三结合式沼气池设计说明.doc

三结合式沼气池设计说明
一, 设计资料:
此农户六人, 四头猪, 耕地15亩, 每人每年排放粪便183kg, 排放尿量365kg, 人粪总固体含量18~20%, 每头猪每年排放猪粪1825kg, 排尿量5475kg, 猪粪总固体含量18~20%, 诶亩耕地每年平均产干秸秆500kg, 秸秆总固体含量80~90%。
为使沼气发酵过程中有一个较高产气量, 发酵原料必需配成碳氮比略小于25:1混合发酵原料
二, 沼气池场地选择:
沼气池应尽可能与牲畜圈和厕所安排在一起, 举出放不宜大于50米, 也可将沼气池建造在牲畜圈或厕所地面下, 这么发酵原料就能够自流入池, 避免人力运输, 也便于常常清洗牲畜圈和厕所。
要想整年均衡产气, 沼气池宜建于整年平均气温10℃以上地域, 严寒地沼气池必需埋在冻土层以下。
注意事项: （1）注意建造沼气池方向, 争取日照并应建造在农舍主导风向下方。
（2）注意选择地形, 避免将沼气池建在易被水淹低洼处
（3）避免在地下水位太高地方建池
三, 工艺步骤
原料处理: 铡短, 粉碎或合适堆沤
发酵原料准备: 农业废物搜集和能源植物栽培

准
投料
干物质含量4~6%
接种物准备为原料总量10~20%.可进行选择和富集培养
备
阶
段

大换料, 必需时每年一到两次, 清除残渣, 保留活性污泥。残渣可做肥料
放气试火, 气压表压差在20cm水标以上时
加水封池 可用沼气水, 坑塘水, 河水
启
动
阶
段

每隔5-7天进出料一次, 平均天天每个沼气池投入干物质4-8kg,用气量大时, 平均天天每立方米沼气投入干物质2kg
运
行
阶
段
四, 工艺设计参数确定:
1．浓度（单位: kg/m³）
以生活用水为发酵原料工程进料浓度就是废水本身浓度。
2.发酵间有机负荷率（单位: kg/m³.d）
即单位沼气池容积天天接纳原料量。这一指标是评价沼气池效率关键指标。只有高有机负荷才能有高池容产率。
3.池容产率（单位: m³/（m³.d））
每立方米发酵原料沼气产量, 可经过沼气池天天产气量除以沼气池容积来计算。
4.原料产气率（单位: m³/kg）
单位质量发酵原料产气量, 用天天沼气产量除以天天进料量来计算。这一指标越高越好, 但高指标会带来有机负荷率和池容产率下降。
5.水力停留时间（HRT 单位: 天）
指从水力学所计算出原料在沼气池中停留时间, 仅从提升效率考虑, 此指标越小越好, 但小到一定程度会因沼气池微生物流失而使发酵失败。
6.参数之间关系
有机负荷率（kg/m³.d）=进料浓度（kg/m³）/水力停留时间
池容产率（m³/（m³.d））=原料产气率（m³/kg）×有机负荷率（kg/m³.d）
五, 设计计算
1， 发酵原料配比计算: 天天人类产粪量 X1=6×183/365=3kg/d
天天人类产尿量 X1’=6×365/365=6kg/d
天天猪产粪量 X2=4×1825/365=20kg/d
天天猪产粪量 X2’=4×5754/365=60kg/d
假设天天投料中需配稻草秸秆为X3kg 查表得厌氧发酵原料碳氮比为:
人粪: C1=2.5% N1=0.85%
猪粪: C2=7.8% N2=0.6%
干稻草: C3=42% N3=0.63%
为使发酵过程中产生较多沼气, 必需配成碳氮比略小于25:1混合发胶原料
即 K=C: N=25:1
K=（C1X1+ C2X2+ C3X3）/(N1X1+ N2X2+N3X3)
将以上数据代入式中解得X3=7.6kg
每年需投配干稻草为: 365×X3=365×7.6=2774kg
每年土地产生稻草量为: 15×500=7500kg>2774kg
所以仅沼气发酵, 该农户每年土地产生秸秆量自给有余
2， 沼气池容积计算
（1） 天天必需入池原料为W（kg/d）
W=X1+X1’+X2+X2’+ X3=3+6+20+60+7.6=96.6kg
因为给定每立方米发酵原料重D=1000kg, 则折合天天投料体积为
Vt=W/D=96.6/1000=0.0966m³
（2） 投料中总固体浓度为:
C=(3×20%+20×20%+7.6×90%) ×100%/96.6=11.84%
(3)沼气池容积确定
投料率为90%, 进料总固体浓度为C=11.84%, 则HRT为40天
Vo=Vt×HRT/90%=0.0966×40/90%=4.29m³
所以决定采取4m³混凝土预制块圆筒形沼气池
3， 进出料安装位置确定
差沼气池GB 4750-84得: D(沼气池圆筒直径)=2.08m f1(池盖矢高)/D=1/5 f2(池底矢高)/D=1/8 解得 : f1=0.416m f2=0.26m R(池体内径)=D/2=1.04m
H(池身高度)=D/2.5=2.08/2.5=0.83m
(池盖曲率半径)r1=(R²+f1²)/2f1=（1.04²+0.416²）/(2×0.416)=1.51m
（1） 死气箱拱矢高f死=h1+h2+h3=（14+4+27）cm=0.45m
h1------池盖拱顶点到活动盖下缘平面距离
h2------导气管下露出长度
h3------导气管下口到O—O液面距离
(2)死气箱容积V死=3.14×f死²（r1+ f死/3）=3.14×0.45²×(1.50+0.45/3)=1.05 m³
(3)投料率=（V-V死）/V×100%=(4-1.05)/4×100%=73.8%
(4)最大储气量V储（池容产气率0.2 m³沼气/ m³池容d）
V储= V×池容产气率×1/2=4×0.20×1/2=0.4 m³
(5)气箱总容积V容= V储+V死=0.4+1.05=1.45 m³
（6）池盖容积V1=3.14×f1/4×(3×R²+f1²) =3.14×0.42/4×(3×1.04²+0.42²)=1.13 m³
4,池容核实调整进料量
现建混凝土预制块圆筒形沼气池容积为4 m³, 投料率为73.8%, HRT为40天, 则进料量为W=Ｖ×投料率×混合原料比重／HRT＝４×73.8%×１０００／４＝７３．８ｋｇ／ｄ
原料中投配干稻草量一定, 人粪与人尿不易分离, 所以调整猪尿进量
X2’＝Ｗ－X1－X1’－ X2－X3＝73.8－３－２０－７．６－６＝４２．６ｋｇ
５沼气池日产气量　查表得
人粪: 固体含量１８－２０　%　　实际产气率: ０．３５Ｌ／ｇ
猪粪: 固体含量１８－２０　%　　实际产气率: ０．３５Ｌ／ｇ
稻草: 固体含量８0－9０　%　　实际产气率: ０．３0Ｌ／ｇ
W总=0.35×3×20%+0.35×20×20%+0.3×7.6×90%=3.662 m³/d
6, 水压间选择尺寸
产气率: 0.20
水压间内径D1: 960mm
水压间高度: 675mm
溢流口底面标高: -0.05mm
水压间有效容积: 0.412 m³