有机肥发酵剂之沼气池的设计 1、沼气池的设计原理
建造“模式”中的沼气池，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6～12立方米，池深 (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。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，经常出现在池的人、畜等压力以大量考虑为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1∶5.35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。矢高指拱脚至拱的垂直距离)一般在1∶4～1∶6之间；在设计反削球形池底时矢跨比为1∶8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 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 5、 沼气池的施工技术 （1）备料 建一个 （2）放线 放线挖坑是保证建池质量的关，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：①划出总体平面。②划出温 室、猪舍面积，猪舍在东侧或西侧。③划出“模式”宽度中心线。④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
 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。先，应 确定好正负零的高度。池坑深度按设计图确定，即沼气池的池与出料口保持在一个水平 面上，并高出猪舍地面
2.1 6～ 为了便于安放建池模具或利用砖模浇筑池体，减少材料损耗，池坑要规圆上下垂直。对于土质良好的地区坑壁可挖直，取土时由中间向四周开挖，开挖至坑壁时留有一定余地，然后按定位桩找出中心点，并钉一固定的木桩，用一条绳的一端固定在中心点的木桩上，绳的 另一 端拴上一把小把锄，使锄刀到中心点的长度等于池的半径加上墙厚度 建池时遇到地下水，可采用“避、引、堵”的办法来解决。“避”就是避开地下水，尽量不 在 多雨季节施工，选择地下水位较低、地势较高的地方建池，水网地区可建圆球形池或提高池 身，建成半地下池。“引”就是引开地下水，施工前挖排水沟，尽量将水引走。池墙渗水， 可将竹管插入渗水处或在池壁上凿星(“Y”)形小沟，使水集中从沟内流至池底。对于池底 渗水，可采用十字沟或环形沟集水，并在池底中央挖一较深小井，使水流入井内汲走，待 工程告一段落无渗水排出时再填此井。“堵”就是堵住地下水，对池内个别小泉眼，可用砖 头、小石块塞紧。若大面积渗水，可采用水玻璃药液防渗剂掺入水泥进行粉刷，快速凝固， 堵塞有效。同时，在土质差、地下水位高处建池，池底下面还必须设置沙卵石垫层，其垫层 的施工可先铺砌卵石，再用水沉法使沙子挤满卵石空隙，起到确保建池质量的作用。如建 池场地确无地下水，池底以下可不加垫层及排水措施。 6、 利用混凝土浇筑6、8、10立方米沼气池的现场施工 四位一体生态型大棚模式中的沼气池，一般采用组合式建池。所谓组合式建池就是池底、池 墙、水压间下部采用混凝土整体现浇，池拱盖及水压间上部采用砖砌。在现浇拌制混凝土时 ，必须控制水灰比≤0.65，砂子中泥土含量≤3%，云母含量≤0.5%，碎石中大粒径≤ (1)砌筑出料口通道 出料口通道如图2.12所示。出料口通道用红砖及砂灰砌筑，水泥:砂 子＝1∶2.5。为了便于施工及出料，其通道口宽 (2)池墙及水压间下部的浇筑 池墙及水压间下部的浇筑可采用钢模、木模及砖模，一般上 述模具为内模，而以池壁为外模。由于钢模造价高，很少采用，而木模和砖模用的较多。若 一个村里建多个沼气池，采用木模较方便，若只建一个，则采用砖模为宜。采用砖模的一般 砌法是：先把砖用水浸湿，防止拆模困难。每块砖横向砌筑，每层砖砖缝错开，不用带泥口 或灰口，做到砌一层砖用混凝土浇筑一层，振捣密实后再砌第二层。混凝土配合重量比为水 泥∶砂子∶碎石＝1∶3∶3，池墙高
 图2.12 出料口通道(单位：毫米) (3)池拱盖的施工 目前，“模式”中的沼气池拱盖用砖砌，“模式”中的沼气池一般采用 直管进料，在砌筑池拱盖前要安装好进料管，一般利用直径  图2.13 池拱盖施工图 砌筑，砂灰和易性要好，灰口饱满，砖与砖要紧，每砌筑一圈，要用小石片嵌牢，边砌筑边注意拱盖弧度，每砌筑3～5圈，拱盖外壁用1∶3水泥砂灰抹严抹实， 拱角处第1圈砖上层抹灰时，厚度要达到30～50毫米，用以代替圈梁。随砌随抹灰，随即由外向内均匀地回填土。回填土前，进料管上部也要砌几层砖，防止回填土由进料管进入池内，进料口宽以 当砌筑池拱盖要封口时，在拱正中央安放直径为9～10毫米的导气管，插入深度以池内 密封层完工后露出
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图2.14 导气管安装位置示意图 (4)池底施工 池底先铺一层碎石，用1∶4的水泥砂浆将碎石缝隙灌满，然后再用水泥、砂 子、碎石以1∶3∶3的混凝土浇筑池底，厚度要达到8～12厘米。 (5)沼气池池体内部密封 由砖和混凝土组合建造的沼气池只靠结构层还不能满足防渗漏要求 ，必须对池体进行密封处理才能不漏气、不漏水。沼气池密封层采用7层做法和3层做法两种 ，贮气室及池内进料管部分采用7层做法；池底、池墙、水压间、出料口通道等采用3层做法。其7层做法第1层用450＃水泥砂灰刷浆，灰∶水＝0.3∶1；第2层抹水泥∶砂子＝1∶ 2.5的水泥砂灰，厚度为0.8～1厘米；第3层抹 (6)养护 用混凝土浇筑的每个部位，都要进行养护，要求在平均气温大于 (7)检查验收 新建沼气池和大换料后保养维护的旧池，必须经过检查验收合格，方可投料 使用。其检验方法分为两种： ①直接检查法 必须全池强度养护达到70%以上才能进行，用手指或小木棒叩击无翘壳空响 。全池内壁无渗水痕迹，无裂缝、砂眼、孔隙等肉眼可见的缺陷；池外输气管线、开关 等配套设施安装齐全牢固。 ②试压检查法 在直接检查完好的基础上，推荐采用气压检验为主，水压法检验为辅，亦可 混合使用。一般作法是装水至进、出料管上端 |
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