沼气池建设专家
沼气池建池技术 沼气池相关技术介绍
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、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%。
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
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1?400? ℃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
二、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。
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
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
(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、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。
(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。?
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)。
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。
?
(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。?
三、沼气池的设计?
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
(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
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
4、 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
(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
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
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。?
5、 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≤
(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
?
(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
砌筑,砂灰和易性要好,灰口饱满,砖与砖要顶紧,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,在拱顶正中央安放直径为9~10毫米的导气管,插入深度以池内密封层完工后露出
(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
文章来源地址:/biogastech/358.html
版权声明:本文为原创,如要进行转载,请注明来源:东莞市沼能生物环境工程有限公司(网址:www.jianzhaoqi.com),否则我公司保有法律诉讼权力!敬请谅解!
在线咨询
返回列表
Copyright ©2007-2022 东莞市沼能生物环境工程有限公司, All Rights Reserved .
公司地址:广东省东莞市寮步镇富兴路36号南美世贸中心1502室 粤ICP备18015673号-3 粤公网安备 44190002005888号