有机垃圾产沼工艺设计
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6.3有机垃圾产沼工艺
6.3.1工艺流程
沼气发酵工艺类型较多，我国农村普遍采用的是下述两种工艺。
1. 自然温度半批量投料发酵工艺
这种工艺的发酵温度随自然温度变化而变化，采用半批量方式投料，基本流程如下图6-3-1所示。
图6-3-1 自然温度半批量投料沼气发酵工艺流程这种工艺的发酵期因季节和农用情况而定，一般为5个月左右，运行中要求定期补充新鲜原料，以免造成产气量下降，该工艺主要缺点使出料操作劳动量大。
2. 自然温度连续投料发酵工艺
这种工艺是在自然温度下，定时定量投料和出料，能维持比较稳定的发酵条件，使沼气微生物（菌群积累）区系稳定，保持逐步完善的原料消化速度，提高原料利用率和沼气池负荷能力，达到较高的产气率；工艺自身耗能少，简单方便，容易操作。
6.3.2发酵料液的计算
1. 发酵料液体积：
V1=[(n1+n2)k2+n3]T
式中 V1—发酵料液体积，m3；
n1—是产人粪便总量。按人口6×0.010m3/人·d=0.060m3
n 2— 是产牲畜粪便总量。按共30头牲畜30×0.010m 3/（头·d ）
=0.300m 3/d
n 3— 每日舍外能定量收集粪便总量，取0.08m 3/d ；
k 2 —收集系数，取值0.7
T — 原料滞留期(d)；丘陵农区取40 。
V1=【（6x0.010+30x0.010）x0.7+0.08】x40=13.28m 3
2. 气室容积的计算
气室容积： 312k V 21V
式中 V 1— 发酵料液体积，m 3；
V 2 — 气室容积，m 3；
k 3 —原料产气率，本次设计采用0.25 m 3/(m 3·d)
V2=0.5x13.28x0.25=1.66 m 3
夏季时产气率0.3 V2=0.5x13.28x0.3=1.992 m 3
冬季时产气率0.15 V2=0.5x13.28x0.15=0.996 m 3
6.3.3发酵间的设计
1. 发酵间的容积
V=(V 1-V 2)k 1
式中 V — 发酵间容积，m 3；
V 1— 发酵料液体积，m 3；
V 2— 气室容积，m 3；
k 1— 容积保护系数，取0.98
V=（13.28-1.66）x0.98=11.39 m 3
夏季时 V=（13.28-1.992)x0.98=11.06m3
冬季时V=（13.28-0.996）x0.98=12.08m3
2. 发酵间各部分尺寸的确定
（1）沼气池的直径根据用户平面布置确定。
（2）发酵间池盖削球体矢高和净容积。
① 池盖削球体矢高
f 1＝D/a 1
式中 f 1— 池盖削球体矢高，m ；
D — 圆柱体形池身直径，4m ；
a 1— 直径与池顶矢高的比值，取5
f1= 4/5=0.8m
② 池盖削球体净容积
)f (3R f 6Q 21211+π=
式中 Q 1— 池盖削球体净容积，m 3；
π— 圆周率，取3.1416；
f 1— 池盖削球体矢高，m ；
R — 池身圆柱体内半径，m 。
Q1=3.1414/6 x0.8（3x2x2+0.8x0.8）=5.2946m 3
（3）发酵间池底削球体矢高和净容积。
① 池底削球体矢高
f 2＝ D/α2
式中 f 2— 池底削球体矢高，m ；
D — 池身圆柱体直径，4m ；
α2— 直径与池底矢高的比值，取8
F2=4/8=0.5m
② 池底削球体净容积
)f R 3(f 6Q 22223+π=
式中 Q 3— 发酵间池底削球体净容积，m 3；
π— 圆周率，取3.1416；
f 2— 池底削球体矢高，m ；
Q3=3.1416/6 x0.5（3x2x2+0.5x0.5）=3.2070m 3
（1） 发酵间池身圆柱体容积和池墙高度
① 发酵间池身圆柱体净容积
Q 2=V －Q 1－Q 3
式中 Q 2— 发酵间池身圆柱体净容积，m 3；
V — 发酵间总容积，50m 3；
Q 1— 池盖削球体净容积，m 3；
Q 3— 发酵间池底削球体净容积，m 3。
Q2=50-5.2946-3.2070=41.4984m 3
② 发酵间池身圆柱体高度
22
R Q H π=
式中 π— 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=41.4984/(3.1416x2x2）=3.30m （5）发酵间内总表面积
S=S1+S2+S3
式中 S—内总表面积，m2；
S1—池盖削球体内表面积，m2；
S2—池身圆柱体内表面积，m2；
S3—池底削球体内表面积，m2。
①池盖削球体球面内表面积
S1=π(R2+21f)
式中 S1—池盖削球面内表面积，m2；
R—池身圆柱体半径，m；
f1—池盖削球面矢高，m；
π—圆周率，取3.1416。
S1=3.1416x（2x2+0.8x0.8）=14.58m2
②圆柱体池身内表面积
S2＝2πRH
式中 S2—池身圆柱体内表面积，m2；
R—池身内圆柱体内半径，m；
H—池身圆柱体高度，m；
π—圆周率，取3.1416。
S2=2x3.1416x2x3.30=41.4691m2
③池度削球体内表面积