Расчет метантенка

Все справочные материалы и таблицы необходимые для расчета можно найти в справочном пособии: «Проектирование сооружений переработки и утилизации осадков сточных вод с использованием элементов компьютерных инвормационных технологий» автор Е. А. Пугачева.

Расчет метантенка начинается с выбора режима сбраживания: термофильный или мезофильный.

Целью расчета является определение размеров метантенка и их количества.

Исходные данные необходимые для расчета:

• расход смеси осадков Qсм, м³/сут;
• влажность смеси осадков ω, %;
• количество беззольного вещества ζ, %;

Расчет начинается с определения дозы загрузки в сутки, которая определяется в процентах по формуле:

Дзаг= (10•Дпр)÷(Спав• (100 — ω))

Где, Дпр — предельная загрузка метантенка (рабочего объема), г/м3 (принимается 40 – 85 в зависимости от химического состава поверхностно активных веществ (ПАВ)); Спав – содержание ПАВ в осадке, мг/г; ω — влажность обрабатываемого осадка, %;

Полученное значение не должно превышать значения максимальной дозы загрузки, которая  принимается по таблицам (она определяется влажностью осадка, а также выбранным режимом сбраживания).

Объем метантенка (расчетный):

Wм= Qсм÷Дзаг

Руководствуясь нормативными и справочными данными, а также с учетом типовых размеров заводских метантенков принимаются его основные размеры:

• полезный фактический объем Wп;
• диаметр D;
• общая высота Ho;
• цилиндрическая высота Hц;
• конусная высота Hk;
• высота горловины Нг;
• число метантенков n.

По подобранным параметрам необходимо выбрать  типовой метантенк и рассчитать фактическую дозу загрузки в процентах:

Дф= (Wм•Д_заг)÷(Wп•n)

Затем необходимо определить по формуле сбраживание R беззольного вещества обрабатываемой смеси осадков (максимально возможное):

R = (0,920092•Cfat+0,62•Cgl+0,34•Сprt)•100

Где, Cfat — концентрация жиров в беззольном веществе, г/г; Cgl — концентрация углеводов, г/г; Сprt — концентрация белков, г/г.

Следующим шагом рассчитвается выход газа метантенка в процентах:

Rг=R — Kp•Дф

Где, Kp – коэффициент, зависящий от влажности обрабатываемого осадка (табличная величина).

Затем находим удельный выход газа:

У=  Rг÷(100•ρ)

Где, ρ – плотность газа, кг/м3.

Количество, загружаемого беззольного вещества:

Р= (Qсм•K•1000•γ•(100 — W•см))÷100

Где, К – содержание беззольного вещества в смеси, %; γ – плотность смеси, г/см³; Wсм  — влажность смеси, %.

Следующий шаг определение съема газа в сутки:

Vг=Р•У

Количество получаемого газа за одни сутки с одного метантенка:

Vг1= Vг÷n

Где n — количество метантенков.

Затем рассчитываем площадь сечения горловины:

Sg= Vг1÷Qпр

Где, Qпр — пропускная способность горловины, м³/сут на м².

Диаметр горловины:

d= √((4Sg)÷п)

Для лучшего сбраживания необходимо поддерживать определенную температур осадка и поэтому необходимо производить теплотехнический расчет метантенка, который связан с определением следующих показателей:

Количество тепла, необходимое для обогрева свежего осадка:

Qо=(K+1)•Qсм•Ст•(tс — tв )•1000

Где, К – коэффициент, определяющий потери тепла (зависит от емкости сооружения); Ст — теплоемкость осадка, принимается равной 4,19 кДж/(кг•К); tс — температура осадка в метантенке, ºС; tв  — температура поступающего осадка в метантенке, ºС.

Компенсация теплопотерь метантенка:

Qт=(Wn — Qсм)•100

Общая потребность в теплоте определяется по формуле:

Q= Qт + Qo

Чтобы учесть КПД подогревательной установки, необходимо расход Q разделить на значение КПД:

Qp= Q÷η

Необходимое расчетное количество пара (в случае, если теплоотдача одного килограмма пара равна 550 ккал) находим по формуле:

Qпар=Qр÷550

Количество тепла, образующегося из-за сжигании газа (в случае если его теплотворная  способность  равна  5000 ккал/м3) равно:

Qs= Vг•5000

Два последних значения сравниваются и делается вывод о достаточности или недостаточности количества тепла от сжигания газа для поддержания необходимого режима сбраживания.

Далее подбирается газгольдер. Необходимый объем газгольдера рассчитывается:

V_gg= (Wп•t)÷24

Где, t – время выхода газа, ч.