沼气池建设技术一览

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1、沼气池建造技术一览一、 沼气的基本知识1、沼气及其产生过程沼气是有机物质在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发酵作 用，产生的一种可燃气体。由于这种气体最初是在沼泽、湖泊、池塘中发现的，所以人们叫 它沼气。沼气含有多种气体，主要成分是甲烷(CH4)。沼气细菌分解有机物，产生沼气的 过程，叫沼气发酵。根据沼气发酵过程中各类细菌的作用，沼气细菌可以分为两大类。第一类细菌叫做分解菌，它的作用是将复杂的有机物分解成简单的有机物和二氧化碳(CO2)等 。它们当中有专门分解纤维素的，叫纤维分解菌；有专门分解蛋白质的，叫蛋白分解菌；有 专门分解脂肪的，叫脂肪分解菌；第二类细菌叫含甲烷

2、细菌，通常叫甲烷菌，它的作用是把 简单的有机物及二氧化碳氧化或还原成甲烷。因此，有机物变成沼气的过程，就好比工厂 里生产一种产品的两道工序：首先是分解细菌将粪便、秸秆、杂草等复杂的有机物加工成半 成品结构简单的化合物；再就是在甲烷细菌的作用下，将简单的化合物加工成产品 即生成甲烷。2、沼气的成分沼气是一种混合气体，它的主要成分是甲烷，其次有二氧化碳、硫化氢(H2S)、氮 及其他 一些成分。沼气的组成中，可燃成分包括甲烷、硫化氢、一氧化碳和重烃等气体；不可燃成 分 包括二氧化碳、氮和氨等气体。在沼气成分中甲烷含量为55%70%、二氧化碳含量为28%44%、硫化氢平均含量为0.034%。3、沼气的

3、理化性质沼气是一种无色、有味、有毒、有臭的气体，它的主要成分甲烷在常温下是一种无色、无味 、无臭 、无毒的气体。甲烷分子式是CH4，是一个碳原子与四个氢原子所结合的简单碳氢化合物 。甲烷对空气的重量比是0.54，比空气约轻一半。甲烷溶解度很少，在20、0.1千帕时，100单位体积的水，只能溶解3个单位体积的甲烷。甲烷是简单的有机化合物，是优质的气体燃料。燃烧时呈蓝色火焰，最高温度可达1?400? 左右。纯甲烷每立方米发热量为36.8千焦。沼气每立方米的发热量约23.4千焦，相当于 0.55千克柴油或0.8千克煤炭充分燃烧后放出的热量。从热效率分析，每立方米沼气所能 利用的热量，相当于燃烧3.0

4、3千克煤所能利用的热量。 二、家用沼气池的类型图2.1 8米3圆筒形水压式沼气池型(单位：毫米)图2.2 球形水压式沼气池构造简图图2.3 椭球形水压式沼气构造简图(单位：毫米)水压式沼气池型有以下几个优点： (1)池体结构受力性能良好，而且充分利用土壤的承载能力，所以省工省料，成本比较低。 (2)适于装填多种发酵原料，特别是大量的作物秸秆，对农村积肥十分有利。(3)为便于经常进料，厕所、猪圈可以建在沼气池上面，粪便随时都能打扫进池。(4)沼气池周围都与土壤接触，对池体保温有一定的作用。水压式沼气池型也存在一些缺点，主要是：(1)由于气压反复变化，而且一般在416千帕(即40160厘米水柱)压

5、力之间变化。这对池 体强度和灯具、灶具燃烧效率的稳定与提高都有不利的影响。(2)由于没有搅拌装置，池内浮渣容易结壳，又难于破碎，所以发酵原料的利用率不 高，池 容产气率(即每立方米池容积一昼夜的产气量)偏低，一般产气率每天仅为0.15米3/米3 左右。(3)由于活动盖直径不能加大，对发酵原料以秸秆为主的沼气池来说，大出料工作比较困难 。因此，出料的时候最好采用出料机械。图2.4 中心吊管式沼气池图2.5 曲流布料水压式沼气池剖面图(单位：毫米) 图2.6 双管顶返水水压式沼气池简图1.进料管 2.发酵池 3.出料联通管4.活动盖 5.导气管 6.水压间图2.7 大揭盖水压式沼气池简图1.大直径

6、活动盖 2.蓄水池盖板 3.导气管图2.8 圆筒形水压式沼气池简图(单位：毫米)图2.9 干、湿发酵水压式沼气池简图1.湿发酵区 2.干发酵区图2.10 底层出料水压式沼气池构造1.发酵间 2.贮气间 3.进料口4.出料口、水压间 5.导气管 6 .出料口通道三、沼气池的设计1、沼气池的设计原理建造“模式”中的沼气池，首先要做好设计工作。总结多年来科学实验和生产实践的经验，设计与模式配套的沼气池必须坚持下列原则：(1)必须坚持“四结合”原则“四结合”是指沼气池与畜圈、厕所、日光温室相连，使人畜粪便不断进入沼气池内，保证正常产气、持续产气，并有利于粪便管理，改善环境卫生，沼液可方便地运送到日光温

7、室蔬菜地里作肥料使用。(2)坚持“圆、小、浅”的原则“圆、小、浅”是指池型以圆柱形为主，池容612立方米，池深2米左右，圆形沼气池具有以下优点：第一，根据几何学原理，相同容积的沼气池，圆形比方形或长方形的表面积小，比较省料。第二，密闭性好，且较牢固。圆形池内部结构合理，池壁没有直角，容易解决密闭问题，而且四周受力均匀，池体较牢固。第三，我国北方 气温较低，圆形池置于地下，有利于冬季保温和安全越冬。第四，适于推广。无论南方、北方，建造圆形沼气池都有利于保证建池质量，做到建造一个，成功一个，使用一个，巩固 一个，积极稳步地普及推广。小，是指主池容积不宜过大。浅，是为了减少挖土深度，也便于避开地下水

8、，同时发酵液的表面积相对扩大，有利于产气，也便于出料。(3)坚持直管进料，进料口加箅子、出料口加盖的原则 直管进料的目的是使进料流畅，也 便于搅拌。进料口加箅子是防止猪陷入沼气池进料管中。出料口加盖是为了保持环境卫生， 消灭蚊蝇孳生场所和防止人、畜掉进池内。2、沼气池的设计依据设计与“模式”配套的沼气池，制定建池施工方案，必须考虑下列因素：(1)选择池基应考虑土质 建造沼气池，选择地基很重要，这是关系到建池质量和池子寿命 的问题，必须认真对待。由于沼气池是埋在地下的建筑物，因此，与土质的好坏关系很大。土质不同，其密度不同，坚实度也不一样，容许的承载力就有差异。而且同一个地方， 土层也不尽相同。

9、如果土层松软或沙性土或地下水位较高的烂泥土，池基承载力不大，在此 处建池，承受不了，必然引起池体沉降或不均匀沉降，造成池体破裂，漏水漏气。一般 自然土层，每平方米容许承载力都超过10吨以上，在这样的自然土层上建造沼气池，是没有 什么问题的。因此，池基应该选择在土质坚实、地下水位较低，土层底部没有地道、地窖、 渗井、泉眼、虚土等隐患之处；而且池子与树木、竹林或池塘要有一定距离，以免树根、竹 根扎入池内或池塘涨水时影响池体，造成池子漏水漏气；北方干旱地区还应考虑池子离水源 和用户都要近些，若池子离用户较远，不但管理(如加水、加料等)不方便，输送沼气 的管道也要很长，这样会影响沼气的压力，燃烧效果不

10、好。此外，还要尽可能选择背风向阳处建池。(2)设计池子应考虑荷载 确定荷载是沼气池设计中一项很重要的环节。所谓荷载，是指单 位面积上所承受的重量。如果荷载确定过大，设计的沼气池结构截面必然过大，结果用料过 多，造成浪费；如果荷载确定过小，设计的强度不足，就容易造成池体破裂。荷载的计算标 准一般为：池身自重(按混凝土量计算)每立方米为2.5吨左右，拱顶覆土每立方米为2吨左 右， 池内发酵原料每立方米容积为1.2吨左右，沼气池产气后池内每平方米受压为1吨左右。此外，经常出现在池顶的人、畜等压力以最大量考虑为1吨左右。所以，地基和承载力至少不能 小于每平方米8吨。(3)、设计池子应考虑拱盖的矢跨比和

11、池墙的质量建造沼气池，一般都用脆性材料，受压性 能较好，抗拉性能较差。根据削球形拱盖的内力计算，当池盖矢跨比在15.35时，是池盖 的环向内力变成拉力的分界线；大于这个分界线，若不配以钢筋，池盖则可能破裂，因此，在设计削球形池拱盖时矢跨比(即矢高与直径之比。矢高指拱脚至拱顶的垂直距离)一般在1416之间；在设计反削球形池底时矢跨比为18左右(具体的比例还应根据池子大小、 拱盖跨度及施工条件等决定)。注意在砌拱盖前要砌好拱盖的蹬脚，蹬脚要牢固，使之能承 受拱盖自重、覆土和其他荷载(如畜圈、厕所等)的水平推力(一般说来，一个直径为5米，矢 跨比为15，厚度为10厘米的混凝土拱盖，其边缘最大拉力约为

12、10吨)，以免出现裂缝和下 塌的危险；其次，池墙质量必须牢固。池墙基础(环形基础)的宽度不得小于40厘米(这是工程构造上的最小尺寸)，基础厚度不得小于25厘米。一般基础宽度与厚度之比，应在 1:(1.52)范围内为好。 3、沼气池容积的计算建造沼气池，事先要进行池子容积的计算，就是说计划建多大的池子为好。计算容积的大小 原则上应根据用途和用量来确定。池子太小，产气就少，不能保证生产、生活的需要；池子 太大，往往由于发酵原料不足或管理跟不上去等原因，造成产气率不高。目前，我国农村沼 气池产气率普遍不够稳定，夏天一昼夜每立方米池容约可产气0.15立方米，冬季约可产气0 .1立方米左右，一般农村五口

13、人的家庭，每天煮饭、烧水约需用气1.5立方米(每人每天生 活 所需的实际耗气量约为0.2立方米，最多不超过0.3立方米)。同时，应考虑生产用肥。因 此 ，农村建池，每人平均按1.52立方米的有效容积计算较为适宜(有效容积一般指发酵间和 贮气箱的总容积)。根据这个标准建池，人口多的家庭，平均有效容积少一点，人口少的家 庭，平均有效容积多一点；北方地区一般气温较低，可多一点，南方地区一般气温较高，可少一点。如一个五口人的家庭，建造一个810立方米的沼气池，管理得好，所产 沼气基本上能满足一家人一年四季煮饭、烧水或点灯的需要，在北方即使在冬季气温较低，产气量有所减少的情况下，仍可供煮两餐饭或烧开水用

14、。所以一般家庭养猪存栏610头，日光 温室面 积在100150米2，可建6、8、10米3的沼气池为宜。对于建在野外的四位一体生态型大 棚模式，一般“模式”面积为667平方米(1亩)左右，这时，养猪头数可增 加，沼气池容 积大一些为好，但这不是绝对的，因为若沼气池容积满足不了炊事用能及蔬菜生产用肥的需 要，可由外界补充能源及肥料，从而使“模式”正常运行。5、 沼气池的施工技术 （1）备料建一个8立方米的沼气池需要水泥1吨、砂子2立方米、碎石(规格13厘米)0.6立方米、红 砖 600块、陶瓷管(直径2030厘米)12根、钢筋(直径14毫米)1.2米。如果建10立方米沼气池 ，其水泥、砖、砂再增加

15、10%，若建6立方米沼气池，则水泥、砖、砂比8立方米沼气池用量 要减少10%。（2）放线放线挖坑是保证建池质量的第一关，必须按规定尺寸施工。图2.11是三种“模式”总体放 线布置图，供放线时参考。以图2.11中A图为例说明放线要点：划出总体平面。划出温 室、猪舍面积，猪舍在东侧或西侧。划出“模式”宽度中心线。以O为起点，在猪舍内侧找出池的中心点O，以O为圆心，以池的半径加6厘米为半径划圆，确定池的位置。确定 进料口、出料口位置。要在“模式”宽度中心线上确定为进料口中心点和位于日光温室内的 出料口中心点，用白灰做好标记。1.厕所 2.进料口 3.沼气池 4.出料口5.日光温室6.模式宽度中心线 7.猪舍 8.内山墙1. 1. 厕所 2.进料口 3.沼气池 4.出料口5.日光温室 6.猪舍 7.模式宽度中心线 8.内山墙1.厕所 2.进料口 3.沼气池 4.出料口5.日光温室6.猪舍东西宽度中心线 7.猪舍图2.11 不同“模式”总体放线布置图（3）池坑开挖在“模式”内建沼气池均采用地下埋式，沼气池土方工程采用大开挖的施工工艺。首先，应 确定好正负零的高度。池坑深度按设计图确定，即沼气池的池顶与出