户用型沼气池设计_课程设计.doc

目 录 1前言 1 1.1沼气定义 1 1.2沼气工程原理 1 1.3影响厌氧消化的因素 3 1.4沼气工程的现状和前景 4 1.5沼气发酵的优点 5 2依据 5 3设计说明书 5 3.1设计题目 5 3.2设计目的 5 3.3设计参数 6 3.3.1气压 6 3.3.2池容产气率 6 3.3.3贮气量 6 3.3.4池容 6 3.3.5投料率 7 3.4发酵间设计 7 3.4.1发酵间的容积 7 3.4.2发酵间各部分尺寸的确定 7 3.5进料口设计 10 3.5.1计算死气箱拱的矢高 10 3.5.2死气箱容积 11 3.5.3投料率 11 3.5.4最大贮气量 11 3.5.5气箱总容积 11 3.5.6发酵间最低液面位 12 3.6水压间的设计 12 3.7发酵原料预处理 12 3.8设计沼气池的注意事项 12 4设计计算书 13 4.1工艺流程设计 13 4.2发酵间的容积计算 13 4.3发酵间各部分尺寸的计算 14 4.4进料口计算 15 5设计小结 16 6参考文献 16 1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，其发酵的生物化学过程，大致可分为、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。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（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图1水压式沼气池 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温度 　　温度适宜时.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：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。 污泥投配率 　　投配率系指每月加入消化池的新鲜污泥体积与消化池体积的比率，以百分煎计。根据经验.中温消化的新鲜污泥投配率以6%-8%为宜。在设计时，新鲜污泥投配率可在5%-12%之间选用。若要求产气量多，采用下限值;若以处理污泥为主.则可采用上限值。一般来说，投配率大，则有机物分解程度减少，产气量下降，所需消化池容积小;反之，则产气量增加.所需消化池容积大。 营养与碳氮比 　　消化池的营养由投配污泥供给，营养配比中最重要的是C/N比。C/N比太高，细菌氮量不足，消化