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固体废物处理课程设计指导书

一、 题目：100m3/d污泥厌氧消化池设计
二、 内容：设计日处理（80~260）M3的中温定容式污泥厌氧消化池。
三、 原始数据及操作条件要求
1． 污泥的含水率96.5%，污泥全年平均温度25°C，日平均最低温度23°C；
2． 大气的全年平均温度21°C，土壤冬季计算温度10°C，冬季冻土深度0.6米，土壤全年平均温度23°C，冬季室外计算温度3°C；
3． 当地底下水位深度7米（距地表）；
4． 采用中温消化，消化温度控制在33—35°C，消化池需加热和搅拌。
四、 污泥厌氧消化的概述
1． 基本定义（什么叫厌氧消化）；
2． 处理的对象（如食品废料，城市废水污泥,……）
3． 意义作用;
4． 有机物厌氧消化（厌氧发酵）的基本原理；
5． 影响厌氧消化的因素；
6． 厌氧消化池的类型；
7． 工艺流程。
厌氧消化池的类型：

按容积大小可分为：
l 小型<2500m3
l 中形≈5000 m3
l 大型>10000 m3

按处理负荷可分为：
l 标准负荷消化池，无需加热搅拌（消化时间长，已淘汰）
l 高负荷消化池，有需加热搅拌（消化时间短）
按结构可分为：
l 固定盖式（定容式）
l 浮定盖式（动容式）

按温度可分为：
l 低温<20°C自然消化（很少采用）
l 中温30~35°C加热搅拌（人工控制消化）
l 高温>50°C加热搅拌（人工控制消化）
工艺流程：

储气柜

污泥消化池
污泥投配池

熟污泥池

泵

五、 定容式消化池尺寸的计算
1． 设计的概述：对四种设计方法进行简介
（1） 按污泥的投配率计算，即每天投加的新鲜污泥量（m3）与消化池容积的比例（%），

式中 V — 消化池的计算体积，m3；
w — 每日新鲜污泥量，m3；
n — 污泥投配率，%，对中温消化n=6~8%。

（2） 按有机物负荷计算

式中 V — 消化池的计算体积，m3；
Sv — 污泥中有机物重量，kg/d；
S — 消化池有机物负荷，kg/ m3 ·d，取1.6~3.2。

（3） 按消化时间计算

式中 V — 消化池的计算体积，m3；
w — 每日新鲜污泥量，m3/d；
w1 — 每日排出消化池的熟污泥量，m3/d；
T — 消化时间，d。

（4） 按固体停留时间Tc计算

2． 消化池的结构及尺寸计算

δ
集气罩
D
d2
d1
>7m
地下水位
h4
h3
h2
h1
±0.00
α2
α1
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
上锥体
下锥体
池体
保温层

l 池体部分埋地下，下锥体的位置需高于地下水位至少7m，防止地下水污染；
l 保温层要延伸到地下，一般在冻土层下；
l 需要确定和计算的尺寸：D、h1、h2、h3、h4、d1、d2、α1、α2、δ。
l 由经验确定某些尺寸：
V(m3)
50
100
200
300
400
500
1000
1500
2000
2500
D(m)
4.4
5.52
7.0
8.0
8.8
9.4
11.88
13.6
15.0
16.14
d1=2m左右，d2=1m左右，h1=1m左右，h3≧D/2，α1=200，α2=250~300。
l 需计算的尺寸：

3． 消化池的有效容积计算
消化池中液面高度最多至上锥体高度1/2处。
VII, VIII, VIV

VII+VIII+VIV>V0, V0为所需容积

4． 消化池各部分表面积计算

消化池总表面积 A=AI+AII+AIII+VIV
AIII= AIII地表+AIII地下

一般，池体地上高=60%h3, 池体地下高=40%h3。
5． 消化池各部分厚度
l 建筑材料：钢筋混凝土。
l 池盖厚度 250mm，池壁厚度 400mm，池底厚度 700mm。

六、 定容式消化池加热系统的计算
1． 基本参数
l 新鲜污泥的比热 c=4.168×103J/L·℃
l 消化池各部分传热系数要求：
集气罩和上锥体（池盖）：k≤2.9308×103J/m2·h·℃
池体（池壁）：k≤2.5121×103J/m2·h·℃
下锥体（池底）：k≤1.8841×103J/m2·h·℃

2． 计算所需热量
l 提高新鲜污泥温度至消化温度全年所需的平均热量
QA=V``/24×(td-ts)×c×103
QA—全年所需平均热量，J/h; td—消化温度，℃；
ts—污泥全年平均温度，℃； c—污泥的比热；
V``—每天每座消化池投加的新鲜污泥量，m3/d.
l 提高新鲜污泥温度至消化温度全年所需的最大热量
QAma=V``/24×(td-tsmin)×c×103
tsmin—污泥日平均最低温度，℃
l 消化池耗热量计算
QB=ΣA·k·(td-tA)×1.2
A—池盖、池壁、池底的散热面积，m2;
k—池盖、池壁、池底的散热系数，J/m2·h·℃;
tA—池外介质（大气，土壤）温度，℃；
td—消化温度，℃。
QB= QB池盖+ QB池体大气+ QB池体土壤+ QB池底
计算最大耗热量QBmax
l 所需总热量
平均热量 Q=QA+QB 最大热量 Qmax=QAmax+QBmax
3． 保温层计算
l 常用保温材料：聚氨酯泡沫塑料，导热系数 λ=83.74 J/m2·h·℃
l 混凝土的导热系数：λ=5.5684 J/m2·h·℃
l 要达到良好的保温效果，要求保温层的导热系数λ≤4.186 J/m2·h·℃
l 消化池各部分导热系数要求：
池盖 λ≤2.931×103 J/m2·h·℃
池壁 λ≤2.512 ×103J/m2·h·℃
池底 λ≤1.884 ×103J/m2·h·℃
l 各部分散热系数
污泥将热量传到钢筋混凝土池壁时 α=1256.04 J/m2·h·℃
污泥气体将热量传到钢筋混凝土池壁时 α=31.4 J/m2·h·℃
当空气为介质时，池壁至空气的散热系数 α=12.56~33.5 J/m2·h·℃
当土壤为介质时，池壁至土壤的散热系数 α=2.09~6.28 J/m2·h·℃
l 保温层厚度计算
保温材料：聚氨酯泡沫塑料
厚度
δB—保温层厚度，mm
λG—池盖、池壁、池底的钢筋混凝土导热系数，J/m2·h·℃
kG—池盖、池壁、池底的导热系数允许值，J/m2·h·℃
δG—池盖、池壁、池底的钢筋混凝土厚度，mm
λB—保温材料导热系数，J/m2·h·℃
4． 消化池加热量计算
l 加热方法：池内蒸汽直接加热。
l 饱和水蒸气绝对压力 49.03×104 Pa ,温度 151.11 ℃
5． 所需蒸汽量计算

Qmax—每座污泥消化池全年的最大耗热量，J/h;
I—饱和蒸汽的含热量，2747.8×103 J/kg;
Id—消化温度时，污泥的含热量，Id=td×4.18×103 J/kg,
td消化温度=33~35℃。
6． 蒸汽竖管直径计算
(mm) ，取整数
ρ—蒸汽密度，kg/m3
v—蒸汽流量，3~5m3/sec

7． 搅拌计算（略）
8． 投配、排泥、溢流计算（略）

七、 设计成果
说明书，消化池结构图（正剖面视图、俯视图、重要部位局部图）

八、 任务
学号
1-5
6-10
11-15
16-20
21-25
26-30
31-35
36-40
41-45
46-51
处理量，m3/d
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260

九、 主要参考文献
[1]崔玉川，马志毅等.废水处理工艺计算. 北京:水利出版社, 1994.
[2]金儒霖，刘永泳编著.污泥处置. 北京:中国建筑工业出版社, 1982.

十、装订顺序：封面—任务书—说明书目录—说明书正文—图纸。

十一、说明书格式：参照毕业论文（设计）手册

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