户用型沼气池设计_课程设计

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1、环境工程设计课程设计谭爱冬2010108103目录1前言11.1沼气定义11.2沼气工程原理11.3影响厌氧消化的因素31.4沼气工程的现状和前景41.5沼气发酵的优点52依据53设计说明书53.1设计题目53.2设计目的53.3设计参数63.3.1气压63.3.2池容产气率63.3.3贮气量63.3.4池容63.3.5投料率73.4发酵间设计73.4.1发酵间的容积73.4.2发酵间各部分尺寸的确定73.5进料口设计103.5.1计算死气箱拱的矢高103.5.2死气箱容积113.5.3投料率113.

2、5.4最大贮气量113.5.5气箱总容积113.5.6发酵间最低液面位123.6水压间的设计123.7发酵原料预处理123.8设计沼气池的注意事项124设计计算书134.1工艺流程设计134.2发酵间的容积计算134.3发酵间各部分尺寸的计算144.4进料口计算155设计小结166参考文献1616第1页共17页环境工程设计课程设计谭爱冬20101081031前言1.1沼气定义沼气是有机物质在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发酵作用，产生的一种可燃性气体。由于这种气体最终是在沼

3、泽、湖泊、池塘中发现的，所以人们叫他沼气。沼气含多种气体，主要成分是甲烷（CH4）.沼气细菌分解有机物，产生沼气的过程，叫沼气发酵，根据沼气发酵过程中各类细菌的作用，沼气细菌可以分为两大类。第一类细菌叫分解菌，他的作用是将复杂的有机物分解成简单的有机物和二氧化碳（CO2）等。他们当中有专门分解纤维素的，叫纤维分解菌；有专门分解蛋白质的，叫蛋白分解菌；有专门分解脂肪的；叫脂肪分解菌；第二类细菌叫甲烷细菌，通常叫甲烷菌，他的作用是将简单的有机物及二氧化碳还原成甲烷。因此，有机物变成沼气的过程，就好比工厂里

4、生产一种产品的两道程序：首先是分解细菌将粪便、秸秆、杂草等复杂的有机物加工成半成品——结构简单的化合物；再就是在甲烷细菌的作用下，将简单的化合物加工成产品——即生成甲烷。1.2沼气工程原理沼气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。沼气发酵中生物反应具有多步骤性，而且有许多种微生物参与。厌氧消化实际上是一个具有不同功能的不同种微生物，在沼气发酵这样一个生态环境中共同生存、相互依赖、相互制约的生态平衡系统。沼气产生的基本原理，就是厌氧机理，其发酵的生

5、物化学过程，大致可分为水解、产酸、产甲烷三个阶段。第一阶段（水解阶段）：有机物质（碳水化合物、蛋白质、脂肪等）由发酵细菌（纤维素分解细菌、蛋白质分解细菌、脂肪分解细菌等）的作用，将多糖水解成单糖，蛋白质水解成肽和氨基酸，脂肪水解成甘油和脂肪酸，并进一步降解成各种低级有机酸，如乙酸、丙酸、宜春等。同时，还生成氢气和二氧化碳。16第1页共17页环境工程设计课程设计谭爱冬2010108103第二阶段（产酸阶段）：主要是由产氢细菌和乙酸细菌，将丙酸、乙酸和乙醇等分解，形成氢和乙酸，间或有二氧化碳形成。第三阶段

6、（产甲烷阶段）产甲烷细菌分解乙酸，形成甲烷和二氧化碳，或利用氢还原二氧化碳，形成甲烷，或转化甲酸形成甲烷。在形成的甲烷中，约30%来自氢还原二氧化碳，70%来自乙酸的分解。沼气发酵的三个阶段是相互依赖和连续进行的，并保持动态平衡。在沼气发酵初期，以第一、二阶段的作用为主，也有第三阶段的作用；在沼气发酵后期，则是三个阶段的作用同时进行，到一定时间，保持一定的动态平衡才能持续正常地产气。厌氧发酵一般在沼气发酵池中进行。我国沼气发酵池类型较多，其中，水压式沼气池是在农村推广的主要池型。水压式（圆筒式）沼气池

7、是一种埋设在地下的立式圆筒型发酵池，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、发酵间、出料管、水压间、导气管几个部分。（结构如图1所示）。图1水压式沼气池16第1页共17页环境工程设计课程设计谭爱冬2010108103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，造成水压间液面高于发酵间液面，使用沼气时，发酵间的压力减小，水压间液体被压回发酵间。1.3影响厌氧消化的因素厌氧消化的影响因素主要有：温度、污泥投配率、碳氮比、酸碱度、搅拌程度等1、温度　　温度适宜时

8、.细菌发育正常，有机物分解完全，产气量高。根据操作温度的不同，可将厌氧消化分为：①低温消化：可不控制消化温度(≤30℃);②中温消化：30-35℃;③高温消化：50-56℃。实际上，在0-56℃的范围内，产甲烷菌并没有特定的温度限制，然而在一定温度范围内被驯化以后，温度稍存升降(±2℃)，都可严重影响甲烷消化作用，尤其是高温消化，对温度变化更为敏感。因此，在厌氧消化操作运行过程中，应尽量保持温度不变。2、污泥投配率　　投配率系指每月加入消化池的新鲜污泥体