固體廢棄物課程設(shè)計

固體廢棄物課程設(shè)計課程設(shè)計題目 農(nóng)林固體廢棄物的厭氧消化與沼氣利用設(shè)計學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院專業(yè)環(huán)境工程姓名學(xué)號指導(dǎo)教師二一五年十二月八日課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院專業(yè)環(huán)境工程姓名學(xué)號題目農(nóng)林固體廢棄物的厭氧消化與沼氣利用設(shè)計一、課程設(shè)計的內(nèi)容厭氧消化處理的工藝流程比選，并對工藝構(gòu)筑物選型做說明；主要處理設(shè)施的工藝計算；繪制主要構(gòu)筑物設(shè)計圖紙。二、課程設(shè)計應(yīng)完成的工作對厭氧消化處理技術(shù)進(jìn)行分析，根據(jù)國家相關(guān)法律法規(guī)，確定合理的工藝流程，并對所選擇工藝構(gòu)筑物選型做適當(dāng)說明；確定主要處理構(gòu)筑物的尺寸，完成設(shè)計計算；繪制主要處理構(gòu)筑物的設(shè)計圖紙。濟(jì)南大學(xué)課程設(shè)計評語學(xué)院 資源與環(huán)境學(xué)院 專業(yè)環(huán)境工程姓名班級學(xué)號題目農(nóng)林固體廢棄物的厭氧消化處理與沼氣利用設(shè)計指導(dǎo)小組或指導(dǎo)教師評語：本課程設(shè)計對農(nóng)林固體廢棄物的厭氧消化處理與沼氣利用進(jìn)行了設(shè)計，對厭氧消化處理基本理論進(jìn)行了分析與討論，選擇了自然溫度消化工藝流程對農(nóng)林固體廢棄物進(jìn)行厭氧消化處理，對主要工藝設(shè)施：水壓式沼氣池進(jìn)行了工藝計算，平面布局設(shè)置符合要求，工藝參數(shù)選擇正確，工藝計算無誤。設(shè)計說明書文字通順，格式基本符合規(guī)范要求。圖紙的繪制基本符合要求，通過課程設(shè)計，進(jìn)一步熟悉了固體廢物處理與處置課程的主要內(nèi)容，達(dá)到了預(yù)期課程設(shè)計目標(biāo)。評定成績年月日 負(fù)責(zé)人或指導(dǎo)教師濟(jì)南大學(xué)資源與環(huán)境環(huán)工班學(xué)生 課程設(shè)計第頁共頁

總論農(nóng)林固體廢棄物定義農(nóng)林固體廢棄物處理方法沼氣利用厭氧消化工藝厭氧消化工藝原理厭氧發(fā)酵基本原理三段理論兩段理論厭氧消化

型自然消 化 工藝半連續(xù)消化 工藝農(nóng)林固體廢棄物厭氧消化處理總體設(shè)計紹數(shù)理酵沼料液氣與項氣設(shè)池室目 介計 參工 作 原發(fā)容積計算計計水計進(jìn)壓料發(fā)酵間設(shè)管 設(shè)管 設(shè)沼氣池設(shè)計圖

發(fā)酵原料的預(yù)處理接種物沼氣發(fā)酵的啟動氣池的運轉(zhuǎn)管理沼氣綜合利用結(jié)論參考文獻(xiàn)濟(jì)南大學(xué)資源與環(huán)境環(huán)工班學(xué)生 課程設(shè)計第頁共頁總論農(nóng)林固體廢棄物定義我國是一個農(nóng)業(yè)大國，隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，副產(chǎn)品的數(shù)量也在不斷增加。農(nóng)林固體廢物是指農(nóng)林作物收獲和加工過程中所產(chǎn)生的秸稈、糠皮、山茅草、灌木枝、桔樹枝、木屑、刨花以及食品行業(yè)排除的殘渣等。這些農(nóng)林固體廢棄物雖然對環(huán)境不具有危險效果，甚至部分還具有再利用價值，但如果不進(jìn)行處理，任其隨意堆放或簡易處理，仍然有可能給土地和大氣、河流等造成危害，污染當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。農(nóng)林固體廢棄物處理方法農(nóng)林固體廢棄物的處理方法有很多種，其中經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效果最好的是生物處理。固體廢物的生物處理是指直接或間接利用生物體的機(jī)能，對固體廢物的某些組成進(jìn)行轉(zhuǎn)化以建立降低或消除污染物產(chǎn)生的生產(chǎn)工藝，或者能夠高效凈化環(huán)境污染，同時又生產(chǎn)有用物質(zhì)的工程技術(shù)。它既能實現(xiàn)減量化、無害化、資源化，又能解決環(huán)境污染問題。固體廢物的生物處理方法有好氧堆肥、厭氧消化、微生物浸出、蚯蚓處理等。本課程設(shè)計擬采用厭氧消化的處理方法。厭氧消化是一種普遍存在于自然界的微生物過程。它是指在厭氧狀態(tài)下利用厭氧微生物是固體廢物中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為 和 的過程。厭氧消化可以產(chǎn)生以 為主要成分的沼氣，可去除廢物中 的有機(jī)物并使之穩(wěn)定化。于能源危機(jī)和石油價格的上漲，使得厭氧消化技術(shù)顯示出優(yōu)勢。沼氣利用據(jù)統(tǒng)計，我國每年農(nóng)作物秸稈約為 0酒糟0禽糞 等。這些物質(zhì)目前多作為農(nóng)家燃料、畜禽飼料、田間堆肥等發(fā)揮初級用途，僅少量用于造紙、草編等深加工。就其應(yīng)用價值而論，無論在廣度和深度上，目前的利用水平均較差。厭氧生物處理會產(chǎn)生的大量H即沼氣。沼氣可作為燃料，直接燃燒用于炊事、烘干、供暖、照明、氣焊等，且燃燒后不產(chǎn)生污染環(huán)境的氣體，還可作內(nèi)燃機(jī)的燃料以及生產(chǎn)甲醇、福爾馬林、四氯化碳等化工原料，是一種可再生的清潔能源。為了充分合理的處理農(nóng)林固體廢棄物，并利用好厭氧消化產(chǎn)生的沼氣，本課程設(shè)計結(jié)合固體廢物處理與處置課程知識，擬對農(nóng)林固體廢棄物的厭氧生物處理和沼氣的利用進(jìn)行沼氣池的初步設(shè)計。濟(jì)南大學(xué)資源與環(huán)境環(huán)工班學(xué)生 課程設(shè)計第頁共頁厭氧消化工藝厭氧消化工藝原理厭氧發(fā)酵基本原理厭氧活性污泥技術(shù)是在人工充氧條件下，對污水和各種微生物群體進(jìn)行連續(xù)混合培養(yǎng)，形成活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有機(jī)污染物。然后使污泥與水分離，大部分污泥再回流到曝氣池，多余部分則排出活性污泥系統(tǒng)。參與厭氧發(fā)酵的微生物可分為兩類，即分解復(fù)雜有機(jī)物為以有機(jī)酸為主的簡單產(chǎn)物的水解菌和將有機(jī)酸轉(zhuǎn)化為家玩的產(chǎn)甲烷細(xì)菌。厭氧消化的反應(yīng)式為：有機(jī)物營養(yǎng)物有機(jī)廢物厭氧發(fā)酵工藝原理示意圖如下厭氧微生物細(xì)胞物質(zhì) 抗性物質(zhì)熱量圖三段理論三段理論將厭氧發(fā)酵分為水解、產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷三個階段。水解階段起作用的細(xì)菌包括纖維素分解菌、脂肪分解菌和蛋白質(zhì)水解菌；在水解酶作用下，轉(zhuǎn)化產(chǎn)生單糖、酞和氨基酸、脂肪酸和甘油。產(chǎn)酸階段起作用細(xì)菌是發(fā)酵性細(xì)菌，產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸和耗氫產(chǎn)乙酸菌在胞內(nèi)酶作用下，轉(zhuǎn)化產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸、醇類、氫和二氧化碳；產(chǎn)甲烷階段是產(chǎn)甲烷菌利用2O乙酸、甲醇等化合物為基質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化成甲濟(jì)南大學(xué)資源與環(huán)境環(huán)工班學(xué)生 課程設(shè)計第頁共頁烷，其中2 和乙酸是主要基質(zhì)。三段理論示意圖如下:水解階段水解細(xì)菌利用胞外酶對有機(jī)物進(jìn)行體外解酶，使固體物質(zhì)變成可溶于水的物質(zhì)，戲劇再吸收可溶于水的物質(zhì)，并將其分解為不同產(chǎn)物。纖維素、淀粉等水解為單糖類，蛋白質(zhì)水解為氨基酸，再經(jīng)脫氨基作用形成有機(jī)酸和氨，脂肪水解形成甘油和脂肪酸。產(chǎn)酸階段簡單可溶性有機(jī)物在產(chǎn)氫和產(chǎn)酸細(xì)菌作用下，進(jìn)一步分解成揮發(fā)性脂肪酸、醇、酮、醛、 、等。產(chǎn)甲烷階段產(chǎn)甲烷菌進(jìn)一步將產(chǎn)物降解為 和、同時利用產(chǎn)酸階段產(chǎn)生的將部分轉(zhuǎn)化為H兩段理論兩段理論分為酸性發(fā)酵階段和堿性發(fā)酵階段。與三段理論相比，兩段理論更為簡潔清楚，其示意圖如下濟(jì)南大學(xué)資源與環(huán)境環(huán)工班學(xué)生 課程設(shè)計第頁共頁圖1酸性發(fā)酵階段分解初期，產(chǎn)酸菌占主導(dǎo)地位，有機(jī)物被分解為有機(jī)酸、醇等，有機(jī)酸大量積累，隨之下降。堿性發(fā)酵階段分解后期，產(chǎn)甲烷菌占主導(dǎo)作用，有機(jī)酸和醇等被進(jìn)一步分解產(chǎn)生和等，迅速上升。發(fā)酵進(jìn)行到后期，可降解有機(jī)物大都被分解，消化過程趨于完成。厭氧消化工藝類型自然消化工藝按照消化溫度，厭氧消化工藝可分為高溫消化工藝和自然消化工藝。自然消化工藝是指在自然溫度下消化溫度發(fā)生變化的厭氧消化。目前我國農(nóng)村基本上都采用該種方法，其工藝消化池結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、施工容易、便于推廣。半連續(xù)消化工藝按照投料運轉(zhuǎn)方式，可分為連續(xù)消化、半連續(xù)消化、兩步消化。半連續(xù)消化是在啟動時一次性投入較多的消化原料，當(dāng)產(chǎn)氣量趨于下降時，開始定期或不定期添加新料和排出舊料。該工藝在農(nóng)村沼氣池的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟。濟(jì)南大學(xué)資源與環(huán)境環(huán)工班學(xué)生課程設(shè)計第頁共頁農(nóng)林固體廢棄物厭氧消化處理總體設(shè)計項目介紹本課程設(shè)計擬采用自然消化和半連續(xù)工藝為農(nóng)村的一個四口之家設(shè)計一個水壓式沼氣池，用于該農(nóng)戶家的農(nóng)林固體廢棄物的處理以及產(chǎn)沼利用。該沼氣池計劃設(shè)計容量為立方米。設(shè)計參數(shù)氣壓：即水柱池容產(chǎn)氣率：池容產(chǎn)氣率系指每立方米發(fā)酵池晝夜的產(chǎn)氣量，單位為沼氣/池容d我國常采用的池容產(chǎn)氣率包括、、和幾種。本次設(shè)計采用。貯氣量：指氣箱內(nèi)的最大沼氣貯存量。農(nóng)村家用水壓式沼氣池的最大貯存氣量以產(chǎn)氣量為宜，其值與有效水壓間的容積相等。某農(nóng)戶家共人，牲畜頭。沼氣池工作原理水壓式沼氣池裝料封蓋后啟動前狀態(tài)時，在發(fā)酵間內(nèi)的料液和水壓間內(nèi)的料液液面上，同時受到大氣壓力的作用，因此兩個液面處在同一水平面上，它們之間的氣壓差和液面差均為零。此時的工作狀態(tài)稱為“初始工作狀態(tài)”，此時的料液液面高度為水平面，發(fā)酵間內(nèi)存在的空間為0啟動以后，沼氣池內(nèi)開始發(fā)酵產(chǎn)氣，隨著沼氣產(chǎn)量的逐漸增加，發(fā)酵間上部氣箱中的貯氣量越來越大，同時所產(chǎn)生的沼氣將發(fā)酵間內(nèi)的料液壓入水壓間，壓出的料液體積與所產(chǎn)的沼氣體積相等。當(dāng)發(fā)酵間內(nèi)貯氣量達(dá)到最大貯氣量時，水壓間里增加的料液也為最大貯液量。此時發(fā)酵間內(nèi)的料液面下降到可能下降的最低位置水平面，水壓間內(nèi)的料液面上升到可能上升的最高位置水平面。此時的工作狀態(tài)稱為“極限工作狀態(tài)”。發(fā)酵間內(nèi)料液面的下降和水壓間內(nèi)料液面的上升使得兩液面產(chǎn)生了高度差，高位料液具有的勢能使得發(fā)酵間內(nèi)沼氣產(chǎn)生了一定的壓強(qiáng)，其數(shù)值等于兩液面高差值與料液比重的乘積。于料液比重接近于1因此一般將兩料液面的高差值視為池內(nèi)沼氣壓強(qiáng)值。在極限工作狀態(tài)時的液面高差最大，稱為極限沼氣壓強(qiáng)，數(shù)值等于：A 式中濟(jì)南大學(xué)資源與環(huán)境環(huán)工班學(xué)生 課程設(shè)計第頁共頁A——沼氣池最大液面差； 一一發(fā)酵間液面最大下降值； 一一水壓間液面最大上升值。以上就是“氣壓水”的全過程。當(dāng)用戶的燃燒器工作時，池內(nèi)沼氣在高位水壓間液體壓力下逐漸輸出，隨著發(fā)酵間內(nèi)沼氣貯量的減少，水壓間料液面漸漸下降，發(fā)酵間內(nèi)液面漸漸上升。此時，輸出的沼氣的壓強(qiáng)也隨兩料液液面高差的減少而變得越來越小。當(dāng)發(fā)酵間料液液面與水壓間料液液面相平時，沼氣池又回到初始工作狀態(tài)，此時池內(nèi)的沼氣也因壓強(qiáng)為零而不再輸出，“水壓氣”過程結(jié)束。發(fā)酵料液與氣室容積計算發(fā)酵料液體積的計算〔? 〕?式中一發(fā)酵料液體積，3一產(chǎn)人糞便總量。按常住人口X人?取值，本設(shè)計?。灰划a(chǎn)牲畜糞便總量。按養(yǎng)豬頭數(shù)X頭?取值，本設(shè)計?。灰幻咳丈嵬饽芏渴占S便總量， /本設(shè)計??；一收集系數(shù)，取值；本設(shè)計??； 一原料滯留期；取丘陵期的0則X2X]氣室容積的計算 ??式中一發(fā)酵料液體積，3 一氣室容積，3一原料產(chǎn)氣率，本次設(shè)計為，為常溫下產(chǎn)率。則/XX濟(jì)南大學(xué)資源與環(huán)境環(huán)工班學(xué)生課程設(shè)計第頁共頁發(fā)酵間設(shè)計1發(fā)酵間的容積 ?式中：一發(fā)酵間的容積，一發(fā)酵料液體積，3 一氣室容積，3一容積保護(hù)系數(shù)，取。本次設(shè)計取 ；則X故發(fā)酵間容積取。2沼氣池的直徑?。?）池蓋削球體矢高式中一池蓋削球體矢高，；一圓柱體形池身直徑，；一直徑與池體矢高的比值，取,這里取5則（池蓋削球體凈容積n式中一池蓋削球體凈容積，3n一圓周率，取；一池蓋削球體矢高，； 一池身圓柱體內(nèi)半徑，。則XXX ）（底削球體矢高a式中池底削球體矢高；一池身圓柱體直徑，；濟(jì)南大學(xué)資源與環(huán)境環(huán)工班學(xué)生課程設(shè)計第頁共頁a一直徑與池底矢高的比值，取值 i這里取.則 ）池底削球體凈容積x式中池底削球體矢高；一發(fā)酵間池底削球體凈容積，；n—圓周率，取值。則xxX）發(fā)酵間池身圓柱體容積式中一池蓋削球體凈容積，； 一發(fā)酵間總?cè)莘e，*;一發(fā)酵間池身圓柱體容積，X 一發(fā)酵間池底削球體凈容積，X則）發(fā)酵間池身圓柱體高度n式中n一圓周率，取值； 一發(fā)酵間池身圓柱體半徑，；一發(fā)酵間池身圓柱體高度，。則/）發(fā)酵間內(nèi)總面積式中一內(nèi)總表面積， 2一池蓋削球體內(nèi)表面積，2 一池身圓柱體內(nèi)表面積，2 -3底削球體內(nèi)表面積，2濟(jì)南大學(xué)資源與環(huán)境環(huán)工班學(xué)生 課程設(shè)計第頁共頁）蓋削球體球面內(nèi)表面積nX式中一池蓋削球面內(nèi)表面積，；一池身圓柱體半徑，m 一池蓋削球面矢高，mn一圓周率，取值。則X）圓柱體池身內(nèi)表面積n式中一池身圓柱體內(nèi)表面積，2 一池身內(nèi)圓柱體內(nèi)半徑，； 一池身圓柱體高度，；n—圓周率,取值。貝U=2X池底削球體內(nèi)表面積nX式中一池底削球體內(nèi)表面積，； 一池底削球面矢高，；一池身圓柱體內(nèi)半徑，； n—圓周率，取值。則X發(fā)酵間總表面積進(jìn)料管設(shè)計進(jìn)料管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X寬X深 0X0下部圓管用步預(yù)制混領(lǐng)土管，管與池墻角為。。死氣箱拱的矢高 死 式中一池底拱頂點到活動蓋下緣平面的距離，該值一般在之間取；濟(jì)南大學(xué)資源與環(huán)境環(huán)工班學(xué)生課程設(shè)計第頁共頁一導(dǎo)氣管下露出長度，該值一般在 之間，取；一導(dǎo)氣管下口到液面距離，該值一般在 之間一般取c則死 死氣箱容積 死n式中死，死，p一分別為死氣箱容積，死氣箱矢高，池蓋曲率半徑。則死XX投料率。根據(jù)死氣箱的容積，可計算出沼氣池投料率，即投料率X式中V死一分別為發(fā)酵間容積和死氣箱容積，3則投料率/ 最大貯氣量貯池容X池容產(chǎn)氣X 則貯XX氣箱總?cè)莘e氣死貯式中氣，死，貯一分別為沼氣池氣箱總?cè)莘e，死氣箱總?cè)莘e和有效氣箱容積。則氣 ）發(fā)酵間最低液面位氣箱在圓筒形池身部分的容積為筒氣一則筒圓筒形池身內(nèi)氣箱部分的高度為筒筒n死P資源與環(huán)境環(huán)工班學(xué)生 課程設(shè)計第頁共頁最低液面位在池蓋與池身交接平面以下筒的位置上。這個位置也就是進(jìn)出料管的安裝位置。水壓管設(shè)計水壓管筒死則水壓管有效容積：有池容X池容產(chǎn)氣率*投料量X則有XXX 水壓管有nX水壓管則水壓管水壓式沼氣池的尺寸設(shè)計完成沼氣池設(shè)計圖紙根據(jù)以上尺寸計算數(shù)據(jù)設(shè)計，農(nóng)村四口之家所用立方米水壓式沼氣池設(shè)計圖紙如下頁所示：濟(jì)南大學(xué)課程設(shè)計題目 農(nóng)林固體廢棄物的厭氧消化與沼氣利用設(shè)計學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院專業(yè)環(huán)境工程姓名學(xué)號指導(dǎo)教師二一五年十二月八日課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院專業(yè)環(huán)境工程姓名學(xué)號題目農(nóng)林固體廢棄物的厭氧消化與沼氣利用設(shè)計一、課程設(shè)計的內(nèi)容厭氧消化處理的工藝流程比選，并對工藝構(gòu)筑物選型做說明；主要處理設(shè)施的工藝計算；繪制主要構(gòu)筑物設(shè)計圖紙。二、課程設(shè)計應(yīng)完成的工作對厭氧消化處理技術(shù)進(jìn)行分析，根據(jù)國家相關(guān)法律法規(guī)，確定合理的工藝流程，并對所選擇工藝構(gòu)筑物選型做適當(dāng)說明；確定主要處理構(gòu)筑物的尺寸，完成設(shè)計計算；繪制主要處理構(gòu)筑物的設(shè)計圖紙。濟(jì)南大學(xué)課程設(shè)計評語學(xué)院 資源與環(huán)境學(xué)院 專業(yè)環(huán)境工程姓名班級學(xué)號題目農(nóng)林固體廢棄物的厭氧消化處理與沼氣利用設(shè)計指導(dǎo)小組或指導(dǎo)教師評語：本課程設(shè)計對農(nóng)林固體廢棄物的厭氧消化處理與沼氣利用進(jìn)行了設(shè)計，對厭氧消化處理基本理論進(jìn)行了分析與討論，選擇了自然溫度消化工藝流程對農(nóng)林固體廢棄物進(jìn)行厭氧消化處理，對主要工藝設(shè)施：水壓式沼氣池進(jìn)行了工藝計算，平面布局設(shè)置符合要求，工藝參數(shù)選擇正確，工藝計算無誤。設(shè)計說明書文字通順，格式基本符合規(guī)范要求。圖紙的繪制基本符合要求，通過課程設(shè)計，進(jìn)一步熟悉了固體廢物處理與處置課程的主要內(nèi)容，達(dá)到了預(yù)期課程設(shè)計目標(biāo)。評定成績年月日 負(fù)責(zé)人或指導(dǎo)教師濟(jì)南大學(xué)資源與環(huán)境環(huán)工班學(xué)生 課程設(shè)計第頁共頁目錄總

農(nóng)林固體廢棄物定義農(nóng)林固體廢棄物處理方法沼氣利用厭氧消化工藝厭氧消化工藝原理厭氧發(fā)酵基本原理三段理論兩段理論厭氧消化工藝類型自然消化工

藝半連續(xù)消化工藝農(nóng)林固體廢棄物厭氧消化處理總體設(shè)計項目介紹設(shè)計參數(shù)沼氣池工 作原理發(fā)酵料液與氣室容積計算發(fā)酵間設(shè)計進(jìn)料管設(shè)計水 壓 管 設(shè)計沼氣池設(shè)計圖紙發(fā)酵原料的預(yù)處

物沼氣發(fā)酵的啟動氣池的運轉(zhuǎn)管理沼氣綜合利用結(jié)論參考文獻(xiàn)濟(jì)南大學(xué)資源與環(huán)境環(huán)工班學(xué)生課程設(shè)計第頁共頁總論農(nóng)林固體廢棄物定義我國是一個農(nóng)業(yè)大國，隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，副產(chǎn)品的數(shù)量也在不斷增加。農(nóng)林固體廢物是指農(nóng)林作物收獲和加工過程中所產(chǎn)生的秸稈、糠皮、山茅草、灌木枝、桔樹枝、木屑、刨花以及食品行業(yè)排除的殘渣等。這些農(nóng)林固體廢棄物雖然對環(huán)境不具有危險效果，甚至部分還具有再