沼气池的设计

河南城建学院

《固体废物处理与处置》

课程设计

——水压式沼气池设计

班级：0214091

专业：环境工程

课程名称：固体废物处理与处置

姓名：xxxxxxxx

指导老师：xxxxxxxxx

环境与市政工程系

2011年12月

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。

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

六立方米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。本次设计采用的池容产气率为0.2 m3／（m3. d）。

3、该农户家共5人，畜生（猪）共2头。

4、贮气量：贮气量系指气箱内的最大贮气量。农村家用水压式沼气池的最大贮气量以12H产气量为宜，其值与有效水压间的容积相等。

5、池容：指发酵间的容积。农村常用的有4，6，8，10 m3

等。本次设计的农村家用水压式沼气池的池容积为6m3。

6、投料率：指最大投入的料液所占发酵间容积的百分比一般在80%~95%。

四、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，基本流程图如图所示

这种工艺的发酵期因季节和农用情况而定，一般为五个月左右，运行中要求定期补充新鲜原料，以免造成产气量下降，该工艺主要缺点使是出料操作劳动量大。

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，提高原料利率和沼气池负荷能力，达到较高的产气率；工艺自身消耗能少，简单方便，容易操作。

我们选择的是自然温度连续投料发酵工艺。

五、发酵料液的计算

发酵料液体积的计算

V1=[(n1+n2)k2+n3]T

V1=[(5×0.006＋2×0.08)×0.80+0.000]×35m³=5.85 m³

式中V1—发酵料液的体积，M³；

n1—产人粪便总量。按5口人×0.006／（人. d）取值；

n2 —产牲畜粪便总量。按2头猪×0.08／（头d）取值；

n3—每日舍外能定量收集粪便总量，M³/d,取0.000

k2—收集系数。取值0.80

T—原料停滞期（d）平坝农业区取35。

气室容积的计算

V2=1/2·V1·k3

式中V1—发酵料液体积，m3；

V2—气室容积，m3；

k3—原料产气率，本次试验为0.2,为常温下产气率。

V 2=1／2×5.32×0.2=0.53 (m 3)

六、厌氧发酵间的设计

1.发酵间的容积

V=（V 1+V 2）·k 1

式中 V —发酵间的容积，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0.9~1.05。 本次设计取K 1 =1.0

V=（5.32+0.53）×1.0=5.85m ³

2.发酵间各部分尺寸确定

沼气池的直径根据题目要求及经验和平面设计，确定为

2.4m

（1）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，m ；

a 1—直径与池体矢高的比值，取值范围5~6，取5。 f 1=2.4/5=0.48(m)

②池盖削球体净容积

Q 1=6 f 1(3R 2+f 12

)

式中 Q 1—池盖削球体净容积，m 3；

π—圆周率，取3.14；

f 1—池盖削球体矢高，m ；

R —池身圆柱体内半径，m 。

则 Q 1=3.14/6×0.48×(3×1.22+0.482)=1.14（m 3

） （2）发酵间池底球体矢高和净容积。

①池底削球体矢高

f 2=D/α 2

式中 f 2--池底削球体矢高,m;

D —池身圆柱体直径，m ；

α2—直径与池底矢高的比值，取值范围8-10，取8 那么 f 2=2.4/8=0.3（m ）

②池底削球体净容积

Q 3=6

f 2(3R 2+f 22

) 式中 f 2--池底削球体矢高,m;

Q 3—发酵间池底削球体净容积，m 3；

π—圆周率，取值3.14。

则 Q 3=3.14/6×0.3×(3×1.22+0.32) =0.69（m 3）

（3）发酵间池身圆柱体容积和池墙高度。

①发酵间池身圆柱体容积

Q 2= V - Q 1- Q 3

式中 Q 1—池盖削球体净容积，m 3；