池体热损失、输泥管道与交换器的热损失三部分。 ⑴ 加热生污泥耗热量

1()100024

D S V Q T T '

=

-⨯ 式中 Q 1——提高污泥温度所需平均耗热量，kcal/h ； T D ——中温消化温度，℃；

T s ——新鲜污泥平均温度，为℃。

已知每座一级消化池每日投配的生污泥量，V ′=195.56m 3/d ，中温消化温度T D =35℃，污泥年平均温度为18℃，日平均最低温度为14℃。 全年的平均耗热量

1195.56(3518)1000138521.67/24

Q kcal h =⨯-⨯=

最大耗热量为

1()100024

MAX

D s V Q T T '

'=-⨯ 式中 Q 1MAX ——提高污泥温度所需最大耗热量，kcal/h ；

T S ′——新鲜污泥日平均最低温度，℃。

设计中取T S ′=14℃

1195.56

(3514)1000171115kcal/h 24

MAX Q =

-⨯= ⑵ 消化池池体的耗热量

()2 1.2

D A Q FK T T =∑-⨯

式中 F ——池盖、池壁及池底的散热面积，m 2；

T A ——池外介质的温度，℃，池外介质为大气，计算平均耗热量，

采用年平均气温，计算最大耗热量，采用冬季室外计算温度；池外介质为土壤时，采用全年平均温度；

K ——池盖、池体与池底的传热系数，kcal/(m 2˙h˙℃)。 池盖K ≤0.7kcal/(m 2˙h˙℃)

池盖K ≤0.6kcal/(m 2˙h˙℃)（池外为大气） 池盖K ≤0.45kcal/(m 2

˙h˙℃)（池外为土壤）

① 池盖部分全年平均耗热量

消化池总面积为F 2=A 1+A 2=15.7+235.61=251.31m 2，池外介质为大气，年平均气温16.3℃，冬季室外计算气温为-2.3℃。

则池盖部分全年平均耗热量为：

Q 2=F 2·K 2·（T D -T A ）×1.2

池盖部分最大耗热量为：

Q 2MAX =F 2·K 2·（T D - T A ′）×1.2

式中 Q 2 ——池盖平均耗热量，kcal/h ； F 2 ——池盖表面积，m 2；

K 2 ——池盖传热系数，kcal/(m 2·h·℃)； T A ——室外大气年平均温度，℃； T A ′——冬季室外计算温度，℃。 设计中取K 2=0.7kcal/(m 2·h·℃)

Q 2＝251.31×0.7×(35－16.3)×1.2＝3947.58 kcal/h Q 2MAX =251.31×0.7×(35+2.3)×1.2=7874.04 kcal/h

② 池壁在地面以上部分年平均耗热量