污泥消化计算参考.docx

1、污泥消化计算参考消化池容积计算泥量计算： V=4530 100 99.4 906 m3/d100 97消化池有效容积的计算1. 根据污泥龄计算V=Qv c 式（ 2.39 ）式中 V 消化池容积， m3；Q 污泥量， m3/ d；v c污泥龄， d，采用经验数据。取 vc=20d.V=Qv c=90620=18120（m3）2池体设计采用中温两级消化，容积比一级二级 =21，则一级消化池容积为 12080m3 ，用 2 座，单池容积为 6040m3。二级消化池容积为 6040m3，用 1 座。1. 圆柱形消化池几何尺寸。一级、二级消化池采用相同的池形。图 2.15 计算简图消化池直径 D采用

2、30m，集气罩直径 d3=4m，高 h4=3.0m，池底锥底直径 d2=2m，锥角 采用 20 。故 h2=h3=（30-2）/2 tan 20 =6.0 m消化池柱体高度 h1D/2=15m,取 16m 消化池各部分容积：故消化池有效容积 V= V1+V3=11309.8+1514.25=112824.05m3 6040m3 消化池个部分表面积：集气罩表面积 A4= d32 d3h4= 42 4 2 37.7m2 式( 2.44 )44池顶表面积 A3= (D 4h22) (30 4 3) 51.8 m2 式(2.45 )44Dh 池壁表面积：(地上部分) A2= Dh3 = 30 8 75

3、3.9 m2 式(2.46)22( 地下部分 ) A 1=A2=753.9m2池底表面积 A0= l (D d2) 16.52 6.02 (30 2) 882.5 m2 式( 2.47 )2 2 2 2故消化池总面积 A=A0+A1+A2+A3+A4=882.5+753.9+753.9+51.8+37.7=2179.8m中温污泥消化系统热平衡计算. 消化系统耗热量计算消化系统总耗热量经常保持要求的温度，保证消化过程顺利进行。热平衡计算包 括消化系统耗热量计算、消化池保温设计、热交换器的热损失三部分。 加热生污泥好热量 Q1， kcal/hQ 1=V （TD Ts） 1000 式（ 2.48 ）

4、24式中 V 每日投入消化池的生污泥量， m3/d ；T D 消化污泥温度，；T S 生污泥温度，。已知每座一级消化池每日投配的生活污泥， V =6040 5%=302m3/d,T D=35，污泥平均温度为 8，日平均最低温度 6.4 ，故平均耗热量 Q1= 302 （35 8） 1000 =3.375 105 kcal/h24302 5最大耗热量 Q1max= （35 6.4） 1000 3.7 105 kcal/h24 消化池体热损失 Q2,kcal/hQ 2=FK（TD-TA）1.2 式（2.49 ）式中 F池盖、池壁及池底的散热面积， ；T D池外介质的温度，池外介质为大气时，计算平均

5、耗热量，采用年平均气温 9.1 ，计算最大耗热量，采用冬季室外计算温度-9 ；池外介质为土壤时， 采用全年平均温度 TB=13冬季室外计 算温度 4；K 池盖、池体与池底的传热系数， kJ/ （ m2 h）。池盖 K0.7kcal/ （m2h）池壁 K0.6 kcal/ （ m2h）（池外为大气）池底 K0.45 kcal/ （ m2h）（池外为土壤）a.池盖的热损失 Q21，已知 F=A3+A4=37.7+51.8=89.5m 2，池外介质为大气， 平均气温为 9.3 ，冬季室外计算气温为 -9 ，故平均耗热量 Q21=89.50.7 （ 35-9.3 ）1.2=1947.2 kcal/h最

6、大耗热量 Q21=89.50.735- （-9） 1.2=3307.9 kcal/hb.池壁（地面以上）的热损失 Q22。若消化池池壁的 1/2 在地面以下， 1/2 在地面 以上，则 F=753.9m2平均耗热量 Q22=753.90.6 （ 35-9.1 ） 1.2=14058.8kcal/h最大耗热量 Q22=923.160.635- （-9） 1.2=23883.5kcal/hc.池壁（地面以下）的热损失 Q23因 F=753.9m 2 ，池外介质为土壤，故平均耗热量 Q23=753.90.45 （ 35-13 ） 1.2=8956.3 kcal/h最大耗热量 Q23=75390.45

7、 (35-4) 1.2=17081.5kcal/hd.池底热损失 Q24因 F=A 2=882.5m2故 平均耗热量 Q24=882.50.45 (35-13)1.2=10484.1kcal/h 最大耗热量 Q24=882.50.45 (35-4) 1.2=14773.1kcal/h 每座消化池的总热量：平均耗热量 Q2=90436.7 kcal/h最大耗热量 Q2max=98453.7kcal/h 输泥管道与热交换器的好热量 Q3 输泥管道与热交换器的耗热量可简化计算取前两项热损耗和的 5%15%。即 Q3=(0.05 0.15) (Q1+Q2)，设计取 10%。Q 3=0.1(3.3105

8、+0.91105)=0.421105 kcal/hQ 3max=0.1 (3.7105+0.99105)=0.469105 kcal/h 每座消化池总耗热量为：Q T =(Q1+Q2+Q3)=4.64 105 kcal/h5Q Tmax =( Q1max+Q2max+Q3max) =5.16 10 kcal/h消化池系统总耗热量 Q =nQT =2 4.64 105=9.28 105kcal/h 55Q Tmax= n QTmax =25.16 105=10.32 105kcal/h式中，n 为一级消化池的个数。. 消化池保温设计 为减少消化池内热量损失，节约能耗，在消化池体外侧应设保温结构。

9、由保温层和 保护层组成。保温结构的厚度可通过消化池池壁结构低限热阻 R0d 进行计算。即使消化池池壁结构的总热阻 R0 R0d 。保温材料厚度 （R0d R0） 式（ 2.50）式中 保温材料的热导率， kcal/ （ m2h），由计算手册附录表十一查 得R0d 池壁结构低限热阻，（ m2 h） /kcal 。TTR0d=TD TA RnkA 式（ 2.51 ）式中 T0T冬季池壁结构允许温差，一般 T =7-10 R n 池壁结构热阻， m2h /kcal ，对消化池盖内表面Rn=0.133；K 温度修正系数，对消化池盖 k=1；A 保温材料变形和池壁结构热惰性系数，对压缩的保温材料 A=1

10、.2 ，热惰性指标 D0 3 材料 A=1.1，其他材料 A=1。对于多层保温结构 D 0= RiSi 式（2.52 ）式中 R i 某一层材料的热阻， m2h/kcal ；S i 某一层材料的蓄热系数， kcal/ （ m2h）；R0 =Rn+ R Rw式中 R0 池壁结构中除掉保温材料外的总热阻， m2h/kcal ；R w池壁结构外表面热阻， m2h/kcal ，取 Rw=0.05 。iR i 式（2.53 ）ii 除保温材料外各层池壁结构厚度， mi 除保温材料外各层池壁结构热导率， kcal/ （ m2h）； 采用上述计算方法 较为复杂，为简化计算对于固定盖式消化池，池体结构为钢筋

11、混凝土时，各部保温材料厚度 。1000 G G= K 式（ 2.53 ）GB式中 G 消化池各部钢筋混凝土的热导率， kcal/ （m2h）；B 保温材料的热导率， kcal/ （ m2 h）；R 各部分传热系数的允许值， kcal/ （ m2 h）；G 消化池各部分结构厚度， mm；. 池顶盖保温。a. 确定参数。对于消化池顶盖 T =7， Rn=0.133，Rw=0.05，k=1，假定池顶结构热 惰性指标 D03，故取 A=1.1。b. 计算低限热阻 R0dR0d =TD TA RnkA = 35 （ 8.3） 0.133 1 1.1 0.792 式（ 2.54 ）0 T 8设计保温层厚度

12、、计算各层材料的 R、D0 。查附录表可得： 钢筋混凝土 4 =1.33 ，S4=12.85R4= 4 = 0.1 =0.0752 ，D04=0.075212.85=0.9664 1.33R 2= 2 0.02 0.025，D02=0.025 8.65=0.2162 0.8防水层 1 =0.15，S1=2.85R 1= 1 0.01 0.067 ，D01=0.0672.85=0.1911 0.15由于 R0 =Rn+ R Rw =0.133+0.0752+0.025+0.067+0.05=0.35 消化池顶盖保温材料采用加气混凝土， 3 =0.25，S3=3.23 3(R0d R0) 0.25

13、 (0.792-0.35 )=0.111m，取 3 =110mm。d. 校核总的热惰性指标D 0=D01+D02+D03+D04=0.191+0.216+1.41+0.966=2.783 3.0kcal/ (mh)。. 热交换器的计算池内加热是用热水或蒸汽直接通入消污泥加热的方法有池内加热和池外加热两种 化池或通入设在消化池内的盘管进行加热，这种方法由于存在许多缺点，很少采用。目 前最常用的方法是采用泥 - 水热交换器池外加热兼混合的方式。 热交换器的计算包括热交换器管长，热源、消化污泥循环量计算。. 污泥循环量的确定。设计采用一座消化池对应一台热交换器，全天均匀投配。 每个消化池生污泥进入一

14、级消化池前，与回流的一级消化污泥先混合再进入热交换 器，生污泥与回流污泥的比为 12。回流的消化污泥量 Qs2=12.5 2=25m3/h污泥循环总量 QS=QS1+Qs2=12.5+25=37.5m3/h2.计算污泥出口温度 Ts 。已知生污泥日平均最低温度为 13。 生污泥与消化污泥混合后的污泥温度：5污泥出口温度 Ts =TS QTmax =27.67+ 3.428 10 36.80 s S QS 1000 37.5 10003. 热水循环量 Qw 。热交换器入口热水温度采用 Tw=85，出水温度 Tw =75，Tw- Tw =85-75=10。则热水循环量为：Q w= QTmax 3.

15、42 10 34.24 m3/h 式（ 2.58 ）（Tw Tw ） 1000 10 10004. 热交换器口径确定。选用套管式泥 -水热交换器，内管通污泥，管径 DN85m，m内管外 径 D=94m。m污泥在管内流速 v 1.84 m/s（在 1.5 2.0m/s 之间，合格）20.0852 3600437.5外管管径 DN135m，m热水在外管内管间流速为：1.19 m/s(在 1.0 1.5m/s 之间，合格)。 ( 0.1382 0.0942 ) 3600445由以上计算可知，. 热交换器长度 LT1 TS Tw =27.67-75=-47.33 T2 Ts Tw =36.80-85=

16、-48.20 式（2.60 ）故热交换器长度 L= QT max 1.2DK Tm式中 D 内管外径， m；K 传热系数，约为 600kcal/ （ mh）0.094 600 47.76设每根热交换器长 5m，则共有根数为： N=48.6/5=9.72 根，取 10 根。. 锅炉容量计算设计选用常压热水锅炉，锅炉供热水量 Gw， kg/h式中 Q T总耗热量， kcal/h ；T 4 锅炉内热水水温，约 90 水比热容， 1.0kcal/ （ kg） 锅炉的热效率。锅炉供水温度取 T=5，热效率 80%，. 消化池污泥气循环搅拌计算消化池搅拌方法有多种，沼气循环搅拌法、泵搅拌法、机械搅拌法及混

17、合搅拌法等， 现代消化池最常用的是沼气循环搅。沼气经压缩机加压后，通过消化池顶的配气环管， 由均布的竖管输入，竖管的喷气出口位置在消化池半径的 2/3 处。.搅拌气量 消化池搅拌气量一般按 57m3/ （1000m3min）计，设计取 6 m3/（1000m3 min）。每座消化池气体用量 q=6 6040 36.24m3/min=0.61m3/s. 干管、竖管管径 循环搅拌系统干管和配气管流速一般为 1015m/s，竖管为 5 7m/s。干管流速取 v1=12m/s, 干管管径 d1（m）为：0.26，取 d1=300mm。每座消化池设 24 条竖管，竖管流速 v2=7m/s，竖管管径 d2

18、（m）为：=0.068 ，取 d2=80mm。3. 竖管长度消化池有效深度 H h1 h2 h3 17+20+2/2=20m2竖管插入污泥面以下的长度 h=2/3 H =2/3 20=13.33m4. 压缩机功率 通常一台压缩机对应一座消化池。 所需压缩机功率 N为：N=VW式中 N 沼气压缩机功率， W；V 一级消化池容积， m3 ；W 单位池容所需功率，一般取 58W/m3。设计取 W=5W/3m，则 N=VW=6040 5=38219.1W32kW两座 6040m3一级消化池，需两台功率为 32kW的压缩机。 . 污泥消化池沼气收集贮存系统设计. 沼气产量计算 污泥消化的产气量主要与污泥

19、中挥发性有机物的含量及各种有机物的比率有关。查手册得沼气产量按 10倍的污泥产量考虑 , 则 沼气产量 =906 10=9060m3/d1根据 q 32.2 1 n 污泥投配率 ,5% 式（ 2.63 ）q 32.2 1 =14.4m3气/m3污泥 则沼气产量 =14.4 906 13046.4 m3/d为安全, 沼气量取大值。. 集气管管径的确定 污泥一级消化、二级消化产气量分别是总气量的 80%、20%，故 一级消化产气量 =13046.4 80%=1043.72m3/d每个消化池产气量 =1043.72/n=1043.72/2=5218.6 m 3/d=0.06m3/s式中，n 为消化池

20、的个数，座。所以二级消化产气量 =1043.7220%=1449.6 m3/d=0.02 m 3/s 由于一级消化池中设沼气搅拌，搅拌气量为 0.4m3/s ，故 一级消化池集气管的集气量 q1=0.4+0.06=0.46 m 3/s 二级消化池集气管的集气量 q2=0.04 m3/s集气管内平均流速以 5m/s 计，最大不超过 78m/s，故集气管管径 d1= 4q1 4 0.46 0.34 m，取集气管 d1=400mmv1 5d 2= 4q2 4 0.04 0.1m，取沼气管最小管径 d2=100mm。v2 5按最大产气量进行校核，最大产气量为平均日产气量的 1.5 3.0 倍，取 2.2 倍. 贮气柜容积计算沼气贮柜的容积应按产气量与用气量的时变化曲线来确定，当无 资料时，按平均热产气量的 25%40%，即 610h 的平均产气量计算。大型污水处 理厂取小值，故贮气柜的容积 V=13046.425%=3261.6 m3选用 5000m3的单级低压浮盖式湿式贮气柜