农村户用沼气池的建设

我国农村常用的家用沼气池池形一般为圆形、方形和长方形。实践证明以圆形池最好，目前修建也最多。
农村家用沼气池是生产和贮存沼气的装置，它的质量好坏，结构和布局是否合理，直接关系到能否产好、用好、管好沼气。因此，修建沼气池要做到设计合理，构造简单，施工方便，坚固耐用，造价低廉。 
我省沼气建设统一采用国标GB/T4750—2002《户用沼气池标准图集》中的池形，并配套抽渣管。
一、户用沼气池主要工艺参数
池内正常工作气压≤800毫米水柱(8kPa)（1KPa=10cm水柱）时，24小时漏损率小于3%。（检验漏气只能用U型压力表不能使用膜盒压力表，看不出变化）
最大投料量：沼气池池容的90%；
水压间有效容积：日产气量的50%；
地基允许承载力≥5吨/平方米（50kPa）；
正常使用寿命20年以上。
二、圆筒型顶返水水压式沼气池

（一）构造
一般由发酵间（包括贮气室）、进出料管、水压间、活动盖、蓄水圈和抽渣管等组成。最佳结构几何关系：池盖矢跨比f1/D=1/5，池底反拱f2/D=1/8，池墙高H=1m，这样的比例结构合理，力学性能好，能克服压力和应力集中。
（二）水压式沼气池工作原理
当发酵间产生的沼气逐渐增多时，气压增高，出料间液面和池内液面形成压力差（压力表显示出来），将发酵间的清液压到出料间，直到内外压力平衡为止（气压水）；当用户使用沼气时，池内压力减小，出料间的清液便压回池内以维持新的平衡（水压气），不断地产气和用气，使发酵间和液面不断地升降，始终维持压力平衡的状态。
三、建池规划与选址
1、沼气池容积的确定
沼气池容积指发酵池净空容积；要根据建池户每日的发酵原料数量，用气量和产气率、用肥数量等因素来确定池容。在农村，按每人每天平均用气量0.3~0.4立方米，4~5口人的家庭每天煮饭、点灯需用气1.5立方米。
发酵池容积=用气量÷产气率。
广东气温高，每立方米池容产气率0.25立方米以上， 4~5口人的家庭建池6~8立方米较适宜，每天投料量约为4~6头中猪的粪便量加上一家人每天的粪尿。
体重1kg的鸡年排放粪便可产沼气3m3 （0.01）[鸡粪发酵含H2S较高]，体重50kg的人年排放粪便可产沼气15m3（0.04），体重50kg的猪年排放粪便可产沼气90m3 （0.25），体重500kg的牛年排放粪便可产沼气350m3 （0.96）。农作物秸秆难以消化，必须预先堆沤。（首先将秸秆铡成3厘米左右）不要单独用鸡粪、人粪和红薯渣启动，因为这类原料在沼气细菌少的情况下，料液易容易酸化，使发酵不能正常进行。
2、沼气池选址
选择背风向阳、土质好、地下水位低和出料方便的地方建池，尽量避开竹林和树木；池址与灶具的距离尽量靠近，一般控制在25m以内（考虑压力损失）；沼气池布局采用“三结合”，即沼气池、猪圈、厕所联通建造，达到人、畜粪便能自流入池。
优先采用新型高效、圆、小、浅池型。
（1）相同容积的沼气池，圆形比方形的表面积小，可省工、省料40%以上；受力均匀，池体牢固；内壁没有直角，容易解决密封问题。
（2）沼气池并不是修得越大，产气越多。应根据建池户发酵原料来源、用气量、用肥数量等情况具体规划，保证原料充足，便于管理。
（3）深度浅的沼气池池底压力比深池相对小些，有利于沼气细菌的活动和气体的扩散，产气比较高。
一般户用沼气池深度宜在2米左右。
建池季节选择：尽量避开寒冷的冬季（建后不易启动）和雨季（地下水位高）
现浇混凝土圆筒形沼气池材料量：
*6m3： 水泥12包，中砂1.13m3，碎石1.25m3；
*8m3：水泥14包，中砂1.4m3，碎石1.6m3；
*10m3：水泥17包，中砂1.58m3，碎石1.71m3；
*8m3砖砌圆筒形沼气池：水泥16包，红砖1300块，中砂1. 5m3，碎石1m3。
四、建池材料要求
采用75号（MU7.5）以上普通粘土砖（红砖、青砖），尺寸：240×115 ×53（大面、条面、顶面）。
质量要求：外形规则无裂缝翘曲，声音清脆，质量均匀，无过火、无欠火（欠火—色浅、声哑、强度低、耐久性差；过火—色深、声响、有弯曲变形）。
现浇混凝土采用150号（C15），盖板、进、出料管采用200 （C20）混凝土预制。中砂：含泥量小于3%，云母含量小于0.5%。碎石：直径0.5~3厘米，含泥量小于2%。
水泥特性：
*水泥：优先选用425号普通硅酸盐水泥（简称普通水泥）。水泥正常储存条件下三个月后其强度也会降低10~20%，购买时注意出厂期不超过3个月，结块的水泥不准使用。国产水泥初凝时间一般在1~3小时之间，终凝时间5~8小时。一般水泥标号应是砼标号的1.5~2.0倍为宜，不宜用低标号水泥配制高标号砼，否则水泥用量过大，使砼收缩过大
*水灰比：将砼中用水量与水泥用量的质量比（最大水灰比不超过0.65）。水灰比小，即用水量少，水泥稠密相应混合物流动性小，粘聚性、保水性好。相反水灰比大，混合物太稀容易流浆，粘聚性、保水性差。在满足所要求的坍落度（2-4cm）[将砼混合物分三层装入坍落筒]的前提下，不应增大水灰比。
五、户用沼气池施工操作规程
（一）池坑放线
池坑放线时，先定好中心桩和标高基准桩，中心桩和标高基准桩必须牢固不变位。以中心桩为圆心，校正沼气池。用标高基准桩确定±0.00高度，即建成后池面的高度。池坑开挖放线尽量采用直壁开挖，不放坡。圆筒形池上圈梁以上部位适当放坡。
主池取土直径＝池身净空直径＋池墙厚度×2。
主池取土深度＝蓄水圈高＋拱顶厚度＋ 拱顶矢高＋ 池墙高度＋ 池底矢高＋ 池底厚度。
（二）池型布置
水压间设计：要求无效水压间容积为零，当水压间液面达到溢流口时，气箱内的沼气压力达到设计标准。水压间高度：池内液面下降和水压间液面上升产生的压强等于设计压强800毫米水柱。顶置式水压间可避免主池受力不均衡，而引起结构裂缝。进出料管一般采用对称布置，抽渣管套在出料管里。抽渣器作用：抽取池底沉渣，并进行人工强制回流搅拌。使原料分布均匀，增加微生物接触面，提高活性，提高产气量。（静态发酵导致结壳、沉淀、分层）
（三）现浇混凝土的拌制
人工拌制时，每立方米混凝土的水泥用量不少于275kg（无筋），如配合比和含水量不当，混凝土干后强烈收缩，出现裂缝。水灰比一般控制在0.65~0.55，水泥、砂、石、水用量允许误差±2~3%。混凝土的强度：随龄期的增长而提高，在正常养护条件下，开始3~7天内发展较快，7天可达设计强度的60%，28天达设计强度，以后逐渐变慢。
计量单位：m3（二OO三年建筑工程综合定额）
C15: 32.5 （R）水泥0.311t、中砂0.59m3、碎石（20mm ）0.87m3、水0.2m3
C20: 32.5 （R）水泥0.341t、中砂0.59m3、碎石（20mm ）0.87m3、水0.2m3
C15: 32.5 （R）水泥0.271t、中砂0.59m3、碎石（40mm ）0.88m3、水0.2m3
C20 : 32.5 （R）水泥0.321t、中砂0.59m3、碎石（40mm ）0.88m3、水0.2m3
以上材料用量均以凝固的密实体积计示。配制损耗已计入材料中。
——质量配合比（水泥：砂：碎石：水 ）
150号（水灰比w/c=0.72）
    
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