中层自动出料水压式沼气池.doc

中层自动出料水压式沼气池.txt人永远不知道谁哪次不经意的跟你说了再见之后就真的再也不见了。一分钟有多长？这要看你是蹲在厕所里面，还是等在厕所外面……
提到沼气池的使用，人们挂在口头上的一句话就是“三分建七分管”。如果单从强调沼气池管理工作的重要性，这样说当然十分正确，也十分恰当。建造一个户用沼气池，十天左右即可完成，而管理工作则是长期的，可以说将伴随人的一生，我对沼气池的管理更欣赏的一句话则是“轻松管理”。那么，如何实现“轻松管理”呢？关键是要在“建”字上下功夫。

“建”与“管”是用好沼气池这个矛盾的两个方面，这两个方面是可以相互转化的。建造一座结构合理、便于管理的“好”沼气池，则可以大大减少人们的日常管理工作，实现“轻松管理”。反之，则让繁重的管理工作伴随人的一生，甚至由于烦人的管理工作让人望而却步，直至放弃管理而使沼气池停止使用，这样的例子可以说不胜枚举。

沼气池的管理大体包括以下几个方面：一是进料，二是出料，三是搅拌，四是冬季保温，五是破除结壳。（与建造无关的不再赘述）。

一、先说进料

无论国家标准还是各种介绍沼气池建造技术的文章，都要求建造沼气池是要实行“三结合”，即沼气池、厕所、畜禽圈舍要结合在一起，实现粪便自流入池。可是在实践中，许多人做不到这一点，这可能有很多原因，但关键还是人们的认识问题，图建池时的一时方便，给日后管理带来极大不便。

对于家中无养殖的用户，又不可能长期购买粪便，必须使用秸秆作为主要发酵原料的，建池时必须配套建设秸秆酸化池。投料时将秸秆投入酸化池而不是直接投入主发酵间，秸秆在酸化池内进行分解酸化，酸化料液再进入发酵间产生甲烷，这样就避免了秸秆进入发酵间后的出料难问题，同时秸秆也不需要像以前那样铡碎、粉碎、堆沤，而是直接放入酸化池，用重物压入水下即可，管理“轻松”多了。

二、再说出料

沼气池的出料是管理工作中最让人头疼的问题，许多沼气池就是因出料困难而导致停止使用。其实只要人们在建池上下点功夫，这个问题也是不难解决的，现在有很多成功的技术和经验可以采用，下面逐个进行介绍。

㈠、底层出料。传统的水压式沼气池为中层出料，即出料口设在池墙的中部，新池型已全部改为底层出料，即池底的最低点设在出料间底部，可以不打开活动盖把全部料液由出料间取出。

㈡、对于以秸秆为主要发酵原料的沼气池，可配套建造一个酸化池。由于酸化池较浅、开口很大，又是非封闭的，相对于肚大口小深2米的沼气池发酵间来说，出料则容易得多。

㈢、对于以人畜禽粪便为原料的沼气池，可以建造自动出渣沼气池。自动出渣沼气池不依靠任何外力，只是利用沼

图1

气的压力，将池内较低位置的沼渣通过出料管压到深度较浅、位置较高的贮肥池内，如图1所示，这样对于人工出料就变得容易多了。建池时，只要预埋一根出料管，再增设一个1-2m3贮肥池即可，平时堵住出料管，需要出料时打开即可。虽然增加了一点成本，但这点成本增加的值得。特别是现在沼气池管理观点不赞成大出料，而是要求“勤进勤出”，这种方法更有其独特的优点。

㈣、建造贮肥池。由于用肥的季节性，不可能随时将沼肥施到田间。没有贮肥池，沼气池满了怎么办呢？只能让其白白流走，造成资源浪费又污染环境。特别是那些养殖规模较大的用户，建造贮肥池就显得更有必要。

三、关于搅拌

适度的搅拌可以提高沼气的产气率，这是人们的共识。搅拌方法也多种多样，有机械搅拌、液体回流搅拌、气体搅拌等等。目前比较先进的方法是沼液自动循环回流搅拌，该方法不需要人工搅拌，而是靠沼气产气和用气时的压力变化，使沼液按照一定的流动方向自动循环，完成搅拌任务。

关于自动循环沼气池的建造，在本人的《自动循环沼气池简介》一文中已有介绍，不再赘述。

四、冬季保温

温度是影响沼气产气率的最重要因素之一，特别在我国的北方，对沼气池的保温显得尤其重要。在沼气池建造时应重点注意以下两个方面。

㈠、选址。应选择在“背风向阳”的地方建造沼气池，道理虽然很简单，但是很多人做不到，把沼气池建在了高大建筑物的后面并挨得很近，沼气池由于得不到阳光的温暖，用半年闲半年。

㈡、圈内建池。国家标准《户用沼气池标准图集》给我们提供了六种沼气池“三结合”平面布置图，可惜的是其中只有一种把沼气池布置在了圈舍内。实践中，许多人家里明明搞养殖，也把沼气池建在了圈舍外，这可能与圈舍面积较小有关，但哪怕把沼气池的一部分建在圈舍内也好，毕竟沼气池的设计寿命在20年以上，实际使用寿命在50年以上，建池时花一点精力和财力，拆掉原来的畜禽舍，把沼气池建在圈舍内，利用太阳能暖圈的保温可以确保冬季沼气池正常使用。

五、破除结壳

沼气池在使用一段时间后，上面的浮渣会形成一层很密实的结壳，这层结壳由于漂浮在液面之上，不能被微生物分解利用，当这层结壳较厚、较密实时，还会阻碍沼气的逸出，影响沼气池的正常使用，所以必须破除结壳。人们总结出了许多破除结壳的方法，主要有强力搅拌破除法、破壳齿墙破除法、输气吊笼破除法等。

图2

分析结壳形成的原因就可发现，是由于漂浮在液面之上的浮渣越积越厚，相互粘连在一起，逐渐形成了一层密不透气的结壳。如果没有了浮渣，结壳自然也就不存在了。一个办法就是在进料口之前加一个预处理池，拦截浮渣，不让浮渣进入池内；再一个办法就是在池内设置浮渣拦截网，将浮渣拦截在液面之下，浮渣经过充分的吸收水分经微生物分解后下沉。浮渣拦截网如图2所示，设置在进料口一侧的发酵间内，用普通的尼龙纱窗网固定在池内即可，成本很低也不占用空间。

通过以上分析，可以看出建池的重要性，只要沼气池建“好”了，管理就容易得多了，我们是否可倒过来说“三分管七分建”呢。现在许多家电都是“傻瓜型”的，目的就是使人们用起来更加方便，沼气池为什么不能建成“傻瓜型”的呢？我想终有一天会实现的!

二〇〇八年四月七日

管道排空太阳能热水器 ( Sat, 14 Jun 2008 16:37:58 +0800 )
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沼气压力表量程问题探讨 ( Thu, 15 Nov 2007 18:17:17 +0800 )
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目前使用的沼气压力表量程基本有两种--10kPa和16kPa，我不知道生产厂家为什么这样确定，我认为这两种量程均不合理，下面是我的一点看法，仅供参考。

GB4750-2002明确规定，沼气池正常工作压力≤8000Pa，池内最大压力限值≤12000Pa。以上两种量程都有缺陷，以10kPa量程压力表为例，压力超过10kPa则无法正常显示，甚至会损坏压力表；对16kPa量程来说，容易给人造成一种错觉，认为压力只要不超过16kPa就是正常的。

针对以上情况，我认为压力表的量程设计为12.5kPa比较合理，4-8kPa用绿色表示，8-12kpa用黄色表示，12-12.5kPa用红色表示。

自动循环沼气池简介 ( Wed, 20 Jun 2007 19:41:57 +0800 )
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自动循环沼气池简介

提到“自动循环”四个字，人们往往认为很神秘，觉得是什么高科技，其实沼气池自动循环很简单，本文介绍了几种常用的办法，供大家参考。
1. 为什么要自动循环
常规水压式沼气池是目前推广数量最多的主要池型，该池型采用静态发酵工艺，池内原料分层严重，导致发酵间存在“微生物贫乏区”、“发酵盲区”和“料液短路”，带来清渣出料困难、产气率低和管理不便等技术问题。
自动循环沼气池的成功运用，使“静态池”变成“动态池”，实现了自动搅拌、自动太阳能增温、两步发酵料液自动入池。另外，由于固体发酵原料不进入发酵间，解决了多年来的“出料难”问题。
2. 自动循环沼气池构成及原理
自动循环沼气池主要由发酵间、进出料通道、水压酸化间和控制元件组成，不同的自动循环沼气池其区别均在于控制元件的不同，工作原理是一样的。

（自动循环沼气池构成框图）
无一例外，自动循环都是靠沼气发酵所产生的压力做动力，控制沼液由出料通道进入水压酸化间，而压力降低时，酸化间内的沼液则从进料通道（或专用循环管）进入发酵间，使沼液单向流动完成循环。利用外力完成的自动循环在此不讨论。
3. 几种循环方式简介
3.1 直管式
工作原理：如图所示，利用一根直管斜插于酸化间与发酵间之间，上部在发酵间，下部在酸化间。池内压力升高时，料液不能通过直管进入酸化间（管口高于液位），只能通过出料通道进入酸化间（压力平衡关系见图h1=h2）。用气时，压力降低，出料通道液位降低，但由于酸化间与出料口的连通孔位置较高，沼液不能从此孔回流进发酵间，而只能从直管回流进发酵间。这样利用沼气池产气压力做动力，使沼液完成单向流动，实现自动循环。
主要特点：运行可靠。酸化间局部较深，成本较高。

3.2 单向阀式
工作原理：如图所示，在进料间设一单向阀（由橡胶板制作）。池内压力升高时，沼液不能从进料间进入酸化间，而只能从出料通道进入酸化间。 用气时，压力降低，液位降低，但由于水压间与酸化间的连通孔位置较高，沼液不能从此孔回流进发酵间，而只能从单向阀经进料间回流进发酵间，使沼液完成单向流动，实现自动循环。
主要特点：结构简单明了，成本低廉。由于沼液中含有体积较大的固形物，易使单向阀失灵，应及时检查清理。

3.3 U形管式
工作原理同直管式（其实直管式就是一侧放大了的U形管）。
主要特点：U形管底部易沉淀沼渣，彻底清理较困难。

（2002版国标附录C图）
3.4 双U形管式
工作原理同上。
主要特点：如图，两个U形管连接成一个整体（用DN100PVC管制作），下部主要用于贮存沉渣，使循环可靠。

3.5 浮球（桶）式
工作原理：如图所示，在进料间与酸化间的连通管上连接软管，软管另一端连接浮球（用塑料瓶代替）。池内压力升高时，浮球升高，带动软管升高，沼液不能从进料间进入酸化间，而只能从出料通道进入酸化间。 用气时，压力降低，液位降低，软管随浮球一起降低，酸化间内的料液从软管经进料间回流进发酵间，使沼液完成单向流动，实现自动循环。
主要特点：结构简单，运行可靠。但要求进料间面积较大。如进料间不便设置浮球，可专建一控制间与进料间相连。

（本图液位是用气时压力较低的状态）
4.几点建议
4.1出料通道与酸化间的连接口高度应可调，一般用塑料袋装泥巴来调节高度。调节此高度，可以使一部分料液从出料通道回流，以控制循环强度；
4.2水压酸化间面积应尽可能的大（一般设在发酵间顶部），有效容积在2立方米以上；
4.3回流口距酸化池底5cm以上，并设置滤网（如网孔塑料盆）。
4.4 如图所示，为增强搅拌效果，可将回流管引到发酵间底部（进料口附近），以搅拌池底沼渣，同时也可防止沼渣堵塞进料口。

5. 问题讨论
现行水压式沼气池规定最大投料量为90%，这样做的目的在于为沼气贮存预留空间。而对于自动循环沼气池，建议100%投料运行，这样做的好处在于：
5.1 沼气可全部用完；
5.2 可降低运行压力；
5.3 无浮渣及结壳；
5.4 池容利用率高。
5.5 循环强度大（在预留贮气箱较大时几乎不能循环）。

沼气安全使用十不准 ( Sat, 16 Jun 2007 11:51:23 +0800 )
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文章来源：中国农村能源行业信息网

1、沼气池的进出料口不准敞开，要加盖，防止人、畜掉进池内，造成伤亡。
2、使用沼气灶时，不准离人，以防火焰被风吹灭或被水、油、稀饭淋熄产生沼气泄漏，引起室内空气污染、　火灾、造成对人体的伤害。
3、沼气池天窗盖打开后，不准在池口周围点明火照明或吸烟，严禁使用明火。
4、不准无压力表使用沼气灶，要安装并经常注意观察压力表水柱变化情况，当发现压力过大，要立即用气，放气，以防胀坏气室造成事故。
5、使用沼气时，不准先开气后点火，要先点燃引火物再扭开关，先开小火，待点燃后，再全部扭开，以防沼气喷出过多，烧到身体或引起火灾。
6、沼气灶不准靠近输气管道、电线及易燃品，以防引起火灾。一旦发生火灾，应立即关闭沼气开关，切断气源。
7、不准在沼气池导气管和出料口上点火试气，以免引起回火，炸坏池子；不准用明火检查输气管道各接头、开关，以防火灾。
8、不准不检查就使用，沼气池使用前，应紧固输气管道各接头，并用肥皂水检查各接头是否有漏气现象，确认无漏气现象后，方可投入正常使用。
9、不准随意加料加水，加料加水时，应打开放气开关，慢慢加入以免损坏沼气池。在日常进出料时不准使用沼气炉具，严禁明火接近沼气池。
10、不准无安全防护措施就下池。下池检修，一定要作好安全防护措施，先打开活动顶盖，抽掉上面的浮料和渣液，使进、出料口、活动盖口三口全部通风，敞开十小时，排除池内残留沼气。下池前要进行动物实验证明池内确系安全时，才能下池工作；下池人员要系好安全带，池外必须有专人看护，下池人员稍感不适，看护人员应立即将其拉出池外，到通风阴凉处休息。

沼气池的建造技术 ( Sat, 9 Jun 2007 19:50:15 +0800 )
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沼气池的建造技术

2.1 沼气的基本知识

2.1.1 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。

2.1.2 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%。

2.1.3 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1400 ℃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。

2.2 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。

2.2.1 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。

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，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。

2.2.2 变型的水压式沼气池

图2.4 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。

图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。

2.2.3 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

2.2.4 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。

2.3 沼气池的设计

2.3.1 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，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。

2.3.2 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。矢高指拱脚至拱顶的垂直距离)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5米，矢 跨比为1∶5，厚度为10厘米的混凝土拱盖，其边缘最大拉力约为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:(1.5～2)范围内为好。

2.3.3 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1.5～2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8～10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。所以一般家庭养猪存栏6～10头，日光 温室面 积在100～150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。

2.4 沼气池的施工技术

2.4.1 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1～3厘米)0.6立方米、红 砖 600块、陶瓷管(直径20～30厘米)1～2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%。

2.4.2 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：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6厘米为半径划圆，确定池的位置。⑤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.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

2.4.3 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料口保持在一个水平 面上，并高出猪舍地面10厘米。进料口超高地面2厘米，如果挖得过深使沼气池低于地平面 ，影响配套使用，挖得过浅使沼气池突出地面，给养猪和日光温室施肥造成困难。具体尺寸如表2.1所示。

表2.1 6～10米3沼气池结构规格标准

容积/米3

内直径/米

池墙高/米

池顶矢高/米

池顶曲率半径/米

水压间

深/米

直径/米

6

8

10

2.40

2.70

3.00

1.00

1.00

1.00

0.48

0.54

0.60

1.74

1.96

2.18

2.10

2.18

2.28

0.90

1.00

1.10

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6厘米划圆，刮掉 阻 碍通道的砂土，边挖边修整池坑，直到设计深度为止。池坑挖好后马上将池底修成锅底形状；由锅底中心至水压间底部挖一条U形浅槽,下返坡度5%。对于土质松散的地方，地面以下8 0厘米应放坡取土，坡度大小要看土质松散程度而定，以坑壁不坍塌为原则，同时挖好进、出料口坑。如有地下水出现，池底要挖集水坑，以便排水。

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。

2.4.4 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%，碎石中最大粒径≤3厘米，泥土含量≤2%。混凝土浇筑工序必须连续进行，间断时间不得超过1小时，浇筑时必须 振捣密实，防止出现蜂窝麻面现象。施工顺序如下：

(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50厘米，高70厘米，顶部起拱，但上 口距池上拱角不得小于35厘米，防止产气多时水面下返而跑气。

(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