DB37T1502007沼气发酵池设计规范

ICS27.060.20J99DB37山东省地方标准DB37/T150－2007沼气发酵池设计规范2007-11-30发布山东省质量技术监督局发布2007-12-01实施DB37/T150－2007前言本标准自发布之日起代替DB37/T150—1992。本标准与DB37/T150—1992相比主要变化如下：——本标准增加了“术语和定义”（本版的3）；——本标准增加了“沼气池的施工”（本版的7）；——本标准增加了“沼气池的安全与检修”（本版的8）；——本标准增加了“沼气池的分类”（本版的5.3）；——本标准增加了沼气池密封性的设计原则（本版的4.6）；——本标准增加了沼气池工作压力的要求：“池内正常工作压力p≤8000Pa，采用浮罩贮气者，可选p≤4000Pa；池内昀大气压限值p≤12000Pa”（本版的5.1.1）；——本标准增加了资料性附录“沼气池的启动运行管理”（见附录A）；——本标准增加了资料性附录“沼气成分和消化液”（见附录B）。附录A、附录B为资料性附录。本标准由山东省经济贸易委员会、山东省质量技术监督局提出。本标准由山东能源标准化技术委员会归口。本标准起草单位：山东省科学院能源研究所。本标准主要起草人：高博，李银，许崇庆。IDB37/T150－2007沼气发酵池设计规范1233.13.23.33.43.53.6范围本标准规定了农村家用小型沼气池设计规范的术语和定义、设计原则、设计要求、沼气池几何尺寸的计算方法、沼气池的施工和沼气池的安全与检修。本标准适用于容积尺寸为4~10m3的农村家用小型沼气池及普通厌氧发酵池的设计。本标准不适用于金属制、玻璃钢制沼气池的设计。规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的昀新版本。凡是不注日期的引用文件，其昀新版本适用于本标准。GB/T4750户用沼气池标准图集GB/T4751户用沼气池质量检查验收规范GB/T4752户用沼气池施工操作规程GB50010混凝土结构设计规范GB175硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥GB1344矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥NY/T667沼气池工程规模分类农村家用沼气池设计规范术语和定义下列术语和定义适用于本标准。发酵液浓度以原料总固体（TS，也称干物质）浓度、挥发性固体（VS）浓度、化学耗氧量（CODcr）浓度、生物耗氧量（BOD5）浓度、悬浮固体浓度（SS）等表示。为了生产应用方便，一般采用总固体浓度表示和计算发酵液的浓度，用CODcr和BOD5浓度表示发酵后消化液中残留物的含量，单位为毫克每升（mg/L）。消化池负荷率指单位时间内，每个沼气池单位容积所承受料液中有机物的数量，用千克每立方米每天（kg/m3.d）表示。滞留期指发酵原料在沼气池发酵停留时间，用天（d）表示。消化率或称去除率、毁解率，指发酵原料中有机物经发酵后减少的比例，用百分数（%）表示。碳氮比沼气微生物生长发育需要水、碳源、氮源、无机盐和微量元素，其中碳、氮营养成分尤为重要，在实际应用中原料的碳氮比以20～30：1为宜。接种物欲使沼气发酵正常启动，需以含有大量沼气微生物的有机污泥作菌种，称为接种物。在沼气发酵启动时，料液中要添加10%~30%的接种物。老沼气池中的悬浮污泥、各种有机废水沉淀污泥、河流湖泊1DB37/T150－2007底层的沉渣、坑塘污泥和积水粪坑的粪肥等，都可以用来当作接种物。所用接种物的挥发性固体含量不低于3%。3.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.855.1发酵液酸度与碱度沼气发酵过程中，有产酸过程和产氨过程，发酵液酸碱度用pH值表示。碱度是发酵液能够中和过酸过碱物质的缓冲能力，以发酵液所相当CaCO3的浓度mg/L表示。原料产气率单位原料干物质的产气量，用m3/kgTS，m3/kgCODcr，m3/kgBOD5或者m3/m3原料表示。容积产气率单位沼气池发酵容积的单位产气量，（也称有效容积产气率），用m3/m3料液·d表示。在实际应用中，为了测试计算方便，一般用m3/m3原料表示。设计原则沼气池宜建在靠近发酵原料的地表以下，进料间与人孔、原料入口相连通。坚持实用、卫生、平面布局合理，外型美观。池盖顶端覆土厚度不小于250mm。强度安全系数K≥2.65。正常使用寿命20a以上。沼气池密封性能好，经水试气试检查合格。输气、贮气、用气系统与检压、计量仪表及防暴等安全装置配套完善。设计池内气压为8000Pa时，24h漏损率小于3%。入池混合原料的碳氮比按公式（1）进行计算：K=（C1X1+C2X2+C3X3…………）/（N1X1+N2X2+N3X3…………）……………（1）式中：K－混合原料的碳氮比；C－各种原料的碳素含量，单位为百分比（％）；N－各种原料的氮素含量，单位为百分比（％）；X－各种原料的重量，单位为千克（kg）。入池混合原料的干物质含量按公式（2）进行计算：D=〔（T1X1+T2X2+T3X3…………）/（X1+X2+X3……）〕×100………………（2）式中：D－混合原料的干物质含量，单位为百分比（％）；T－各种原料的干物质含量，单位为百分比（％）；X－各种原料的重量，单位为千克（kg）。上述两个公式也可以用来计算在配制一定的碳氮比或干物质含量时，某一原料的需要量。设计要求设计技术参数5.1.1沼气池工作压力池内正常工作压力p≤8000Pa，采用浮罩贮气者，可选p≤4000Pa；池内昀大气压限值p≤12000Pa。5.1.2产气量各种发酵原料的产气量有所不同。在35℃条件下常用原料每kgCODcr的产气量为0.3～0.5m3，在20℃条件下每kgCODcr的产气量为35℃下产气量的60％。5.1.3投料量第一次昀小投料量按发酵间总容积的50%，昀大投料量按发酵间总容积的90%。5.1.4贮气量2DB37/T150－2007正常贮气量为日产气量的50%。5.25.35.3.1.15.3.1.25.3.1.35.3.2.15.3.2.25.45.4.2.15.4.2.25.4.2.35.4.2.45.5工艺流程发酵原料→进料间→厌氧发酵间→水压(出料)间。沼气池的分类5.3.1沼气池按照建造工艺，沼气池可分为：a)曲流布料沼气池;b)预制钢筋混泥土板装配套沼气池;c)分离储气浮罩沼气池。曲流布料沼气池：主要由圆筒形池身、削球壳池拱、5°斜底和水压间组成；预制钢筋混泥土板装配套沼气池：其结构与现浇混凝土曲流布料沼气池A型相同，建池工艺不同；分离储气浮罩沼气池：主要由圆筒形池身、削球壳池拱、5°斜底和贮气浮罩及配套水封池组成。5.3.2沼气池按照形状可分为：a)圆筒形沼气池;b)椭球形沼气池。圆筒型沼气池：主要由圆筒形池身、削球壳池拱、反削球壳池底和圆形水压间构成；椭球型沼气池：主要由椭球形发酵间、进料口及矩形水压间构成。形状及平面布局形状及平面布局按GB/T4750选用。5.4.1形状发酵间的形状以圆形为主，受占地面积限制或地下水位较高的，可将发酵间设计成椭球形或单跨拱长方形。5.4.2平面布局沼气池应有平面布局设计，在征得用户同意后，方可进行施工设计。平面布局应符合下列要求：a)充分利用土地资源，平面布局紧凑；b)进、出料方便；c)导气管和输气管不被损害；d)进、出料间中线夹角应90°。采用钢筋混凝土板建池或有进发酵原料习惯的沼气池应增设活动盖。进、出料间都必须加盖板，盖板应采用具有足够强度等级的构件。进、出料间四周应作表面处理。　厌氧发酵间容积5.5.1发酵间总容积按公式（3）进行计算：V=(V1+V2+V3)K1…………………………………………(3)式中：V－总容积，单位为立方米（m3）；V1－污水容积，单位为立方米（m3）；V2－污泥容积，单位为立方米（m3）；V3－气室容积，单位为立方米（m3）；K1－容积保护系数取1.0～1.05。5.5.2根据用户平均每天废渣产量，确定相应的污水容积。5.5.3气室容积按公式（4）进行计算：3DB37/T150－2007V2＝1/2V1K3……………………………………………(4)式中：V1－发酵料液体积，单位为立方米（m3）；V2－气室容积，单位为立方米（m3）；K3－原料产气率，按5.4.1取值。66.1沼气池几何尺寸的计算方法发酵间容积和几何尺寸按5.4.1计算出容积后，再按以下公式计算池盖削球体、池底削球体和圆柱体池身的几何尺寸。6.1.1沼气池的直径根据用户平面布置确定。6.1.2发酵间池盖削球体矢高按公式（5）进行计算：f1＝D/a1…………………………………………(5)式中：f1—池盖削球体矢高，单位为米（ｍ）；D—圆柱体形池身直径，单位为米（ｍ）；a1—直径矢高的比值，取5～6。6.1.3发酵间池盖削球体净容积按公式（6）进行计算：Q1＝π/6f1(3R2-R)…………………………………………(6)式中：Q1—池盖削球体净容积，单位为立方米（m3）；π—圆周率，取3.1416；f1—池盖削球体矢高，单位为米（ｍ）；R—池身圆柱体内半径，单位为米（ｍ）。6.1.4发酵间池身圆柱体净容积按公式（7）进行计算：Q2=V-Q1-Q3…………………………………………(7)式中：Q2—发酵间池身圆柱体净容积，单位为立方米（m3）；V－发酵间总容积，单位为立方米（m3）；Q1—池盖削球体净容积，单位为立方米（m3）；Q3—发酵间池底削球体净容积，单位为立方米（m3）。6.1.5发酵间池身圆柱体高度按公式（8）进行计算：H=Q2/πR2…………………………………………(8)式中：π—圆周率，取值3.1416；R—发酵间池身圆柱体半径，单位为米（ｍ）；H—发酵间池身圆柱体高度，单位为米（ｍ）。6.1.6发酵间池底削球体矢高按公式（9）进行计算：f2＝D/α2…………………………………………(9)式中：f2－池底削球体矢高，单位为米（ｍ）；D—池身圆柱体直径，单位为米（ｍ）；α2—直径与池底矢高的比值，取值8～10。6.1.7发酵间池底削球体净容积按公式（10）进行计算：4DB37/T150－2007Q3=π/6f2(3R2-)…………………………………………(10)式中：22fQ3—发酵间池底削球体净容积，单位为立方米（m3）；π—圆周率，取3.1416；f2—池底削球体矢高，单位为米（ｍ）；R—池身圆柱体内半径，单位为米（ｍ）。6.2表面积发酵间内总表面积按公式（11）进行计算：　S=S1+S2+S3…………………………………………(11)式中：S—内总表面积，单位为平方米（m2）；S1－池盖削球体内表面积，单位为平方米（m2）；S2－池身圆柱体内表面积，单位为平方米（m2）；S3－池底削球体内表面积，单位为平方米（m2）。6.2.1池盖削球面曲率半径按公式（12）进行计算：ρ1=（D2+4）/8f21f1=R2+f1/2…………………………………………(12)式中：ρ1－池盖削球面曲率半径，单位为米（ｍ）；R2－池身圆柱体内半径，单位为米（ｍ）；D2－池身圆柱体内直径，单位为米（ｍ）；f1－池身削球体内表面矢高，单位为米（ｍ）。6.2.2池盖削球内表面积按公式（13）进行计算：S1=2πρ1f1=π(R2+R)…………………………………………(13)式中：S1—池盖削球面内表面积，单位为平方米（m2）；R—池身圆柱体半径，单位为米（ｍ）；ρ1—池盖削球面曲率半径，单位为米（ｍ）；f1—池盖削球面矢高，单位为米（ｍ）；π—圆周率，取3.1416。6.2.3圆柱体池身内表面积按公式（14）进行计算：S2＝πDH…………………………………………(14)式中：S2—池身圆柱体内表面积，单位为平方米（m2）；D—池身内圆柱体直径，单位为米（ｍ）；H—池身圆柱体高度，单位为米（ｍ）；π—圆周率，取3.1416。6.2.4池底削球体曲率半径按公式（15）进行计算：　ρ1=D2+4f1α2/8f2=+