水压式沼气池建设设计说明书

1、水压式沼气池建设设计说明书1.1沼气池发展的研究与现状业、非、拉许多国家都或多或少在农村建立了一些沼气池。如在19831984年，巴西建3033口，使用率达60%古巴建池552口，使用率60%危地马拉建池105口，使用率58%洲I的阿尔及利业原届法国殖民地，法国人塔谢尼尔爱斯曼(Ducellie:lsman)于1938年在国国立农业学校就开始了厌氧消化的研究并取得了成果，于1941年和1942年取得法国专，引起了广泛关注，荣获了国家工业促进会授与的金质奖章。肯尼业THHutchinson在954年开始研究猪粪的消化，他的一个家庭用消化器，每天产沼气12m。在东南业国家，如菲律宾，主要的研究活动

2、集中在国家科学技术研究所、菲律宾大学以马业农场。在国家科学技术研究所的指导下，已建成3100个中国台湾型沼气池。南朝鲜已建池20,000多口，我国台湾也建池近万口。早在上世纪60年代.我国农村地区就出现了沼气池.农户只需在自家屋后挖一个4至10m3的池子.用石灰或粘土密封池底和四壁.留一个填料口和一个出渣口.然后每周大概填入1m3猪、牛等牲畜粪便和尿液.并注意不让肥皂水、洗衣粉水等碱性物质流入沼气池.就可以实现沼气原料的自然发酵.用这种方法产生的沼气.可供3至5人的农户全天照明和做饭.可以说是既便宜乂方便。自上世纪70年代.随着农村圈养牲畜的增多.沼气原料日益丰富.而且由于十分适用于农村大食堂

3、和煮大锅猪食等.对于沼气的利用在当时一呼白应.几乎风靡全国农村。目前，中国约有二千万人口使用了沼气，年产招气十亿多立方米，是世界上建造沼气发酵装置最多的国家。近几年来，推广沼气已从农村发展到城镇。在城镇，结合环境保护，在发酵原料比较集中而数量比较稳定的农牧场、食品厂、洒厂等轻工企业单位，兴建了一万多个大、中型沼气池，发酵总容积约31万多立方米。城镇推广大、中型沼气池经济效益比小型农村家用沼气池显著。四川省乐至果洒厂修建了2x1O00彭的发酵装置，日产沼气3000m3发酵后的制洒废液，COD去除率为92%BO去除率达95%大大减轻了对环境的污染。所产沼气除供应一个2x12直瓦的沼气发电站和4吨卡

4、车外，还解决了全厂职工的生活用能，余下的沼气直接为烧煤锅炉助燃。除环境效益外，五年就可收回投资。我国农村家用沼气池，绝大多数是混凝土结构的水压式沼气池，有1一2万个是红泥塑料半塑式或分离浮罩式沼气池。据典型测试和调查，在南方一个正常使用的家用沼气池，一股一年可产沼气25300m3能解决八至十个月的炊事燃料，加_L肥料收入，在23年内就可以从所获得的直接收益中收回建池投资。水压式沼气池世界上称为中国式沼气池，它象印度的哥巴沼气池一样，是农村家用沼气池的一种典型池型，现在已为第三世界各国采用推广。1.2厌氧制沼在能源利用方面的优点我国在垃圾回收及综合利用方面有着长期实践和成功经验。20世纪90年代

5、以来，政府日益重视垃圾量的减量化和资源化，一部分城市还开展了垃圾分类收集的试点工作，并且绝大部分城市已将垃圾分类收集、资源化综合利用作为城市垃圾处理的重要内容进行规划，但就整体水平而言，我国城市垃圾的减量化与资源化工作才刚刚起步，远远落后于发达国家，垃圾回收和综合利用的前景十分广阔。沼气作为一种活洁的可再生能源.不仅可供照明、做饭、取暖.而且废渣经过发酵和脱硫后.由于病菌较少.还可以作为一种很好的有机肥.有利于防止土地板结。其中厌氧制沼技术在能源利用方面主要有以下几方面的优点：(1) 可再生性：沼气资源均为年复一年，可以不断再生的生物能源。并且随着农业生产的发展而增加，是“取之不尽，习不之竭”

6、的。(2) 分散性：农村地域辽阔，人口众多，居住分散，沼气资源丰富多样，各地都有。为就地开发、就地使用提供了方便的条件。(3) 多用性：沼气资源既可以投入沼气池发酵产生沼气，也可以直接作为燃料，供炊事之用；还可以用作饲料，发展畜牧业；用作肥科，发展农业生产；用作工业原料，发展造纸工业等。2水压式沼气池介绍2.1水压式沼气池的结构水压式沼气池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，主要结构包括进料问、发酵问、出料管、水压问、导气管几个部分。2.1.1进料问进料问使用混凝土浇筑的水泥管，包括进料口和进料管，一般做成斜管插入池墙至发酵问，以方便进料。进料管的下端开口位

7、置的上沿，应在从池底到气箱顶盖的1/21/3处，不能太高或太低。太高，会缩小气箱的容积，使沼气池贮存量减小。太低，投入的发酵原料不易进到发酵间的中心部位。池子浅时，进料管要安在池底到气箱顶盖的2/3处（即上部占2/3）;池子深时，进料管安在池底到气箱顶盖的中间（即据上部和下部各占1/2处）。进料间的大小，依据沼气池的容积大小而定，但一般不宜太大。2.1.2发酵问和气箱发酵问和气箱，这两部分实际上是一个整体，即沼气池容积下部是发酵问，上部是气箱。他们是产生和贮存沼气的地方。因为沼气轻，乂不溶于水，所以各种有机物在发酵问经发酵产生出来的沼气，都上升到顶盖下部，排挤发酵液倒进、出料问，使沼气充满气箱

8、。当沼气贮气量逐渐增加时，压力随之增大，沼气占有的体积也相应增加。发酵问和气箱的空间总体积，成为沼气池的有效容积。容积多大合适，要看使用沼气数量的多少而定。2.1.3出料管和水压问出料管乂称水压箱。沼气池的出料间与主池体相通，它的水位随气体的产生、消耗而升降，可以使气箱内的沼气保持相对的压力，起到水压箱的作用，并兼做平时小出料作用。水压问的容积大小，要根据沼气池的沼气产量的高低、气压大小和贮气方式而定。2.1.4导气管导气管的主要作用是输送沼气。他的下端固定在活动盖板上，与气箱相通;上端接输气管，将沼气输送到沼气炉里。2.2水压式沼气池的原理下图为水压式沼气池的结构：图2.1水压式沼气池工作原

9、理示意图水压式沼气池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、发酵问、出料管、水压问、导气管几个部分（结构如上图所示）其工作原理为：产气阶段，发酵池内发酵产气，发酵间的气压随产气量增加而增大，造成水压问液面高丁发酵问液面：使用沼气时，发酵问压力减小，水压间液体被压回发酵问。在设计沼气池时，可以采用增大有效水压问容积的方法（即增大有效水压问表面积)，这样，在逐步加料的过程中，可以提高零压线的位置，增加发酵问的容积，提高产气率，提高沼气的利用率，料液也不会从水压问溢出。3设计原则及基本参数3.1设计原则(1) 沼气池宜建在畜圈或厕所地表以下，进料问

10、与人、畜粪入口相连通。(2) 坚持适用、卫生、平面布局合理，外型美观。(3) 池盖顶端复土厚度不小丁200mm(4) 强度安全系数KA2.65。(5) 正常使用寿命20年以上。3.2设计基本参数(1) 气压：池内正常工作压力v800mm水柱(即压强P0.08公斤/厘米)。(2) 池容产气率：指每立方米发酵池容积1昼夜的产气量，单位为m3沼气/(m3?d)。我国通常采用的池容产气率包括0.15、0.2、0.25和0.3几种，本设计为0.2m3/(m3?d)。(3) 贮气量：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，其值与有效水压问的容积相等。(4) 池容：发酵间的

11、容积。农村家用水压式沼气池的池容积有4m3、6m3、8m3、10m3等几种。本设计为10.5m3。投料率：之最大限制投入的料液所占发酵问容积的白分比，一般在85%95%之间为宜。本设计投料量为小丁发酵问总容积的90%。(5) 地面活荷载：200"/甬(6) 池盖覆土最薄处厚：250mm(7) 地基允许承载力：5t/m2(8) 未考虑池内产生负压力情况。4设计计算书4.1工艺流程设计采用自然温度连续投料发酵工艺，以人、禽畜粪便及蔬菜秸秆为发酵原料,定时定量投料和出料，简单工艺流程如下。人畜粪便(宵草及农业废物)T进料问T厌氧发酵问T水压问T农田。4.2发酵间各部分尺寸的确定(1) 沼气

12、池的直径根据用户平面布置确定。考虑充分利用土地资源、平面布局紧凑的原则，确定沼气的直径为D2.5m。池盖球体欠高fifiD.i式中：D圆柱体形池身直径，m；i直径欠高的比值，该值一般取在56,本设计取i5。代入数据得：fi2.5.50.5m池盖削球体净容积QiQi-fi(3R26fi2)式中:fi池盖球体欠高，m；R池身圆柱体内半径,2.5i.25mo2代入数据得:-3.1416223Q1-0.5(31.2520.52)1.3m36池底削球体欠高f2f2D.2式中：D圆柱体形池身直径，m;2直径与池底欠高的比值，该值一般取在810，本设计取28代入数据得：f20.31m8(5)池底削球体净容积

13、Q3Q3式中：R池身圆柱体内半径,f2池底削球体欠高，2.52_2-f2(3Rf2)6mom。代入数据得：31416ooQ3-0.31(31.2520.312)0.78m36发酵问池身圆柱体净容积Q2Q2VQ1Q3式中：Q1池盖削球体净容积，m3;Q3净一池底削球体净容积，m3;V发酵问总容积，m3。代入数据得:Q210.51.30.788.42m3发酵问池身圆柱体高的HuQ2H下式中:Q2净一发酵问池身圆柱体净容积,R池身圆柱体内半径，m。代入数据得:,:8.42H三1.71m3.14161.252池盖削球体内表面积Si_2Si(Rfi2)式中:R池身圆柱体内半径，m；f1池盖球体欠高，m0

14、代入数据得:S13.1416(1.2520.52)5.70m2(9) 圆柱体池身内表面积&S22RH式中:R池身圆柱体内半径，m；H池身圆柱体高的，m。代入数据得：52 23.14161.251.7113.43m2池底削球体内表面积S322S3(Rf2)式中：R池身圆柱体内半径，m；f2池底削球体矢高，m。代入数据得：22253 3.1416(1.2520.312)5.21m2发酵问内总表面积SSS1S2S3式中：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。代入数据得：2S5.7013.435.2124.34m4.3进料口的设计进料口由上部

15、长方形槽和下部圆管组成，其中上部长方形槽几何尺寸是长X宽X深=600mm320mm500mm;下部圆管采用=300mm预制混凝土管，管与墙角为40。死气箱拱的高f死f死hih2h3式中：hi池盖拱顶点到活动盖下缘平面的距离，该值一般在1015cm之间,本设计取h|14cm;h2到气管下露出长度，该值一般在35cm之间，本设计取h24cm;h3到气管下口到液面的距离，该值一般取在2030cm,本设计取h325cm。代入数据得：f死1442543cm0.43m池盖的曲率半径11土(r2f12)式中：R池身圆柱体内半径，m；f1池盖球体欠高，m。代入数据得：11(1.2520.52)1.81m20.

16、5(1) 死气箱容积V死式中：f死一一死气箱欠高，m；1池盖曲率半径，m0代入数据得：20.433V死3.14160.432(1.81)0.97m33(2) 投料率根据死气箱容积，可计算出沼气池投料率。投料率V*死100%V式中：V发酵问总容积，m3;V死一一死气箱容积，m3。代入数据得：投料率10.50.97100%90.7%10.5最大贮气量V贮、一、1贮=容容X池容广气率X-2代入数据得：13V贮10.50.21.05m32(3) 气箱总容积V气式中:V死一一死气箱容积，m3;V贮最大贮气量,m3。代入数据得：V气0.971.052.02m3气箱在圆筒形池深部分的容积V筒V筒=V气-Qi

17、式中：V气气箱总容积，m3;Qi池盖削球体净容积，m3。代入数据得：一一3V筒2.021.300.72m圆筒形池身内气箱部分的高度h筒V筒h.一.隔-R2式中：V筒一一气箱在圆筒形池深部分的容积，m3;R池身圆柱体内半径，R1.4mo代入数据得：h筒一07220.15m3.14161.252这个位置就是发酵问最低液面位在池盖与池身交接平面以下h筒的位置上进出料管的安装位置4.4水压间的设计依据国标GB-4750-2002,8m3现浇混凝土结构圆筒形水压式沼气池及水压间选用尺寸，选取池容为10.5m3,产气率为0.2m3/(m3?d)的现浇混凝土结构圆筒形水压式沼气池水压问内径：1.37m;高0

18、.68m;有效容积为：0.901m3;溢流口底面标高：0.05mmo5圆筒形水压式沼气池施工及材料设计5.1圆筒形水压式沼气池整体现浇施工(1)打开挖支模现浇注法按图纸放线并挖去取全池土方，先浇好池底，然后浇注池墙和池盖混凝土。池墙外模可利用原状土壁，池墙和池盖内膜可用钢模、木模、砖模等。当拱盖采用伞形工具式模板时，模板应做到几何尺寸准确、钢度大、拆装简便。混凝土浇注要连续、均匀对称、振捣密实、由下而上进行。池盖外表采用原浆反复压实抹光，注意保护。(2)抽模土胎浇注法按设计图的尺寸，先抽槽取土，即挖取池墙沟槽的土，并修整好表面，再做好池盖的土胎膜，刷上隔离剂，一次浇注池墙和池盖的混凝土。当混凝

19、土达到设计强度的70%t,由活动盖口取出池芯土，然后浇注池底混凝土。浇捣混凝土要连续进行，不流施工缝，振捣要密实，注意养护。5.2圆筒形水压式沼气池材料设计依据国标GB-T4750-2002T表5.1为410m3圆筒形水压式沼气池材料设计。本设计为池容为10.5m3，产气率为0.2m3/(m3?d)的混凝土结构圆筒形水压式沼气池，依据上表，则可以选取设计材料：选取混凝土体积为2.218m3,其中水泥592kg，中砂1.052m3,碎石1.625m3，池体抹灰体积为0.454m3,水泥185.5kg,中砂0.425m3;水泥素浆水泥10kg;硅酸钠6.5kg,或石蜡6.75kg;合计材料用量，水

20、泥787.5kg，中砂1.477m3，碎石1.625m3表5.1圆筒形水压式沼气池材料设计沼气池容积3m混凝土体积，m3水泥，kg中砂，m3”十3碎石，m41.2573500.6220.95961.6354550.8091.2582.0175610.9971.54102.2396231.1071.71沼气池容积3m池体抹灰水泥素浆体积，m3水泥，kg中砂，m3水泥，kg40.2771130.259660.3471420.324780.401630.3749100.5082080.47511沼气池容积3m硅酸钠或石蜡合计材料用里硅酸钠，kg石蜡，kg水泥，kg中砂，m3"十3碎石，m4444690.8810.9596556041.1331.258667331.3711.541077.58421.5821.716总结通过本次的课程设计，我们学到了沼气池设计的步骤和需要注意的地方，在这次课程设计中不但提高了动手能力而且进一步理解和掌握了所学知识。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重