沼气池课程设计

农村户用水压式沼气池设计

摘要

近年来，随着社会主义新农村建设的不断深入，农村沼气的综合利用再次成为人们所关注的热点话题，许多地区都在大力推广农村户用沼气池的建设。沼气的厌氧发酵可以实现农村有机固体废物的综合利用，能收到良好的经济效益，社会效益和环境效益。

本次固体废物处理和处置课程设计的题目就是设计一座农村户用沼气池，其主要内容包括以下几个方面：

首先，明确设计要求，搜集必要的设计资料，为课程设计打下基础；

其次，对沼气发酵的原理进行简要介绍，在此基础上确定沼气池的生产工艺，并对本次设计的沼气池进行选型；

再次，根据设计资料的要求，结合有关设计规范，对圆筒形水压式沼气池的发酵池主体结构以及进料口，水压间等附属结构进行设计计算，确定各部分的设计参数和设计尺寸；

最后，根据有关规范，对所设计的圆筒水压式沼气池进行材料核算，对施工的要点做简要的说明。

关键词：沼气池，工艺流程，结构设计

目录

前言 (1)

第1章设计要求与设计资料 (2)

1.1 设计目的 (2)

1.2 设计资料与设计参数 (2)

1.2.1 设计资料 (2)

1.2.2 设计参数 (2)

第2章工艺流程确定与沼气池选型 (3)

2.1 沼气的基本知识 (3)

2.1.1 沼气的概念 (3)

2.1.2 沼气的成分 (3)

2.1.3 沼气的理化性质 (3)

2.2 沼气发酵的原理 (4)

2.3 沼气发酵原料选择 (4)

2.4 工艺流程 (4)

2.5 家用沼气池的类型 (5)

2.5.1 水压式沼气池 (5)

2.5.1 水压式沼气池的优缺点 (6)

第3章水压式沼气池的结构设计和计算 (8)

3.1 发酵料液的计算 (8)

3.1.1 发酵料液的体积 (8)

3.1.2 气室容积的计算 (8)

3.2 发酵间的设计 (9)

3.2.1 发酵间的容积 (9)

3.2.2 发酵间各部分尺寸的确定 (9)

3.3 进出料口（管）的尺寸设计 (11)

3.4 进出料管安装位置的确定 (12)

3.4.1 进出料管水平位置的确定 (12)

3.4.2 进出料管竖直位置的确定 (12)

3.5 水压间的设计 (15)

3.5.1 水压间零压线 (15)

3.5.2 发酵间最大料液水位降 (15)

3.5.3 水压间高度 (15)

3.5.4 水压间圆柱体底面积 (15)

3.5.5 水压间底面半径 (15)

第4章水压式沼气池施工及材料设计 (16)

4.1 材料参考用量 (16)

4.2 沼气池施工 (17)

结论 (18)

谢辞 (19)

参考文献 (20)

前言

在新农村的建设中，大力推广农村户用沼气池的建设，其意义不仅是为农户解决烧火做饭问题，更要使农村走上绿色的、循环发展的生态农业之路。

通过农村沼气工程的建设，可以发挥多方面的综合效益。

第一，农户使用沼气这一清洁能源，摆脱农村传统上以薪柴为主的能源使用方式，实现节能减排的目的，有利于农村生态环境的保护。以一个农村户用8立方米水压式沼气池为家庭能源单位进行分析，以沼气池年均产气量385立方米计，1立方米沼气的低位发热值折0.714千克标煤，则年开发能源折合275千克标煤。

第二，农户使用沼渣、沼液作为土壤的有机肥料，可以减轻对化学肥料的依赖，进而保持土壤的可耕作性，防止土壤板结，保障农业的可持续发展。沼肥中全氮、全磷、全钾平均值分别为6.35%、1.09%、4.64% ，能有效减少化肥的使用量。

农户通过沼气池的建设，促进了物质的循环利用和能量的有序流动。

发展农村沼气可以取得显著的能源、经济、生态和社会效益，已经成为建设社会主义新农村的重要组成部分。

第1章设计要求与设计资料

1.1 设计目的

通过课程设计进一步消化巩固固体废物处理与处置课程所学内容，并将所学知识系统化，培养运用所学理论知识解决实际工程问题，即进行农村家用沼气池设计的能力。通过设计，了解工程设计的内容，方法和步骤，培养确定厌氧系统设计方案，进行设计计算，绘制工程图，使用技术资料，编写设计说明书的能力。

1.2 设计资料与设计参数

1.2.1 设计资料

(1) 该农户家中有5人，家畜（猪）3头，位于平坝农业区；

(2) 建池材料为现浇混凝土，粘土实心砖。

1.2.2 设计参数

(1) 气压：7480Pa（即80cm水柱）。

(2) 池容产气率：池容产气率系指每立方米发酵池容积1昼夜的产气量，单位为m3沼气/（m3池容·d）。我国通常采用的池容产气率包括0.15、0.2、0.25和0.3几种，本设计取0.15 m3沼气/（m3池容·d）。

(3) 贮气量：贮气量系指气箱内的最大沼气贮存量。农村家用水压式沼气池的最大贮气量以12h产气量为宜，其值与有效水压间的容积相等。

(4) 池容：系指发酵间的容积。农村家用水压式沼气池的池容积有4m3、6m3、8m3、10m3等几种。

(5) 投料率：系指最大投入的料液所占发酵间容积的百分比，一般在85%~95%之间为宜，本设计的最大投料量小于发酵间总容积的90%。

第2章工艺流程确定与沼气池选型

2.1 沼气的基本知识

2.1.1 沼气的概念

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)。

2.1.2 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%、硫化氢平均含量为0.034%。

2.1.3 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。甲烷对空气的重量比是0.54，比空气约轻一半。甲烷溶解度很少，在20℃、0.1千帕时，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。纯甲烷每立方米发热量为36.8千焦。沼气每立方米的发热量约23.4千焦，相当于0.55千克柴油或0.8千克煤炭充分燃烧后放出的热量。从热效率分析，每立方米沼气所能利用的热量，相当于燃烧3.03千克煤所能利用的热量。

2.2 沼气发酵的原理

沼气发酵，又称甲烷发酵，是由多种微生物在厌氧条件下分解有机物实现的。通常把参与沼气发酵的微生物分为三类。第一类叫发酵细菌，包括各种有机物分解菌，它们通过分泌的胞外酶，将复杂的有机物分解为较简单的物质，例如多糖转化为单糖，蛋白质转化为甘油和氨基酸，脂肪转化为甘油和脂肪酸；第二类叫产氢产乙酸菌，它们的主要作用是将前一类细菌分解的产物进一步分解成乙酸和二氧化碳；第三类细菌叫产甲烷菌，其作用是利用乙酸、氢气和二氧化碳产生甲烷。在沼气发酵过程中，这三类微生物既相互协调，又相互制约，共同完成产沼气过程。

2.3 沼气发酵原料选择

农村沼气发酵原料尽管很多，但从沼气利用的角度考虑，主要为秸秆类和粪便类。粪便类分解速度相对较快，入池和出料都很方便，单独使用产气效果也很好，因而许多地方只采用粪便入池发酵。但随着农业产业化的发展，农村种植和养殖模式发生了显著的变化，家庭养猪数量不断减少，沼气发酵的粪便量严重不足，秸秆作为发酵主要原材料成为必然。秸秆随农事活动批量获得，能长时间存放不影响产气。但秸秆发酵速度较慢，需要较长时间才能达到预期的沼气产量，且出渣较为困难。为此，入池前需要进行切短、堆沤等预处理，或和粪便一起发酵，并采用批量入池，批量出渣的方法。

2.4 工艺流程

沼气发酵工艺类型较多，我国农村普遍采用的是下述两种工艺。

1. 自然温度半批量投料发酵工艺

这种工艺的发酵温度随自然温度变化而变化，采用半批量方式投料。

这种工艺的发酵期因季节和农用情况而定，一般为5个月左右，运行中要求定期补充新鲜原料，以免造成产气量下降，该工艺的主要缺点是出料操作劳动量大。

2. 自然温度连续投料发酵工艺

这种工艺是在自然温度下，定时定量投料和出料，能维持比较稳定的

发酵条件，使沼气微生物（菌群积累）区系稳定，保持逐步完善的原料消化速度，提高原料利用率和沼气池负荷能力，达到较高的产气率；工艺自身能耗少，简单方便，容易操作。

此处采用自然连续投料发酵工艺，以人、禽畜粪便及蔬菜秸秆为发酵原料，定时定量投料和出料。

图2-1 沼气池的发酵工艺流程图

2.5 家用沼气池的类型

随着我国沼气科学技术的发展和农村家用沼气的推广，根据当地使用要求和气温、地质等条件，家用沼气池有固定拱盖的水压式池、大揭盖水压式池、吊管式水压式池、曲流布料水压式池、顶返水水压式池、分离浮罩式池、半塑式池、全塑式池和罐式池。形式虽然多种多样，但是归总起来大体由水压式沼气池、浮罩式沼气池、半塑式沼气池和罐式沼气池四种基本类型变化形成的。水压式沼气池是农村推广的主要池型。水压式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、发酵间、出料管、水压间、导气管几个部分。

2.5.1 水压式沼气池

水压式沼气池的池体上部气室完全封闭，随着沼气的不断产生，沼气

压力相应提高。这个不断增高的气压，迫使沼气池内的一部分料液进到与池体相通的水压间内，使得水压间内的液面升高。这样一来，水压间的液面跟沼气池体内的液面就产生了一个水位差，这个水位差就叫做“水压”(也就是U形管沼气压力表显示的数值)。用气时，沼气开关打开，沼气在水压下排出；当沼气减少时，水压间的料液又返回池体内，使得水位差不断下降，导致沼气压力也随之相应降低。这种利用部分料液来回串动，引起水压反复变化来贮存和排放沼气的池型，就称之为水压式沼气池。

水压式沼气池，是我国推广最早、数量最多的池型，是在总结“三结合”、“圆、小、浅”、“活动盖”、“直管进料”、“中层出料”等群众建池的基础上，加以综合提高而形成的。“三结合”就是厕所、猪圈和沼气池连成一体，人畜粪便可以直接打扫到沼气池里进行发酵。“圆、小、浅”就是池体圆、体积小、埋深浅。“活动盖”就是沼气池顶加活动盖板。

图2-2 水压式沼气池结构简图

2.5.1 水压式沼气池的优缺点

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。

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，一般产气率每天仅为0.15米3/米3左右。

(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。

第3章 水压式沼气池的结构设计和计算

3.1 发酵料液的计算

3.1.1 发酵料液的体积

()11223V n n k n T

=++????

式中：V 1——发酵料液体积，m 3；

n 1——产人粪便总量。按常住人口×0.006~0.013m 3/（人·d ）取值，

本设计取5人×0.008 m 3/（人·d ）；

n 2——产牲畜粪便总量。按养猪头数×0.006~0.15m 3/（头·d ）取值，

本设计取3头×0.6 m 3/（头·d ）；

n 3——每日舍外能定量收集粪便总量，m 3/d ，本设计取0；

k 2——收集系数，取0.5~1.0，本设计取0.9；

T ——原料滞留期（d ）；蔬菜区T 取30，平坝农业区取35，丘陵

农区取40，本设计取35d 。

将数值带入，计算得：31[(50.00830.06)0.90]35 6.93()V m =?+??+?=

3.1.2 气室容积的计算

气室容积可用下式计算：

()321311 6.930.200.69322

V V k m ==??= 式中：V 1——发酵料液体积，m 3；

V 2——气室容积，m 3；

k 3——原料产气率，我国通常采用的产气率包括以下几种数值，

即0.15m 3/（m 3·d ）、0.2m 3/（m 3·d ）、0.25m 3/（m 3·d ）、

0.3m 3/（m 3·d ），本设计取0.2 m 3/（m 3·d ）。

3.2 发酵间的设计

3.2.1 发酵间的容积

()()()()33121 6.930.6930.95 5.93 6.0V V V k m m =-=-?=≈

式中：V ——发酵间容积，m 3；

V 1——发酵料液体积，m 3；

V 2——气室容积，m 3；

k 1——容积保护系数，取0.9~1.05，本设计取0.95。

3.2.2 发酵间各部分尺寸的确定

1. 沼气池的直径根据用户平面布置确定。考虑充分利用土地资源、平面布局紧凑的原则，确定沼气池的直径为

2.4m 。

2. 发酵间池盖削球体矢高和净容积

(1) 池盖削球体矢高

()11 2.40.485

D f m α=== 式中：f 1——池盖削球体矢高，m ；

D ——圆柱体形池身直径，m ；

α1——直径与池顶矢高的比值，取5~6。

(2) 池盖削球体净容积

()

()()2211122336

3.140.483 1.20.486

1.14Q f R f m π

=?+=???+= 式中：Q 1——池盖削球体净容积，m 3；

f 1——池盖削球体矢高，m ；

R ——池身圆柱体内半径，m 。

3. 发酵间池底削球体矢高和净容积

(1) 池底削球体矢高

()22 2.40.38

D f m α=== 式中：f 2——池盖削球体矢高，m ；

D ——池身圆柱体直径，m ；

α2——直径与池底矢高的比值，取8~10。

(2) 池底削球体净容积

()

()()2232222336

3.140.33 1.20.36

0.69Q f R f m π

=?+=???+= 式中：Q 3——发酵间池底削球体净容积，m 3；

f 2—— 池底削球体矢高，m ；

4. 发酵间池身圆柱体容积和池墙高度

(1) 发酵间池身圆柱体净容积

()3213 6.00 1.140.69 4.17Q V Q Q m =--=--=

式中：Q 2——发酵间池身圆柱体净容积，m 3；

V ——发酵间总容积，m 3；

Q 1——池盖削球体净容积，m 3；

Q 3——发酵间池底削球体净容积，m 3。

(2) 发酵间池身圆柱体高度

()()222

4.170.9213.14 1.2Q H m m R π===≈? 式中：R ——发酵间池身圆柱体半径，m ；

H ——发酵间池身圆柱体高度，m 。

5. 发酵间内总表面积

(1) 池盖削球体球面内表面积

()()()2222211 3.14 1.20.48 5.25S R f m π=+=?+=

式中：S 1——池盖削球面内表面积，m 2；

R ——池身圆柱体半径，m ；

f 1——池盖削球面矢高，m 。

(2) 圆柱体池身内表面积

()2222 3.14 1.217.54S RH m π==???=

式中：S 2——池身圆柱体内表面积，m 2；

R ——池身圆柱体内半径，m ；

H ——池身圆柱体高度，m 。

(3) 池底削球体内表面积

()()()2222232 3.14 1.20.3 4.80S R f m π=+=?+=

式中：S 3——池底削球体内表面积，m 2；

R ——池身圆柱体内半径，m 。

f 2——池底削球体矢高，m ；

(4) 发酵间总表面积

()2123 5.257.54 4.8017.59S S S S m =++=++=

Q Q R

图3-1 水压式沼气池发酵间尺寸示意图

3.3 进出料口（管）的尺寸设计

进料口（管）由上部长方形槽和下部圆管组成，其中上部长方形槽内壁几何尺寸是长×宽×深=440mm ×360mm ×300mm ；下部圆管采用φ300mm 现浇混凝土管，管与池墙夹角为35?。

出料圆管采用φ300mm 现浇混凝土管，管与池墙角夹角为40?

3.4 进出料管安装位置的确定

进出料管位置的安装是否恰当，对沼气池的发酵和产气都会有很大的影响。水平位置安装不恰当，会引起发酵原料利用不充分；竖直位置安装错误，会引起跑气或者压力过高等现象。

3.4.1 进出料管水平位置的确定

目前水压式沼气池进、出料管的水平位置一般均确定在发酵间直径的两端上。这种对称布置使进出料口之间的距离最远，对于保证发酵原料在池内的滞留期和流动的均匀性都有很大的好处，可以减少发酵原料的短路和发酵出现死角的现象。

3.4.2 进出料管竖直位置的确定

压强控制法（限压法）

该种方法是将进、出料管位置确定在发酵间的最低设计液面高度上。这样，当池内贮气量达到最大设计贮气量（同时，池内也达到了最高设计压强）时，进、出料管口的上沿即开始露出液面。如果继续产气，则所产沼气即从进、出料管逸出池外，保持池体内的压强始终在设计压强范围之内。这种方法的优点在于能自动限压，保护池体的安全，缺点是进、出料口位置偏高，用肥时不易取出较稠的料液。

水压式沼气池进料管安装位置一般都确定在发酵间的最低设计液面高度处。该位置计算如下：

1. 死气箱拱的矢高

()m h h h f 40.024.004.012.0321=++=++=死

式中：h 1——池盖拱顶点到活动盖下缘平面的距离，该值一般在

10~15cm 之间；

h 2——导气管下露出长度，取3~5cm ；

h 3——导气管下口到液面距离，一般取20~30cm 。

图3-2死气箱拱的矢高示意图

2. 死气箱容积

()

2

12330.43.140.4 1.59530.87f V f m πρ??=?+ ???

??=??+ ???=死死死 式中：V 死，f 死，ρ1——分别为死气箱容积、死气箱矢高、池盖曲率半

径。

3. 投料率

根据死气箱容积，可计算出沼气池投料率。

%5.85%1000

.687.00.6=?-=-=V V V 死η 式中：V ，V 死——分别为发酵间容积和死气箱容积，m 3。

4. 最大贮气量

()

30.45210.156.021m V =??=??=池容产气率池容贮 5. 气箱总容积

()

332.145.087.0m V V V =+=+=贮死气

式中：V 气，V 死，V 贮——分别为沼气池的气箱总容积、死气箱总容积

和有效气箱容积（最大贮气量）。

6. 发酵间最低液面位

. (1) 气箱在圆筒形池身部分的容积

()31 1.32 1.140.18V V Q m =-=-=筒气

(2) 圆筒形池身内气箱部分的高度

()220.180.043.14 1.2

V h m R π===?筒筒 最低液面位于池盖与池身交接平面以下h

筒的位置上，这个位置也就

是进、出料管的安装位置。

中层出料安装法 这种安装法是将是进、出料管安装在圆筒形池身墙中部偏下的位置，这要比用压强控制法计算出的位置低约30cm 左右。

这样安装进、出料管，便于中层出料，有利于卫生。因为上层料液多浮渣，消化率低，灭菌效果差；底层料液由于沉淀，寄生虫病卵较多；中层料液虫卵少，消化情况也较好。因此从卫生角度来看，中层出料最为理想。

在采取中层出料安装法时，池内压强有时可能高于设计压强，不利于池体安全。因此，在应考虑沼气池的减压安全保护措施。常见的安全保护措施一是加大池体结构的安全系数；二是采用其它形式的限压装置，如可以控制气压计玻璃管的高度，当气压过大时会将气压计水柱冲出，达到减压保护池体的作用。

“农村家用水压式沼气池标准图集”（GB/T4750-2002）进、出料管采用的是中层出料安装法。

以上两种方法各有利弊，在实践中最好的办法是将两种方法结合起来：即用压强控制法来确定进料管安装位置，而出料管的位置则采用中层出料安装法来确定。这样，既能保证池内压力不会超过设计压强，又能保证中层出料，有利于除害灭病，方便取肥用肥。

综合以上两种方法，结合农村家用水压式沼气池标准图集，决定将进料管的竖直安装位置定为池盖与池身交接平面以下40cm ，出料管的竖直安装位置定为池盖与池身交接平面以下35cm 。

3.5 水压间的设计

水压间兼有对池内沼气加压、贮肥以及便于出料等多种功能。设计合理水压间的要求是：无效水压间容积是零；当水压间中料满时，气箱内的沼气压强恰好等于设计压强。

3.5.1 水压间零压线

无效水压间的容积取为0。因为死气箱拱的矢高为0.4m ，故未产生沼气时液面位置在池盖拱顶下0.4m 处，因此水压间底面标高确定在池盖拱顶下0.4m 处的水平线上。

3.5.2 发酵间最大料液水位降

产生最大贮气量时的液面距池顶的高度为f 1+h 筒=0.48+0.04=0.52m ，

又未产气时液面距池顶0.4m ，所以，发酵间最大料液水位降为

0.52-0.4=0.12m 。

3.5.3 水压间高度

由于设计压强为7480Pa （即80cm 水柱）,因此水压间的高度

()0.80.120.68H m =-=水压间

3.5.4 水压间圆柱体底面积

()20.450.660.68

V S m H =

==贮水压间水压间

3.5.5 水压间底面半径

()0.46r m =

==

第4章水压式沼气池施工及材料设计

4.1 材料参考用量

根据GB/T4752-2002中4m3~10m3现浇混凝土圆筒形沼气池材料参考用量表，如下：

表4-1现浇混凝土圆筒形沼气池材料参考用量表

容积m3

混凝土

体积m3水泥kg 中沙m3碎石m3

4 1.257 350 0.622 0.959 6 1.63

5 455 0.809 1.250 8 2.017 561 0.997 1.540 10 2.239 623 1.107 1.710

容积m3

池体抹灰水泥素浆体积m3水泥kg 中沙m3水泥kg

4 0.277 113 0.259 6 6 0.347 142 0.324 7 8 0.400 163 0.374 9 10 0.508 208 0.47

5 11

容积m3

合计材料用量

水泥kg 中沙m3碎石m3

4 469 0.881 0.959

6 604 1.133 1.250

8 733 1.371 1.540

10 842 1.582 1.710

本设计为池容6m3，产气率为0.15m3/（m3·d）的现浇混凝土结构圆筒形水压式沼气池，参照标准，取材料用量为水泥604kg，中砂1.133m3，碎石1.250m3。

一般情况建一个3

8m的沼气池需要红砖600块，若建6m3沼气池，则

水泥、砖、砂比8m3沼气池用量要减少10%。考虑到进出料间用料则本设计需红砖600块，由于进出料管为现浇混凝土管，所以水泥、中沙、碎石的用量分别增加为720kg，1.5m3，1.3m3，钢筋1.8m。

4.2 沼气池施工

沼气池的施工步骤大致为：

（1）考察地形，选定施工位置。

（2）制定施工方案，绘制结构和施工图。

（3）施工准备。

（4）池坑开挖。

（5）支模。

（6）模板及支架检验。

（7）浇筑混凝土。

（8）混凝土养护。

（9）池底施工。

（10）进出料管施工。

（11）拆模。

（12）回填土。

（13）密封层施工。

（14）质量总体检查验收。

水压式沼气池设计--固废课设

中北大学信息商务学院 课程设计任务书 2015～2016 学年第二学期 学院：化工与环境学院 专业：环境工程 学生姓名：宋思奇学号：1304014145 课程设计题目：水压式沼气池设计——4.0米3混凝土结构 （池容产率0.6米3/米3?天） 起迄日期： 4 月29 日～ 6 月10 日 课程设计地点：中北大学信息商务学院 指导教师：李颖 系主任：张建忠 下达任务书日期: 2016 年 4 月 29 日

水压式沼气池设计——4.0米3混凝土结构（池容产气 率0.6米3/米3?天） 摘要 水压式沼气池是我国推广最早、数量最多的池形，是在总结“三结合”、“圆、小、浅”、“活动盖”、“直管进料”、“中层出料”等群众建池的基础上，加以综合提高而形成的。“三结合”就是厕所、猪圈和沼气池连成一体，人畜粪便可以直接打扫到沼气池里进行发酵。“圆、小、浅”就是池体圆、体积小、埋深浅。“活动盖”就是沼气池顶加活动盖板。这种池型的池体上部气室完全封闭，随着沼气的不断产生，沼气池内压力相应提高。这个不断增高的气压，迫使沼气池内的一部分料液进到与池体相通的水压间内，使得水压间内的液面升高。这样一来，水压间的液面跟沼气池体内的液面就产生了一个水位差。用气时，沼气开关打开，沼气在水压下排出，当沼气减少时，水压间的料也又返回池体内，使得水位差不断下降，导致沼气压力也随之相应降低。 关键词：水压式沼气池，设计，沼气

目录 1.绪论 (1) 1.1沼气介绍 (1) 1.2沼气发酵的原理 (1) 1.3沼气发酵原料选择 (1) 1.4工艺流程 (2) 1.5水压式沼气池结构 (2) 1.6水压式沼气池工作原理及优点 (3) 2.圆筒形水压式沼气池的结构设计和计算 (3) 2.1设计参数 (3) 2.2设计原始数据 (4) 2.3工艺流程设计 (4) 2.4发酵料液的计算 (4) 2.5发酵间的设计 (5) 2.6进料口（管）的设计 (8) 2.7水压间的设计 (9) 3.圆筒形水压式沼气池施工及材料设计 (10) 3.1材料参考用量 (10) 3.2沼气池施工 (11) 3.3成本核算 (12) 4.参考文献 (13) 5.结束语 (14)

沼气池的构造原理

2 沼气池的建造技术 沼气的基本知识 2.1.1 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。 ? 2.1.2 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%、硫化氢平均含量为%。 ? 2.1.3 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。甲烷对空气的重量比是，比空气约轻一半。甲烷溶解度很少，在20℃、千帕时，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。纯甲烷每立方米发热量为千焦。沼气每立方米的发热量约千焦，相当于千克柴油或千克煤炭充分燃烧后放出的热量。从热效率分析，每立方米沼气所能利用的热量，相当于燃烧千克煤所能利用的热量。 ? 家用沼气池的类型 随着我国沼气科学技术的发展和农村家用沼气的推广，根据当地使用要求和气温、地质等条件，家用沼气池有固定拱盖的水压式池、大揭盖水压式池、吊管式水压式池、曲流布料水压式池、顶返水水压式池、分离浮罩式池、半塑式池、全塑式池和罐式池。形式虽然多种多样，但是归总起来大体由水压式沼气池、浮罩式沼气池、半塑式沼气池和罐式沼气池四种基本类型变化形成的。与四位一体生态型大棚模式配套的沼气池一般为水压式沼气池，它又有几种不同形式。 ? 2.2.1 固定拱盖水压式沼气池 固定拱盖水压式沼气池有圆筒形(见图、球形(见图和椭球形(见图三种池型。这种池型的池体上部气室完全封闭，随着沼气的不断产生，沼气压力相应提高。这个不断增高的气压，迫使沼气池内的一部分料液进到与池体相通的水压间内，使得水压间内的液面升高。这样一来，水压间的液面跟沼气池体内的液面就产生了一个水位差，这个水位差就叫做“水压”(也就是U形管沼气压力表显示的数值)。用气时，沼气开关打开，沼气在水压下排出；当沼气减少时，水压间的料液又返回池体内，使得水位差不断下降，导致沼气压力也随之相应降低。这种利用部分料液来回串动，引起水压反复变化来贮存和排放沼气的池型，就称之为水压式沼气池。

大型养猪场沼气工程设计方案1

大型养猪场沼气工程设计方案 受居民的饮食结构、畜禽产品的增殖性能、生产投资等因素影响，中国猪肉食用量在肉食消费中一直占有重要地位，养猪业在畜禽养殖中占有很大的比重。1983年到2005年猪肉消费占肉食品比例均大于60%。2004年中国肉猪存栏48189.1万头，出栏61800.7万头，猪肉产量4701.6万吨，居世界第一位，肉类人均占有量达55.73 kg/人，其中猪肉36.17 kg/人，超过世界猪肉人均的15.74 kg/人。2004年我国全年畜禽养殖业粪便废弃物的产生量为25.76亿吨，其中猪年排泄粪便为12.31亿吨，占总粪便量的47.8%，随着养猪业的发展，必然导致更大量的粪便废弃物，因此猪场粪污水的治理成为畜禽污染治理的关键。 2.1沼气产量计算 2.1.1干物质量计算 猪场基础母猪存栏量500头，猪场总存栏量为5354头，设计采用干清粪工艺，按《畜禽养殖业污染物排放标准》计算，夏季污水排放量为1.8m3/（百头.d），冬季污水排放量为1.2m3/（百头.d），则排放污水量为64.2～96.4 m3/d。日产粪便量为5.1t/d，猪粪含水率按82%设计，干物质（TS）量计算见表2-1。本项目中，干物质量按照0.92 t/d进行设计。 2.1.2物料总量和补充水量计算 本设计中采用高浓度反应器设计，养殖场产生的5.1t鲜猪粪全部投放到高浓度反应器，并调配成10％干物质浓度，约需要4.1m3污水，余下猪场排放的污水经过水力筛，将部分存留在污水中的猪粪渣筛除，投入到配料池，与鲜猪粪一同调配（该部分物料包含在 5.1t 鲜猪粪中），过筛后污水进入储肥池，进行厌氧处理储存。 加水量计算： W=Xq(α×m0-W0) 式中Xq=16t m0=18% W0=1- m0=82% 配水比a= 11.5 若发酵物料干物质含量mp=8% 含水量wp=92% 则X=则α==11.5 W=16(11.5×18%-83%)=17.33t≈17t 每天进入发酵罐物料总量约16＋17＝33t （理论和实践测定：TS=8%之物料容重r≈1030㎏/m3） .通过有效保温和增温措施，确保全年恒定中温发酵（t=33℃-38℃）， 则设计容积产气率ξ＝0.8—1.2m3/m3.d 发酵罐的容积大小与发酵原料的特性、发酵液浓度和水力滞留期有关。 发酵罐的容积V1与每日处理原料量、发酵液浓度。发酵液密度和滞留期有关。 计算公式： V1 = G f * HRT / q y V1 为发酵罐内发酵液的容积；G 为发酵罐每天进料量；f 为发酵原料干物质含量；q 为发酵液浓度；y 是发酵液的密度。 发酵罐的总容积V等于发酵罐的发酵液容积V1加上发酵罐的储气容积V2。V2 一般取V2 = （8%~10% V1 V = V1 + V2 2.1.3沼气产量计算考虑2%的干物质损耗率，每天投TS 902kg，产沼率为0.28～0.32 m3/kg TS，取值0.30 m3/kg TS，可产沼气271m3。

沼气池设计规范

/m /m 农村家用沼气池设计规范 1、范围 本标准规定了农村家用沼气池 (以下简称沼气池 ) 设计原则要求几何尺寸的确 定和结构设计。 本标准适用于砖、水泥为建筑材料，人畜粪便为主要发酵原料的半连续 发酵的家用小型 (发酵间 10m 3 以内 )水压式沼气池设计。 2、引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。 在 标准出版时， 所示版本均为有效。 所有标准都会被修订， 使用本标准的各方应探讨使用下 列标准最新版本的可能性。 GB/T4750---1984 农村家用水压式沼气池标准图集 GBJ 3---88 砌体结构设计规范 GBJ9---87 建筑结构荷载规范 GBJ10---89 混凝土结构设计规范 3 、设计原则 3.1 沼气池宜建在畜圈或厕所地表以下，进料间与人、畜粪入口相连通。 3.2 坚持适用、卫生、平面布局合理，外型美观。 3.3 池盖顶端复土厚度不小于 200mm 。 3.4 强度安全系数 K ≥ 2.65。 3.5 正常使用寿命 20 年以上。 4、设计要求 4.1 设计技术参数。 4.1.1 沼气压力。 4.1.1.2 最大工作压力 13KPa 。 3 4.1.2 产气率： 0.15m /m 4.1.3 投料量 3· d ； 0.2m 3 3 · d ； 0.25m 3 3· d ； 0.3m 3 /m 3 ·d 。 4.1.3.1 最小投料量按发酵间总容积的 50% 。 4.1.3.2 最大投料量按发酵间总容积的 90%。 4.1.4 贮气量 正常贮气量为日产气量的 50%。 4.2 工艺流程 人畜粪便 (青草及农业废物 ) →进料间 →厌氧发酵间 → 水压 (出料 )间 → 农田。在有条件的地 方，可将人粪便和牲畜粪便分两处进料口进入厌氧发酵间。 4.3 形状及平面布局 形状及平面布局按 GB/T4750 选用。 4.3.1 发酵间的形状以圆形为主，受占地面积限制或地下水位较高的，可将发酵间设计 成椭球形或单跨拱长方形。 4.3.2 平面布局 4.3.2.1 沼气池应有平面布局设计，在征得用户同意后，方可进行施工设计。 4.3.2.2 平面布局应符合下列要求： a)充分利用土地资源， 平面布局紧凑； b)厕所与畜圈分设； c) 进、出料方便； d) 导气管和输气管不被损害； e)进、出料间中线夹角应大于 90°，进料间蹲位板面应高于发

水压式沼气池建设设计说明书

水压式沼气池建设设计说明书 1.1沼气池发展的研究与现状 亚、非、拉许多国家都或多或少在农村建立了一些沼气池。如在1983一1984年，巴西建3033口，使用率达60%，古巴建池552口，使用率60%;危地马拉建池105口，使用率58%。洲的阿尔及利亚原属法国殖民地，法国人塔谢尼尔·爱斯曼(Ducellie:lsman)于1938年在国国立农业学校就开始了厌氧消化的研究并取得了成果，于1941年和1942年取得法国专，引起了广泛关注，荣获了国家工业促进会授与的金质奖章。肯尼亚T·H·Hutchinson在954年开始研究猪粪的消化，他的一个家庭用消化器，每天产沼气12m，。在东南亚国家，如菲律宾，主要的研究活动集中在国家科学技术研究所、菲律宾大学以马亚农场。在国家科学技术研究所的指导下，已建成3100个中国台湾型沼气池。南朝鲜已建池20，000多口，我国台湾也建池近万口。 早在上世纪60年代.我国农村地区就出现了沼气池.农户只需在自家屋后挖一个4至103 m的池子.用石灰或粘土密封池底和四壁.留一个填料口和一个出渣口.然后每周大概填入13 m猪、牛等牲畜粪便和尿液.并注意不让肥皂水、洗衣粉水等碱性物质流入沼气池.就可以实现沼气原料的自然发酵.用这种方法产生的沼气.可供3至5人的农户全天照明和做饭.可以说是既便宜又方便。自上世纪70年代.随着农村圈养牲畜的增多.沼气原料日益丰富.而且由于十分适用于农村大食堂和煮大锅猪食等.对于沼气的利用在当时一呼百应.几乎风靡全国农村。 目前，中国约有二千万人口使用了沼气，年产招气十亿多立方米，是世界上建造沼气发酵装置最多的国家。近几年来，推广沼气已从农村发展到城镇。在城镇，结合环境保护，在发酵原料比较集中而数量比较稳定的农牧场、食品厂、酒厂等轻工企业单位，兴建了一万多个大、中型沼气池，发酵总容积约31万多立方米。城镇推广大、中型沼气池经济效益比小型农村家用沼气池显著。四川省乐至果酒厂修建了2x1O00澎的发酵装置，日产沼气3000m3，发酵后的制酒废液，COD 去除率为92%，BOD去除率达95%，大大减轻了对环境的污染。所产沼气除供应一

水压式沼气池课程设计

xxxxxxxxxx大学 课程设计说明书 题目：水压式沼气池设计 学院：xxxxxxx 专业班级：xxxxx 学生姓名：xxxx 学生序号：xx 指导教师：xxxxx 课程设计时间：二O一年月日～二O一年月日

目录 前言 ................................................................................................................................. 一、设计参数 ................................................................................................................. 二、设计内容和要求 ..................................................................................................... 三、设计计算 ................................................................................................................. 3.1工艺流程设计 ........................................................................................................... 3.2发酵间的设计计算 ................................................................................................... 3.3进出料管的设计及安装位置 ................................................................................... 3.4水压间的设计 ........................................................................................................... 四、小结 ......................................................................................................................... 参考文献 ......................................................................................................................... ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... .........................................................................................................................................

固体废物课程设计 沼气池

《固体废物处理与处置》 课程设计 系别：环境与市政工程系 专业：环境工程 姓名： 学号： 指导教师： 完成时间：

前言---------------------------------------------------- 1沼气及其产生过程 ----------------------------- 1沼气的成分--------------------------------------- 1沼气的理化性质 -------------------------------- 2课程设计目的--------------------------------------- 3城市垃圾分析--------------------------------------- 3设计参数及条件 ----------------------------------- 4工艺流程设计--------------------------------------- 5沼气池池体设计 ----------------------------------- 9 1.发酵间的容积 --------------------------------- 9 2.发酵间各部分尺寸的确定---------------- 10 3.进料口（管）的设计 ---------------------- 13沼气池平面安装图 ------------------------------- 15主要的参考书目 ---------------------------------- 18

前言 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. 沼气的成分 沼气是一种混合气体，他的主要成分是甲烷，其次是二氧化碳、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

城镇生活污水净化沼气池设计规范

城镇生活污水净化沼气池设计规范 1、范围 本标准规定了城镇生活污水净化沼气池（以下简称城镇沼气池）设计的要求和方法。 本标准适用于处理城镇生活污水所修建的城镇沼气池设计。 2、引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效，所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨、使用下列标准最新版本的可能性。 GBJ3 —88砌体结构设计规范 GB7636 —87农村家用沼气管路设计规范 GBJ15 —88建筑给排水设计规范 GBJ68 —84建筑结构设计统一标准 DB51/190 —93四川省污染物排放标准 DB51/136 —92城镇净化沼气池生活污水排放卫生标准 3、设计要求 3.1技术指标 设计沼气压力8KPa ± 1KPa ； 出水水质达到DB51/190中3.1.2及DB51/136中3.1的有关规定； 3.2工艺流程 3.2.1合流生活污水（或水冲式公厕污水）7前处理T后处理T下水道 分流水冲式公厕污水T前处理（1）T前处理（2）7后处理T下水道 厨房和其它污水一t 注：医院污水在进入下水道前应加消毒池处理。 3.3在不改变工艺流程的前提下，城镇沼气池的平布置可因地制宜，其形状可以采用矩形、椭圆形或其它形状，但应考虑到结构受力明确、方便施工和清运建筑垃圾并不得影响其它建筑或构筑物. 3.4城镇沼气池容积计算。 3.4.1城镇沼气池总容积设计公式： V=（V1+V2+V3）K1 ----------------------------- （1） V-------- 总容积m3 VI------- 污水容积m3 V2 -------- 污泥容积m3 V3 -------- 气室容积m3 K1 -------- 容积保护系数取 1.0?1.05 3.4.1.1污水不容积计算公式： V1 = natg -------------------------------- （2） n――使用城镇沼气池的总人数；

沼气池的构造原理(附设计图纸)

2 沼气池的建造技术 2.1 沼气的基本知识 2.1.1 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。 2.1.2 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%、硫化氢平均含量为0.034%。 2.1.3 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。甲烷对空气的重量比是0.54，比空气约轻一半。甲烷溶解度很少，在20℃、0.1千帕时，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 1?400? ℃左右。纯甲烷每立方米发热量为36.8千焦。沼气每立方米的发热量约23.4千焦，相当于0.55千克柴油或0.8千克煤炭充分燃烧后放出的热量。从热效率分析，每立方米沼气所能利用的热量，相当于燃烧3.03千克煤所能利用的热量。 2.2 家用沼气池的类型 随着我国沼气科学技术的发展和农村家用沼气的推广，根据当地使用要求和气温、地质等条件，家用沼气池有固定拱盖的水压式池、大揭盖水压式池、吊管式水压式池、曲流布料水压式池、顶返水水压式池、分离浮罩式池、半塑式池、全塑式池和罐式池。形式虽然多种多样，但是归总起来大体由水压式沼气池、浮罩式沼气池、半塑式沼气池和罐式沼气池四种基本类型变化形成的。与四位一体生态型大棚模式配套的沼气池一般为水压式沼气池，它又有几种不同形式。 2.2.1 固定拱盖水压式沼气池 固定拱盖水压式沼气池有圆筒形(见图2.1)、球形(见图2.2)和椭球形(见图2.3) 三种池型。这种池型的池体上部气室完全封闭，随着沼气的不断产生，沼气压力相应提高。这个不断增高的气压，迫使沼气池内的一部分料液进到与池体相通的水压间内，使得水压间内的液面升高。这样一来，水压间的液面跟沼气池体内的液面就产生了一个水位差，这个水位差就叫做“水压”(也就是U形管沼气压力表显示的数值)。用气时，沼气开关打开，沼气在水压下排出；当沼气减少时，水压间的料液又返回池体内，使得水位差不断下降，导致沼气压力也随之相应降低。这种利用部分料液来回串动，引起水压反复变化来贮存和排放沼气的池型，就称之为水压式沼气池。

固废课程设计

固废课程设计 目录 一:前言 1．1沼气定义 1．2沼气工程原理 1．3影响厌氧发酵的因素 1．4厌氧发酵工艺 1．5厌氧发酵原理 1．6沼气工程的现状和前景1．7沼气发酵的优点 二:依据 三：设计说明书 3．1课程设计题目 3．2课程设计目的 3．3课程设计参数 3．3．1气压 3．3．2池容产气率 3．3．3贮气量 3．3．4池容 3．3．5投料率 3．4发酵间设计 3．4．1发酵间的容积 3．4．2发酵间各部分尺寸的确定3．5进料口设计 3．5．1计算死气箱拱的矢高3．5．2死气箱容积 3．5．3投料率 3．5．4最大贮气量 3．5．5气箱总容积 3．5．6发酵间最低液面位 3．6水压间设计 3．7发酵原料预处理 3．8设计沼气发酵池的注意事项四：设计计算书 4．1工艺流程设计 4．2发酵料液计算 4．3气室容积计算 4．4沼气发酵的投料计算 五：设计总结(包含图纸)

水压式沼气池课程设计说明书 ——八立方米 一. 前言 沼气池是有机物在厌氧条件下经微生物的发酵作用生成的一种以甲烷为主体的可燃性混合气体，气主要成分是甲烷和二氧化碳[5]；沼气工程是对废弃有机物进行厌氧发酵处理的过程，厌氧发酵又叫厌氧消化，厌氧消化处理是在缺氧情况下，利用自然界中固有的厌氧菌（特别是甲烷菌）微生物，以垃圾中有机物作为它的营养源，经过甲烷菌的新陈代谢，将垃圾中有机物转化为沼气和沼肥的整个生产过程。 影响厌氧发酵的因素有很多：根据菌体的性质、发酵温度等决定有机物的投入量；为了使甲烷发酵顺利进行，营养因素也不可忽视，碳氮比和碳磷比是重要因素；粒度的大小，一般是越小越好；发酵的温度分为常温发酵、中温发酵和高温发酵，都要控制在相对的范围内；不可缺少的还有沼气发酵槽料液的搅拌；对于厌氧发酵，适当的加温、基质的平均滞留时间和PH值也是其重要因素。 厌氧发酵工艺有高温厌氧发酵工艺和自然温度厌氧发酵工艺两种方式[3]。厌氧发酵原理：有机物的厌氧发酵过程可分为液化、产酸和产甲烷三个阶段，三个阶段各有其独特的微生物类群起作用[4]。 利用城镇垃圾、粪便、污水以及食物加工后的废渣泔水等制取沼气可以节约石化能源，降低加工成本，清洁环境。利用农业和食品加工业产生的废渣、植物秸秆、人畜粪便、活性污泥等制取沼气的过程可以杀灭病虫卵，防止疾病传播。沼气渣还可以提高肥效，发展前途广阔[3]。 二．依据 （1）气压：沼气池的产气量和池内的气压密切相关。随着气压的增加，其 产气量相应减少。同时，沼气发酵效 果好，要求沼气池内气压有一个相对的稳定阶段。 (2)产气率：所谓产气率是指每立方米发酵料液24小时的产气量，单位以米 3 /米3料液·天表示。目前，我国农村家用沼气池大部分为常温发酵。发酵温度随外界气温和地温而变化，变化幅度为8℃～28℃。在正常产气的情况下，每立方米发酵料液产气量为0.1～0.3米3/天。夏天产气多，冬天产气少。 （3）容积：沼气池容积的确定是设计上的一个重要指标。沼气池设计过小，不能充分利用原料和满足使用要求；容积过大，没有足够的原料，则沼气池利用率低，浪费投资和材料。因此，沼气池容积应根据发酵原料情况和用户使用要求以及产气率合理确定。

沼气池容设计

沼气池容设计 一、工艺设计 发酵料液经前处理池沉淀、除杂后，从进料口进入装置，经各发酵单元逐级发酵，使养殖粪污得到无害化和减量化处理。通过设置在各发酵单元的回流搅拌器，进行强制回流搅拌，以提高菌料均匀度和产气率。在最后一级发酵单元设置储气浮罩，使最后一级发酵单元与整个装置产生的沼气经脱水、脱硫净化处理后，汇集与储气浮罩，供生产和生活使用。从出料间溢出的沼液和抽出的沼渣储存与贮肥池，用作农作物有机肥料，或淡水养殖营养饵料。二、设计参数 (一) 气压 沼气发酵工艺及沼气沼气灯炉具都要求沼气气压相对稳定，且宜小不宜大。对于水压是沼气池，，如果气压过大，容易破坏池体，造成泄漏；气压过小势必水压间面积过大，占地多。因此，我国农村家用水压池常用设计气压为8千帕；浮罩池设计气压可采用2千帕。(二) 产气率 根据我国养殖专业户沼气池发酵产气水平，其设计产气率采用0.2~0.5米3/（米3·天）（三）贮气量 水压式沼气池靠池内带有压力的沼气将发酵料液压到出料间（大部分）、进料管（小部分）而贮存沼气。浮罩池由浮罩的升降来贮存沼气。 贮气容积的确定和用户用气的情况有关。养殖专业户沼气池的设计贮气量考虑能贮存12小时所产的沼气，即昼夜产气量的一半。 （四）池容 沼气池容积指发酵池净空容积。沼气池的容积应根据用户所拥有的发酵原料（数量和种类）、滞留时间、用气要求等因素合理确定。 （五）投料率 投料率指的是最大限度投入的料液所占发酵间容积的百分率。设计最大投料量一般水压式为沼气池容积的90％，料液上部留适当空间，以免导气管堵塞和便于收集沼气;浮罩式为沼气容积的98％。最小设计投料量以不使沼气从进、出料管跑掉为原则。三、建池规模计算（一）参数确定 根据小型畜禽养殖场的特点，经过优化设计和工程实践所选定的发酵工艺为无动力自由进料、多旋流布料、回流搅拌、固菌成膜、浮罩储气、常温发酵工艺。发酵料液温度变化范围为10~28℃，原料在发酵装置内的滞留天数（HRT）为30~90天，南方取低限，北方取高限，一般取60天；适宜于小型畜禽养殖场沼气工程的发酵料液平均浓度（Ts）为6％~10％，一般取8％；发酵装置的有效料液容积（m），浮罩式取98％，水压式取90％；常温条件下的容积产气率（平均）一般为0.20~0.40米3/（米3·天），取平均值0.30米3/（米3·天）;浮罩储气压力取2~3千帕 （二）池容计算 小型畜禽养殖场一般采用干清粪养殖工艺，每天可收集的粪便及含水量见表17-1 表17-1 成年畜禽日排粪量及含水率 畜禽种类体重（千克） 日排粪量（千克）年排粪量（千克） 含水量（％） 猪牛鸡 50 500 1.5 6.0 20.0 0.1

农村家用 沼气池设计 计算书

姓名： 班级： 学号： 计

目录 课程设计目的----------------------------------------------2 南充城市垃圾分析----------------------------------------2 设计参数及条件---------------------------------------------3 工艺流程设计----------------------------------------------5 沼气池池体设计-----------------------------------------------7 1.发酵间的容积---------------------------------7 2.发酵间各部分尺寸的确定------------------8 3.进料口（管）的设计---------------11 4.水压间（管）的设计----------------12 沼气池相关图片-----------------------------------------13

一、课程设计目的： 通过课程设计进一步消化和巩固本门课程所学的内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论进行沼气池设计的初步能力。通过设计，了解工程设计的内容，方法及步骤，培养确定厌氧系统得设计方案，进行设计计算，绘制工程图，使用技术资料，编写设计说明书的能力。 二、南充城市垃圾分析： 1、可回收垃圾主要包括废纸、塑料、玻璃、金属和布料五大类。废纸：主要包括报纸、期刊、图书、各种包装纸、办公用纸、广告纸、纸盒等等，但是要注意纸巾和厕所纸由于水溶性太强不可回收。塑料：主要包括各种塑料袋、塑料包装物、一次性塑料餐盒和餐具、牙刷、杯子、矿泉水瓶等。玻璃：主要包括各种玻璃瓶、碎玻璃片、镜子、灯泡、暖瓶等。金属物：主要包括易拉罐、罐头盒、牙膏皮等。布料：主要包括废弃衣服、桌布、洗脸巾、书包、鞋等。通过综合处理回收利用，可以减少污染，节省资源。如每回收1吨废纸可造好纸850公斤，节省木材300公斤，比等量生产减少污染74％；每回收1吨塑料饮料瓶可获得0．7吨二级原料；每回收1吨废钢铁可炼好钢0．9吨，比用矿石冶炼节约成本47％，减少空气污染75％，减少97％的水污染和固体废物。 2、厨余垃圾包括剩菜剩饭、骨头、菜根菜叶等食品类废物，经生物技术就地处理堆肥，每吨可生产0．3吨有机肥料。

固体废物处理工程课程设计

固体废物处理工程设计 设计题目：有机垃圾产沼工艺的设计姓名：任艳玲 学号：103010040107 年级：1001 系部：食品工程学院 专业：环境工程 指导教师：余萃 完成时间：2013．12．2——2013．12．6

目录 前言 ......................................................................................................................................... - 1 -1设计任务及基本资料...................................................................................................... - 3 -1.1 课程设计题目.............................................................................................................. - 3 - 1.2 课程设计基本资料...................................................................................................... - 3 - 2工艺流程.......................................................................................................................... - 4 -2.1 农村家用沼气池工作原理与工艺流程...................................................................... - 4 - 2.2 沼气池形状及平面布局原则...................................................................................... - 6 - 3设计方案.......................................................................................................................... - 6 -3.1 发酵料液的计算.......................................................................................................... - 6 - 3.2 发酵间的设计.............................................................................................................. - 7 - 3.3 进料口（管）的设计.................................................................................................. - 9 - 3.4 水压间的设计............................................................................................................ - 10 - 4安全注意事项................................................................................................................ - 10 -5圆筒形水压式沼气池施工及材料设计........................................................................ - 11 -5.1 材料参考用量............................................................................................................ - 11 - 5.2 沼气池施工................................................................................................................ - 12 - 5.3 成本核算.................................................................................................................... - 12 - 小结 ....................................................................................................................................... - 13 -主要参考文献 ........................................................................................................................... - 14 -附图

养殖场沼气池设计参数(方案).doc

一、工艺设计 发酵料液经前处理池沉淀、除杂后，从进料口进入装置，经各发酵单元逐级发酵，使养殖粪污得到无害化和减量化处理。通过设置在各发酵单元的回流搅拌器，进行强制回流搅拌，以提高菌料均匀度和产气率。在最后一级发酵单元设置储气浮罩，使最后一级发酵单元与整个装置产生的沼气经脱水、脱硫净化处理后，汇集与储气浮罩，供生产和生活使用。从出料间溢出的沼液和抽出的沼渣储存与贮肥池，用作农作物有机肥料，或淡水养殖营养饵料。 二、设计参数 (一)气压 沼气发酵工艺及沼气沼气灯炉具都要求沼气气压相对稳定，且宜小不宜大。对于水压是沼气池，，如果气压过大，容易破坏池体，造成泄漏；气压过小势必水压间面积过大，占地多。因此，我国农村家用水压池常用设计气压为8千帕；浮罩池设计气压可采用2千帕。 (二)产气率 根据我国养殖专业户沼气池发酵产气水平，其设计产气率采用0.2~0.5米3/（米3·天）（三）贮气量 水压式沼气池靠池内带有压力的沼气将发酵料液压到出料间（大部分）、进料管（小部分）而贮存沼气。浮罩池由浮罩的升降来贮存沼气。 贮气容积的确定和用户用气的情况有关。养殖专业户沼气池的设计贮气量考虑能贮存12小时所产的沼气，即昼夜产气量的一半。 （四）池容 沼气池容积指发酵池净空容积。沼气池的容积应根据用户所拥有的发酵原料（数量和种类）、滞留时间、用气要求等因素合理确定。 （五）投料率 投料率指的是最大限度投入的料液所占发酵间容积的百分率。设计最大投料量一般水压式为沼气池容积的90％，料液上部留适当空间，以免导气管堵塞和便于收集沼气;浮罩式为沼气容积的98％。最小设计投料量以不使沼气从进、出料管跑掉为原则。 三、建池规模计算 （一）参数确定 根据小型畜禽养殖场的特点，经过优化设计和工程实践所选定的发酵工艺为无动力自由进料、多旋流布料、回流搅拌、固菌成膜、浮罩储气、常温发酵工艺。发酵料液温度变化范围为10~28℃，原料在发酵装置内的滞留天数（HRT）为30~90天，南方取低限，北方取高限，一般取60天；适宜于小型畜禽养殖场沼气工程的发酵料液平均浓度（Ts）为6％~10％，一般取8％；发酵装置的有效料液容积（m），浮罩式取98％，水压式取90％；常温条件下的容积产气率（平均）一般为0.20~0.40米3/（米3·天），取平均值 0.30米3/（米3·天）;浮罩储气压力取2~3千帕。 （二）池容计算 小型畜禽养殖场一般采用干清粪养殖工艺，每天可收集的粪便及含水量见表17-1 表17-1 成年畜禽日排粪量及含水率 根据发酵原料的数量、一定温度下发酵原料在装置内停留的时间和投料浓度等工艺条件，沼气发酵装置的容积计算公式为：

水压式沼气池设计

水压式沼气池设计（八立方米农村家用水压式沼气池设计） 院系：生化工程系 学生姓名：陈佩佩程南 专业：环境监测与治理技术 班级：07教院环监（1）班 学号：0705210101 0705210102 指导老师：于卫东

目录 一、前言 二、课程设计的题目 三、课程设计的目的 四、设计参数 五、工艺流程 六、发酵料液的计算 七、发酵间的设计 八、进料口（管）的设计 九、水压间（管）的设计 十、沼气发酵的投料计算十一、发酵原料的预处理十二、安全注意事项 十三、设计小结 十四、文献资料

水压式沼气池课程设计说明书一、前言 沼气是有机物在厌氧条件下经微生物的发酵作用生成的一种以甲烷为主体的可燃性混合气体，其主要成分是甲烷和二氧化碳。 沼气发酵有很多有点。沼气发酵可产生甲烷，它是清洁方便的燃料；发酵过程中N、P、K等肥料成分几乎得到全部保留，一部分有机氮被水解成氨太氮，速效性养分增加;发酵残渣可以作为饲料肥料；沼气发酵处理有机物课大量地节省曝气消化所消耗的能量等等。 沼气发酵非常适合在农村地区推广使用。 二、课程设计的题目 水压式沼气池设计 三、课程设计的目的 通过课程设计进一步笑话和巩固本课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行沼气池设计的初步能力。通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养确定厌氧系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。 四、设计参数 1、气压：7840Pa(即80 cm水柱) 2、池容产气率：池容产气率系指每立方米发酵池1昼夜的产

气量，单位为m3沼气／(m3池容. d)。常温下我国常用的池容产气率为0.2 m3／（m3. d） 3、贮气量：指气箱内的最大沼气贮存量。农村家用水压式沼 气池的最大贮存气量以12H产气量为宜，其值与有效水压间的容积相等。 4、池容：指发酵间的容积。本次设计的农村家用水压式沼气 池的池容积为8 m3。 5、投料率：指最大投入的料液所占发酵间容积的百分比。 五、工艺流程 沼气发酵工艺类型较多，我国农村普遍采用的是下面两种工艺。 1.自然温度半批量投料发酵工艺 这种工艺的发酵温度随自然温度变化而变化投料，基本流程图如图所示 这种工艺的发酵期因季节和农用情况而定，一般为五个月左右，运行