沼气池的构造原理(附设计图纸)

1、.2沼气池的建设技术2.1甲烷的基本知识2.1.1甲烷及其发生过程、生物气是有机物质在厌氧气氛中，在一定温度、大气湿度、酸盐基度的条件下通过微生物发酵作用产生的易燃气体。 因为在最初的沼、湖、池中发现了这个瓦斯气体，所以被称为甲烷。 甲烷含有多种瓦斯气体，主要成分是甲烷(CH4 )。 生物气细菌分解有机物，产生生物气的过程称为生物气发酵。 根据各种细菌在甲烷发酵过程中的作用，甲烷细菌可分为两类。 第一种细菌被称为分解菌，起着将复杂的有机物分解成单纯的有机物和二氧化碳(CO2)等的作用。 其中有被称为纤维分解菌的分解细胞里肌肉的细菌，有专门用于分解蛋白质的蛋白质降解菌，有专门用于分解脂肪的脂肪分

2、解菌。第二种细菌被称为含甲烷细菌，通常被称为甲烷水冷机，起着将简单的有机物和二氧化碳氧化或还原成甲烷的作用。 因此，有机物变成甲烷的过程类似于工厂生产一个产品的两道工序：首先分解细菌，将粪便、秸秆、杂草等复杂有机物加工成半成品结构简单的化合物。 再加上甲烷细菌的作用，将简单的化合物加工成产品就能生成甲烷。 2.1.2甲烷的成分、甲烷是混合瓦斯气体，其主要成分是甲烷，其次是二氧化碳、硫化氢(H2S )、氮气等成分。 在甲烷的组成中，可燃成分中含有甲烷、硫化氢、一氧化碳、碳氢化合物等瓦斯气体，在不燃性成分中含有二氧化碳、氮、阿摩尼亚等瓦斯气体。 甲烷成分中甲烷含量为55%70%，二氧化碳含量为28

3、%44%，硫化氢平均含量为0.034%。2.1.3甲烷的理化性质、甲烷是无色、味、有毒、臭的瓦斯气体，其主要成分甲烷在常温下是无色、无味、无臭、无毒的瓦斯气体。 甲烷分子式为CH4，是一个碳原子与四个氢原子结合而成的简单烃化合物。 甲烷相对于空气的重量比为0.54，比空气轻约一半。 甲烷溶解度很少，在20、0.1千帕斯卡的情况下，每100单位体积的水只能溶解3单位体积的甲烷。 甲烷是一种简单的有机化合物，是优质的瓦斯气体燃料。 燃烧时呈现蓝色火焰，最高温度能达到1吗？ 400？ 左右。 纯甲烷的每立方分米发热值为36.8千焦。 生物气的每立方分米发热值约为23.4公斤焦炭，相当于狄塞尔油0.5

4、5公斤或者煤0.8公斤一盏茶燃烧放出的热量。 根据热效率分析，每一立方分米甲烷的利用热量相当于可以利用于煤3.03燃烧的热量。 2.2家庭用沼气池的类型、随着我国甲烷科学技术的发展和农村家庭甲烷的普及，根据当地的使用要求和气温、地质等条件，家庭用沼气池有固定拱形的水压式池、大暴露水压式池、吊管式水压式池、曲流面团儿水压式池、顶返水压式池、分离浮式池、半塑式池、全塑式池和罐式池的形式多种多样由浮盖式沼气池、半塑式沼气池和罐式沼气池4种基本类型的变化形成。 四位一体生态型温室大棚模式定径套的沼气池一般为水压式沼气池，有几种不同的形式。2.2.1固定拱桥水压式沼气池、固定拱形水压式沼气池有圆筒形(参

5、照图2.1 )、球形(参照图2.2 )、椭圆球形(参照图2.3 ) 3种池型。 该池型的池体上部气室完全封闭，随着甲烷的产生，甲烷压力相应提高。 这个越来越高的气压，把沼气池内的材料液的一部分放入通往池体的水压之间，使水压之间的液面上升。 由此，水压之间的液面和沼气池内的液面产生水位差，将该水位差称为“水压”(即u字管甲烷压力修正所示的数值)。 使用瓦斯气体的话，甲烷开关打开，甲烷在水压下排出，甲烷减少的话，水压间的材料液再次打开水池，水位差降低，与之相应甲烷压力也降低。 利用这样的一部分材料液前后联动，引起水压的反复变化，储藏排出甲烷的池型，被称为水压式沼气池。图2.1 8圆筒形水压式沼气池

6、型(单位：毫米)图2.2球形水压式沼气池构造概略图图2.3椭圆球形水压式甲烷结构简图(单位：毫米)水压式沼气池，是中国普及最快、数量最多的池型，在“三结合”、“圆、小、浅”、“可动盖”、“直管种子文件”、“中层出材”等群众建造池的基础上，综合提高形成。 “三结合”是指厕所、猪圈和沼气池合为一体，人畜粪便直接被沼气池清扫发酵。 “圆、小、浅”为池体圆，体积小，深度深。 “可动盖”是指在沼气池的顶部加上可动盖。 水压式沼气池型有以下优点：(1)池体结构受力性能良好，且充分利用土壤承载能力，节省空间，成本低。 (2)适合装填多种发酵原料，特别是大量作物秸秆，对农村堆肥非常有利。 斯坦共和国龙门(3)

7、为了便于定期供应，厕所和猪圈可以建在沼气池上，粪便可以随时进入池中。 (4)沼气池周围与土壤接触，对池体的保温起一定的作用。水压式沼气池型也有一些缺点，主要是(1)由于气压反复变化，而且一般在416千帕斯卡(即40160厘米水柱)的压力之间变化。 这对池体的强度和灯具、炉子的燃烧效率的稳定和提高有不良影响。 (2)由于没有搅拌装置，池内的抢先版容易结成壳，不易破碎，发酵原料利用率不高，池容瓦斯气体发生率(即每立方分米池容积一昼夜的瓦斯气体发生量)低，一般的瓦斯气体发生率为每天0.15m3/米左右。(3)因为不能增大可动盖的直径，所以对于以发酵原料秸秆为主的沼气池来说，发放大材料的作业很困难。

8、因此，出材料时最好采用出材料的机器。 2.2.2变形的水压式沼气池、图2.4中心吊管式沼气池(1)中心吊管式沼气池(参照图2.4 )将可动盖改为金属网水泥、出材吊管，使其具有一管三用的功能(代替种子文件管、出材管和可动盖)，简化结构，降低池的成本，另外用材料液使沼气池的拱总是处于湿润状态，是有利的搅拌。 但是，新鲜原料经常与发酵的旧原料液混合，原料的利用率降低。图2.5曲流面团儿水压式沼气池截面图(单位：毫米)(2)曲流面团儿水压式沼气池(见图2.5 )此池型是昆明市农村能源环保事务所于1984年修订成功的新池型。 其发酵原料不使用稻草，都采用人、家畜、鸟的粪便。 原料含水量为95%左右(不可

9、过高)。 此池类型具有以下特征：(1)在种子文件口喉部设置过滤材料盘。 (2)原料进入池中用面团儿器进行半控制或全控特罗尔式的面团儿，形成多道曲流，增加新材料的扩散面，将池容承载能力发挥为一盏茶，提高了池容瓦斯气体发生率。 (3)池底从供给口向排出口倾斜。 (4)扩大池壁出口，内部设置隔板，堵塞固菌。(5)运输池拱中央、天窗罩下部吊篮、甲烷进气罐。 在云同步中，利用内部气压、气流的搅拌作用，缓和上部材料液的结壳。(6)将池底最低点置于水压间底部。 由于倾斜池底，发酵液形成一定的流动推力，实现材料的自流，不打开天窗盖就可以将所有的材料液从水压之间取出。 2.2.3其他各种变形的水压式沼气池、在上

10、述2个变形例的水压式沼气池的基础上，各地根据各自的具体使用状况，修订了多个其他变形例的水压式沼气池型。 例如，用于减少占地面积、节约建设池的成本、防止材料的液相混合、增加池圆顶的气密性能的双重管返水压式沼气池(参照图2.6 )； 为了使出料变得容易，水压式沼气池(参照图2.7 )和使基底出料变得容易的圆筒形水压式沼气池(参照图2.8 )为了多利用秸秆草类发酵原料而使用的拱形隔板、干湿发酵水压式沼气池(参照图2.9 )。图2.6双重管式返水压式沼气池的概略图1 .种子文件管2 .发酵池3 .种子文件连通管，桥4 .可动盖5 .导气管6 .水压间图2.7放大并水压式沼气池的概略图1 .大径可动盖2

11、 .贮水池盖板3 .导气管图2.8圆筒形水压式沼气池的概略图(单位：毫米)图2.9干湿发酵水压式沼气池概略图，1 .湿式发酵区2 .干式发酵区2.2.4无活动盖底层出料水压式沼气池、无可动盖底层出料水压式沼气池是变形的水压式沼气池。 该池型通过废除水压式沼气池可动盖，关闭沼气池拱盖，只留下导气管，增大水压间容积，可以避免沼气池可动盖密封不严格所引起的问题，在中国北方农村，与“模式”组合新建的沼气池提倡采用该池型本书介绍这种沼气池的建设技术。 无可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，位于斜面池底。 由发酵间、储气间、供给口、排出口、水压间、导气管等构成。 图2.10

12、底层出料水压式沼气池构造，1 .发酵间2 .储气间3 .供给口、出料口、水压间5 .导气管6 .出料口通路(1)供应口和供应管的供应口和供应管分别设置在猪圈的地面和地下。 厕所、猪舍以及收集到的人畜粪便，从供给口通过供给管注入沼气池发酵室。 (2)排出口与水压间的排出口与水压间设置在与池体相连的日光温室内。 其目的是在蔬菜生产上施用甲烷肥料的同时，从出口随时释放二氧化碳，进入日光温室内促进蔬菜的生长。 水压之间的下端通过排放通道与发酵相通。 出料口要设置罩子，以免人和家畜进入池塘。 (3)池底锅底呈锅底形状，在池底中心到水压之间的底部之间形成u型槽，下坡度为5%，下坡材料容易出口。 斯坦共和国

13、(4)的工作原理没有瓦斯气体发生剂时，种子文件管、发酵间、水压间的材料液在同一水平面上。 瓦斯气体发生剂的情况下，微生物发酵分解产生的甲烷上升到瓦斯气体储藏室，瓦斯气体储藏室密闭从而没有瓦斯气体泄漏，甲烷持续积存，产生压力。 当生物气的压力超过大气压强时，沼气池内的材料液压流出，种子文件管与水压之间的水位上升，发酵间的水压降低后产生水位差，并利用水压瓦斯气体使蓄气间的生物气保持在一定的压力。 使用瓦斯气体时，甲烷从导管排出，水压间的水流在发酵间，即水压间水位下降，发酵间水位上升。 根据水压间水位的自动升降，可以自动调节储气间的甲烷压力，使燃烧设备的火力稳定。 当瓦斯气体发生剂太少时，如果发酵过

14、程中产生的甲烷赶不上瓦斯气体需求，发酵间水位将逐渐与水压间水位相同，最后没有压差，甲烷停止输出。 2.3沼气池的设置修订、2.3.1沼气池的修订原理、建设“模式”沼气池，首先要做好设修工作。 总结多年的科学实验和生产实践经验，修订和模式定径套的沼气池应坚持以下原则：(1)必须坚持“四结合”原则的“四结合”是指沼气池与畜圈、厕所、日光温室相连，将人畜粪便不断放入沼气池内，保证正常瓦斯气体发生剂、持续瓦斯气体发生剂，有利于粪便管理，改善环境卫生，沼液可运往日光温室蔬菜田用作肥料(2)坚持“圆、小、浅”原则的“圆、小、浅”是指，池型以圆柱形为主，池容612立方分米，池深2米左右，圆形沼气池具有以下优

15、点：第一，根据几何学原理，相同容积的第二，密闭性好，而且比较坚固圆形池内部结构合理，池壁无垂直角，容易解决密闭问题，且周围力量均匀，池体结实。 第三，中国北方气温低，圆形池放在地下，有利于冬季保温和安全越冬。 第四，适于普及。 无论南方、北方，建设圆形沼气池有助于保证建设池的质量，建设一个，成功，使用一个，强化一个，积极推广普及。 也就是说，主池的容积太大的话就是要不得。 浅是为了减少挖土深度，在避免地下水的同时，发酵液的表面积相对扩大，有利于瓦斯气体的产生，也便于材料的提取。 (3)坚持直管种子文件，在种子文件口设置炉篦，在种子文件口盖上原则直管种子文件的目的是使种子文件通畅，搅拌也容易。

16、在进料口放入炉子，是防止猪掉进沼气池的进料管。 在出口盖上盖子是为了保持环境卫生，消灭蚊子的生息场所，防止人和家畜落入池中。 2.3.2沼气池的设置修订依据、修订“模式”和定径套沼气池，制定建池施工方案，应考虑以下因素：(1)选择池塘化学基要考虑土质建设沼气池，选择基础，这是关系到建设池塘质量和池塘寿命的问题，必须认真应对。 沼气池是埋在地下的建筑物，因此与土质的好坏关系很大。 不同土质的密度不同，坚牢度也不同，容许的承载力有差异。 然后在同一个地方土层也不同。 如果土层是软或砂性土或地下水位高的烂土，则池化学基承载力不大，在此建池，难以承受，必然引起池体沉降或不均匀沉降，池体破裂，漏水. 一

17、般的自然土层，平方米的容许承载力超过了10吨以上，在这样的自然土层上建沼气池没有问题。 因此，池化学基土质结实，地下水位低，应选用土层底部无地道、地下室、渗透井、泉眼、虚土等危险场所，此外，池与树木、竹林或池应保持一定距离，在树根、 当竹根扎入池内或池汛时，要避免影响池体，防止池漏水漏气，北方的干燥地辖区也应考虑到池离水源和用户近，如果池离用户远，管理(如注水、进货等) 另外，尽量选择在阳光充足的地方建池。 (2)修建池塘时，考虑负荷确定负荷是沼气池修建的重要环节。 负荷是单位面积所承受的重量。 负荷的确定过大，修订的沼气池构造截面必然过大，结果材料过多，浪费的负荷过小，修订的强度不足，池体容

18、易破裂。 负荷的订正标准一般为，池身自重(按混凝土量订正)为每立方分米2.5吨左右，圆顶游览土为每立方分米2吨左右，池内发酵原料为每立方分米容积1.2吨左右，沼气池瓦斯气体发生剂后池内为每平方米1吨左右。 另外，经常出现在池顶的人和畜类等的压力最大可以考虑为1吨左右。 因此，地基和承载力至少不能在每平方米8吨以上。 (3)修建池塘要考虑拱的箭间比和池壁的质量修建沼气池，一般使用脆性材料，受压性好，抗拉性能差。 据削球形拱罩的内力计算，池罩的箭头间比为15.35时，池罩的环向内力大于作为拉伸力的界限线的该界限线，如果不使用铁元素筋，池盖可能会开裂，故在削球形池拱时，可以将箭头的摇镜头比(即矢量和直径的比)定义为从矢高指拱到拱顶的垂直距离)一般在1416之间的倒削球形池底设定时的