污泥厌氧消化池设计说明书

课 程 设 计

课程名称_固体废物利用与处置B课程设计_ 题目名称_ 260m/d污泥厌氧消化池设计 学生学院_ _ 环境科学与工程__ _ 专业班级_ _ 环境科09级（2）班__ _ 学 号 3209007828 学生姓名_________余笃凝 ___ _____ 指导教师_________戴文灿 ___ ____

2012 年 6 月 25 日

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固体废物处理课程设计

摘要

厌氧消化或称厌氧发酵是一种普遍存在于自然界的微生物过程。厌氧消化处理是指在厌氧状态下利用厌氧微生物使固体废物中的有机物转化为CH4和CO2的过程。厌氧消化池多用于大型污水处理场的脱水剩余污泥的厌氧处理，也可用以处理高浓度有机工业废水、悬浮固体含量较高和颗粒较大的有机废水、含难降解有机物的工业废水，也以被成功地应用于肉类食品工业废水的处理。厌氧发酵反应与固液分离在同一个池内进行，结构较为简单。此次课程设计要求我们在给定参数下设计日处理量为260m3 的中温定容式污泥厌氧消化池。

关键词：固体废物 厌氧消化 微生物 有机物

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Abstract

Anaerobic digestion（some says anaerobic fermentation）is a kind of microbial process which commonly finds in nature area. Anaerobic digestion treatment means that use anaerobic microbe in order to make organic matter from solid waste into CH4 and CO2 process in anaerobic state.Anaerobic digestion pools usually used in large sewage farm to treats dewatering surplus sludge anaerobicly,it also can be used to deal with high concentration of organic industrial waste water, higher content of suspended solid and the larger particle organic wastewater, including refractory organics industrial wastewater, what’s more,it can applied successfully in the meat food industrial wastewater treatment. Anaerobic fermentation reaction and solid-liquid separation are react in the same pool so the structure is simple. The course design require us to design the steady increases type of sludge anaerobic digestion pool which capacity of 260 m3 under the given parameters.

Keywords: solid waste anaerobic digestion microbial organic

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目录

第一章 设计概况说明............................................................................................................................... 1

1.1题目：污泥厌氧消化池设计 ........................................................................................................... 1 1.2内容：设计日处理260M3的中温定容式污泥厌氧消化池。 ...................................................... 1 1.3污泥消化的基本定义 ....................................................................................................................... 1 1.4污泥消化的处理的对象 ................................................................................................................... 1 1.5污泥消化的意义及作用 ................................................................................................................... 1 1.6原始数据及操作条件要求 ............................................................................................................... 2 1.7设计范围 .......................................................................................................................................... 2 第二章 主要设计参数............................................................................................................................... 2

2.1消化池的结构及尺寸的计算 ........................................................................................................... 3 2.2消化池容积及个数计算 ................................................................................................................... 4 第三章 工艺说明 ...................................................................................................................................... 4

3.1有机物厌氧消化（厌氧发酵）的基本原理； ............................................................................... 4

酸性消化阶段................................................................................................................................. 5 碱性消化阶段................................................................................................................................. 5 3.2厌氧消化的因素； ........................................................................................................................... 6 3.3厌氧消化池的类型； ....................................................................................................................... 7 3.4工艺流程 .......................................................................................................................................... 7 第四章 设计概述 ...................................................................................................................................... 8

4.1消化池结构及尺寸计算 ................................................................................................................... 8 4.2消化池各部分表面积计算 ............................................................................................................. 10 4.3定容式消化池加热系统的计算 ......................................................................................................11

设计概述 .......................................................................................................................................11 所需热量计算 .......................................................................................................................................11 4.4消化池保温结构厚度计算 ............................................................................................................. 14 4.5保温层厚度计算............................................................................................................................. 15 4.6消化池加热量计算 ......................................................................................................................... 15 第五章 运行管理 .................................................................................................................................... 17

5.1厌氧消化池运行指标 ..................................................................................................................... 17 5.2日常管理： .................................................................................................................................... 18 第六章 结束语 .......................................................................................................................................... 19

6.1致谢 ................................................................................................................................................ 19 6.2参考文献 ........................................................................................................................................ 19

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第一章 设计概况说明

1.1题目：污泥厌氧消化池设计

1.2内容：设计日处理260M3的中温定容式污泥厌氧消化池。 1.3污泥消化的基本定义

早期的厌氧生物处理研究针对污泥消化，即在无氧的条件下，由兼性厌氧细菌及专性厌氧细菌降解有机物使污泥得到稳定，即是指污泥在无氧条件下，由兼性菌和厌氧细菌将污泥中的可生物降解的有机物分解成二氧化碳、甲烷和水等，使污泥得到稳定的过。厌氧生物消化技术是污泥减量化、稳定化的常用手段之一，其最终产物是二氧化碳和甲烷气（或称污泥气、消化气）等。所以污泥厌氧消化过程也称为污泥生物稳定过程。

1.4污泥消化的处理的对象

污泥厌氧消化法的处理对象主要是初次沉淀污泥、腐殖污泥、剩余活性污泥、食品废料、生活污水污泥以及高浓度生产污水（如屠宰场，食品厂污水等）。特别对于处理那些BOD极高的，在缺氧的情况下易于分解的生产污水非常有效。

污泥的厌氧消化与污泥的好氧消化一样，都是稳定污泥的有效方法。消化后的污泥可作为农业或其他方面的利用，生产的污泥可作为能源或化工原料，实现了无害化和资源化。因而，厌氧消化法是污泥处理的基本方法。

1.5污泥消化的意义及作用

污泥的厌氧消化是稳定污泥的一种方法。消化后的污泥可以作为农业或其他方面的利用，生产的污泥可以作为能源或化工原料，实现了无害化和资源化。 它的主要作用是：

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①将污泥中的一部分有机物转化为沼气；

②将污泥中的一部分有机物转化成为稳定性良好的腐殖质； ③提高污泥的脱水性能； ④使得污泥的体积减少1/2以上； ⑤使污泥中的致病微生物得到一定程度的 ⑥灭活，有利于污泥的进一步处理和利用。

1.6原始数据及操作条件要求

污泥的含水率96.5%，污泥全年平均温度25°C，日平均最低温度23°C；

大气的全年平均温度21°C，土壤冬季计算温度10°C，冬季冻土深度0.6米，土壤全年平均温度23°C，冬季室外计算温度3°C； 当地底下水位深度25米（距地表）；

采用中温消化，消化温度控制在33—35°C，消化池需加热和搅拌。

1.7设计范围

⑴消化池的结构及尺寸计算 ⑵消化池容积及个数计算 ⑶定容式消化池加热系统设计 ⑷消化池保温结构厚度设计

第二章 主要设计参数

我国的定容式消化池主要为柱锥形。消化池由集气罩（直径1~2米，高常为1米）、上椎体、池体和下椎等四部分组成，并附设有搅拌和加热设备。消化池直径一般为6~35米，柱体部分高度一般大于直径的1/2，总高度与直径比约为0.8~1.0，池底坡度一般

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为0.08。中温消化最佳温度为34°C。

为了防止检修时全部污泥停止厌氧消化，消化池至少应设两座。

2.1消化池的结构及尺寸的计算

普通消化池的容积有四种计算方法：

按污泥投配率计算：按污泥的投配率计算，即每天投加的新鲜污泥量（m3）与消化池容积的比例（%），

wVn式中 V — 消化池的计算体积，m3；

w — 每日新鲜污泥量，m3；

n — 污泥投配率，%，对中温消化n=6-8%。 按有机物负荷计算

VSvS 式中 V — 消化池的计算体积，m3；

Sv — 污泥中有机物重量，kg/d；

S — 消化池有机物负荷，kg/ m3 ·d，取1.6~3.2。

按消化时间计算

V[w23(ww1)]T 式中 V — 消化池的计算体积，m3； w — 每日新鲜污泥量，m3/d；

w1 — 每日排出消化池的熟污泥量，m3/d； T — 消化时间，d。 按固体停留时间Tc计算

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2.2消化池容积及个数计算

取新鲜污泥投配率n=7%，消化池有效容积

V=w/n=260/0.07=3714m3

采用3个消化池，每座消化池的有效容积：

V00=4333/3=1238.1 m3

第三章 工艺说明

3.1有机物厌氧消化（厌氧发酵）的基本原理；

有机物在厌氧条件下消化降解要经过高分子有机物的水解，挥发性有机酸、醇类的生成和产甲烷、二氧化碳等三个过程。犹豫这三个过程分为两个阶段，既酸性消化阶段和碱性消化阶段。 生化阶段 物态变化 Ⅰ 液化（水解） 酸化（1） 小分子溶解态有机物转化为（H2+CO2）及A、B两类产物 Ⅱ 酸化（2） Ⅲ 气 化 大分子不溶态有机生化过程 物转化为小分子溶解态有机物 B类产物转化为（H2+CO2）及乙酸等 CH4、CO2等 菌 群 发酵细菌 甲烷发酵 产氢产乙酸细菌 甲烷细菌 发酵工艺 酸 发 酵 —— 4

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酸性消化阶段

高分子有机物必须首先由细菌分泌的胞外酶水解成简单的有机物才能进入细胞体内进行代谢。太厌氧条件下，犹豫产酸菌分泌的外煤的作用，含碳有机物被水解成单糖，

蛋白质被水解成肽和氨基酸，脂肪被水解成丙三醇、脂肪酸。此水解产物再进入各类产酸菌的体内，被代谢成跟简单的丁酸、丙酸、乙酸和甲酸等有机酸以及醇类、醛类、氨、二氧化碳、硫化物、氢等，同事释放出能量。

在酸性消化阶段，犹豫有机酸的形成和积累，pH值可下降至6一下。此后随着有机酸和溶解性含氮化合物的分解，酸性逐渐减弱，pH值回升到6.5~6.8左右。

碱性消化阶段

这一阶段就是对酸性消化阶段的嗲写产物，在甲烷菌的作用下，进一步分解成生物气的阶段其产生的生物气主要盛饭是甲烷、二氧化碳、及少量氨和硫化氢等。

甲烷菌属于专性厌氧菌，其特点是：（1）对培养的要求不高，一般的营养盐类、二氧化碳、醇和氨都可作为碳、氮源；（2）随pH值得使用范围很窄，适宜的pH值范围在6.4~7.8之间，最佳pH值为6.8~7.2；（3）对温度的适应性较弱，甲烷菌在一定温度内被驯化后，温度波动2℃就可破话消化作用；（4）甲烷菌的世代时间较长，一般俄日4~6天，繁殖一代；（5）甲烷菌的专一性很强，每种甲烷菌只能代谢悠闲的几种底物。因此，在厌氧条件下有机物转化往往是不完全的。

由于甲烷具有以上特点，甲烷消化阶段基本上控制着厌氧消化的整个过程。虽然厌氧消化可分为酸性消化和碱性消化，但是在连续消化的过程中，二者是同时进行的，并且保持着某种程度的动态平衡。这一动态平衡一旦被pH值、温度、有机物负荷等外外加因素所破坏，则碱性消化阶段往往即刻停止，起结果将导致低级脂肪酸的积存和厌氧消化进程的失常。

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3.2厌氧消化的因素；

1. 温度 温度是影响消化的主要因素。温度适宜时，细菌发育正常，有机物分解完全，

产气量高。细菌对温度的适应性可分为低温、中温和高温三区。低温消化一般不控制消化温度；中温消化30℃~35℃；高温消化50℃~56℃。事实上，在0℃~56℃的范围内，甲烷菌并没有特定的温度限制。然而，在一定的温度范围内被驯化以后，温度升降两度，都可严重影响甲烷的消化作用。尤其是高温消化，对温度变化更为敏感。因此在运行时，应保持温度不变。

2. 污泥投配率 投配率是指每日加入消化池的新鲜污泥体积与消化池体积的比率，以百

分数计。投配率大，有机物分解程度降低，产气量下降，所需消化池容积小；头哦诶率小，污泥中有机物分解程度提高，产气量增加，但所需的消化池容积大，基建费用增加，

3. 搅拌 搅拌可以使新鲜的污泥与熟污泥均匀接触，加速热传导；均匀的提供给细菌以

养料；打碎消化池液面上的浮渣层，使整个池子处于消化活跃状态，以提高消化池的负荷。

4. 营养与C/N 消化池的营养由投配污泥供给，各基质中的含贪凉见下表：

5. 基质名称 8. 碳水化合物 11. 脂肪酸 14. 蛋白质 6. 含碳量（%） 9. 40-44 12. 75-78 15. 50-55 7. 平均（%） 10. 42.5 13. 76.5 16. 52.5 17. C/N太高，细菌的单量不足，消化液缓冲能力低，pH值容易降低。C/N太低，含氮量

过高，pH值可能上升到8.0以上，脂肪酸的铵盐要积累，使有机物的分解受到限制。对于污泥消化处理来说，C/N为（10~20）：1较合适。

18. 酸碱度 酸碱度影响消化系统的pH值和消化液的缓冲能力，因此消化系统中对碱度有

一定要求，

19. 有机毒物含量 城市污水由于有工业废水排入，使污泥中含有重金属盐类和有毒物质，

当这些物质含量达到一定浓度时，将对甲烷细菌的生长发育产生抑制作用，这个浓度成为允许浓度。

20. CO2/CH4的比值 当污泥性质稳定时，消化正常的情况下，CO2/CH4的比值也是稳定的，

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一般为0.7左右，不同性质的污泥，比值略有不同。比值失调，于是消化存在问题。如有机酸的积累，可与HCO3作用，产生CO2，使CO2/CH4的比值提高

3.3厌氧消化池的类型；

(一) 按容积大小分： ①小型消化池（小于2500m3）；

②中型消化池（2500~10000m3）； ③大型消化池（大于10000m3）。

按处理负荷分： ①标准负荷消化池（污泥无需加热搅拌而消化时间较长）； ②高负荷消化池（污泥需要加热搅拌而消化时间短）。 (二) 按结构分：①固定盖式（定容式）消化池；

②浮动盖式（动容式）消化池。

(三) 按消化温度分：

①低温消化池（在小于20℃的条件下污泥进行自然厌氧消化，如化粪池的消化）；②中温消化池（30℃~35℃，需加热搅拌）； ③高温消化池（50℃，需家人搅拌）。

3.4工艺流程

储气柜

污泥投配池 污泥消化池 熟 污 泥 泵

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第四章 设计概述

4.1消化池结构及尺寸计算

 池体部分埋地下，下锥体的位置需高于地下水位至少7m，防止地下水污染；  保温层要延伸到地下，一般在冻土层下；

 需要确定和计算的尺寸：D、h1、h2、h3、h4、d1、d2、α1、α2、δ。  由经验确定某些尺寸： V(m3) D(m) 50 100 200 300 8.0 400 8.8 500 9.4 1000 1500 2000 2500 11.88 13.6 15.0 16.14 地下水位 α2 h4 下锥体 d1 保温层 h1 h2 集气罩 上锥体 Ⅰ α1 Ⅱ δ h3 池体 Ⅲ D ±0.00 Ⅳ d2 >7m 4.4 5.52 7.0 d1=2m左右，d2=1m左右，h1=1m左右，h3≧D/2，α1=200，α2=250~300。

1) 消化池各部分直径

消化池直径按经验值,采用插入法计算得D=12.95 m， 但由于投配率取7%较小，因此所设置的消化池直径应取较大值，因此取D=13.4 m， 集气罩直径d1=2.0m，下锥底直径d2=1.0m

2) 消化池部分的高度

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h1=1.0m，α1=20º， 13.62.0Dd 集气罩高度 h2=(212)tan20º=(22)tan20º=2.07m

锥体高度 h3≥D/2=13.6/2=6.7m ，

因此取h3=6.75

αD2=30º，下锥体高度 h4(2d22)tg13.61.02=(22)tan30=3.58m

消化池总高度 H=h1+h2+h3+h4=1.0+2.0+6.5+2.8=13.4m 检验 H/D=13.4/13.4=1 ， 0.8<1.0≤1 符合要求 消化池外部尺寸： d1 d2 h1 h2 h3 h4 α1 α2 2.0m 1.0m 1.0m 2.0m 6.5m 3.5m 20º 30º

池体地上高=60%h3=4.05m 池体地下高=40%h3=2.7m 集气罩容积

V1d21h1/42.021.0/43.14m2

上锥体容积

(D2Dd1d2V12h2444)/32.07(13.4213.442.042.024)/3

114.00 m3 假设消化池内液面高度为上锥体高度的一半，即h2'=h2/2=2.0/2=1.035m 此时d1'=(D+d1)/2=(13.4+2.0)/2=7.7m 则上锥体有效容积 V2'=πh2'(D2/4+Dd1'/4+d1'2/4) /3

=π×1.035(13.42/4+13.4×7.7/4+7.72/4) /3

=92.67 m3

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柱体容积V3= h3×πD2/4= 6.75×13.42π/4=980.55m3 下锥体容积

V4=π·h4·(D2/4+Dd2/4+d2/4) /3

=π×3.64×(13.42/4+13.4×1/4+12/4) /3

=181.79m3 消化池有效容积

V3 0=V'2+V3+V4=92.67+980.55+181.79=1255.01m3 V00〉1238.1m符合要求；

4.2消化池各部分表面积计算

消化池总表面积 A=A1+A2+A3+V4 A3= A3地表+A3地下

一般，池体地上高=60%h3, 池体地下高=40%h3。

集气罩面积 A221=π·d1·h1+πd1/4=π× 2.0×1+π×2.02/4=9.42m 上锥体表面积A2=π·（D+d1) /2·(h2/sinα1) =π·(13.4+2.0) /2·(2.07/sin20º) =146.41m2

池盖表面积 A1+A2=9.42+146.41=155.83m2

柱体表面积 A3=π·D·h23=π×13.4×6.75=284.16m

取h3（地表）=h3'=60%h3=60%×6.5=4.05m 取h3(地下）=h3''=40%h3=40%×6.5=2.7m 则消化池柱体地面以上部分表面积

A'23=π·D·h3'==π×13.4×4.05=170.49m 消化池柱体地面以下部分表面积

A''3=π·D·h3''=π×13.4×2.7=113.66m2

下锥体表面积

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A4= d22π/4+ [(D+d2)π/2]( h4 /sinα2 )

= 1.02π/4+ [(13.4+1.0)π/2]( 3.58/sin30°)

=162.74m2

消化池壳体总表面积 A=A1+A2+A3+A4

=9.42+146.41+284.16+162.74 =602.73m2

3）消化池各部分厚度  建筑材料：钢筋混凝土。

 池盖厚度 250mm，池壁厚度 400mm，池底厚度 700mm。

4.3定容式消化池加热系统的计算 设计概述

为了使消化池内污泥温度保持恒定，必须对新鲜污泥进行加热，使新鲜污泥温度提高到消化温度，并补偿消化池壳体及管道系统向大气及土壤散发的热损失。加热的热源可用锅炉或生产设备的余热。由于消化池内污泥温度一般高于介质温度，因此通过消化池集气罩、上椎体、柱体、下椎体等壳体向大气和土壤中散热的主要方式是对流和传导。池外介质为大气时，计算全年平均耗热量须按全年平均气温计算。当计算最大耗热量时，按历年平均每年不保证5d的日平均温度作为室外冬季计算温度。

固定盖消化池各部分传热系数允许值为：

集气罩和上锥体（池盖）：k≤2.9308×103J/m2·h·℃ 池体（池壁）：k≤2.5121×103J/m2·h·℃ 下锥体（池底）：k≤1.8841×10J/m·h·℃

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所需热量计算

1. 提高新鲜污泥温度至消化温度所需全年平均耗热量

QA=V``/24×(td-ts)×c×103 QA—全年所需平均热量，J/h;

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td—消化温度，℃； ts—污泥全年平均温度，℃；

c—污泥的比热； c ≈ 4.1868×103J/（L·℃） V``—每天每座消化池投加的新鲜污泥量，m3/d. QA=V``×(td-ts)×c×103/24

=（260/3）×（35-25）×4.168×103×103/24 = 1.505×108 J/h

2. 新鲜污泥温度至消化温度全年所需的最大热量

QAma=V``/24×(td-tsmin)×c×103 tsmin—污泥日平均最低温度，℃ Q3

Ama=V``×(td-tsmin)×c×10/24

=（260/3）×（35-23）×4.168×103×103/24

=1.806×108 J/h

3. 消化池耗热量计算

QB=ΣA·k·(td-tA)×1.2

A—池盖、池壁、池底的散热面积，m2;

k—池盖、池壁、池底的散热系数，J/m2·h·℃; tA—池外介质（大气，土壤）温度，℃； td—消化温度，℃。

QB= QB池盖+ QB池体大气+ QB池体土壤+ QB池底 计算最大耗热量QBmax

① 池盖部分全年平均耗热量

1=( A1+A2)K（tD-tA）×1.2=155.83×2.9308×103×（35-21）×1.2

=7.672×106J/h

池盖部分全年最大耗热量

Q1max=( A1+A2)K（tD-tA'）×1.2=155.83×2.9308×103×（35-3）×1.2

×107J/h

② 池壁在地面以上部分全年平均耗热量：

2= A'3K（tD-tA）×1.2=170.49×2.5121×103×（35-21）×1.2

Q =1.754 Q12

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=7.195×106J/h

池壁在地面以上部分全年最大耗热量：

Q2max= A'3K（tD-tA'）×1.2=170.49×2.5121×103×（35-3）×1.2 =1.645×107J/h

③ 池壁在地面以下部分全年平均耗热量：

Q3= A''3K（tD-tA）×1.2 =113.66×2.5121×103×（35-23）×1.2 =4.112×106J/h

池壁在地面以下部分全年最大耗热量：

Q3max= A''3K（tD-tA'）×1.2=113.66×2.512×103×（35-10）×1.2 =8.566×106J/h

④ 池椎底部分全年平均耗热量：

Q4= A4K（tD-tA）×1.2 =162.74×1.8841×103×（35-23）×1.2

=4.415×106J/h

池椎底部分全年最大耗热量：

Q4max= A4K（tD-tA'）×1.2=154.64×1.8841×103×（35-10）×1.2 =9.199×106J/h

⑤ 每座消化池池底全年平均耗热量： QB=Q1+Q2+Q3+Q4

=（7.672+7.195+4.112+4.415）×106J/h

=2.34×107J/h

每座消化池池底全年最大耗热量： QBmax=Q1max+Q2max+Q3max+Q4max

=（17.54+16.45+8.566+9.199）×106J/h

=5.176×107J/h

4. 每座消化池全面平均总耗热量：

Q=QA+QB=1.505×108 +2.34×107=1.739×108J/h

5. 每座消化池全年最大耗热量：

Qmax=QAmax+QBmax=1.806×108 +5.176×107=2.324×108J/h

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4.4消化池保温结构厚度计算

(一) 设计概述

消化池的池盖、池壁和池底一般为钢筋混凝土结构，池壁外侧应有保温材料构成的保温层。保温层外设有保护层，组成保温结构。常用的保温材料有泡沫混凝土、膨胀珍珠岩、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料等。保温结构的总厚度应使消化池壁的热损失不超过允许数值。传热系数λ≤4.186 J/m2·h·℃时，说明保温效果良好。固定盖消化池各部分的传热系数，当能满足以下数据时，认为保温层结构的厚度是合适的，即 池盖 λ≤2.931×103 J/m2·h·℃ 池壁 λ≤2.512 ×103J/m2·h·℃

池底 λ≤1.884 ×103J/m2·h·℃ (二) 保温层设计计算

1.已知条件：池盖的钢筋混凝土的厚度为250mm 池壁的钢筋混凝土的厚度为400mm 池底的钢筋混凝土的厚度为700mm

常用保温材料：聚氨酯泡沫塑料，导热系数λB1=83.74 J/m·h·℃ 混凝土的导热系数：λG =5.5684 J/m2·h·℃

要达到良好的保温效果，要求保温层的导热系数λB2≤4.186 J/m2·h·℃ 消化池各部分导热系数要求：

池盖 K≤2.931×103 J/m2·h·℃ 池壁 K≤2.512 ×103J/m2·h·℃ 池底 K≤1.884 ×103J/m2·h·℃

各部分散热系数

污泥将热量传到钢筋混凝土池壁时 α=1256.04 J/m2·h·℃ 污泥气体将热量传到钢筋混凝土池壁时 α=31.4 J/m2·h·℃

当空气为介质时，池壁至空气的散热系数 α=12.56~33.5 J/m2·h·℃ 当土壤为介质时，池壁至土壤的散热系数 α=2.09~6.28 J/m2·h·℃

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4.5保温层厚度计算

保温材料：聚氨酯泡沫塑料

固定池盖消化池，池体为钢筋混凝土时,保温材料厚度可按下式简化计算

B(1000δB—保温层厚度，mm

GkGG)/(G) BλG—池盖、池壁、池底的钢筋混凝土导热系数，J/m2·h·℃ kG—池盖、池壁、池底的导热系数允许值，J/m2·h·℃ δG—池盖、池壁、池底的钢筋混凝土厚度，mm λB—保温材料导热系数，J/m2·h·℃ ① 池盖保温材料厚度

池盖(1000GkGGG)/(G)= (10005.5684B2.9315.5684103250)/()=24.81（mm）

83.74② 池壁在地面以上部分保温材料厚度

壁上G5.56845.5684103(1000G)/()=(1000400)/()=27.32（mm）

kGB2.51283.74池壁在地面以上部分保温层延伸至地面一下1.0m。 ③ 池壁在地面以下土壤作为保温层最小厚度的核算

壁下G(1000G)/()=(10005.5684kGB1.8841G5.5684103400)/()=1829.27（mm） 34.186810④ 池底以下土壤作为保温层最小厚度的核算

池底(1000

G

kG

G)/(

G

)=(10005.5684B1.88415.5684103700)/()=1614.52（mm） 34.186810池盖、池壁的聚氨酯泡沫塑料保温材料厚度经计算分别为25mm和28mm，均按28mm计，乘于修正系数，2.8×1.5=42mm，采用45mm。

4.6消化池加热量计算

(一) 设计概述

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污泥的加热方法有消化池内蒸汽直接加热与池外预热两种。池内蒸汽直接加热是利用插在消化池中的蒸汽竖管直接向消化池内注入蒸汽来加热污泥。这种加热方法设备投资省、操作简单，可以充分利用蒸汽的汽化热和冷凝水的热量，热效率高。但竖管周围的污泥有过热现象，影响厌氧消化微生物的正常活动。由于增加了冷凝水，消化污泥含水率稍有提高，消化池体积一般需增加5%~7%。

用蒸汽直接加热污泥的方法可分为低压蒸汽喷射法和高压蒸汽喷射法。低压蒸汽喷射法是利用安装于消化池进泥管道上的污泥射流器在负压区将压力为4.9×104Pa的蒸汽吸入并均匀分散在污泥中。高压蒸汽喷射法是将蒸汽直接喷入消化池泥面以下，竖管中蒸汽流速为3~5m/s。 (二) 设计计算

1. 加热方法：池内蒸汽直接加热。

2. 每座消化池全年最大耗热量Qmax=2.324×108J/h；饱和水蒸气绝对压力 49.03×

104 Pa ,温度 151.11 ℃

①所需蒸汽量计算

GQmax

IIdQmax—每座污泥消化池全年的最大耗热量，J/h; I—饱和蒸汽的含热量，2747.8×103 J/kg;

Id—消化温度时，污泥的含热量，Id=td×4.18×103 J/kg, 其中消化温度td=35℃。则

Qmax82.32410G==89.33kg/h

IId2747.8103354.18103②蒸汽竖管直径计算

4G106d (mm) ，取整数

v3600ρ—蒸汽密度，kg/m3 v—蒸汽流量，3~5m3/sec

4G106489.33106d==49.11mm 取d=50mm

v36002.6205360016

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③搅拌计算（略）

④投配、排泥、溢流计算（略）

第五章 运行管理

5.1厌氧消化池运行指标

正在消化的污泥中，微生物主要是细菌，所以不能像好氧处理中作为指标生物的各种微型生物那样，依靠镜检来判断污泥的活性。因此，一般都采用能反应微生物代谢影响的指标间接判断微生物活性。为了掌握消化池的运转状态，应当及时监测的指标有沼气产量、消化污泥中的有机物含量、挥发性脂肪酸浓度、碱度、PH值等，这些指标也就是消化池的日常管理检测指标。 （1）沼气产生量

最敏感和最直观的反应消化运行情况的指标是沼气产生量，气体产生量减少往往是消化开始受到抑制的征兆，每天必须要对产气量进行测定，现在已经能利用计量仪表随时检测气体产生的瞬时流量和累计流量。PH值降低会引起有机酸的积累，因而是抑制气化的表征。在污泥消化正常进行过程中，PH值应当在7左右，挥发性脂肪酸浓度为300～700mg/L、碱度为2000～2500mg/L的范围内。 （2）重金属的影响。

一般来说，如果好氧生物处理系统运转正常，那么从二沉池排出的剩余污泥对消化池中厌氧微生物的毒害作用也不会出现，甚至其中的部分金属元素是污泥消化池中厌氧微生物的必须营养元素。但由于污水成分复杂和污泥的富集作用，有时会造成剩余污泥中的某种重金属含量过高，往往也会对消化过程产生抑制作用。为了降低和消除重金属的毒性，可以采用向消化池内投加消石灰、液氨和硫化钠等药剂，提高PH值。 （3）负荷和温度的影响。

在消化池的管理上，最重要的工作是防止超负荷投加以及不使消化温度降低。超负荷和温度降低对厌氧消化的影响比对好氧处理的影响更为显著，恢复需要的时间更长。一旦出现消化被抑制的征兆，必须立即采取处理对策。但当进泥量远小于消化池设计进泥量时，由于负荷较低，为充分利用消化池的容积，可延长污泥在消化池内的水力停留时间

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即消化的天数，如果消化时间可以达到60d以上，可不对消化池进行加热，而只进行常温消化、节约加热所需的能量。

5.2日常管理：

（1）经常通过进泥、排泥和热交换器管道上设置的活动清洗口，利用高压水冲洗管道，以防止泥垢的增厚。当结垢严重时，应当停止运行，用酸清洗除垢。

（2）定期检查并维护搅拌系统：沼气搅拌立管经常有被污泥及其他污物堵塞的现象，可以将其余立管关闭，使用大气量冲洗被堵塞的立管。机械搅拌桨被长条状杂物缠绕后，可使机械搅拌器反转甩掉缠绕杂物。另外，必须定期搅拌轴穿过顶板处的气密性。 （3）定期检查并维护加热系统：蒸汽加热立管也经常有被污泥及其他污物堵塞的现象，可以将其余立管关闭，使用大汽量吹开堵塞物。当采用池外热交换器加热、泥水热交换器发生堵塞时，换热器前后的压力表显示的压差会升高很多，此时可用高压水冲洗或拆开清洗。

（4）污泥厌氧消化系统的许多管道和阀门为间歇运行，因而冬季必须注意防冻，在北方寒冷地区必须定期检查消化池和加热管道的保温效果，如果保温不佳，应更换保温材料或保温方法。

（5）消化池应定期进行清砂和清渣：池底积砂过多不仅会造成排泥困难，而且会缩小有效池容，影响消化效果；池内液面积渣过多会阻碍沼气由液相向气室的转移。如果运行时间不长，污泥消化池就积累很多泥砂或浮渣，则应当检查沉砂池和格栅的除污效果，加强对预处理设施的管理。一般来说，污泥厌氧消化池运行5年后应清砂一次。 （6）污泥消化池运行一段时间后，应停止运行并放空对消化池进行检查和维修：对池体结构进行检查，如果有裂缝必须进行专门的修补；检查池内所有金属管道、部件及池壁防腐层的腐蚀程度，并对金属管道、部件进行重新防腐处理，对池壁进行防渗、防腐处理；维修后重新投运前，必须进行满水试验和水密性试验。此项工作可以和清砂结合在一起进行。

（7）定期校验值班室或操作巡检位置设置的甲烷浓度检测和报警装置，保证仪表的完好和准确性。

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第六章 结束语

6.1致谢

本次课程设计很成功，首先要感谢老师对我们的细心指导，感谢同学及师兄师姐对我们的帮助，尤其是宿舍的舍友，一起共同奋进，有问题一起讨论，在设计的过程中互相指正错误，避免了大量的错误，也使得此次课程设计尤为难忘，既辛苦，又开心。

6.2参考文献

[1]崔玉川，马志毅等.废水处理工艺计算. 北京:水利出版社, 1994. [2]金儒霖，刘永泳编著.污泥处置. 北京:中国建筑工业出版社, 1982.

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