固废课程设计正文

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1、中北大学2006届课程设计说明书1绪论1.1设计目的和意义随着我国经济的不断发展，资源的数量在大幅度减少，面临的能源问题越来越严重因此我们必须努力寻求新的能源尤其是再生能源来缓解现在的能源危机。沼气做为再生能源我们应大力发展，根据具体的环境和情况来选择合适的沼气池，只有这样才能快速而高效地利用这种新的能源，从而为我们的生活和社会服务。通过课程设计进一步消化和巩固课堂上所学内容，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

2、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。1.2沼气的基本知识1.2.1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

3、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。1.2.2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

4、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%。第17页共17页中北大学2006届课程设计说明书1.2.3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

5、是0.54，比空气约轻一半。甲烷溶解度很少，在20℃、0.1kp时，100单位体积的水，只能溶解3个单位体积的甲烷。1.3设计中的基本原理1.3.1固体废物中有机物厌氧发酵原理微生物代谢的过程称为发酵，是指有机物质在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过各类微生物的分解代谢，最终沼气的过程。这个过程有以下三个阶段：(1)液化阶段：为产甲烷菌提供营养和为甲烷菌创造适宜的厌氧条件，消除部分毒物。(2)产酸阶段：水解阶段产生的简单的可溶性有机物在产氢产酸细菌的作用下，进一步分解成挥发性脂肪酸（如丙酸、乙酸、丁

6、酸、长链脂肪酸）、醇、酮、CO2和H2等。(3)产甲烷阶段：产甲烷菌群，利用以上以上两步所分解转化的小分子化合物等生成甲烷。1.3.2水压式沼气池工作原理沼气池的池体分上、下两部分。上部分作为贮存沼气的气室，下部分作为沼气发酵池。池体两侧有进料管、出料管。为了贮存沼气、输送沼气、灶前使用沼气维护均衡压力，附加一个贮水的水压箱，同出料管口相联。当产气、用气时，水压箱与池内的发酵液面交替上升、下降，便产生一定压力，保证沼气输送、燃烧的压力要求，这就是水压式沼气池的运行机制。第17页共17页中北大学200

7、6届课程设计说明书当池内产生沼气时，储气间内的沼气不断增多，压力不断增高，迫使主池内液面下降，挤压出一部分料液到水压间内。当人们打开炉灶时，沼气池内的压力逐渐下降，水压间料液不断流回主池。这样，不断地产气和用气，使发酵间和出料间始终维持压力平衡地状态。    三联通水压式沼气池的进料口与厕所、猪圈鸡舍相联，粪便直接流入沼气池，既保证沼气池有充分的发酵原料，又改善厕所、圈舍的环境卫生条件。实践证明，三联通水压式沼气池是最受欢迎，最有效益，推广最多的池型。1.4水压式沼气池的类型和特点随着我国沼气科学技

8、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。1.4.1固定拱盖水压式沼气池固定拱盖水压式沼气池有圆筒形、球形和椭球形三种