沼气池课程设计
户用沼气池课程设计
户用沼气池课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解沼气的概念、产生原理及其在生活中的应用。
2. 学生能掌握户用沼气池的构造、工作原理及使用方法。
3. 学生能了解沼气池对环境保护和资源利用的重要性。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析家庭生活中可利用的生物质资源。
2. 学生能够设计并简单搭建一个户用沼气池模型，了解实际操作过程。
3. 学生能够运用所学知识，解决户用沼气池使用过程中可能出现的问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生关注环保，树立绿色生活、低碳环保的意识。
2. 培养学生团队协作、共同探究的精神，激发学生对科学技术的兴趣。
3. 培养学生将所学知识应用于实际生活，提高学生的实践能力和社会责任感。
课程性质：本课程为科学实践活动，结合学生所在年级，注重理论与实践相结合，以培养学生的实践能力、创新精神和环保意识为主旨。
学生特点：学生具备一定的科学知识基础，具有较强的求知欲和动手操作能力，但生活经验有限，对沼气池的了解较少。
教学要求：教师应注重启发式教学，引导学生主动参与，关注个体差异，提供实践操作机会，确保学生在实践中掌握知识，提高能力，培养情感态度价值观。
通过分解课程目标为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 沼气的概念与产生原理- 沼气的定义、组成和性质- 生物质发酵产生沼气的原理- 沼气在生活中的应用2. 户用沼气池的构造与工作原理- 沼气池的类型与结构- 沼气池的工作原理及使用方法- 沼气池的优缺点及注意事项3. 沼气池的设计与搭建- 家庭生活中可利用的生物质资源分析- 沼气池设计原则与方法- 沼气池模型搭建实践操作4. 沼气池的维护与管理- 沼气池运行过程中常见问题及解决方案- 沼气池的日常维护与管理方法- 沼气池安全使用注意事项5. 沼气池在环保和资源利用中的重要性- 沼气池对环境保护的作用- 沼气池在资源循环利用中的意义- 绿色生活、低碳环保意识培养教学内容安排与进度：第一课时：沼气的概念与产生原理第二课时：户用沼气池的构造与工作原理第三课时：沼气池的设计与搭建（实践操作）第四课时：沼气池的维护与管理第五课时：沼气池在环保和资源利用中的重要性教学大纲依据课程目标和教学内容制定，明确教材章节，注重科学性和系统性，确保学生在学习过程中掌握所学知识，提高实践能力。
水压式沼气池设计
水压式沼气池设计（八立方米农村家用水压式沼气池设计）院系：生化工程系学生姓名：陈佩佩程南专业：环境监测与治理技术班级： 07教院环监（1）班学号： 0705210101 0705210102指导老师：于卫东目录一、前言二、课程设计的题目三、课程设计的目的四、设计参数五、工艺流程六、发酵料液的计算七、发酵间的设计八、进料口（管）的设计九、水压间（管）的设计十、沼气发酵的投料计算十一、发酵原料的预处理十二、安全注意事项十三、设计小结十四、文献资料水压式沼气池课程设计说明书一、前言沼气是有机物在厌氧条件下经微生物的发酵作用生成的一种以甲烷为主体的可燃性混合气体，其主要成分是甲烷和二氧化碳。
沼气发酵有很多有点。
沼气发酵可产生甲烷，它是清洁方便的燃料；发酵过程中N、P、K等肥料成分几乎得到全部保留，一部分有机氮被水解成氨太氮，速效性养分增加;发酵残渣可以作为饲料肥料；沼气发酵处理有机物课大量地节省曝气消化所消耗的能量等等。
沼气发酵非常适合在农村地区推广使用。
二、课程设计的题目水压式沼气池设计三、课程设计的目的通过课程设计进一步笑话和巩固本课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识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，培养确定厌氧系统的设计方案、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。
四、设计参数1、气压：7840Pa(即80 cm水柱)2、池容产气率：池容产气率系指每立方米发酵池1昼夜的产气量，单位为m3沼气／(m3池容. d)。
常温下我国常用的池容产气率为0.2 m3／（m3. d）3、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存气量以12H产气量为宜，其值与有效水压间的容积相等。
4、池容：指发酵间的容积。
本次设计的农村家用水压式沼气池的池容积为8 m3。
5、投料率：指最大投入的料液所占发酵间容积的百分比。
五、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面两种工艺。
沼气工程课程设计方案模板
一、课程名称：沼气工程二、课程性质：专业基础课程三、课程学时：48学时四、课程目标：1. 知识目标：（1）使学生掌握沼气工程的基本原理和工艺流程；（2）了解沼气工程的设计方法和计算；（3）熟悉沼气工程设备选型、安装和调试；（4）掌握沼气工程的安全操作和环境保护知识。
2. 能力目标：（1）培养学生解决实际工程问题的能力；（2）提高学生动手操作和实验技能；（3）培养学生的团队协作和沟通能力。
3. 素质目标：（1）培养学生严谨的科学态度和良好的职业道德；（2）提高学生的环保意识和可持续发展观念；（3）培养学生的创新精神和实践能力。
五、教学内容：1. 沼气工程概述（1）沼气工程的定义和分类（2）沼气工程的原理和作用（3）沼气工程的发展现状及前景2. 沼气发酵工艺（1）沼气发酵的基本原理（2）沼气发酵的微生物学基础（3）沼气发酵工艺流程及特点3. 沼气工程设计与计算（1）沼气工程的设计原则（2）沼气工程的主要设备选型与计算（3）沼气工程的总图设计与施工图绘制4. 沼气工程设备与安装（1）沼气工程常用设备介绍（2）沼气工程设备的安装与调试（3）沼气工程设备的运行与维护5. 沼气工程安全管理与环境保护（1）沼气工程的安全操作规程（2）沼气工程的环境保护措施（3）沼气工程事故处理与应急预案六、教学方法与手段：1. 讲授法：系统讲解沼气工程的基本原理、工艺流程、设备选型等理论知识。
2. 案例分析法：结合实际工程案例，分析沼气工程的设计、施工、运行等方面的问题。
3. 实验教学法：通过实验，使学生掌握沼气工程设备的操作、调试及运行维护技能。
4. 讨论法：引导学生积极参与课堂讨论，提高学生的创新思维和解决问题的能力。
5. 多媒体教学：利用PPT、视频等多媒体手段，提高教学效果。
七、考核方式：1. 平时成绩：包括课堂表现、实验报告、作业等，占总成绩的40%。
2. 期中考试：考核学生对沼气工程理论知识的掌握程度，占总成绩的30%。
沼气教案初中
沼气教案初中教学目标：1. 了解沼气的概念、制作原理和利用方法。
2. 掌握沼气池的构造和操作步骤。
3. 能够分析沼气作为一种可再生能源的优势和局限性。
教学重点：1. 沼气的制作原理和利用方法。
2. 沼气池的构造和操作步骤。
教学难点：1. 沼气池的操作步骤。
2. 沼气作为一种可再生能源的优势和局限性。
教学准备：1. 沼气池模型或图片。
2. 沼气利用设备图片或实物。
3. 沼气相关视频或PPT。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 向学生介绍沼气的概念，引导学生思考沼气在我们的生活中的应用。
二、新课内容（20分钟）1. 讲解沼气的制作原理，介绍沼气池的构造和操作步骤。
2. 通过PPT或视频展示沼气池的构造和操作步骤，让学生更直观地了解沼气池的工作原理。
3. 讲解沼气的利用方法，介绍沼气灶、沼气灯和沼气发电等设备。
三、案例分析（15分钟）1. 向学生介绍一些成功的沼气利用案例，让学生了解沼气在实际生活中的应用。
2. 让学生分析沼气作为一种可再生能源的优势和局限性，引导学生思考如何更好地利用沼气资源。
四、实践活动（20分钟）1. 组织学生进行小组讨论，让他们设计一个沼气利用方案，例如建设一个沼气池为农村家庭提供生活用气。
2. 让学生根据设计的方案，计算沼气池的尺寸、容量和所需的材料等，并进行展示。
五、总结与反思（10分钟）1. 让学生总结本节课所学的内容，巩固知识。
2. 引导学生反思沼气作为一种可再生能源的优势和局限性，思考如何更好地利用沼气资源。
教学延伸：1. 组织学生进行实地考察，参观沼气池和沼气利用设备。
2. 开展沼气利用课题研究，让学生深入了解沼气的制作和利用。
教学反思：本节课通过讲解、展示、案例分析和实践活动等多种教学手段，让学生了解了沼气的制作原理、利用方法和优势。
但在教学过程中，要注意引导学生思考沼气的局限性，以及如何解决这些问题，从而更好地利用沼气资源。
同时，实践活动环节需要教师进行充分准备，确保学生的安全。
bmc沼气池壳课程设计
bmc沼气池壳课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解沼气池壳的基本结构及其在生物质能转化中的作用；2. 学生能够掌握沼气池壳的设计原理，包括材料选择、尺寸计算等；3. 学生能够描述沼气池壳在日常生活中的应用及其对环境保护的意义。
技能目标：1. 学生能够运用基本的物理和化学知识分析沼气池壳的设计要求；2. 学生通过小组合作，能够设计并绘制出简单的沼气池壳图纸；3. 学生能够运用数学知识进行沼气池壳体积和表面积的计算。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对可再生能源利用的兴趣，增强环保意识和可持续发展观念；2. 学生通过课程学习，提升对工程设计和科学探究的热情，增强创新意识和实践能力；3. 学生在小组合作中培养团队协作精神，尊重他人意见，学会共同解决问题。
课程性质分析：本课程属于科学实践类课程，结合物理、化学、数学等学科知识，强调理论联系实际，注重培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点分析：考虑到学生所在年级，已有一定的知识基础和动手能力，对新鲜事物充满好奇心，喜欢探究和实践。
教学要求分析：课程要求教师将理论与实践相结合，通过问题导向和项目式学习，引导学生主动探究，达到知识掌握和技能提升的目的。
同时，注重情感态度价值观的培养，使学生在学习中获得成就感，激发进一步学习的兴趣。
通过具体的学习成果分解，为教学设计和评估提供明确依据。
二、教学内容1. 沼气池壳的结构与功能：通过课本相关知识的学习，介绍沼气池壳的基本组成部分，包括壳体、进出口、气体收集系统等，并探讨其在生物质能转化中的作用。
教材章节：第三章“生物质能转化”，第2节“沼气发酵设备”。
2. 沼气池壳的设计原理：讲解沼气池壳的材料选择、壳体形状、尺寸计算等设计要点，使学生掌握基本的设计方法。
教材章节：第四章“沼气池的设计与施工”，第1节“沼气池设计基础”。
3. 沼气池壳的应用与环保意义：分析沼气池壳在生活中的实际应用，以及其对节能减排、环境保护的贡献。
户用沼气池设计课程设计
户用沼气池设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握沼气池的基本原理和结构设计，理解其节能环保的意义。
2. 使学生了解沼气池的运行过程，掌握影响沼气产量的因素。
3. 引导学生掌握沼气池建设的材料选择和施工要求。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行户用沼气池设计的能力，包括计算沼气产量、选取合适材料和尺寸等。
2. 提高学生动手实践能力，学会使用工具和设备进行沼气池的搭建。
3. 培养学生运用图表、数据等分析问题和解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对可再生能源的兴趣，激发他们关注环保、节能的意识。
2. 培养学生的团队协作精神，学会在合作中共同解决问题。
3. 培养学生具备批判性思维，敢于对现有技术进行质疑和改进。
分析课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体学习成果：1. 学生能独立完成一个户用沼气池的设计方案，包括原理图、材料清单和施工步骤。
2. 学生能通过实验和数据分析，掌握影响沼气产量的因素，并提出优化方案。
3. 学生在团队合作中，能够有效沟通，共同解决搭建过程中遇到的问题。
4. 学生能够关注沼气池在生活中的应用，树立节能减排的观念，提高环保意识。
二、教学内容1. 沼气池基本原理及结构- 沼气产生的微生物过程- 沼气池的类型与结构特点- 沼气池的工作原理及运行流程2. 沼气产量影响因素- 温度、pH值、有机物浓度等对沼气产量的影响- 沼气发酵原料的选择和处理- 沼气池设计与沼气产量的关系3. 沼气池设计与施工- 沼气池设计原则与要求- 沼气池材料选择与施工工艺- 沼气池尺寸计算与优化4. 沼气池在生活中的应用- 沼气池在农业、家居等领域的应用案例- 沼气池对节能减排的贡献- 沼气池使用与维护知识教学大纲安排：第一课时：沼气池基本原理及结构第二课时：沼气产量影响因素第三课时：沼气池设计与施工（一）第四课时：沼气池设计与施工（二）第五课时：沼气池在生活中的应用及讨论教学内容关联教材章节：《新能源技术与应用》第三章：生物质能利用3.1 生物质能概述3.2 生物质能利用技术3.3 沼气技术及其应用教学内容遵循科学性和系统性原则，结合课程目标，有序安排教学进度，确保学生能够掌握沼气池设计相关知识。
水压式沼气池课程设计
xxxxxxxxxx大学课程设计说明书题目：水压式沼气池设计学院：xxxxxxx专业班级：xxxxx学生姓名：xxxx学生序号：xx指导教师：xxxxx课程设计时间：二O一年月日～二O一年月日目录前言 .................................................................................................................................一、设计参数 .................................................................................................................二、设计内容和要求 .....................................................................................................三、设计计算 .................................................................................................................3.1工艺流程设计 ...........................................................................................................3.2发酵间的设计计算 ...................................................................................................3.3进出料管的设计及安装位置 ...................................................................................3.4水压间的设计 ...........................................................................................................四、小结 ......................................................................................................................... 参考文献 ......................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... .........................................................................................................................................前言厌氧发酵也称沼气发酵或甲烷发酵，是指有机物在厌氧细菌的作用下转化为甲烷（或称沼气）的过程。
沼气池课程设计
1 沼气池设计简介1.1沼气的基本知识1.1.1沼气及其产生过程沼气是有机物质在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发酵作用，产生的一种可燃性气体。
由于这种气体最终是在沼泽、湖泊、池塘中发现的，所以人们叫他沼气。
沼气含多种气体，主要成分是甲烷（CH4）.沼气细菌分解有机物，产生沼气的过程，叫沼气发酵，根据沼气发酵过程中各类细菌的作用，沼气细菌可以分为两大类。
第一类细菌叫分解菌，他的作用是将复杂的有机物分解成简单的有机物和二氧化碳（CO2）等。
他们当中有专门分解纤维素的，叫纤维分解菌；有专门分解蛋白质的，叫蛋白分解菌；有专门分解脂肪的；叫脂肪分解菌；第二类细菌叫甲烷细菌，通常叫甲烷菌，他的作用是将简单的有机物及二氧化碳还原成甲烷。
因此，有机物变成沼气的过程，就好比工厂里生产一种产品的两道程序：首先是分解细菌将粪便、秸秆、杂草等复杂的有机物加工成半成品——结构简单的化合物；再就是在甲烷细菌的作用下，将简单的化合物加工成产品——即生成甲烷。
1.1.2沼气的成分沼气是一种混合气体，他的主要成分是甲烷，其次是二氧化碳、硫化氢（H2S）、氮及其他一些成分。
沼气的组成中，可燃成分包括甲烷、硫化氢、一氧化碳和重烃等气体；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等气体。
在沼气成分中甲烷含量为55%~70%、二氧化碳含量为28%~44%、硫化氢平均含量为0.034%。
1.1.3沼气的理化性质沼气是一种无色、有味、有毒、有臭的气体，他的主要成分甲烷在常温下是一种无色、无味、无臭、无毒的气体。
甲烷分子式是CH4，是一个碳原子和四个氢原子所结合的简单碳氢化合物。
甲烷对空气的比重是0.54，比空气约轻一半。
甲烷溶解度很少，在20℃、0.1千帕时，100单位体积的水，只能溶解3个单位体积的甲烷。
甲烷是简单的有机化合物，是优质的气体燃料。
燃烧时呈蓝色火焰，最高温度可达1400℃左右。
纯甲烷每立方米发热量为36.8千焦。
沼气池的设计资料
沼气池设计说明书院系：地球与环境学院专业班级：环境工程10-1班学号：2010300875学生姓名：谈成珊指导教师：刘少敏2014 年1月10 日前言水压式沼气池产气时，沼气将消化料液压向水压箱，使水压箱内液面升高；用气时，料液压沼气供气。
产气用气循环工作，依靠水压箱内料液的自动提升使室内的水压自动调节。
沼气是有机物在厌氧条件下经微生物的发酵作用生成的一种以甲烷为主体的可燃性混合气体，其主要成分是甲烷和二氧化碳。
沼气发酵有很多有点。
沼气发酵可产生甲烷，它是清洁方便的燃料；发酵过程中N、P、K等肥料成分几乎得到全部保留，一部分有机氮被水解成氨太氮，速效性养分增加;发酵残渣可以作为饲料肥料；沼气发酵处理有机物课大量地节省曝气消化所消耗的能量等等。
沼气发酵非常适合在农村地区推广使用。
厌氧发酵是有机物在无氧条件下被微生物分解、转化成甲烷和二氧化碳等，并合成自身细胞物质的生物学过程。
由于厌氧发酵的原料来源复杂，参加反应的微生物种类繁多，使得厌氧发酵过程变得非常复杂。
目录一、课程设计的题目二、课程设计的目的三、设计参数四、工艺流程五、发酵料液的计算六、发酵间的设计七、进料间的设计八、进料间的设计九、发酵原料的预处理十、安全注意事项十一、设计心得十二、主要的参考书目水压式沼气池课程设计说明书一.课程设计的题目平坝农业区农村家用水压式沼气池设计二.课程设计的目的通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识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，培养确定厌氧系统的设计方案、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。
三.设计参数1、气压：7840Pa(即80 cm水柱)2、池容产气率：池容产气率系指每立方米发酵池1昼的产气量，单位为m3沼气／(m3池容. d)。
常温下我国常用的池容产气率为0.2 m3／（m3. d），通常采用的池容产气率有0.15，0.20，0.25，和0.30几种。
生态沼气池教学设计方案
一、教学目标1. 知识目标：（1）了解生态沼气池的原理、构造和运行机制；（2）掌握生态沼气池的设计、建造和维护方法；（3）认识生态沼气池在环保、能源利用和农业废弃物处理等方面的作用。
2. 能力目标：（1）培养学生动手操作、实验探究的能力；（2）提高学生分析问题、解决问题的能力；（3）增强学生团队合作、交流沟通的能力。
3. 情感目标：（1）激发学生对环保、能源利用和农业废弃物处理的兴趣；（2）培养学生关爱环境、珍惜资源的意识；（3）树立学生为实现可持续发展目标而努力奋斗的信念。
二、教学内容1. 生态沼气池的原理和构造；2. 生态沼气池的运行机制；3. 生态沼气池的设计与建造；4. 生态沼气池的维护与管理；5. 生态沼气池的应用案例。
三、教学过程1. 导入新课教师通过图片、视频等形式，向学生展示生态沼气池在实际生活中的应用，激发学生的学习兴趣。
2. 讲解原理教师详细讲解生态沼气池的原理、构造和运行机制，结合实际案例，帮助学生理解。
3. 实验探究教师组织学生分组进行实验，让学生亲自动手操作，观察沼气池的运行过程，巩固所学知识。
4. 设计与建造教师引导学生根据所学知识，设计一个小型生态沼气池，并进行现场建造。
5. 维护与管理教师讲解生态沼气池的维护与管理方法，强调注意事项，提高学生的实际操作能力。
6. 应用案例教师介绍生态沼气池在环保、能源利用和农业废弃物处理等方面的应用案例，拓展学生的知识面。
7. 总结与反思教师引导学生对本次课程进行总结，回顾所学知识，分享实验心得，提高学生的总结能力。
四、教学评价1. 课堂表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问积极性、实验操作能力等。
2. 实验报告：评价学生实验报告的完整性、准确性、创新性等。
3. 设计方案：评估学生设计方案的科学性、可行性、实用性等。
4. 应用案例：考察学生对生态沼气池应用案例的理解程度，以及在实际生活中的应用能力。
5. 课后反馈：通过问卷调查、访谈等方式，了解学生对本次课程的评价和建议。
水压式沼气池设计说明参考 (1)
目录前言----------------------------------------------------------2课程设计目的------------------------------------------------3农村垃圾特点概述------------------------------------------------3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.发酵间各部份尺寸的肯定-----------------------------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前言一、课程设计目的：通过本次课程设计进一步了解农村家用沼气池的工作原理和工艺流程，和沼气池形状及平面布局原则，消化吸收讲义上所学的知识，学以致用并初步进行沼气池的设计。
本设计中主要采用厌氧发酵技术，通过本次设计，了解何为厌氧发酵技术和在农村沼气池中是如何应用的，进而肯定沼气池的设计方案，并对相应的沼气池的数据进行设计计算，比如沼气池池体的设计和发酵间各部份尺寸的肯定等，并学会按要求绘制所设计的沼气池的平面图和剖面图，要求数据必需符合国家标准。
最后需将自己的设计思路和进程编写成书面形式，以锻炼自己口语表达能力。
三结合式户用沼气池课程设计
• 管道标高为中心标高； • 施工注意事项
• “设备材料表”仿宋 体，高为7； • 表格内容，仿宋体， 高为4.5； • 表格高度为6；
“图名”：仿宋体，高为7 比例：仿宋体，高为4.5
第5组 第6组 第7组 第8组 第9组
李山 刘敏 魏正涛 李裟 王昭元
孙宇 张达 吴迪 宋姗姗 邱耀婵
计算死气箱拱的矢高（即池盖拱顶点
到发酵间最高液面位O-O位置的距离）
f s h1 h2 h3
h1——池盖拱顶点到活动盖下缘平面的距离。对于65cm直径的活动盖该值在 10~15cm之间。 h2——导气管下露出长度。为保证不让蛆虫等爬入导气管内使导气管堵塞，该值 取3~5cm。 h3——导气管下口到O-O液面的距离。由于池内浮渣会逐渐加厚，实际液面要高 出O-O液面，因此要求h3必须大于15cm。（20-30cm）
要求写清参数确定的依据和 出处
• 2.1 发酵原料配比计算 • 农户家庭A人，饲养 B头猪， 耕地10亩。 • 每人每日排粪量0.5kg，含固 率20%，尿排放量1kg； • 每头猪每日排粪量 3kg ，含 固率18%，尿排放量6kg； • 每亩耕地每年产玉米秸秆量 500kg，其含固率为80%。
设计分组
3. 进出料管的位置确定
4. 水压间设计
5. 进料间设计
6. 其他尺寸，与标准图集一致
1. 沼气池容积的确定
设计参数： 投料率为85%-95%，即最大料液体积占总容积的百分比 HRT为40d
沼气池容积
V=Vt×HRT/90% m³ Vt指日投料量 V指沼气池容积 4, 6, 8, 10m3
2. 发酵间几何尺寸的确定
• 进料管和出料管的夹角大于90°
②竖直位置的确定—限压法 • 初始工作状态 • 极限工作状态 • 最高设计压强
水压式沼气工艺课程设计
水压式沼气工艺课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解沼气的概念、产生原理及其在生活中的应用。
2. 学生能掌握水压式沼气工艺的基本组成部分、工作原理及关键参数。
3. 学生能了解沼气发酵过程中微生物的作用及其对发酵效果的影响。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，分析水压式沼气工艺在实际应用中的优缺点。
2. 学生能通过实际操作，掌握水压式沼气工艺的调试和维护方法。
3. 学生能运用团队合作的方式，设计并制作简易的水压式沼气装置。
情感态度价值观目标：1. 学生能认识到沼气作为一种可再生能源对环境保护的重要性，增强环保意识。
2. 学生通过学习水压式沼气工艺，培养对农村能源事业的兴趣，提高服务农村的使命感。
3. 学生在团队合作中，培养沟通协调能力和集体荣誉感。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在使学生掌握水压式沼气工艺的相关知识，提高实际操作技能，培养环保意识和团队合作精神。
课程目标具体、可衡量，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 沼气基础知识：沼气的概念、产生原理，沼气在生活中的应用及环保意义。
- 教材章节：第一章，第1-3节2. 水压式沼气工艺概述：工艺原理、组成部分、关键参数。
- 教材章节：第二章，第1-4节3. 沼气发酵微生物及其作用：微生物种类、功能，对发酵效果的影响。
- 教材章节：第三章，第1-3节4. 水压式沼气工艺的实际应用：优缺点分析，案例分享。
- 教材章节：第四章，第1-2节5. 水压式沼气装置的设计与制作：工艺流程、操作要点，设备选型与安装。
- 教材章节：第五章，第1-4节6. 水压式沼气工艺的调试与维护：调试方法、注意事项，常见故障及处理。
- 教材章节：第六章，第1-3节教学内容按照以上大纲进行安排，保证科学性和系统性。
在教学过程中，注意引导学生将理论知识与实际应用相结合，提高学生的实践操作能力。
同时，注重培养学生的环保意识和团队合作精神。
三、教学方法1. 讲授法：用于讲解沼气基础知识、水压式沼气工艺的概述和关键参数等理论内容。
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1 沼气池设计简介1.1沼气的基本知识1.1.1沼气及其产生过程沼气是有机物质在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发酵作用，产生的一种可燃性气体。
由于这种气体最终是在沼泽、湖泊、池塘中发现的，所以人们叫他沼气。
沼气含多种气体，主要成分是甲烷（CH4）.沼气细菌分解有机物，产生沼气的过程，叫沼气发酵，根据沼气发酵过程中各类细菌的作用，沼气细菌可以分为两大类。
第一类细菌叫分解菌，他的作用是将复杂的有机物分解成简单的有机物和二氧化碳（CO2）等。
他们当中有专门分解纤维素的，叫纤维分解菌；有专门分解蛋白质的，叫蛋白分解菌；有专门分解脂肪的；叫脂肪分解菌；第二类细菌叫甲烷细菌，通常叫甲烷菌，他的作用是将简单的有机物及二氧化碳还原成甲烷。
因此，有机物变成沼气的过程，就好比工厂里生产一种产品的两道程序：首先是分解细菌将粪便、秸秆、杂草等复杂的有机物加工成半成品——结构简单的化合物；再就是在甲烷细菌的作用下，将简单的化合物加工成产品——即生成甲烷。
1.1.2沼气的成分沼气是一种混合气体，他的主要成分是甲烷，其次是二氧化碳、硫化氢（H2S）、氮及其他一些成分。
沼气的组成中，可燃成分包括甲烷、硫化氢、一氧化碳和重烃等气体；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等气体。
在沼气成分中甲烷含量为55%~70%、二氧化碳含量为28%~44%、硫化氢平均含量为0.034%。
1.1.3沼气的理化性质沼气是一种无色、有味、有毒、有臭的气体，他的主要成分甲烷在常温下是一种无色、无味、无臭、无毒的气体。
甲烷分子式是CH4，是一个碳原子与四个氢原子所结合的简单碳氢化合物。
甲烷对空气的比重是0.54，比空气约轻一半。
甲烷溶解度很少，在20℃、0.1千帕时，100单位体积的水，只能溶解3个单位体积的甲烷。
甲烷是简单的有机化合物，是优质的气体燃料。
燃烧时呈蓝色火焰，最高温度可达1400℃左右。
纯甲烷每立方米发热量为36.8千焦。
沼气每立方米发热量约23.4千焦，相当于0.55千克或0.8千克煤炭充分燃烧后放出的热量。
从热效率分析，每立方米沼气所能利用的热量，相当于燃烧3.03千克煤所能利用的热量。
1.2沼气池的设计原则1）必须坚持“四结合”原则“四结合”是指沼气池与畜圈、厕所、日光温室相连，是人畜粪便不断进入沼气池内，保持正常产气、连续产气，并有利于粪便管理，改善环境卫生，沼液可方便的运送到日光温室蔬菜地里做肥料使用。
2）坚持“圆、小、浅”的原则“圆、小、浅”是指池型以圆形柱为柱，池容6~12m³，池深2m左右，圆形沼气池具有以下有点：第一，根据几何学原理，相同容积的沼气池，圆形比方形话长方形的表面积小，比较省料。
第二，密闭性好，且较牢固。
圆形池内部结构合理，池壁没有直角，容易解决密闭问题，而且四周受力均匀，池体较牢固。
第三，在我国北方，气温较低，圆形池置于地下，有利于冬季保温和安全越冬。
第四，适于推广。
无论南北，建造圆形沼气池都有利于保证建池质量，做到建造一个，成功一个，使用一个，巩固一个，积极稳步地普及推广。
小，是指主池溶积不宜过大。
浅，是为了减少挖土深度，也便于避开地下水，同时发酵液的表面积相对扩大，有利于产气，也便于出料。
3）坚持直管进料，进料口家箅子、出料口加盖的原则直管加料的目的是使进料流畅，也便于搅拌。
进料口加箅子是防止猪陷入沼气池进料管中。
出料口加盖是为了保持环境卫生，消灭蚊蝇孳生场所和防止人、畜掉进池内。
1.3沼气池的结构与工作原理水压式沼气池的结构和工作原理见图2-1，这是一种埋设在地下的立式圆筒形发酵池，池盖和池底是具有一定曲率半径的壳体，主要结构包括加料管、发酵间、出料管、水压间、导气管几个部分。
(()()O-O（a ）1．加料管 2.发酵间（贮气部分） 3.池内液面O —O 4.出料间液面 （b ）1．加料管 2.发酵间（贮气部分） 3.池内液面A —A 4.出料间液面B —B（c ）1．加料管 2.发酵间（贮气部分） 3.池内液面A —A 4.出料间液面B —B 5.导气管 6沼气输气管 7.控制阀图1-2水压式沼气池工作原理示意图图（a ）是启动前状态。
此时，发酵间与水压间的液面处在同一水平，称为初始工作状态，发酵间的液面为O —O 水平，发酵间内尚存的空间（V 0）为死气箱溶积。
图（b ）是启动后状态。
此时发酵池内发酵产气，发酵间的气压随产气量增加而增大，造成水压间液面高于发酵间液面。
当发酵间产气量达到最大量（V 贮）时，发酵间的液面下降到可下降的最低位置A —A 水平，水压间的液面上升到可上升的最大位置B —B 水平。
这时，称为极限工作状态。
极限工作状态时两液面的高差最大，称为极限沼气压强，其值可用下式表示：21H H H +=∆ 1-1 式中：H 1—发酵间液面最大下降值；H 2—水压间液面最大上升值；△H —沼气池最大液面差。
图（c ）表示使用沼气时，发酵间压力减小，水压间液体被压回发酵间。
这样，不断产气和不断用气，发酵间和水压间液面总是在初始状态和极限状态间不断上升或下降。
水压式沼气池具有以下几个优点：1）池体结构受力性能良好，而且充分利用土壤的承载能力，所以省工省料，成本比较低。
2）适于装填多种发酵原料，特别是大量的作物秸秆，对农村积肥十分有利。
3）为便于经常进料，厕所、猪圈可以建在沼气池上面，粪便随时都能打扫进池。
4）沼气池周围都与土壤接触，对池体保温有一定的作用。
水压式沼气池型也存在一些缺点，主要是：1）由于气压反复变化，而且一般在4~16千帕压力之间变化。
这对池体强度和灯具、灶具燃烧效率的稳定与提高都有不利的影响。
2）由于没有搅拌装置，池体浮渣容易结壳，又难于破碎，所以发酵原料的利用率不高，池容产气率偏低3）由于活动盖直径不能加大，对发酵原料以秸秆为主的沼气池来说，大出料工作比较困难。
因此，出料的时候最好采用出料机械。
1.4沼气池的设计参数设计水压式沼气池时，需掌握的主要参数如下：1）气压：8000±1000Pa ，考虑到在南方温度较北方高，本次课程设计取的 产气率也比较高，本次设计气压初步定为8200Pa 。
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/（m3池容·d）。
本次课程设计所取的产气率为0.22。
3）储气量：储气量是指气箱内的最大沼气储存量。
农村家用水压式沼气池的最大储气量以12小时产气量为宜，其值与有效水压间的容积相等。
4）池容：池容是指发酵间的容积。
此次课程设计确定的池容是12m3。
5）投料率：投料率是指最大限度投入的料液所占发酵间容积的百分比，一般在85~95%之间为宜。
表1-1 设计参数2沼气池的具体设计2.1工艺流程人畜粪便（青草及农业废物）→进料见→厌氧发酵间→水压（出料）间→农电。
具体为农业秸秆以及人畜粪便等物质中所含的有机物质在经过一定处理后，进入进料间，再进入厌氧发酵间，经微生物作用进行发酵，产生以甲烷为主的可燃性气体，即可进行利用。
在发酵的过程中，还需对一些影响发酵的因素进行控制。
1）温度温度对有机物的分解速度影响较大，温度增高，产气量增大。
沼气发酵通常采用三种发酵温度，即低温发酵、中温发酵和高温发酵。
低温发酵过程，温度随气候变化，大多处于20℃以下，产气量不高，不易达到杀灭病源微生物的目的。
中温发酵过程，发酵液温度控制在37℃左右，这是甲烷菌第一个最佳活性区。
高温发酵过程，发酵液温度控制在53℃左右，此时是甲烷菌的第二个最佳活性区。
以高温发酵产气率最高，但料浆和发酵设备要求加热保温，给管理带来一些复杂问题。
中温发酵产气率虽然低于高温发酵，但高于低温发酵。
2）pH值甲烷菌要求的pH值范围很窄，pH为7.0左右，故一般都是使发酵过程维持在6.8—7.53）之间。
在正常的发酵过程中，依靠原料本身可以维持发酵所需的pH值，但在突然增加进料，或由于改变原料等会冲击负荷，是发酵系统酸化，发酵过程受到抑制。
为使维持在最佳pH范围，可加石灰调节，也可通过调整原料的碳氢比进行调节。
3）搅拌高温发酵要求对物料搅拌，以保证发酵装置有较高的池容产气率和不致出现局部酸积累。
2.2形状及平面布局发酵间的形状一圆形为主，受占地面积限制或地下水位较高时，可将发酵间设计成椭球形或单跨拱长方形。
平面布局应符合下列要求：a ）充分利用土地资源，平面布局紧凑；b ）厕所与畜圈分设；c ）进、出料方便；d ）导气管和输气管不被损害；e ）进、出料中线夹角应大于90℃，进料间蹲位板面应高于发酵间平面。
2.3发酵间的设计水压式沼气池发酵间的设计可按下列步骤进行： 1）确定池容预计池容产气率家庭人口数用气水平池容⨯=2）确定贮气量21⨯⨯=池容池容产气率贮气量 3）计算圆筒形发酵间容积：圆筒形发酵间由池盖、池身、池底组成。
三个部分的容积计算公式如下：图2-1圆筒形沼气池池体尺寸()⎪⎭⎫ ⎝⎛-=+=336112121211f r f f R f V ππ2-1 ()⎪⎭⎫ ⎝⎛-=+=336222222222f r f f R f V ππ2-2 H R V 23π= 2-3 式中：V 1、V 2、V 3—分别为池盖容积、池底容积、池身容积；21,f f —分别为池盖矢高、池底矢高；r 1—池盖曲率半径，他与其他尺寸的关系式为： ()2121121r f R f +=； 2-4 r 2—池底曲率半径，他与其他尺寸的关系式为： ()2222221r f R f += ； 2-5 R —池体内经； H —池身高度； π—圆周率，取3.14。
①按下式计算发酵间池盖削球体矢高11a Df = 2-6式中：f1—池盖削球体矢高 m ；D —圆柱体形池身直径 m ； a 1—直径矢高的比值，取5~6。
②按下式池盖削球体矢高：22a Df = 2-7式中：f2—池底削球体矢高 m ；D —圆柱体形池身直径 m ； a 2—直径矢高的比值，取8~10。
综合圆形沼气池的内力结构计算、材料用料计算和施工、管理、使用技术等各种因素，一般认为，当池盖矢跨比511=D f ，池底矢跨比812=D f 和池身高5.2DH =时，沼气池的尺寸比较合理。
将511=D f ，812=D f ，5.2D H =，2D R =分别带入2-1、2-2、2-3后进行整理，得32210827.052356D D D D V =⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=π32220501.082386D D D D V =⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=π3233142.05.22D D D V =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛•=π则发酵间的总容积计算为：33333214470.03142.00501.00827.0D D D D V V V V =++=++=即4470.03VD =故()m V D 0.34470.0124470.033===即可确定发酵间的直径为3.0m 1）池盖削球体矢高为 )(600.05.31m f ==2）池盖削球面曲率半径为1212184f f D +=ρ 2—8 代入数据的18.26.086.043221=⨯⨯+=ρm 3) 池底削球体矢高为m f 38.08.32==4) 曲率半径为2842222f f D +=ρ 2—9 代入数据得19.338.0838.043222=⨯⨯+=ρm 5) 发酵间的高为)(2.15.20.3m H ==6) 发酵圆柱桶半径为)(5.12.3m R ==发酵间具体的计算数据如下表所示：表2-1 发酵间参数4）确定进料管安装位置：水压式沼气池进出料管的水平位置，一般都确定在发酵间的两端。