固体废物处理工程设计Word格式.docx

固体废物处理工程设计Word格式.docx

《固体废物处理工程设计Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《固体废物处理工程设计Word格式.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

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升降，使气室的气压自动调节。

（1）水压式沼气池型有以下几个优点：

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。

（2）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（即40～160厘米水柱）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，池内浮渣容易结壳，又难于破碎，所以发酵原料的利用率不高，池容产气率（即每立方米池容积一昼夜的产气量）偏低，一般产气率每天仅为0.15米3/米3左右。

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。

沼气池采用中温厌氧发酵发酵温度维持在30～35℃，此发酵工艺有机物消化速度较快，产气率高，与高温发酵相比，所需热量要少得多。

从能量回收的角度，该工艺被认为是一种较理想的发酵工艺类型。

目前世界各国的大、中型沼气工程普遍采用此工艺。



有机物厌氧发酵依次分为液化、产酸、产甲烷三个阶段（如图1所示）。

各阶段各有其独特的微生物类群起作用。

液化阶段起作用的细菌称为发酵细菌，包括纤维素分解菌、脂肪分解菌、蛋白质水解菌。

产酸阶段起作用的细菌是醋酸分解菌。

这两个阶段起作用的细菌称为不产甲烷菌。

产甲烷阶段起作用的细菌是甲烷细菌。

图1厌氧发酵三阶段

目前，我国农村所用的沼气池绝大大部分为立式圆形水压式，这种池型，已有60年以上历史和运行经验，特别收到发展中国家的欢迎，被誉为“中国式”沼气池。

这种沼气池的优点：

结构简单，造价低，施工方便。

通常，建造种池主要考虑一下因素：

第一，在选择池基时要靠近厕所牲畜圈，使粪便自动流人池内，便于进料，方便管理；

第二，要有利于保持池温，提高产气率；

第三，有利于改善环境卫生。

第四，为了保持沼气池温度，水压式沼气池一般采用地下埋没的方式。

2工艺流程

2.1水压式沼气发酵工艺类型

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。

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投料，见图2

图2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。

本设计选择的是自然温度连续投料发酵工艺。

3发酵料液的计算

3.1发酵料液体积的计算

V1=[（n1+n2）k2+n3]T

V1=[（0.03＋0.32）×

0.6+0.034]×

30=7.32m3

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4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0.034

k2—收集系数。

取值0.6

T—原料停滞期（d）蔬菜区T取30

3.2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0.22，为常温下产率。

V2=1／2×

7.32×

0.22=0.8052（m3）

4发酵间的设计

4.1发酵间的容积

发酵间见图2

V=（V1—V2）·

k1

式中V—发酵间的容积，m³

;

V1—发酵料液体积，m³

；

V2—气室容积，m³

k1—容积保护系数，取0.9~1.05。

本次设计取k1=0.9

V=（7.32-0.8052）×

0.9=5.86m³

Q1

f1

Q2VH

Q3f2

D

R

图2

4.1.1发酵间池盖削球体矢高和净容积

①池盖削球体矢高

f1=D/a1

式中f1——池盖削球体矢高，m；

D—圆柱体形池身直径，m；

α1—直径与池体矢高的比值，取6。

f1=2.8/6=0.47（m）

②池盖削球体净容积

Q1=π/6f1（3R2+f12）

式中

Q1—池盖削球体净容积，m3

π—圆周率，取3.14；

f1—池盖削球体矢高，m；

R—池身圆柱体内半径，m。

则Q1=3.14/6×

0.47×

（3×

1.42+0.472）=1.5（m3）

4.1.2发酵间池底球体矢高和净容积

①池底削球体矢高

f2=D/α2

式中f2--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8那么

f2=2.8/8=0.35（m）

②池底削球体净容积

Q3=π/6f2（3R2+f22）

式中f2--池底削球体矢高,m;

Q3—发酵间池底削球体净容积，m3；

π—圆周率，取值3.14。

则Q3=3.14/6×

0.35×

1.42+0.352）=1.1（m3）

4.1.3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

Q2=V-Q1-Q3

式中Q1—池盖削球体净容积，m3；

V—发酵间总容积，m3；

Q2—发酵间池身圆柱体容积，m3；

Q3—发酵间池底削球体净容积，m3。

Q2=5.86-1.5-1.1=3.26（m3）

②发酵间池身圆柱体高度

H=Q2/πR2

式中π—圆周率，取值3.14；

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=3.26/（3.14×

1.42）=0.53（m）

4.2发酵间内总面积

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盖削球体球面内表面积

S1=π（R2+f12）

式中S1—池盖削球面内表面积，m3；

R—池身圆柱体半径，m；

f1—池盖削球面矢高，m；

S1=3.14×

（1.42+0.472）=6.848（m2）

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；

S2=2×

3.14×

1.4×

0.53=4.66（m2）

③池底削球体内表面积

S3=π（R2+f22）

式中S3—池底削球体内表面积，m2；

f2—池底削球面矢高，m；

R—池身圆柱体内半径，m；

π—圆周率，取值3.14。

S3=3.14×

（1.42+0.352）=6.539（m2）

④发酵间总表面积

S=6.848+4.66+6.539=18.047（m2）

5进料口（管）的设计

5.1最大贮气量

进料口（管）由上部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×

宽×

深=600mm×

320mm×

500mm；

下部圆管才用∮300预制混领土管，管与池墙角为35°

。

（1）死气箱拱的矢高

f死=h1+h2+h3

式中h1—池底拱顶点到活动盖下缘平面的距离，该值一般在10～15cm之间,取15cm；

h2—导气管下露出长度，取5cm；

h3—导气管下口到液面距离，一般取25cm。

f死=0.15+0.05+0.25=0.45（m）

（2）死气箱容积

V死=πf死2（p1-f死/3）

式中V死，f死，P1—分别为死气箱容积，死气箱矢高，池盖曲率半径。

V死=3.14×

0.452×

（1.9575－0.45/3）=1.18（m3）

（3）投料率。

根据死气箱的容积，可计算出沼气池投料率，即

投料率=（V－V死）/V×

100%

式中V，V死—分别为发酵间容积和死气箱容积，m3；

投料率=（8.0-1.18）/8.0×

100%=85.25%

（4）最大贮气量

V贮=池容×

池容产气率×

1/2

V贮=8.0×

0.22×

1/2=0.88（m3）

5.2气箱总容积

V气=V死+V贮

式中V气，V死，V贮—分别为沼气池气箱总容积，死气箱总容积和有效气箱容积（最大贮气量）。

V气=1.18+0.88=2.06（m3）

5.3发酵间最低液面位

气箱在圆筒形池身部分的容积为

V筒=V气－Q1

V筒=2.06-1.5=0.56（ｍ３）

圆筒形池身内气箱部分的高度为

h筒=0.56/（3.14×

1.42）=0.091（m）

最低液面位在池盖与池身交接平面以下h筒的位置上。

这个位置也就是进出料管的安装位置。

5.4水压间（管）的设计

H水压间=h筒+f死+H-0.8

H水压间=0.091+0.45+0.53-0.8==0.271（m）

有效容积：

V有=池容×

投料量×

V有=8.0×

85.25%×

1/2=0.7502（m3）

H=V有/（3.14×

R2）

0.271=0.7502/（3.14×

R2）

R水压间=0.94

水压式沼气池的尺寸设计完成。

6发酵原料的预处理

1、粪便原料不必进行预处理，作物秸秆必须铡短到5厘米或粉碎。

2、在接种物用量小于20%，鲜粪用量与风干秸秆的重量比小于1:

1时，启动时所用的秸秆原料应进行堆沤处理。

方法有：

（1）池外堆沤：

将原料加水拌匀。

加水量以料堆下部不出水为宜，料堆上加盖塑料膜。

气温在15摄氏度左右时堆沤4-5天，气温在20摄氏度以上进堆沤2-3天。

（2）池内堆沤：

将原料及接种物拌匀后，投入沼气池内进行堆沤，堆沤时间参照池外堆沤。

［接种物］的要求：

1、沼气发酵启动时所用的含有大量沼气发酵微生物的各种厌氧活性污泥称接种物。

在沼气发酵启动时，料液中要添加10%-30%的接种物。

2、老沼气池中的悬浮污泥、各种有机废水沉污泥、河流湖泊底层的沉渣、坑塘污泥和积水粪坑的粪肥等，都可用来作接种物。

所用接种物的挥发性固体含量不低于3%。

［沼气发酵的启动］的注意事项

1、投料：

将预处理的原料和准备好的接种物混合在一起投入池内。

启动时的料液干物质含水量控制在6%-12%。

2、加水封池：

原料和接种物入池后，要及时加水封池。

以料液量约占沼气池总容量积的85%-90%为宜。

然后将盖密封。

3、放气试火：

沼气发酵启动初期，通常不能点燃。

因此，当水压表压力达到20厘米水柱以上时，应进行放气试火。

所产沼气可正常燃烧使用时，沼气发酵的启动阶段即告完成。

［气池的运转管理］的要求

1、当沼气发酵启动之后，即进入正常运转阶段。

为了维持沼气的均衡产气，启动后30天左右就应定时进行补料。

2、正常运转期间进池的秸杆原料，只要铡短或粉碎并用水或发酵液浸透即可。

3、正常运转期间的进料浓度应尽量大一些，干物质含量可以大于8%。

4、为了便于管理和均衡产气，可每隔5-7天补料一次，“三结合”沼气池每天都要有一定量的人畜粪便进入沼气池，产气量不足时，则应每5-7天添加秸秆或青草等原料一次。

5、每隔5-7天搅拌一次，可通过进料口或水压间用木棍搅拌，也可以从水压间淘出料液，再从进料口倒入进行搅拌。

若发生浮料结壳并严重影响产气时，则应打开活动盖进行搅拌。

冬天减少或停止搅拌。

7安全注意事项

1、沼气发酵启动过程中，试火应在灯、炉具上进行，禁止在导气管口试火。

2、沼气池在大换料时，要把所有盖口打开，使空气流通，在末通过动物实验证明池内确系安全时，不允许工作人员下池操作。

3、池内操作人员不得使用明火照明，不准在池内吸烟。

4、池内操作人员不得使用单人操作，下池人员要系安全绳，池上要有人监护。

以防万一发生意外可及时进行抢救

5、沼气池进、出料口要加盖。

6、输气管道、开关、接头等处要经常检修，防止输气管路漏气和堵塞。

水压表要定期检查。

确保水压表准确反映池内压力变化。

要经常排放冷凝水收集器中的积水，以防管道发生水堵。

7、活动盖密封情况下,进出料的速度不宜过快,保证池内缓慢升压或降压。

在沼气池日常进出料时，不得使用沼气燃烧和有明火接近沼气池。

参考文献

[1]《固体废物处理处置与资源化》

[2]《固体废物处理与处置实践教程》

[3]《中国沼气》

[4]《吉林省农委科教处供稿》