有機垃圾產沼工藝設計

1、6.3有機垃圾產沼工藝6.3.1工藝流程沼氣發(fā)酵工藝類型較多，我國農村普遍采用的是下述兩種工藝。1. 自然溫度半批量投料發(fā)酵工藝這種工藝的發(fā)酵溫度隨自然溫度變化而變化，采用半批量方式投料，基本流程如下圖6-3-1所示。圖6-3-1 自然溫度半批量投料沼氣發(fā)酵工藝流程 這種工藝的發(fā)酵期因季節(jié)和農用情況而定，一般為5個月左右，運行中要求定期補充新鮮原料，以免造成產氣量下降，該工藝主要缺點使出料操作勞動量大。2. 自然溫度連續(xù)投料發(fā)酵工藝這種工藝是在自然溫度下，定時定量投料和出料，能維持比較穩(wěn)定的發(fā)酵條件，使沼氣微生物（菌群積累）區(qū)系穩(wěn)定，保持逐步完善的原料消化速度，提高原料利用率和沼氣池負荷能力，

2、達到較高的產氣率；工藝自身耗能少，簡單方便，容易操作。6.3.2發(fā)酵料液的計算1. 發(fā)酵料液體積： V1=(n1+n2)k2+n3T 式中 V1 發(fā)酵料液體積，m3；n1 是產人糞便總量。按人口6×0.010m3/人·d=0.060m3n2 是產牲畜糞便總量。按共30頭牲畜30×0.010m3/（頭·d）=0.300m3/dn3 每日舍外能定量收集糞便總量，取0.08m3/d；k2 收集系數(shù)，取值0.7T 原料滯留期(d)；丘陵農區(qū)取40 。V1=【（6x0.010+30x0.010）x0.7+0.08】x40=13.28m32. 氣室容積的計算氣室容積

3、： 式中 V1 發(fā)酵料液體積，m3； V2 氣室容積，m3； k3 原料產氣率，本次設計采用0.25 m3/(m3·d)V2=0.5x13.28x0.25=1.66 m3夏季時產氣率0.3 V2=0.5x13.28x0.3=1.992 m3冬季時產氣率0.15 V2=0.5x13.28x0.15=0.996 m36.3.3發(fā)酵間的設計1. 發(fā)酵間的容積V=(V1-V2)k1 式中 V 發(fā)酵間容積，m3；V1 發(fā)酵料液體積，m3； V2 氣室容積，m3； k1 容積保護系數(shù)，取0.98V=（13.28-1.66）x0.98=11.39 m3夏季時 V=（13.28-1.992)x0.9

4、8=11.06m3冬季時V=（13.28-0.996）x0.98=12.08m32. 發(fā)酵間各部分尺寸的確定（1）沼氣池的直徑根據用戶平面布置確定。 （2）發(fā)酵間池蓋削球體矢高和凈容積。 池蓋削球體矢高 f1D/a1式中 f1 池蓋削球體矢高，m； D 圓柱體形池身直徑，4m； a1 直徑與池頂矢高的比值，取5f1= 4/5=0.8m 池蓋削球體凈容積 式中 Q1 池蓋削球體凈容積，m3； 圓周率，取3.1416； f1 池蓋削球體矢高，m； R 池身圓柱體內半徑，m。 Q1=3.1414/6 x0.8（3x2x2+0.8x0.8）=5.2946m3（3）發(fā)酵間池底削球體矢高和凈容積。 池底削

5、球體矢高 f2 D/2式中 f2 池底削球體矢高，m； D 池身圓柱體直徑，4m； 2 直徑與池底矢高的比值，取8 F2=4/8=0.5m 池底削球體凈容積 式中 Q3 發(fā)酵間池底削球體凈容積，m3； 圓周率，取3.1416； f2 池底削球體矢高，m；Q3=3.1416/6 x0.5（3x2x2+0.5x0.5）=3.2070m3 （1） 發(fā)酵間池身圓柱體容積和池墻高度 發(fā)酵間池身圓柱體凈容積 Q2=VQ1Q3式中 Q2 發(fā)酵間池身圓柱體凈容積，m3； V 發(fā)酵間總容積，50m3； Q1 池蓋削球體凈容積，m3； Q3 發(fā)酵間池底削球體凈容積，m3。 Q2=50-5.2946-3.2070=

6、41.4984m3 發(fā)酵間池身圓柱體高度 式中 圓周率，取值3.1416； R 發(fā)酵間池身圓柱體半徑，m； H 發(fā)酵間池身圓柱體高度，m。H=41.4984/(3.1416x2x2）=3.30m（5）發(fā)酵間內總表面積 S=S1+S2+S3式中 S 內總表面積，m2； S1 池蓋削球體內表面積，m2； S2 池身圓柱體內表面積，m2； S3 池底削球體內表面積，m2。 池蓋削球體球面內表面積 S1=(R2+) 式中 S1 池蓋削球面內表面積，m2； R 池身圓柱體半徑，m； f1 池蓋削球面矢高，m； 圓周率，取3.1416。 S1=3.1416x（2x2+0.8x0.8）=14.58m2 圓柱

7、體池身內表面積 S22RH式中 S2 池身圓柱體內表面積，m2； R 池身內圓柱體內半徑，m； H 池身圓柱體高度，m； 圓周率，取3.1416。S2=2x3.1416x2x3.30=41.4691m2 池度削球體內表面積 S3(R2+f22) 式中 S3 池底削球體內表面積，m2； f2 池底削球體矢高，m； R 池身圓柱體內半徑，m； 圓周率，取3.1416。S3=3.1416x（2x2+0.5x0.5）=13.3675m2S=S1+S2+S3=69.4166m2進料口(管)的設計進料口（管）由上部長方形槽和下部圓管組成，其中上部長方形槽幾何尺寸是長×寬×深600mm&

8、#215;320mm×500mm；下部圓管宜采用200-300預制混凝土管或現(xiàn)澆混凝土管，管與池墻角不小于30°。水壓式沼氣池進料管安裝位置一般都確定在發(fā)酵間的最低設計液面高度處。該位置的計算方法如下：（1）計算死氣箱拱的矢高：即池蓋拱頂點到發(fā)酵間的最高液面。其中死氣箱拱的矢高可按下式計算：f死=h1+h2+h3式中 h1 池蓋拱頂點到活動蓋下緣平面的距離，該值一般15cm；h2 導氣管下露出長度，區(qū)5cm；h3 導氣管下口到OO液面距離，一般取30cm。F死=15+5+30=50cm（2）死氣箱容積V死=3.1416x0.5x0.5（2.9-0.5/3)=2.1468m3

9、式中 V死、f死、1 分別為死氣箱容積、死氣箱矢高、池蓋曲率半徑。（3） 投料率：根據死氣箱容積，可計算出沼氣池投料率 投料率=（50-2.1468）/50=95%式中 V、V死 分別為發(fā)酵間容積和死氣箱容積，m3。（4）最大貯氣量 V貯= 50x0.25x0.5=6.25m3（5）氣箱總容積V氣V死V貯V氣2.1468+6.25=8.3968m3式中 V氣、V死、V貯 分別為沼氣池氣箱總容積、死氣箱總容積和有效氣箱容積（最大貯氣量）。（6）發(fā)酵間最低液面位對一般沼氣池來說，V氣均大于Q1，也就是說，最低液面位置在圓筒形池身范圍內。此時，要確定進、出料管的安裝位置，應按下式先計算出氣箱在圓筒形池身部分的容積V筒V氣Q1V筒8.3968-5.2946=3.1022m3因此， h筒=3.1022/(3.1416x2x2)=0.25m式中 h筒 圓筒形池身內氣箱部分的高度，m；最低液面位在池蓋與池身交接平面以下h筒的位