【毕业论文】体积十立方米的沼气池设计

XX大学毕业论文题目:体积十立方米的沼气池设计学号:070502118姓名:年级:070502系别:化工与环境工程学院专业:环境监测与治理指导老师:完成日期:200年11月30日摘要沼气是一种很普遍的新型能源，燃烧后的产物对环境没有危害，解决了农村生活燃料的严重缺乏，防止了土壤被污染的问题，并可生产绿色安全的食品，这足以显示出按生态学原理办事的优越性。池坑开挖这既符合生态学原理，又有相当好的经济效益，深受广大的农民欢迎，由此可见我国开发沼气能源实现农村燃气话具有广阔前景。本文从沼气的产生机理及性质出发，概述了目前国内外沼气池的类型，阐明了沼气池的设计原理、依据及整个沼气池的设计计算，并对沼气池的施工做了阐述。关键词：沼气池绿色产品文明生产目录前言...............................................................................................................................11沼气的产生与基本性质...........................................................................................21.1沼气及其产生过程·································································21.2沼气的成分··········································································21.3沼气的理化性质····································································22家用沼气池的类型.................................................................................................42.1固定拱盖水压式沼气池························································42.2变型的水压式沼气池···························································82.3其它各种变型的水压式沼气池···············································92.4无活动盖底层出料水压式沼气池··········································123沼气池的设计.....................................................................................................153.1沼气池的设计原理····························································153.2沼气池的设计依据····························································153.3沼气池容积的计算····························································174沼气池的施工技术.............................................................................................184.1备料··············································································184.2放线··············································································184.3池坑开挖········································································205结论..........................................................................................................................26致谢.............................................................................................................................27参考文献.....................................................................................................................28焦作大学2010届毕业论文1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可燃性混合气体，其主要成分是甲烷和二氧化碳，通常情况下甲烷（CH4）约占60％左右，二氧化碳（CO2）约占40％左右，此外还有少量氢（H2），氮气（N2），一氧化碳（CO），硫化氢（H2S）和氨（NH3）等。沼气发酵广泛存在于自然界中，如湖泊或沼泽中常常可以看到有气泡从污泥中冒出，将这些气体收集起来便可以点燃，所以人们叫它沼气。沼气发酵是有机物在厌氧条件下被微生物分解的过程。地球上由于光合作用生成的有机物每年大约为4000亿吨，其中大约有5％在厌氧条件下被微生物分解掉。人们利用这一自然规律进行沼气发酵（又称厌氧消化），既可以产生沼气用作能源，又可以处理有机废物以保护环境，经沼气发酵后的沼渣，沼液又是幼稚的有机肥料。沼气发酵是综合利用的有机废物，保护生态环境促进农业生产可持续发展的重要措施之一。沼气燃烧后生成的二氧化碳，又可被植物吸收，通过光和作用再生成有机物，因而沼气又是一种可再生能源。在日常生活中沼气池都很多种，椭球形水压式，球形水压式，筒形水压式，中心吊管式，曲流布料水压式等等。在设计和建造沼气池的设计原理，必须坚持“四结合”原则，坚持“圆、小、浅”的原则，坚持直管进料，进料口加箅子、出料口加盖的原则，同时也要考虑环境因素，容许的承载力和拱盖的矢跨比和池墙的质量和建造沼气池的土质，这都是建造沼气池的关键。按照要建造不同大小的沼气池来备料，从而保证建造好的沼气池的质量焦作大学2010届毕业论文21沼气的产生与基本性质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。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)、氮及其它一些成分。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%。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焦作大学2010届毕业论文3千焦。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。焦作大学2010届毕业论文42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。2.1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。图2.18米3圆筒形水压式沼气池型(单位：毫米)焦作大学2010届毕业论文5图2.2球形水压式沼气池构造简图焦作大学2010届毕业论文6图2.3椭球形水压式沼气构造简图(单位：毫米)焦作大学2010届毕业论文7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。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。焦作大学2010届毕业论