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有机肥发酵剂之沼气池建池技术

时间:2017-05-13 11:47来源:未知 作者:百益宝em菌 点击:

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有机肥发酵剂之 沼气池建池技术 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

 有机肥发酵剂沼气池建池技术

 

 

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3.03千克煤所能利用的热量。

   二、家用沼气池的类型

随着我国沼气科学技术的发展和农村家用沼气的推广,根据当地使用要求和气温、地质等 条件,家用沼气池有固定拱盖的水压式池、大揭盖水压式池、吊管式水压式池、曲流布料水 压式 池、顶返水水压式池、分离浮罩式池、半塑式池、全塑式池和罐式池。形式虽然多种多样, 但是归总起来大体由水压式沼气池、浮罩式沼气池、半塑式沼气池和罐式沼气池四种基本类型 变化形成的。与四位一体生态型大棚模式配套的沼气池一般为水压式沼气池,它又有几种不 同形式。

  1、 固定拱盖水压式沼气池

固定拱盖水压式沼气池有圆筒形(见图2.1)、球形(见图2.2)和椭球形(见图2.3) 三种池型。这种 池型的池体上部气室完全封闭,随着沼气的不断产生,沼气压力相应提高。这个不断增高的 气压,迫使沼气池内的一部分料液进到与池体相通的水压间内,使得水压间内的液面升高。 这样一来,水压间的液面跟沼气池体内的液面就产生了一个水位差,这个水位差就叫做“水 压”(也就是U形管沼气压力表显示的数值)。用气时,沼气开关打开,沼气在水压下排出 ;当沼气减少时,水压间的料液又返回池体内,使得水位差不断下降,导致沼气压力也随之 相应降低。这种利用部分料液来回串动,引起水压反复变化来贮存和排放沼气的池型,就称 之为水压式沼气池。

 

 

 

 

2.1  83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,是我国推广最早、数量最多的池型,是在总结“三结合”、“圆、小、 浅”、“活动盖”、“直管进料”、“中层出料”等群众建池的基础上,加以综合提高而形 成的 。“三结合”就是厕所、猪圈和沼气池连成一体,人畜粪便可以直接打扫到沼气池里进行发酵。“圆、小、浅”就是池体圆、体积小、埋深浅。“活动盖”就是沼气池顶加活动盖板。

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4~16千帕(即40~160厘米水柱)压力之间变化。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。

 2、变型的水压式沼气池

 

2.中心吊管式沼气池

(1)中心吊管式沼气池(见图2.4)  将活动盖改为钢丝网水泥进、出料吊管,使其有一管三 用的功能(代替进料管、出料管和活动盖),简化了结构,降低了建池成本,又因料液使沼气 池拱盖经常处于潮湿状态,有利于其气密性能的提高。而且,出料方便,便于人工

搅拌。但 是,新鲜的原料常和发酵后的旧料液混在一起,原料的利用率有所下降。

 

2.5  曲流布料水压式沼气池剖面图(单位:毫米)

 (2)曲流布料水压式沼气池(见图2.5)  该池型是由昆明市农村能源环保办公室于1984年设计成功的一种新池型。它的发酵原料不用秸秆,全部采用人、畜、禽粪便。原料的含水量 在95%左右(不能过高)。该池型有如下特点:(1)在进料口咽喉部位设滤料盘。

(2)原料进入池内由布料器进行半控或全控式布料,形成多路曲流,增加新料扩散面,充分 发挥池容负载能力,提高了池容产气率。

(3)池底由进料口向出料口倾斜。

(4)扩大池墙出口,并在内部设隔板,塞流固菌。

(5)池拱中央、天窗盖下部吊笼,输送沼气入气箱。同时,利用内部气压、气流产生 搅拌作用,缓解上部料液结壳。

(6)把池底最低点放在水压间底部。在倾斜池底作用下,发酵液可形成一定的流动推力,实 现进出料自流,可以不打开天窗盖把全部料液由水压间取出。

3、其他各种变型的水压式沼气池

除了上述两种变型的水压式沼气池外,各地还根据各自的具体使用情况,设计了多种其他变型的水压式沼气池型。如:为了减少占地面积、节省建池造价、防止进出 料液相混合、增加 池拱顶气密封性能的双管顶返水水压式沼气池(见图2.6);为了便于出料的大揭盖水压式沼 气池(见图2.7)和便于底层出料的圆筒形水压式沼气池(见图2.8);为了多利用秸草类发酵 原料而采用的弧形隔板、干湿发酵水压式沼气池(见图2.9)。

 

 

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

 4、无活动盖底层出料水压式沼气池

无活动盖底层出料水压式沼气池是一种变型的水压式沼气池。该池型将水压式沼气池活动盖 取消,把沼气池拱盖封死,只留导气管,并且加大水压间容积,这样可避免因沼气池活动盖 密封不严带来的问题,在我国北方农村,与“模式”配套新建的沼气池提倡采用这种池型。 本书将介绍该种沼气池的建造技术。无活动盖底层出料水压式沼气池的构造如图2.10所示 。沼气池为圆柱形,斜坡池底。它由发酵间、贮气间、进料口、出料口、水压间、导气管等 组成。

 

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

(1)进料口与进料管  进料口与进料管分别设在猪舍地面和地下。厕所、猪舍及收集的人畜 粪便,由进料口通过进料管注入沼气池发酵间。

(2)出料口与水压间  出料口与水压间设在与池体相连的日光温室内。其目的是便于蔬菜生 产施用沼气肥,同时出料口随时放出二氧化碳进入日光温室内促进蔬菜生长。水压间的下端 通过出料通道与发酵间相通。出料口要设置盖板,以防人、畜误入池内。

(3)池底  池底呈锅底形状,在池底中心至水压间底部之间,建一U型槽,下返坡度5%,便于 底层出料。  (4)工作原理  ①未产气时,进料管、发酵间、水压间的料液在同一水平面上。②产气时, 经微生物发酵分解而产生的沼气上升到贮气间,由于贮气间密封不漏气,沼气不断积聚,便 产生压力。当沼气压力超过大气压力时,便把沼气池内的料液压出,进料管和水压间内水位 上升,发酵间水压下降,产生了水位差,由于水压气而使贮气间内的沼气保持一定的压力。 ③用气时,沼气从导气管输出,水压间的水流回发酵间,即水压间水位下降,发酵间水位上 升。依靠水压间水位的自动升降,使贮气间的沼气压力能自动调节,保持燃烧设备火力的稳 定。④产气太少时,如果发酵间产生的沼气跟不上用气需要,则发酵间水位将逐渐与水压 间水位相平,最后压差消失,沼气停止输出。

 

 

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