По формуле (21) определяем фактическую дозу загрузки:
Распад беззольного вещества по формуле (22):
где а – предел сбраживания беззольного вещества загружаемого осадка, % (при отсутствии данных о химическом составе осадков принимаются: для сырого осадка 53%, для избыточного активного ила 44%.);
n – коэффициент, зависящий от влажности осадка и режима сбраживания (0,72 по табл. 61 [16]);
Dmt – доза суточной загрузки метантенков, %
Для смеси сырого осадка и избыточного активного ила предел сбраживания определяется по формуле (23):
Тогда по формуле (22):
Выход газа из метантенков
Принимаем равным 1 г на 1 г распавшегося беззольного вещества осадка. Плотность газа ρ = 1 кг/м3.
Удельный выход газа по формуле (24) составит:
Суммарный выход газа определяется по формуле (25):
Съем газа с одного метантенка в сутки по формуле (26):
Для хранения газа предусмотрены газгольдеры, вместимость которых принимается равной 2 – 4хчасовому выходу газа. Принимаем 2,5-часовой выход газа:
Принимаем 2 гахгольдера по типовому проекту 707-2-6 емкостью 3000 м3 и диаметром 21050 мм
Определение размеров горловины
Площадь живого сечения горловины по формуле (28):
где Qг – пропускная способность 1 м2 горловины в м3/сут; принимаем равным
700 м3/сут на м2
По формуле (29) определяем диаметр горловины:
Теплотехнический расчет
а) Расход тепла на обогрев свежего осадка определяется по формуле (30):
где К – коэффициент, учитывающий потери тепла через стенки, днище и перекрытие метантенков, при емкости Vмт более 1100 м3 К = 0,10;
Ст – теплоемкость осадка, 4,19 кДж/(кг × К);
tсб – температура в метантенке, равная 33ºС;
tвх – температура поступающего осадка, 13 ºС
б) Компенсация теплопотерь всего объема (за вычетом добавки свежего осадка), принимается охлаждение за сутки на 1 ºС:
в) Общее потребное количество тепла:
г) Требуемая расчетная теплопроизводительность с учетом КПД котельной установки определяется по формуле (33):
где η – КПД котельной установки, принимается равным 0,7 – 0,8
д) По формуле (34) расчетное потребное количество пара при теплоотдаче 1 кг пара 550 ккал составит:
е) Количество тепла, выделяемого при сжигании газа при теплопроводной способности газа 5000 ккал/м3:
Количество тепла, получаемого при сжигании газа, образующегося в метантенках, недостаточно для поддержания мезофильного процесса в них.
В процессе сбраживания происходит распад беззольных веществ, приводящий к уменьшению массы сухого вещества и увеличению влажности осадка, причем суммарный объем смеси после сбраживания практически не меняется.
Масса беззольного вещества рассчитывается как:
Масса сухого вещества в сброженной смеси определяется как:
Разность Мсух – Мбез представляет собой зольную часть, не изменившуюся в процессе сбраживания.
Влажность сброженной смеси по формуле (38):
Зольность сброженной смеси по фрмуле (49) будет равна:
где
4.2.3.2 Расчет метантенка при термофильном сбраживании
Сбраживание происходит при температуре 50 - 55ºС.
Суточная доза загружаемой в метантенк смеси при влажности 95 % Dmt = 17 % (табл. 59 [11]).
Расчетный объем метантенков по формуле (21):
Принимаем 3 метантенка D = 18 м с полезным объемом 6000 м3, высота верхнего конуса НВ.К = 3,15 м, высота цилиндрической части НЦ = 18 м [17].
Фактическая доза загрузки:
Распад беззольного вещества по формуле 23, где n – коэффициент, зависящий от влажности осадка и режима сбраживания (0,31 по табл. 61 [11]):
Выход газа из метантенков
Принимаем равным 1 г на 1 г распавшегося беззольного вещества осадка. Плотность газа ρ = 1 кг/м3.
По формуле (25) удельный выход газа составит:
Суммарный выход газа определяется по формуле (26):
Съем газа с одного метантенка в сутки:
Для хранения газа предусмотрены газгольдеры, вместимость которых принимается равной 2 – 4хчасовому выходу газа. Принимаем 2,5-часовой выход газа:
Принимаем 2 гахгольдера по типовому проекту 707-2-6 емкостью 3000 м3 и диаметром 21050 мм
Определение размеров горловины
Площадь живого сечения горловины по формуле (29):
Диаметр горловины п формуле (30):
Теплотехнический расчет
а) Расход тепла на обогрев свежего осадка:
где К – коэффициент, учитывающий потери тепла через стенки, днище и перекрытие метантенков, при емкости Vмт более 1100 м3 К = 0,10;
Ст – теплоемкость осадка, 4,19 кДж/(кг × К);
tсб – температура в метантенке, равная 33ºС;
tвх – температура поступающего осадка, 13 ºС
б) по формуле (32) компенсация теплопотерь всего объема (за вычетом добавки свежего осадка), принимается охлаждение за сутки на 1 ºС:
в) Общее потребное количество тепла: