水压式沼气池设计.docx

1 绪论
设计题目
水压式沼气池设计
设计目的
巩固已学过的与环境工程有关的专业知识,特别是厌氧发酵章节;
领会国家关于环境保护的方针、政策和法规,初步树立正确的环境保护指导思想;
综合运用所学知识,通过课程设计规定的任务,培养全面考虑和解决问题的能力;
提高计算、制图等方面的基本技能;
提高运用文献、技术资料和工具书的能力。
项目的背景及建设的必要性
随着生活水平的提高和集约式农业的发展,农村固体废物中畜禽粪便和秸秆的产生量越来越大,不及时有效的处理将造成农村环境卫生的破坏。利用普通使用的水压式沼气池进行处理,既可以有效利用资源,又可以产生新的清洁能源——沼气,还可以消除环境污染。水压式沼气池存在能耗低、占地面积不大、处理效果好的优点,但是也存在随季节温度变化工作不稳定等缺点,在设计的过程中需要克服该问题。
沼气的基本知识
沼气及其产生过程
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,产生的一种可燃气体。由于这种气体最初是在沼泽、湖泊、池塘中发现的,所以人们叫它沼气。沼气含有多种气体,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。第一类细菌叫做分解菌,它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。它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;第二类细菌叫含甲烷细菌,通常叫甲烷菌,它的作用是
把简单的有机物及二氧化碳氧化或还原成甲烷。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工序: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。
沼气的成分
沼气是一种混合气体,它的主要成分是甲烷,其次有二氧化碳、硫化氢(H2S)、氮及其他一些成分。沼气的组成中,可燃成分包括甲烷、硫化氢、一氧化碳和重烃等气体;不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等气体。在沼气成分中甲烷含量为55%~70%、二氧化碳含量为28%~44%、%。
沼气的理化性质
沼气是一种无色、有味、有毒、有臭的气体,它的主要成分甲烷在常温下是一种无色、无味、无臭、无毒的气体。甲烷分子式是CH4,是一个碳原子与四个氢原子所结合的简单碳氢化合物。,比空气约轻一半。甲烷溶解度很少,在20℃、,100单位体积的水,只能溶解3个单位体积的甲烷。
甲烷是简单的有机化合物,是优质的气体燃料。燃烧时呈蓝色火焰,最高温度可达1400 ℃左右。。,相当于 。从热效率分析,每立方米沼气所能利用的热量,。
水压式沼气池基本知识
水压式沼气池的特点
水压沼气池是一种埋设在地下的立式圆筒形发酵池,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、出料管、水压间、导气管几个部分。圆筒形结构沼气池的受力性能好,比相同容积的长方形池表面积小20%左右,池内无死角,容易密封,有利于甲烷菌的活动,以发挥甲烷菌的产气作用。
水压式沼气池的工作原理是:产气时,沼气压料液使水压箱内液面压高;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。
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