固体废物处理课程设计指导书.docx

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固体废物处理课程设计指导书

固体废物处理课程设计指导书

一、题目：

100m3/d污泥厌氧消化池设计

二、内容：

设计日处理（80~260）M3的中温定容式污泥厌氧消化池。

三、原始数据及操作条件要求

1．污泥的含水率96.5%，污泥全年平均温度25°C，日平均最低温度23°C；

2．大气的全年平均温度21°C，土壤冬季计算温度10°C，冬季冻土深度0.6米，土壤全年平均温度23°C，冬季室外计算温度3°C；

3．当地底下水位深度7米（距地表）；

4．采用中温消化，消化温度控制在33—35°C，消化池需加热和搅拌。

四、污泥厌氧消化的概述

1．基本定义（什么叫厌氧消化）；

2．处理的对象（如食品废料，城市废水污泥,……）

3．意义作用;

4．有机物厌氧消化（厌氧发酵）的基本原理；

5．影响厌氧消化的因素；

6．厌氧消化池的类型；

7．工艺流程。

厌氧消化池的类型：

按容积大小可分为：

●小型<2500m3

●中形≈5000m3

●大型>10000m3

按处理负荷可分为：

●标准负荷消化池，无需加热搅拌（消化时间长，已淘汰）

●高负荷消化池，有需加热搅拌（消化时间短）

按结构可分为：

●固定盖式（定容式）

●浮定盖式（动容式）

按温度可分为：

●低温<20°C自然消化（很少采用）

●中温30~35°C加热搅拌（人工控制消化）

●高温>50°C加热搅拌（人工控制消化）

工艺流程：

泵

五、定容式消化池尺寸的计算

1．设计的概述：

对四种设计方法进行简介

（1）按污泥的投配率计算，即每天投加的新鲜污泥量（m3）与消化池容积的比例（%），

式中V—消化池的计算体积，m3；

w—每日新鲜污泥量，m3；

n—污泥投配率，%，对中温消化n=6~8%。

（2）

按有机物负荷计算

式中V—消化池的计算体积，m3；

Sv—污泥中有机物重量，kg/d；

S—消化池有机物负荷，kg/m3·d，取1.6~3.2。

（3）按消化时间计算

式中V—消化池的计算体积，m3；

w—每日新鲜污泥量，m3/d；

w1—每日排出消化池的熟污泥量，m3/d；

T—消化时间，d。

（4）按固体停留时间Tc计算

2．消化池的结构及尺寸计算

●池体部分埋地下，下锥体的位置需高于地下水位至少7m，防止地下水污染；

●保温层要延伸到地下，一般在冻土层下；

●需要确定和计算的尺寸：

D、h1、h2、h3、h4、d1、d2、α1、α2、δ。

●由经验确定某些尺寸：

V（m3）

50

100

200

300

400

500

1000

1500

2000

2500

D（m）

4.4

5.52

7.0

8.0

8.8

9.4

11.88

13.6

15.0

16.14

d1=2m左右，d2=1m左右，h1=1m左右，h3≧D/2，α1=200，α2=250~300。

●需计算的尺寸：

3．消化池的有效容积计算

消化池中液面高度最多至上锥体高度1/2处。

VII,VIII,VIV

VII+VIII+VIV>V0,V0为所需容积

4．消化池各部分表面积计算

消化池总表面积A=AI+AII+AIII+VIV

AIII=AIII地表+AIII地下

一般，池体地上高=60%h3,池体地下高=40%h3。

5．消化池各部分厚度

●建筑材料：

钢筋混凝土。

●池盖厚度250mm，池壁厚度400mm，池底厚度700mm。

六、定容式消化池加热系统的计算

1．基本参数

●新鲜污泥的比热c=4.168×103J/L·℃

●消化池各部分传热系数要求：

集气罩和上锥体（池盖）：

k≤2.9308×103J/m2·h·℃

池体（池壁）：

k≤2.5121×103J/m2·h·℃

下锥体（池底）：

k≤1.8841×103J/m2·h·℃

2．计算所需热量

●提高新鲜污泥温度至消化温度全年所需的平均热量

QA=V``/24×（td-ts）×c×103

QA—全年所需平均热量，J/h;td—消化温度，℃；

ts—污泥全年平均温度，℃；c—污泥的比热；

V``—每天每座消化池投加的新鲜污泥量，m3/d.

●提高新鲜污泥温度至消化温度全年所需的最大热量

QAma=V``/24×（td-tsmin）×c×103

tsmin—污泥日平均最低温度，℃

●消化池耗热量计算

QB=ΣA·k·（td-tA）×1.2

A—池盖、池壁、池底的散热面积，m2;

k—池盖、池壁、池底的散热系数，J/m2·h·℃;

tA—池外介质（大气，土壤）温度，℃；

td—消化温度，℃。

QB=QB池盖+QB池体大气+QB池体土壤+QB池底

计算最大耗热量QBmax

●所需总热量

平均热量Q=QA+QB最大热量Qmax=QAmax+QBmax

3．保温层计算

●常用保温材料：

聚氨酯泡沫塑料，导热系数λ=83.74J/m2·h·℃

●混凝土的导热系数：

λ=5.5684J/m2·h·℃

●要达到良好的保温效果，要求保温层的导热系数λ≤4.186J/m2·h·℃

●消化池各部分导热系数要求：

池盖λ≤2.931×103J/m2·h·℃

池壁λ≤2.512×103J/m2·h·℃

池底λ≤1.884×103J/m2·h·℃

●各部分散热系数

污泥将热量传到钢筋混凝土池壁时α=1256.04J/m2·h·℃

污泥气体将热量传到钢筋混凝土池壁时α=31.4J/m2·h·℃

当空气为介质时，池壁至空气的散热系数α=12.56~33.5J/m2·h·℃

当土壤为介质时，池壁至土壤的散热系数α=2.09~6.28J/m2·h·℃

●保温层厚度计算

保温材料：

聚氨酯泡沫塑料

厚度

δB—保温层厚度，mm

λG—池盖、池壁、池底的钢筋混凝土导热系数，J/m2·h·℃

kG—池盖、池壁、池底的导热系数允许值，J/m2·h·℃

δG—池盖、池壁、池底的钢筋混凝土厚度，mm

λB—保温材料导热系数，J/m2·h·℃

4．消化池加热量计算

●加热方法：

池内蒸汽直接加热。

●饱和水蒸气绝对压力49.03×104Pa,温度151.11℃

5．所需蒸汽量计算

Qmax—每座污泥消化池全年的最大耗热量，J/h;

I—饱和蒸汽的含热量，2747.8×103J/kg;

Id—消化温度时，污泥的含热量，Id=td×4.18×103J/kg,

td消化温度=33~35℃。

6．蒸汽竖管直径计算

（mm），取整数

ρ—蒸汽密度，kg/m3

v—蒸汽流量，3~5m3/sec

7．搅拌计算（略）

8．投配、排泥、溢流计算（略）

七、设计成果

说明书，消化池结构图（正剖面视图、俯视图、重要部位局部图）

八、任务

学号

1-5

6-10

11-15

16-20

21-25

26-30

31-35

36-40

41-45

46-51

处理量，m3/d

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

九、主要参考文献

[1]崔玉川，马志毅等.废水处理工艺计算.北京:

水利出版社,1994.

[2]金儒霖，刘永泳编著.污泥处置.北京:

中国建筑工业出版社,1982.

十、装订顺序：

封面—任务书—说明书目录—说明书正文—图纸。

十一、说明书格式：

参照毕业论文（设计）手册