第三章-户用沼气池PPT课件

,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.1户用沼气池的设计3.2户用沼气池施工工艺3.3输气管道的安装3.4户用沼气池的启动3.5户用沼气池的运行管理3.6沼气池的安全管理,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.1户用沼气池的设计,3.1.1沼气池设计原则,技术先进,经济耐用,结构合理,便于推广。在满足发酵工艺要求,有利于产气的情况下,兼顾肥料、卫生和管理等方面的要求,充分发挥沼气池的综合效益。因地制宜,就地取材,力求沼气池池形标准化、用材规范化、施工规范化。考虑农村修建沼气池面广量大,各地气候、水文地质情况不一,既要考虑通用性,又要照顾区域性。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.1户用沼气池的设计,3.1.2户用沼气池的常用池型及特点,固定拱盖水压式沼气池,固定拱盖水压式沼气池有圆筒形、球形和椭球形三种池型。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。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.1户用沼气池的设计,变形的水压式沼气池中心吊管式沼气池,将活动盖改为钢丝网水泥进、出料吊管，从而代替进料管、出料管和活动盖。,优点：简化了结构，降低了建池成本，水封作用使得密闭性增强。,缺点：原料与发酵旧料液混在一起，原料利用率降低。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.1户用沼气池的设计,变形的水压式沼气池曲流布料水压式沼气池,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)。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.1户用沼气池的设计,(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。,曲流布料水压式沼气池的特点：,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.1户用沼气池的设计,无活动盖底层出料水压式沼气池,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.1户用沼气池的设计,无活动盖底层出料水压式沼气池的特点：,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。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。,(1)进料口与进料管分别设在猪舍地面和地下。,(2)出料口与水压间设在与池体相连的日光温室内。,(3)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。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.1户用沼气池的设计,分离储气浮罩式沼气池,分离储气浮罩式沼气池不属于水压式沼气池，其发酵池与气箱分离，没有水压间，采用浮罩与配套水封池储气，气压相对稳定。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.1户用沼气池的设计,预制钢筋混凝土板装配沼气池,该沼气池是把池墙、池拱、进出料管、水压间墙、各口及盖板等先做成钢筋混凝土预制件，运到建池现场，在大开挖的池坑内进行组装而成。该池型具有易于实现工厂化、规范化、商品化生产和降低成本、缩短工期、加快建设速度等优点；适用于建池户比较集中，当地拥有标准钢模及生产场地的县、乡、镇。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.1户用沼气池的设计,3.1.3户用沼气池的工作原理,水压式沼气池通常由进料管、出料间、发酵间、活动盖、导气管组成。,气压水储气，水压气用气；,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.1户用沼气池的设计,(a)产气前，发酵原料未产气时，储气室内的气体没有压力，此时的发酵间液面、水压间液面和进料管液面处于同一水平面位置。,(b)产气不供气，料液发酵产气，储存在储气室内。随气量的增多，压力升高，气体挤压发酵间的液面，迫使水压间液面上升，发酵间液面下降，气体的压力大小决定了液面的高差值。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.1户用沼气池的设计,(c)产气同时供气，用气时打开阀门1，随着储气室气体的减少，压力降低，水压间的液面下降，发酵间的液面上升。当气量与供给燃具的用气量相等时，发酵间液面与水压间液面.维持在一个相对稳定的高度差上。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.1户用沼气池的设计,3.1.4户用沼气池的建造的注意事项,(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。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.1户用沼气池的设计,(2)坚持“圆、小、浅”的原则第一，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，圆形池置于地下，有利于冬季保温和安全越冬。,(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。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.1户用沼气池的设计,3.1.5户用沼气池设计参数的计算与确定,(1)容积,V=V1+V2式中:V沼气池容积,m3;V1发酵间容积,m3;V2贮气间容积,m3。,贮气间和发酵间是相互联通、没有严格界限的整体。一般将最大贮气部位线以上部位作为贮气间,考虑到用气、浮料和留有贮备量等,贮气间容积应占发酵间容积的25%左右,即：V2=V125%,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.1户用沼气池的设计,V1=nkr,式中，n气温影响系数;K人口多少系数;r家庭人口数量。由于人多用气省,人少用气费的特点,一般23口人的农户,k=1.41.8;47口人的农户,k=1.11.4；另外,考虑气温对产气的影响,气温高,产气多;气温低,产气少。因区域气候不同,发酵间的大小也要考虑增减。我国南方地区,n=0.81.0;我国中部地区,n=1.01.2;我国东北各省,n=1.21.5。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.1户用沼气池的设计,(2)气压,农村户用沼气池的设计气压一般为20008000Pa比较适合；,(3)产气率,在常温条件下，以人、畜粪便为原料，其设计产气率为0.200.40m3/(m3d)之间；,(4)储气量,养殖专业户的设计储气量应按照12h产沼气量进行设计；,(5)投料量,沼气池设计投料量,一般为沼气池池容的90%。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.1户用沼气池的设计（标准）,GB/T4750户用沼气池标准图集GB/T4751户用沼气池质量检查验收规范GB/T4752户用沼气池施工操作规程,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,3.2.1建池时间的选择,春夏季(上半年)气温逐渐升高,沼气池中厌氧细菌逐渐活跃,沼气池发酵旺盛,新池发酵启动比较快,产气率高;而秋冬(下半年)由于气温由高逐步降低,发酵由旺转缓慢。因此,从季节气温的升降看,应选择气温较高的春夏季建池最好。,从春夏和秋冬季的降雨和地下水位升降的规律来看,前者雨水较多,地下水位升高,低洼地区建池有一定困难,而秋冬季节恰恰相反。所以,在低洼地区应选择下半年建池较好。从建材价格涨落情况看,上半年建池价格要比下半年低,每袋泥的季节差价一般在56元左右,如果建一座沼气池需水泥20袋,那么,上半年建池一般要比下半年节约72元左右。因此,从经济角度来考虑,在上半年建池比较合算。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,荷载定义所谓荷载，是指单位面积上所承受的重量，一般以“压强”表示，单位为Pa或MPa。荷载计算的意义荷载确定过大，设计沼气池截面过大，用料过多，造成浪费；荷载确定过小，设计强度不够，容易造成池体破裂。,按分布特征,集中荷载均匀荷载非均匀荷载,按形态特征,线荷载面荷载体荷载,按加荷方式,静荷载动荷载冲击荷载,按作用时间,恒荷载活荷载偶然荷载,3.2.2户用沼气池的荷载计算,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,作用在沼气池上的力,地下水位以上的土压力地下水位以下的土压力池底边界以上所有能传来的垂直荷载池内发酵料液液压荷载覆土荷载建筑物传来的荷载交通活荷载地基土对池底的反作用地下水对池体的上浮力,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,q1池盖自重荷载；q2池盖上覆土荷载；q3作用在池盖拱壳上的侧向土压力；q4沼气压力；q5人、畜和车辆等地面活荷载；q6由地面活荷载引起的侧向土压力。,作用在沼气池池盖上的荷载,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,（1）池盖自重荷载,沼气池池盖自重的荷载值，N/,沼气池池盖结构层材料重度，N/m,沼气池池盖粉刷层材料重度，N/,沼气池池盖结构层厚度，m,沼气池池盖粉刷层厚度，m,重度：,池盖自重荷载沿池盖曲面均匀分布，且作用方向竖直向下。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,(2)池盖上的覆土荷载由于池盖呈正削球形，故其背部的覆土厚度各处不一，即各处的覆土荷载大小不一样，呈对称不均匀分布状，两边缘支座处最大，中心顶部最小。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,沼气池池盖的覆土荷载值，N/,覆土的重度，与土的性质有关，N/m,沼气池外表面的曲率半径，m,池盖某点处曲率半径与池盖中垂线的夹角,池盖外表顶点至覆土表面的垂直距离,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,（3）作用在池盖拱壳上的侧向荷载池盖壳体受侧向土荷载作用为静止土压力作用。壳体的外围受到静止土压力的作用后，其在壳体高度方向呈三角形不均匀分布，土压力与土的厚度成正比，其最大值出现在拱脚处。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,作用在池盖拱壳上的侧向土压力，N/,土的静止土压力系数，,膨胀系数，与土的侧压力系数有一定的关系,覆土的重度，与土的性质有关，N/m,地面至计算截面的高度，m,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,(4)沼气压力,为计算简便和安全起见，设计时取曲面各点处的竖直方向的气压荷载数值均等于法向气压荷载，即,竖直方向均匀分布的气压荷载，N/,法向作用的气压荷载，N/,池盖某点处曲率半径与池盖中垂线的夹角,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,(5)人、畜和车辆等地面活荷载按照我国现行规范:仅有人、畜行走时，取q5(人、畜)=200N/；沼气池上建畜舍、厕所、堆放重物时，取q5(畜舍、厕所)=300N/；当行驶车辆时，则人、畜荷载不予同期考虑；一般农村家用小型沼气池上不允许行驶大型车辆，只准走独轮车，双轮车、马车、手扶或小型拖拉机等。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,(6)由地面活荷载引起的侧向土压力由竖向作用的活荷载产生的土侧向压力，其数值一般较竖向压力小，通常取其与竖向作用的活荷载数值相等，并认为成均匀分布状态。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,作用在池墙上的荷载,q7池墙自重荷载；q8池墙外土体的侧向荷载；q9地下水产生的侧向静水压力；q10发酵料液对内壁的侧向压力荷载；q11沼气压力荷载；q12地面活荷载引起的侧向土压力荷载；q13池墙外回填土的夯实预压力荷载,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,(1)池墙自重荷载池墙自重荷载沿池墙环形横截面均匀分布，方向竖直向下。,池墙结构层材料重度，N/m,池墙粉刷层材料重度，N/m,池墙结构层厚度，m,池墙粉刷层厚度，m,沼气池池墙高度，m,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,(2)池墙外土体的侧向压力无地下水时,土的静止土压力系数，,覆土的重度，N/m,地面距池墙底端距离，m,池墙外土体的侧向压力垂直作用于池墙上，其方向是水平的。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,(2)池墙外土体的侧向压力有地下水时,水位上：,水位下：,干土的重度，N/m,地面距最高地下水位处距离，m,湿土的重度，N/m,最高地下水位距沼气池底距离，m,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,（3）地下水产生的侧向静水压力,水的重度，N/m,最高地下水位距沼气池底距离，m,地下水产生的侧向静水压力呈三角形不均匀分布。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,（4）沼气池内发酵料液对内壁的侧向压力,发酵料液的重度，N/m,池内料液至计算截面出的液面高度，m,从设计安全考虑，最高料液面可按满池计算,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,（5）沼气气压荷载,由于气体的压力数值和分布是各向同向的，故沼气池气压垂直均匀分布作用在池墙内壁上，其数值与作用在池盖上的法向气压荷载相同：N/,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,（6）地面活荷载引起的侧向土压力,地面活荷载引起的侧向土压力强度是等值的，垂直作用并均匀分布在池墙外壁上，其与池的埋深无关，其数值为：,偏于安全考虑，可取,（7）池墙外回填土的夯实预压力,修筑池墙时，需开挖基槽，施工完毕后，则要分层回填土并仔细夯实，使其与原状土相吻合。其数值可按N/考虑，其垂直作用在池墙上，方向是水平的。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,作用在池底上的荷载,q14池底自重荷载；q15总自重荷载；q16料液液压荷载；q17沼气压力荷载；q18池底地基反力荷载；q19地下水的上浮力荷载；,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,（8）池墙外回填土的夯实预压力,池墙结构层材料重度，N/m,池墙粉刷层材料重度，N/m,池墙结构层厚度，m,池墙粉刷层厚度，m,池底自重荷载均匀分布在池底曲面上，切作用方向是竖直向下的，直接传递给地基。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,（9）总自重荷载,地基承受全部池盖、池墙和池底三部分自重荷载，按下式计算,池盖表面积，；,池底表面积，；,池墙中轴线直径，m；,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,（10）料液液压荷载,发酵料液的重度，N/m,最高料液液面距沼气池底最深距离，m,由池内料液重量产生的液压荷载是竖直均匀分布的，通过地板直接传递给地基。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,（11）沼气气压荷载,由于气体的压力数值和分布是各向同向的，故沼气池气压法向作用在池底内表面上，其数值与作用在池盖上的法向气压荷载相同：N/,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,（12）池底地基反力,底板以上池身总重量，N,池盖上部覆土总重量，N,地面活荷载作用力，N,池底的水平投影面积，,地基反力是竖直向上均匀分布的,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,（13）地下水的上浮力,水的重度，N/m,最高地下水位距沼气池底距离，m,地下水的上浮力作用的方向是竖直向上的；,（14）池墙传来的沿池底圆周均匀分布的线荷载,该荷载是由池盖传来的竖向力及墙的自重荷载产生的，是竖直向下作用的，其数值等于池墙低端的支座竖向反力。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,荷载并非同时存在，故应当分别确定荷载后叠加，以确定出荷载最不利情况；荷载确定过大，则设计截面尺寸过大，造成浪费；荷载确定过小，则设计界面尺寸过小，不能满足结构强度要求；荷载组合工作符合外力作用叠加原理，一组荷载作用产生的效果等于单相荷载独立作用时所产生效果的总和。在最不利荷载组合的前提下进行池体的内力分析计算，其目的是为了确定截面的尺寸。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,3.2.3建池池址的选择,户用沼气池建池池址的选择要做到猪圈、厕所、沼气池三者连通建造，以达到人、畜粪便能自流入池。池址与灶具的距离一般控制在25m以内，尽量选择在土质坚实、地下水水位低、地势较高、远离树木及公路的地方建池。同时还要注意选择的地方要避风向阳、出料方便，并且能够使运输车辆畅通。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,3.2.4施工工艺的选择,农村户用沼气池施工工艺分为砌块施工工艺、整体现浇施工工艺以及组合建池工艺。,（1）砌块施工工艺：用砖、水泥预制块或料石一块一块拼砌起来。这种施工工艺适应性强，各类地基都可以采用。块体可以实行工厂化生产，易于实现规模化、标准化、系列化批量生产，实行配套供应，可以节省材料，降低成本。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,砌块建池的特点：建池速度快。预制砌块可以达到常年备料，常年建池，与现浇混凝土沼气池相比，减少了混凝土的养护时间，可以大大加快建池的速度；适应性强。对于各类地基均可采用砌块建池；预制砌块既可集中预制，也可分散生产，可以达到标准化、工厂化呈批生产，商品化成套供应，现场装配化施工，从而保证质量，节约材料（木材），降低成本，施工简便，节约劳力材料就地取材。制作砌块的材料多为地方性材料，来源方便，避免了散装材料的运输，且施工技术简单，便于普及,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,（2）整体现浇施工工艺：按照沼气池施工图放线并挖去全池土方，采用砖模、木模、钢模作为模板，先浇筑池底和下圈梁混凝土，然后浇筑池墙和吃供混凝土，从下到上，在现场用混凝土浇成沼气池。,优点：整体性能好，材料强度可得到充分发挥；施工简单、质量稳定、使用寿命长；沼气池密实性比较好；池墙紧贴于自然土，可减少回填土工作量，而且和原状土共同作用的效果较好。缺点：对配置混凝土的材料要求较高，砂、石等粗细骨料均要求冲洗干净，搅拌均匀；模具一次性投资大，建池容积受制于模具，消耗大量模板。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,（3）组合式建池工艺：池墙和池盖采用两种不同的施工工艺，例如通常池盖现浇而池墙采用砌块建池，或者池盖采用砌块而池墙现浇建池。,优点：机动灵活、池容不受模具制约，而且省工、省料、省模板；施工方便、连续、适应性强、整体强度可靠；缺点：整体强度依靠每一砖砌块来实现，因此，技术要求较高，对技工的技能要求也较高。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,3.2.5建池材料的选择,建池材料的选择和使用是否恰当，直接关系到建池质量、建池费用和使用寿命。我国农村建池用材料有砖、料石、水泥和砂浆等。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,普通黏土砖,普通黏土砖是用黏土经成型、干燥、入窑、高温焙烧而成，按颜色分为红砖、青砖和灰砖；按生产方式分为手工砖和机制砖；按强度分为MU5.0、MU7.5、MU10、MU15与MU20五种级别。*MU代表砖的强度等级，MU5.0表示砖的抗压强度平均值大于等于5.0MPa。,建池用砖一般选用强度为MU7.5或MU10的砖，其标准尺寸为240mm115mm53mm，容重16001800kg/m，抗压强度7.359.80MPa，抗弯强度1.762.25MPa。应避免使用欠火砖、酥砖及螺纹砖，以免影响建池质量。池盖用砖的棱角应完整无缺，不影响砌筑质量。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,水泥,水泥是一种水硬性的胶凝材料，当其与水混合后，其物理化学性质发生变化，由浆状或可塑状逐渐凝结，进而硬化成为具有一定硬度和强度的整体。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,普通硅酸盐水泥,硅酸盐水泥是在水泥熟料中加入15%的活性材料和10%的填充材料，并加入适量石膏细磨而成。优点：和匀性好，快硬，早期强度高，抗冻、耐磨、抗渗性较强。缺点：耐酸、碱和硫酸盐类等化学腐蚀及耐水性较差。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,铝酸三钙,水化速度最快，水化时放热量最高，硬化时体积收缩也最大，强度的发展是早期快而不高，后期强度却有下降趋势。如果这种成分在水泥中含量过高，会使水泥很快变硬，产生急凝，无法施工。,硅酸三钙,水化速度较快，体积收缩较小，水化时放热量及放热速度仅次于铝酸三钙，强度发展也较快，且不断增长，是决定硅酸盐水泥强度的主要成分。,铁铝酸四钙,水化速度也很快，仅次于铝酸三钙，其早期强度发展较慢，后期强度发展较快，体积收缩较大。,硅酸二钙,水化速度、水化放热与体积收缩都最慢，最低和最小，强度发展是早期较慢、后期较快，是保证水泥后期强度的主要成分。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,矿渣硅酸盐水泥,在硅酸盐水泥熟料中掺入20%35%的高炉矿渣，并加入少量石膏磨细而成。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,优点：耐硫酸盐类腐蚀，耐水性强，耐热性好，水化热较低，蒸养强度增长较快，在潮湿环境中后期强度增长较快。,矿渣硅酸盐水泥的特性,缺点：早期强度较低，低温下凝结缓慢，耐冻、耐磨、和匀性差，干缩变形较大、泌水性较大，使用时应注意加强洒水养护，冬季施工注意保温。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,火山灰质硅酸盐水泥,在水泥熟料中掺入20%25%的火山灰质材料和少量石膏细磨而成。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,火山灰质硅酸盐水泥特性：耐硫酸盐类腐蚀，耐水性强，水化热较低，在较高温度（7585）和较高湿度条件下的蒸养强度发展较快，和匀性好。早期强度较低，低温下凝结缓慢，耐冻、耐磨性差，干缩性、吸水性较大，使用时应注意加强洒水养护，冬季施工注意保温，温度不低于8。,优点：,缺点：,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,水泥的硬化,水泥加入适量的水后，调整塑性浆体，产生物理、化学反应，浆体逐渐变浓、失去塑性，称为初凝；随着时间的延长，达到开始具有强度时称为终凝；终凝后强度继续增长称为硬化，凝结和硬化总称为硬化过程。,（a）分散在水中未水化的水泥颗粒（b）在水泥颗粒表面形成水化物膜层（c）膜层长大并互相连接（凝结）（d）水化物进一步发展，填充毛细孔(硬化)1水泥颗粒2水分3凝胶4晶体5水泥颗粒的未水化内核6毛细孔,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,石灰,气硬性无机胶凝材料，以碳酸钙为主要成分的天然岩石在高温煅烧得到以氧化钙为主要成分的生石灰。生石灰在使用时，加水消解成为熟石灰，在建造沼气池的工程中，熟石灰被掺入水泥砂浆里配制成为混合砂浆，用于砌筑砂浆和密封砂浆。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,块石,将天然岩石用机械方法或人工方法进行加工，或不经过加工而获得的各种块状石料就是块石。用于建造沼气池的石料多选择组织紧密、均匀、无裂缝、无风化的砂岩或石灰岩，而且需要有耐水性，即在水的作用下其强度也不会发生明显的降低。一般耐水性应选取0.85-0.90.,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,混凝土,建造沼气池的混凝土是以水泥为胶凝材料，石子为粗骨料，砂子为细骨料和水按适当比例配合、拌制成混合物，经一定时间硬化而成的人造石材。,*具有较高的抗压能力，但抗拉能力很弱；*抗压强度高，耐久性良好；*耐磨、耐热、耐侵蚀性能好；*新拌和的混凝土具有可塑性，能够随模板制成所需要的各种复杂的形状和断面,混凝土的特性,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,普通混凝土是由水泥、砂、石和水组成，它们之间的数量关系直接影响着混凝土的拌合物的和易性、强度及耐久性。,水泥,水,细骨料,粗骨料,外加剂,水泥浆,骨料,混凝土拌合物,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,混凝土中水泥的选择,沼气池内发酵液的pH值一般为78，故水泥可采用一般水泥的任何品种，但地下水喊硫酸盐、碳酸盐类等有害物质超过规定值时，对普通水泥有腐蚀作用，应选用矿渣水泥或者火山灰质水泥。,混凝土强度的产生主要是水泥硬化的结果。水泥标号由要求的混凝土标号来选择，一般应为混凝土标号的1.52倍，由于中小沼气池的池墙和圈梁所用的混凝土标号一般在C20以下，故水泥标号一般选用325,425号，不需采用高标号水泥。*C20是混凝土设计强度值，代表的是混凝土试块抗压强度是20MPa*325/425水泥是指水泥的28d养护后的抗压强度不低于32.5/42.5MPa,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,混凝土中细骨料的选择,在混凝土中凡粒径为0.150.5mm的骨料称为细骨料，一般以天然砂（河砂、海沙、山砂）为细骨料，也可以用碎石屑或者矿渣屑。,采用砂做细骨料时质量应满足以下要求：（1）控制砂的有害杂质含量含泥量不应超过砂重的3%；云母含量不超过砂重的0.5%；硫化物及硫酸盐不应大于砂重的1%，且严格控制砂中有机杂质含量。（2）合理选择啥的颗粒粗细与级配优良的颗粒级配是指砂的大小颗粒搭配已经使砂的空隙率达到了最小的程度，此时砂的容重最大。在拌制混凝土时，首选中砂和粗砂，若当地只有细砂时，则必须控制混凝土的砂率及用水量，以降低水泥用量,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,混凝土中粗骨料的选择,在混凝土中，凡粒径大于5mm的骨料称为粗骨料，粗骨料一般采用卵石和碎石，也可以采用碎混凝土。,碎石：形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高；卵石：呈圆形或卵圆形，表面光滑，与水泥石的粘结强度较低。碎混凝土：在水泥石强度及其它条件相同时，碎石混凝土的强度高于卵石混凝土的强度。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,混凝土的外加剂,减水剂减少混凝土拌合物的用水量，提高混凝土的强度，常用的减水剂为木质素磷酸钙（木钙粉）早强剂提高混凝土早期强度，对后期强度无明显影响，常用的早强剂有减水早强复合剂、氯化钙、氯化钠、盐酸、漂白粉等防水剂可以增加混凝土的密实性，提高抗渗性，对水泥具有一定的促凝作用，常用三氯化铁密实剂可以促使混凝土中的孔隙填充和堵塞，切断毛细管道的连通，使混凝土内部的孔隙率变小，能有效提高水泥制品的抗裂性、抗渗性和耐久性，充分提高长期强度，常用的密实剂为三乙醇胺,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,砂浆,砂浆是由胶凝材料、细骨料和水按照适当比例调制而成的胶结材料，是建筑工程中一项用量大、用途广的建筑材料。砂浆的用途：主要用于砌筑砖石结构，也用于建筑物内外表面的抹面中。砂浆的特点：砂浆与混凝土不同之处在于不含粗骨料；由于砂浆的用途不同，一般要求砂浆的强度不高；,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,水泥砂浆,石灰砂浆,混合砂浆,砌筑砂浆,抹面砂浆,气硬性砂浆,水硬性砂浆,砂浆分类：,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,砂浆中水泥的选择,水泥是用于砌筑砂浆的主要胶凝材料，水泥品种的选择与混凝土相同。,注意事项：*水泥砂浆采用的水泥，其强度等级不宜过高，否则将使砂浆中水泥用量不足而导致保水性不良；*水泥的标号一般为砂浆标号的4至5倍较为适宜，如不能达到此要求时，为满足砂浆拌和物的和易性，可在砂浆中掺加适量石灰膏或电石渣等胶凝材料代替部分水泥。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,砂浆中砂的选择,砂浆常用天然砂，也可用炉渣砂,砂的粒径不应大于1/51/4灰缝度，用于砖砌体，不能大于0.25mm。砂浆中有害物质含量不得超过以下规定：a、黏土及尘灰含量为100号以上的砂浆不应超过5%，2550号砂浆不应超过10%，使用不洁净的砂必须增加搅拌时间以去除包围在砂粒表面的黏土层；b、硫化物（以SO3计）含量不应大于2%c、有机物的含量，用比色法鉴定，不应超过标准色,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,砂浆的配合比,砂浆的配合比是指砂浆中各种原料的组合比例，砌筑沼气池的砂浆一般采用水泥砂浆，其组成的配合比如下表所示一般还需要在结构体表面粉刷抹面砂浆，以平整结构表面及保护结构体，并起到一定的密封和防水防渗作用，其配合比一般采用1:2、1:2.5和1:3，水灰比0.50.55的水泥砂浆，沼气池抹面砂浆可掺用水玻璃，3%三氯化铁防水剂组成防水砂浆。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,3.2.6土方工程,沼气池施工是一项十分综合、复杂和细致的工作。它涉及不同的技术工程和技术装备，又受着地区的自然和社会经济条件的影响和制约。为了保证施工的顺利进行和施工质量，必须事先做好施工现场的安排以及基坑的开挖处理等准备工作。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,地基选择建造沼气池，选择地基很重要，直接关系到建池质量和池体寿命。沼气池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，而且池体与树木、竹林或池塘要有一定距离，以免树根、竹根扎入池内。一般自然土层，每平方米容许承载力都在10t以上，完全满足沼气池建设要求。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,测量放线选好地基后就需要进行池坑的开挖，而沼气池池坑开挖前，首先要按设计图纸尺寸定位进行测量放线。施工测量放线是利用各种测量仪器和工具，对建筑场地上地面点的位置进行度量和标高的测定工作。（1）平整场地在规划和选定的庭院沼气设施建设区内，清理杂物，平整好场地。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,（2）确定中心根据设计图纸，在地面上确定沼气池中心位置，画进料间平面、发酵池平面、水压间平面三者的外框灰线。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,（3）池坑开挖开挖池坑时，不要松动原土，池坑要挖的圆整，边挖边修，可利用主池半径尺随时检查，进料管、水压间、出料口、出料器或闸阀式出料装置的闸门口、排料管，应根据设计图纸几何尺寸放样开挖，应特别注意水压间的深度应与主池的零压水位线持平。挖出的土应堆放在离池坑远一点的地方，禁止在池坑附近堆放重物。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,机器施工右图为机器施工所开挖的池坑，坑体非常粗糙，需要人工进行进一步修整。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,人工对机器开挖的坑体进行修整。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,人工施工,人工开挖的坑体,修整合格的坑体,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,（4）地基加固在软弱地基土质上建造沼气池，应采取地基加固处理，并在土方工程施工阶段完成，通常用的处理方法有如下三种：用砂垫层和砂石垫层加固用灰土加固用灰浆碎砖三合土加固,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,（4）地基加固在软弱地基土质上建造沼气池，应采取地基加固处理，并在土方工程施工阶段完成，通常用的处理方法有如下三种：用砂垫层和砂石垫层加固用灰土加固用灰浆碎砖三合土加固,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,淤泥。淤泥地基开挖后,应先用大块石压实,再用炉渣或碎石填平,然后浇筑15.5水泥砂浆一层。流砂。流砂地基开挖后,池坑底标高不得低于地下水位0.5米。若深度大于地下水位0.5米,必须采取池坑外降低地下水位的技术措施,或迁址避开。膨胀土或湿陷性黄土。应更换好土或采取排水、防水措施。,特殊地基处理,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,3.2.7施工标准及操作要点,选址放样池坑开挖浇筑池底（下半球）砌筑池墙浇筑池顶（上半球）砌筑进出料口内外密封粉刷试水试压进料封盖,6.3.2砖混组合沼气池施工,砖混组合沼气池池底施工,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,砖混组合沼气池池墙施工,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,为了防止未砌满一圈时砖块落下，可采用木棒靠扶或吊重物挂扶等方法固定。待砌完一圈后砖与砖之间应用片石嵌紧。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,池墙砌到45厘米时开始安装进料口,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,固定好进料口。注意：固定好进料口不能磕碰，不留下漏气隐患。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,边建边回填土，加固池体,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,起拱施工，注意安全,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,封顶后，插好导气管，拱体外部抹灰。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,完成外部工程后，沼气池内壁抹灰。,做好出料口盖,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.2户用沼气池施工工艺,池盖密封与蓄水圈加水,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.3输气管道的安装,3.3.1输气管道管材的选择,良好的力学性能耐腐蚀性能抗震性能气密性能,选取依据,常见管材,钢管铸铁管镀锌管塑料管,3.3.1管件的选用,三通、四通、弯头、管接头、阀门等,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.3输气管道的安装,3.3.2管径的选择,与用气距离、沼气量大小与管道压力损失有关；对于农村户用沼气池，距离沼气用具为10m左右时，可选用管径为8mm的输气管；距离为20m左右时，可选用管径为10mm的输气管。大型沼气工程的输气管管径一般在20mm以上。,3.3.2管件的选用,三通、四通、弯头、管接口、阀门等。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.3输气管道的安装,3.3.4输气管路的安装要求与方法,室外管路按地下埋管方式或沿墙高架进行施工，室内管路按明管方式沿墙、梁进行安装。管路敷设应选择沼气池到沼气燃具的最短距离进行敷设；南方地区管路埋深不得小于0.2m，北方地区应在冻土层以下0.1m，高架管路应当采取保温措施；立管距离明火大于或等于50cm，水平管段应低于灶面5cm，管路距离烟囱不应小于50cm，距离电线不小于10cm。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.3输气管道的安装,3.3.5输气管路中疏水瓶的安装,当输气管道过长时，必须在管道中间加入疏水瓶，管道敷设坡度向疏水瓶倾斜，坡度不小于1%。,3.3.6输气管路的气密性检查,将管材和附件一端口封闭，从另一端用打气筒充气至压力为104Pa，放入水中，不冒泡为合格。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.4户用沼气池的启动,沼气池能否常年正常运行，关键问题是对它进行科学的日常管理。群众在使用沼气池的实践中总结出一条经验是：三分建池，七分管池因此做好沼气池的发酵启动和日常的管理，才能达到沼气池产气早，产气好的目的。,3.4.1发酵原料的处理与配料,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.4户用沼气池的启动,启动原料的选择为保证沼气池启动和发酵有充足且稳定的发酵原料，在投料前，需要选择有机营养含量丰富的牛粪、猪粪、羊粪和马粪作为启动的发酵原料，不要单独使用鸡粪、人粪和绿豆渣或红薯渣、土豆渣，因为这类原料在沼气细菌少的情况下，料液容易酸化，导致发酵不能正常进行。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.4户用沼气池的启动,(2)原料预处理粪便原料不需要进行预处理，作物秸秆必须铡短至6cm以下或更短。沼气启动时所需的秸秆原料应进行堆沤处理。,堆沤的作用,a)在堆沤过程中，原料中带进去的发酵细菌大量生长繁殖，起到富集菌种的作用；,b)堆沤腐熟的原料进入沼气池后可缓解酸化作用，有利于酸化和甲烷化的平衡;,c)经堆沤后，原料纤维素变松散，扩大了纤维素分解菌与纤维素的接触面，加速纤维素分解速度和沼气分解进程;,d)堆沤腐烂的纤维素原料含水量较大，入池后很快沉底，不宜浮面结壳；且堆沤后原料体积缩小，便于装池。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.4户用沼气池的启动,堆沤的方法池外堆沤：将作物秸秆铡碎，起堆时分层加入干料1%2%的石灰或草木灰，以破坏秸秆表层的蜡质，并中和堆沤中产生的有机酸，然后再分层泼适当的粪水，加水量以堆料下部不出水为宜，堆料上加上塑料薄膜。气温在15时，一般需要堆沤45d，20时需要堆沤23天。池内堆沤：将秸秆用粪水拌均匀后，投入沼气池进行堆沤，池内堆沤比池外堆沤的养分和能量损失要少，可以产生热量，提高池温，有利于提高产气量和产气速度。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.4户用沼气池的启动,(3)发酵原料的配比碳氮比：原料中碳素总量与氮素总量的比例，计算公式如下：K为发酵原料适宜碳氮比；Ci与Ni分别为第i种原料的碳素百分含量与氮素百分含量，Xi为第i种原料的重量。实际应用中，原料的碳氮比以(2030):1较为适宜，而在沼气池正常运行管理中，碳氮比在(630):1比较适合。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.4户用沼气池的启动,发酵料液浓度原料的总固体物质重量占发酵料液重量的百分比。沼气发酵通常采用6%10%的发酵料液浓度，但最适宜发酵浓度因温度不同而不同：夏季气温较高，原料分解快，发酵料液浓度可以放低一些，以6%为宜；冬季原料分解较慢，应适当提高发酵料液浓度，通常以10%左右为宜。且北方地区适当高些，南方地区适当低一些。适宜的发酵料液浓度不但应获得较高的产气量，而且应有较高的原料利用率。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.4户用沼气池的启动,掌握发酵料液的加水量产生沼气的原料必须有适量的水分，水量过少，发酵液浓度太低，容易积累大量的有机酸和在液面形成硬壳，使发酵收到阻碍，影响产气量。如水量过多，料液中干物质少，产气量也少，加入池内的水应尽量采用晒热的污水或池塘的水，不能使用含有毒物质的废水。粪草比所谓粪草比，是指投入的发酵原料中粪便的重量与秸秆类重量之比。在生产应用中，粪草比一般应达到2:1以上，不宜小于1:1，如果粪草比小于1，可采取措施，如添加氮素化肥。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.4户用沼气池的启动,(4)添加丰富的接种物在沼气池发酵启动时，添加足够的接种物极为重要。,接种物来源,附近旧池的沼液、沼渣食品加工厂、酒厂、屠宰厂的污水污泥中下水道污泥,接种比例,旧池发酵液，按总发酵料液的30%以上接种底层的污泥，按总发酵料液的10%以上接种下水道污泥，按总发酵料液的1015%进行接种,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.4户用沼气池的启动,3.4.2投料,打开活动盖板，拔掉导气管上的输气管，然后将准备好的发酵原料和接种物混合在一起，投入池内。将池中发酵原料和接种物铺平后，再装入人牲粪尿。所投原料浓度不宜过高，一般控制在干物质含量的4%6%为宜。以粪便为主的原料，浓度可适当低一些。投入发酵原料一般为沼气池总有效容积的一半左右。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.4户用沼气池的启动,3.4.3酸碱度的调整,沼气发酵过程中，池中发酵液的酸碱度以pH=6.57.5为宜。启动正常的沼气池一般不需要调节pH值，靠自然调节就可达到平衡，为了加速pH自然调节作用，需取出一部分发酵液，重新加入大量接种物或老沼气池中的发酵液，也可加入草木灰或石灰澄清液进行调节，使pH值调节到适宜范围，以达到正常产气的要求，但不宜用石灰粉直接调节。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.4户用沼气池的启动,3.4.4封池,原料和接种物入池后，一般经过一两天的堆沤，发酵原料的温度可上升至40以上，此时应及时加水密封。加入沼气池的水可依次选用沼气发酵液、生活废水、河水或池塘污水，也可采用自来水，但不得使用含有毒物质的工业废水。水要加到气箱顶部，直到沼气池内空气全部排出，然后将活动盖板盖好，接上导气管，装料完成。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.4户用沼气池的启动,3.4.5放火试气,沼气池发酵启动初期，所产生的气体主要是原料经过酸化作用产生的二氧化碳，同时池内还有大量的空气，因而气体中的甲烷含量低，通常不能燃烧。第一次排放的气体主要是二氧化碳和空气，甲烷含量很少，一般点不着，一般放气34次后，所产气体中甲烷含量达到30%以上时，即可点燃使用。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理,3.5户用沼气池的运行管理,3.5.1沼气池的进出料管理,加入沼气池的发酵原料，随着发酵细菌的发酵分解，逐渐被消耗转化，如果不及时补充新鲜原料，就不能为沼气细菌提供足够的营养物，产气量就会下降，为使产气量正常持久，就要不断的补充新鲜原料，做到勤加料、勤出料。,第3章户用沼气池的设计、施工及运行管理