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 V—发酵料液体积，m3；
n 1— 是产人粪便总量。按人口6×0.010m 3/人〃d=0.060m 3
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 — 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