固廢課程設(shè)計正文

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1、中北大學(xué)2006屆課程設(shè)計說明書1緒論1.1設(shè)計目的和意義隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，資源的數(shù)量在大幅度減少，面臨的能源問題越來越嚴(yán)重因此我們必須努力尋求新的能源尤其是再生能源來緩解現(xiàn)在的能源危機。沼氣做為再生能源我們應(yīng)大力發(fā)展，根據(jù)具體的環(huán)境和情況來選擇合適的沼氣池，只有這樣才能快速而高效地利用這種新的能源，從而為我們的生活和社會服務(wù)。通過課程設(shè)計進(jìn)一步消化和鞏固課堂上所學(xué)內(nèi)容，并使所學(xué)的知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)運用所學(xué)理論知識進(jìn)行沼氣池設(shè)計的初步能力。通過設(shè)計，了解工程設(shè)計的內(nèi)容、方法及步驟，培養(yǎng)確定厭氧系

2、統(tǒng)的設(shè)計方案、進(jìn)行設(shè)計計算、繪制工程圖、使用技術(shù)資料、編寫設(shè)計說明書的能力。1.2沼氣的基本知識1.2.1沼氣及其產(chǎn)生過程沼氣是有機物質(zhì)在厭氧環(huán)境中，在一定的溫度、濕度、酸堿度的條件下，通過微生物發(fā)酵作用，產(chǎn)生的一種可燃?xì)怏w。由于這種氣體最初是在沼澤、湖泊、池塘中發(fā)現(xiàn)的，所以人們叫它沼氣。沼氣含有多種氣體，主要成分是甲烷(CH4)。沼氣細(xì)菌分解有機物，產(chǎn)生沼氣的過程，叫沼氣發(fā)酵。根據(jù)沼氣發(fā)酵過程中各類細(xì)菌的作用，沼氣細(xì)菌可以分為兩大類。第一類細(xì)菌叫做分解菌，它的作用是將復(fù)雜的有機物分解成簡單的有機

3、物和二氧化碳(CO2)等。它們當(dāng)中有專門分解纖維素的，叫纖維分解菌；有專門分解蛋白質(zhì)的，叫蛋白分解菌；有專門分解脂肪的，叫脂肪分解菌；第二類細(xì)菌叫含甲烷細(xì)菌，通常叫甲烷菌，它的作用是把簡單的有機物及二氧化碳氧化或還原成甲烷。因此，有機物變成沼氣的過程，就好比工廠里生產(chǎn)一種產(chǎn)品的兩道工序：首先是分解細(xì)菌將糞便、秸稈、雜草等復(fù)雜的有機物加工成半成品——結(jié)構(gòu)簡單的化合物；再就是在甲烷細(xì)菌的作用下，將簡單的化合物加工成產(chǎn)品——即生成甲烷。1.2.2沼氣的成分沼氣是一種混合氣體，它的主要成分是甲烷，其次有

4、二氧化碳、硫化氫(H2S)、氮及其他一些成分。沼氣的組成中，可燃成分包括甲烷、硫化氫、一氧化碳和重?zé)N等氣體；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等氣體。在沼氣成分中甲烷含量為55%～70%、二氧化碳含量為28%～44%、硫化氫平均含量為0.034%。第17頁共17頁中北大學(xué)2006屆課程設(shè)計說明書1.2.3沼氣的理化性質(zhì)沼氣是一種無色、有味、有毒、有臭的氣體，它的主要成分甲烷在常溫下是一種無色、無味、無臭、無毒的氣體。甲烷分子式是CH4，是一個碳原子與四個氫原子所結(jié)合的簡單碳?xì)浠衔铩＜淄閷諝獾闹亓勘?/p>

5、是0.54，比空氣約輕一半。甲烷溶解度很少，在20℃、0.1kp時，100單位體積的水，只能溶解3個單位體積的甲烷。1.3設(shè)計中的基本原理1.3.1固體廢物中有機物厭氧發(fā)酵原理微生物代謝的過程稱為發(fā)酵，是指有機物質(zhì)在一定的水分、溫度和厭氧條件下，通過各類微生物的分解代謝，最終沼氣的過程。這個過程有以下三個階段：(1)液化階段：為產(chǎn)甲烷菌提供營養(yǎng)和為甲烷菌創(chuàng)造適宜的厭氧條件，消除部分毒物。(2)產(chǎn)酸階段：水解階段產(chǎn)生的簡單的可溶性有機物在產(chǎn)氫產(chǎn)酸細(xì)菌的作用下，進(jìn)一步分解成揮發(fā)性脂肪酸（如丙酸、乙酸、丁

6、酸、長鏈脂肪酸）、醇、酮、CO2和H2等。(3)產(chǎn)甲烷階段：產(chǎn)甲烷菌群，利用以上以上兩步所分解轉(zhuǎn)化的小分子化合物等生成甲烷。1.3.2水壓式沼氣池工作原理沼氣池的池體分上、下兩部分。上部分作為貯存沼氣的氣室，下部分作為沼氣發(fā)酵池。池體兩側(cè)有進(jìn)料管、出料管。為了貯存沼氣、輸送沼氣、灶前使用沼氣維護(hù)均衡壓力，附加一個貯水的水壓箱，同出料管口相聯(lián)。當(dāng)產(chǎn)氣、用氣時，水壓箱與池內(nèi)的發(fā)酵液面交替上升、下降，便產(chǎn)生一定壓力，保證沼氣輸送、燃燒的壓力要求，這就是水壓式沼氣池的運行機制。第17頁共17頁中北大學(xué)200

7、6屆課程設(shè)計說明書當(dāng)池內(nèi)產(chǎn)生沼氣時，儲氣間內(nèi)的沼氣不斷增多，壓力不斷增高，迫使主池內(nèi)液面下降，擠壓出一部分料液到水壓間內(nèi)。當(dāng)人們打開爐灶時，沼氣池內(nèi)的壓力逐漸下降，水壓間料液不斷流回主池。這樣，不斷地產(chǎn)氣和用氣，使發(fā)酵間和出料間始終維持壓力平衡地狀態(tài)。????三聯(lián)通水壓式沼氣池的進(jìn)料口與廁所、豬圈雞舍相聯(lián)，糞便直接流入沼氣池，既保證沼氣池有充分的發(fā)酵原料，又改善廁所、圈舍的環(huán)境衛(wèi)生條件。實踐證明，三聯(lián)通水壓式沼氣池是最受歡迎，最有效益，推廣最多的池型。1.4水壓式沼氣池的類型和特點隨著我國沼氣科學(xué)技

8、術(shù)的發(fā)展和農(nóng)村家用沼氣的推廣，根據(jù)當(dāng)?shù)厥褂靡蠛蜌鉁?、地質(zhì)等條件，家用沼氣池有固定拱蓋的水壓式池、大揭蓋水壓式池、吊管式水壓式池、曲流布料水壓式池、頂返水水壓式池、分離浮罩式池、半塑式池、全塑式池和罐式池。形式雖然多種多樣，但是歸總起來大體由水壓式沼氣池、浮罩式沼氣池、半塑式沼氣池和罐式沼氣池四種基本類型變化形成的。與四位一體生態(tài)型大棚模式配套的沼氣池一般為水壓式沼氣池，它又有幾種不同形式。1.4.1固定拱蓋水壓式沼氣池固定拱蓋水壓式沼氣池有圓筒形、球形和橢球形三種