农家用沼气池课程设计模板

1、固固体体废废物物处处理理与与处处置置课课程程设设计计题目: 农家用沼气池设计 院 系： 地球与环境学院 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 刘 少 敏 2014 年 1 月 6 日- 1 -安徽理工大学课程设计（论文）任务书 地球与环境学院 院系 环境工程 教研室学 号学生姓名专业（班级）环境工程 11-1、2设计题目农家用沼气池设计设计技术参数1.家庭人口数 4-10 人2.牲畜数量 4-10 个。3.收集系数为。 0.504.池容产气率为 。330.15/()mmd设计要求1.发酵料液计算 2. 发酵间的设计3.进料间的计算4.死气箱的计算5.投药率6.水压间的设计7.沼气池三视

2、图一份工作量1.设计计算说明书 1 份；2.图纸 1 张；3.设计成果打印并装订好，与图纸一起放入专门的牛皮纸袋中。工作计划1.资料收集与整理 1 天；2.设计计算 3 天；3.绘制有关图纸 2 天；4.编写设计说明书 1 天参考资料1. 环保设备设计手册固体废物处理设备2.农村家用沼气池设计规范3.用户沼气池标准图集4.农村家用沼气发酵工艺规程指导教师签字教研室主任签字 年年 月月 日日 - 2 -学生姓名： 学号： 专业班级： 课程设计题目： 指导教师评语： 成绩： 指导教师： 年 月 日- 3 -目目 录录1.引言.- 5 -1.1.引言概述.- 5 -1.2.课程设计的目的.- 5 -

3、2.沼气池工艺流程.- 5 -3.设计原则.- 6 -3.1.必须坚持“四结合”原则.- 6 -3.2.坚持“圆、小、浅”的原则.- 6 -3.3.坚持直管进料，进料口家箅子、出料口加盖的原则.- 6 -4.设计要求.- 6 -5.形状及平面布局.- 7 -5.1.形状.- 7 -5.2.平面布局.- 7 -6.计算过程.- 7 -6.1.基础数据.- 7 -6.2.发酵料液的计算.- 7 -6.2.1. 发酵料液体积的计算.- 7 -6.2.2. 气室容积的计算.- 8 -6.3.发酵间的设计.- 8 -6.3.1. 发酵间的容积.- 8 -6.3.2. 发酵间各部分尺寸确定.- 8 -6.

4、3.2.1. 发酵间池盖削球体矢高和净容积。.- 8 -6.3.2.2. 发酵间池底球体矢高和净容积.- 9 -6.3.2.3. 发酵间池身圆柱体容积和池墙高度.- 9 -6.3.3. 发酵间内总面积.- 9 -6.4.进料间的计算.- 10 -6.4.1. 蹲位板几何尺寸.- 10 -6.4.2. 进料口(管)由上部长方形槽和下部园管组成。.- 10 -6.5.死气箱的计算.- 10 -6.5.1. 死气箱拱的矢高.- 10 -6.5.2. 死气箱容积.- 11 -6.6.投料率.- 11 -6.6.1. 最大贮气量.- 11 -6.6.2. 气箱总容积.- 11 - 4 -目 录6.7.水

5、压间的设计.- 11 -6.7.1. 出料间有三个作用.- 11 -6.7.2. 出料间设计应符合下列要求.- 11 -6.7.3. 发酵间最低液面位.- 11 -6.7.4. 水压间（管）的设计.- 12 -6.7.5. 有效容积.- 12 -7.沼气发酵原料.- 12 -7.1.发酵原料的种类和性质.- 12 -7.2.发酵原料的预处理.- 12 -7.3.原料配比.- 12 -7.4.接种物.- 12 -7.5.沼气发酵的启动.- 13 -7.6.安全注意事项.- 14 -8.粪便无害化卫生要求.- 14 -8.1.粪便无害化处理.- 14 -8.2.高温堆肥.- 14 -8.3.厌氧消

6、化.- 14 -8.4.兼性厌氧发酵.- 14 -8.5.资源化技术措施.- 14 -9.污染控制管理措施.- 15 -10.设计总结.- 15 -11.参考文献.- 15 - 5 -1.1. 引言引言1.1.引言概述1.2.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。2.2. 沼气池工艺流程沼气池工艺流程人畜粪便(青草及农业废物)进料间厌氧发酵间水压(出料)间农田。在有条件的地方，

7、可将人粪便和牲畜粪便分两处进料口进入厌氧发酵间。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

8、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 6.87.53）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。3.3. 设计原则设计原则3.1

9、.必须坚持“四结合”原则- 6 -“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。3.2.坚持“圆、小、浅”的原则“圆、小、浅”是指池型以圆形柱为主，其特点为：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

10、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。3.3.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。4.4. 设计要求设计要求1) 沼气池宜建在畜圈或厕所地表以下，进料间与人、畜粪入口相连通；坚持适用、卫生、平面布局合理，外型美观。2) 池盖顶端复土厚度不小于。200mm3) 强度安全系数，且正常使用寿命

11、 20 年以上。2.65K 4) 最大工作压力。13KPa5) 最小投料量按发酵间总容积的 50%，最大投料量按发酵间总容积的 90%。6) 常贮气量为日产气量的 50%。5.5. 形状及平面布局形状及平面布局5.1.形状发酵间的形状以圆形为主，受占地面积限制或地下水位较高的，可将发酵间设计成椭球形或单跨拱长方形。5.2.平面布局- 7 -6.6. 计算过程计算过程6.1.基础数据位于丘陵农业区，家庭人口 4 人；牲畜数量 3 个；收集系数 0.50；池容（原料）产气率（） ；圆柱体型池身直径为 2m。330.15/mmd发酵间的容积不小于 6.0m3，(养猪超过 10 头或养牛超过 3 头的

12、农户)应采用其它工艺，进行施工设计时，应在有关参数上作调整。6.2.发酵料液的计算6.2.1. 发酵料液体积的计算311223()(0.01 50.08 4) 0.50 407.4Vnn Kn Tm 式中：发酵料液体积；1V3m是产人粪便总量，按常住人口取值；1n330.006/0.013/ddmm人人30.01/m人是产牲畜粪便总量，按养猪头数d 取值；2n330.006/0.15/ddmm头头30.08/m头每日舍外能定量收集粪便总量设为3n30m收集系数，取值 0.5；2K 原料滞留期；蔬菜区 取 30，平坝农业区取 35，丘陵农区取 40 。Tdt6.2.2. 气室容积的计算32131

13、/21/2 7.4 0.150.555VV Km式中：发酵料液体积；1V3m-气室容积；2V3m-原料产气率。3K6.3.发酵间的设计6.3.1. 发酵间的容积3121()(7.40.555) 1.06.845VVV Km式中： 发酵间容积；V3m发酵料液体积；1V3m气室容积；2V3m- 8 -容积保护系数，取，。1K0.9 1.051.06.3.2. 发酵间各部分尺寸确定6.3.2.1.发酵间池盖削球体矢高和净容积。1) 池盖削球体矢高11/2/50.4fD am式中：池盖削球体矢高 ；1fmD圆柱体形池身直径；2m直径矢高的比值，取 。1a5 652) 池盖削球体净容积22223111(

14、3)0.4 (3 10.4 )0.66266QfRfm式中： 池盖削球体净容积；1Q3m圆周率，取3.1416池身圆柱体内半径。Rm3) 池盖削球面曲率半径为2222111424 0.41.4588 0.4Dfmf 6.3.2.2.发酵间池底球体矢高和净容积。1) 池底削球体矢高 22/2/80.25fD am式中：池低削球体矢高 ；2fmD圆柱体形池身直径；2m直径矢高的比值，取 。2a8 1082) 池底削球体净容积22223322(3)0.25 (3 10.25 )0.466QfRfm式中：发酵间池底削球体净容积；3Q3m圆周率，取3.1416池身圆柱体内半径。Rm- 9 -3) 池底削

15、球面曲率半径为2222222424 0.252.12588 0.25Dfmf 6.3.2.3.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32136.8540.6620.45.783QVQQm式中：发酵间池身圆柱体净容积 m3；2Q发酵间总容积；V3m池盖削球体净容积；1Q3m发酵间池底削球体净容积。3Q3m2) 发酵间池身圆柱体高度 2225.7830.922 3.1416QHmR6.3.3. 发酵间内总面积 1) 池盖内表面积 2222211()3.1416 (10.4 )3.64SRfm2) 圆柱体池身内表面积 2222 3.1416 1 0.664.15SRHm 3) 池

16、底削球体内表面积 2222232()3.1416 (10.25 )3.34SRfm4) 发酵间总表面积21233.644.153.3411.13SSSSm式中: 内总表面积，；S2m 池盖削球体内表面积，；1S2m池身圆柱体内表面积，；2S2m池底削球体内表面积，。3S2m6.4.进料间的计算- 10 -6.4.1. 蹲位板几何尺寸1) 普通蹲位板几何尺寸是：长宽厚720mm420mm80mm，中部预留长宽360mm150mm 和长方形孔；2) 防蛆蹲位板几何尺寸：防蛆蹲位板平面和中部方孔尺寸相同，为达到防蛆效果，应在中部方孔下增加高度 120mm，宽度为 40mm 的防蛆线。有条件的应在内表

17、面贴光面瓷砖或玻璃。6.4.2. 进料口(管)由上部长方形槽和下部园管组成。上中长方形槽几何尺寸是长宽深；560320300mmmmmm下中园管宜采用预制混凝土管或现浇混凝土管，管与池墙角不小于200306.5.死气箱的计算6.5.1. 死气箱拱的矢高123=0.100.050.250.40fhhhm死式中： 池底拱顶点到活动盖下缘平面的距离，该值一般在之间,取；1h0.10 0.15m0.10m 导气管下露出长度，取；2h0.05m 导气管下口到液面距离，一般取。3h0.25m6.5.2. 死气箱容积22310.4=()=3.1416 0.4(1.45)0.6633fVfm死死死6.6.投料

18、率根据死气箱的容积，可计算出沼气池投料率，即:()(6.8450.66)=100%100%90.36%6.845VVV死投料率6.6.1. 最大贮气量311=6.845 0.150.513422VVm贮池容产气率=6.6.2. 气箱总容积3=+0.66+0.5134=1.1734VVVm死贮气6.7.水压间的设计- 11 -6.7.1. 出料间有三个作用：1) 出渣；2) 进池维修；3) 调节池内压力；4) 控制最小投料量。6.7.2. 出料间设计应符合下列要求：1) 最大投料量水平线以上为水压间，水压间的断面(水平断面)可以是圆形，也可以是椭圆形或长主形； 2) 发酵间与出料间相连通的门洞几

19、何尺寸是：高度按最小投料量计算，宽度500mm700mm。6.7.3. 发酵间最低液面位1) 气箱在圆筒形池身部分的容积为 31=1.17340.6620.5114VVQm筒气2) 圆筒形池身内气箱部分的高度为220.5114=0.163.1416 1VhmR筒筒最低液面位在池盖与池身交接平面以下的位置上。这个位置也就是进出料管的安装位置。h筒6.7.4. 水压间（管）的设计0.8=0.160.40.920.80.68HhfHm死水压间筒6.7.5. 有效容积：311=6.845 0.15 90.36%=0.4622VVm有池容产气率投料量0.46=0.463.1416 0.68VRmH有水压间水压间7.7. 沼气发酵原料沼气发酵原料7.1.发酵原料的种类和性质人畜禽粪、作物秸秆、杂草菜叶、有机污水等都可以作为沼气发酵的原料。各种发酵原料的产气量有所不同，在 35条件下常用原料每千克干物质的产气量为，30.30.5m- 12 -在 20条件下每千克干物质的产气量为表 1 的。60%原料种类麦秸稻草玉米秸青草牛粪马粪猪粪人粪鸡粪产气量3/mkg0.450.400.500.440.300.340.420.430.49年产沼气需要干物质。3300m1200kg7.2.发