Основы природоохранных биотехнологий. Практикум. Учебное пособие

где Qп — потери теплоты на подогрев субстрата при температуре брожения; Qо.с. — потери энергии в окружающую среду; Qмех — расход энергии на перемешивание субстрата в процессе брожения.

Количество теплоты, которая расходуется на подогрев за-

Температура загруженной биомассы з.б. зависит от способа ее загрузки в метантенк. Если масса поступает непосредственно из животноводческого корпуса, тоее температура такая же, как в помещении. Если массу для сбраживания берут из хранилища для навоза, то ее температура равна температуре воздуха окружающей среды. Температура брожения зависит от принятого в проекте типа бродильного процесса:

для термофильного брожения

tб = +52… + 54 °С;

для мезофильного брожения

tб= +32… + 34 °С.

Среднее значение теплоемкости субстрата

сс = 4,18∙10-3 МДж/(кг∙К).

Теплопотери от метантенка в окружающую среду, Вт, оп-

ределяются по формуле

о.с. = ∙ м( в − о.с),

71

где Sм — площадь наружной поверхности метантенка, 2;мk — коэффициент теплопередачи от субстрата к окружающей среде Вт/(м2∙К); tо.с. — температура окружающей среды, °С.

Как правило, менантенки имеют цилиндрическую форму. Принимая отношение высоты менантенка к его диаметру H/D= 0,9-1,3 , по значению Vм можно определить Sм.

Коэффициент теплопередачи находим по формуле

= в + ∑1 + н,

где в, н — коэффициенты теплообмена на внутренней и наружной поверхностях метантенка, Втм/(2∙К); — толщина стенки и слоя утеплителей метантенка, м; — коэффициенты теплопроводности стенки и утеплителей метантенка, Вт/(м∙К).

Учитывая, что скорость движения субстрата в процессе его механического перемещения незначительна, можносчитать, что процесс теплообмена на внутренней поверхности метантенка происходит при условиях свободной конвекции. Теплопроводность материала, из оторогок изготовлен метантенк: бетон —

λ=1,74-1,92 Вт/(м∙К); сталь — λ= 1,74-1,92 Вт/(м∙К). Теплопро-

водность утеплителей: маты минераловатны— λ = 1,74- 1,92 Вт/(м∙К); вулканитовое волокно — λ = 1,74-1,92 Вт/(м∙К). Теплопроводность грунта зависит от его вида, плотности и влаж-

лить для самого холодного и самого теплого периодов. Зарасчетную величину принимают их среднеарифметические значения.

Расход энергии на механическое перемешивание субстрата в метантенке определяют по формуле

мех = норм ∙ м ∙ ,

72

-суточный объем биомассы, включающей примеси;

-содержание сухого вещества в биомассе;

-содержание сухих органических веществ в биомассе;

-теоретический выход биогаза при условии полного разложения субстрата;

-теоретический выход биогаза при неполном сбраживании;

-проектируемый объем метантенка, рассчитанного на полную загрузку;

-количество теплоты, требуемой для нагрева ежесуточно загружаемой биомассы до необходимой температуры брожения;

-тепловые потери;

-необходимую энергию для перемешивания биомассы;

-суточную выработку биогазовым оборудованием полез-

ной энергии; - экономию условного топлива за счет выработанного био-

газа.

74

Таблица 28

75

76

4. ЗАЩИТА ПОЧВ

Практическая работа № 8.

ЗАДАЧИ ПО РАСЧТЕТУ ИЛОВЫХ ПЛОЩАДОК

Цель работы – получение навыков расчета технологических и конструктивных параметров иловых площадок для обезвоживания осадков биологических очистных сооружений.

Теоретические сведения

В результате биологической очистки сточных вод накапливается большой объем частично обезвреженного осадка, содержащего до 90 % влаги. Такой осадок как правило направляют для обезвоживания и дополнительного обеззараживания на иловые площадки. Процесс обезвоживания осадка происходит в естественных условиях, не требует сложного инженерного оборудования и дополнительных энергетических затрат. Однако эффективность работы иловых площадок в большой степени зависит от климатических условий, характера работы очистных сооружений и качества стоков, поступающих на биологическую очистку.

Основные расчеты параметров иловых площадок проводятся в соответствии с требованиями СНиП 2.04.03-85*. Перед выполнением заданий следует ознакомиться с теоретическими материалами, приведенными в приложении 15.

Расчетная часть

Пример 1.

Установить суммарную среднесуточную температуру за весь срок намораживания, оС, ∑

.

Рассчитать толщину промерзания, м, по формуле

77

Определить площадь дополнительных иловых площадок, м2:

д = ∙ осн.у.∙ в.

Рассчитать суммарную площадь иловых площадок, 2м, по формуле

78

общ = л + з + р.

В соответствии с требованиями СНиП 2.04.03-85 суммар-

Пример 2

Для района расположения в Московской области по СНиП 2.04.03-85* следует использовать климатический коэффициент К = 0,9. Для указанного региона зимние сроки намораживания составляют 50 сут.

Найти расчетную годовуюр = тнагрузку∙0,9м Нр, м3/м2,по формуле

м

Определить площадь поверхности одной иловой площадки,

зимний период.

79

Провести оценку иловых площадок с учетом намораживания в зимний период, учитывая, что доля намороженного слоя составит 0,75 % от общего объема илового осадка, направляемого

Пример 3

В соответствии с требованиями п. 6.683 СНиП 2.04.03-85* аварийные карты необходимо предусматривать для 20 % годово-

го объема осадков, тогда= сут ∙365 ∙20м .

ан 100

Определить расчетную рабочую поверхность иловой площадки по формуле

80