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农村户用沼气池技术要点

发稿:2011/3/1  发布者:烽火沼气  来源:转载  点击:1893次

1、户用沼气池的池型及构造
户用沼气池的结构要“圆”(圆形池)、“小”(容积小)、“浅”(池子深度浅)。
新的国家标准图集,五类七型沼气池,即:曲流布料沼气池A、B、C型,预制钢筋混凝土板装配沼气池、圆筒形沼气池、椭球型沼气池、分离贮气浮罩沼气池。沼气池主要以圆筒形沼气池、椭球型沼气池为主,其主要组成部分为进料间、发酵间、气箱、活动盖、出料间、导气管等部分。
进料间:进料间包括进料口和进料管,进料管是用混凝土浇筑的水泥管或瓷管,它与沼气池墙成30°角,若小于30°角时,进料管与池墙交接处受力情况恶劣,易漏气;大于30°时,不易进料。一般6--10立方的沼气池,进料管内径在30-40厘米。
发酵间和气箱:发酵间
出料间:出料间又称水压箱。沼气池的出料间与主池体相通,它的水位随气体的产生、消耗而升降,起到水压箱的作用,并兼做平时小出料用,其容积为主池容积的1/3左右,池容积越大,出料间就大,一般户用沼气池出料间在1-2立方米左右。
活动盖:活动盖安装在沼气池气箱顶部。其大小为60—80厘米(6--10立方米沼气池),揭开活动盖能促进池内气体散发,增加池内光亮,便于沼气池的维修、进料和清除沉渣。
导气管:导气管的主要作用是输送沼气。导气管应安装在池体的最顶端。原来是安装在活动盖上,这样易老化、易损坏。
1、沼气池的工作原理
户用沼气池主要是水压式沼气池。产气时,贮气间内气压增大,把沼气池里的料液压出,使进、出料口和水压间水位上升,产气越多,压出的水越多,气压就越大;用气时,池内气压下降,出料间内的料液便压回发酵间内,以维持内外压力新的平衡。这样,不断地产气和用气;使发酵间的液面不断的升降,始终维持压力平衡的状态。
2、发酵工艺及其特点
工艺流程
选取(培育)菌种—备料、进料—池内堆沤(调整pH值和浓度)—密封(启动运转)—日常管理(进出料、回流搅拌)。沼气发酵的关键是菌种。因为沼气池建成后,第一次投料能否快速启动和启动后产气率好坏的关键取决于菌种的质量和数量。所以,技术员在建池过程中就要注意选取和培育菌种,这样沼气池建好了,菌种也培育好了,就可以进料、堆沤、封盖启动。这个工艺是配套曲流布料沼气池产生的,原来叫曲流布料沼气池发酵工艺,只有这个发酵工艺进入国标,也是发酵工艺首次进入国际,它适用于进入国际的所有新池型。现在所有池型都用,因为它比过去的发酵工艺科学、简便、容易操作、效果好。
工艺特点
发酵原料为人、畜、禽粪便,采用连续发酵工艺能维持比较稳定的发酵条件,是沼气微生物(菌群积累)区系稳定,保持逐步完善的原料消化速度,提高原料利用率和沼气池负荷能力,达到较高的产气率。工艺自身耗能少,简单方便,容易操作。
第二节 沼气池的建造
沼气池质量的好坏,结构和布局是否合理,直接关系到产气得多少和产气质量的好坏。因此,修建沼气池应做到设计合理,结构简单,施工方便,造价低廉,严格保证建池质量,做到不漏水、不漏气。
一、沼气池的设计原则
1、按照“三结合”(沼气池、厕所、畜圈相连通),圆筒形池身(或椭球池身)、削球壳池拱、斜底、水压间、天窗口、活动盖、斜管进料、底层出料、各口加盖的原则设计。池底由进料口向出料口倾斜5?,池体尺寸依据2002年出的《户用沼气池标准图集》为准,水压间几何尺寸与主池容积产气率和池型、工艺要求相配合。
2、要求池型“圆、小、浅”。是指沼气池的主池(发酵间、贮气箱)的几何图形、容积和深度。圆:圆筒形沼气池受力合理,表面积小,施工方便,容易密闭。小:指在满足一户用气的前提下,尽量缩小沼气池的容积。缩小池容积、减少地面面积、实现小型高效。
浅:是指整个沼气池的埋藏深度要浅。浅的优点为减少了挖土深度,也便于避开地下水,同时,发酵液的表面积相对扩大,有利于提高产气率。沼气池最好建在地下,一般埋置深度在地平面30厘米左右,即可借助池外四周土壤的压力,保证池子质量,还有利于冬季保温,以促进原料的发酵和多产气。
3、根据池型结构要符合工艺流程,实行自流进出料,充分发挥池容负载能力,控制发酵原料滞留期,提高产气率,达到卫生环保要求。
4、设计合理的活动盖。活动盖安装在沼气池拱顶部的活动盖口上,其大小可通过一人上下,一般设计直径65-75厘米。
5、直管进料。其斜度与地面成60°角,有利于进料,而且有利于搅拌。
6、进、出料口加盖。保证安全,防止人畜跌进坑中,既可以起保温作用,又可以保持环境卫生。
二、建池技术及步骤
(一)、地势选择
⑴选择在土质坚实、地势高、地下水位低和背风向阳的地方。
⑵在布局上,要与庭院建筑相吻合,使之协调互衬,满足环境的净化和美化。
⑶要将沼气池与牲畜暖圈、厕所统一规划,相互结合,使人畜粪便能及时流入沼气池内。暖圈要坐北朝南,便于冬季采光,提高室温和池温。
⑷应与房屋、院墙保持一定的距离(远离人住居室的地方),防止损坏房屋基础 。
⑸沼气应远离高大乔木植物,防止树木根部伸展到池体,造成损坏。
(二)菌种培养
地势选好后,开挖基坑的同时,要准备收集菌种,因沼气池投料时,必须加10%-30%的沼气料液或培育的菌种,才有利于发酵。
(三)建池材料准备
砖:一般选用75号以上,要求平整,无裂纹,不弯曲,声脆质均的砖块。池拱用砖,还要求棱角完整无缺,否则影响发碹质量。
水泥:必须是GB175-1999硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥。混凝土标号一般农户建设中基本上超过200号以上,一般425(32.5)国标水泥就行,不需要500号以上高标号水泥。
沙子:沙子颗粒应在0.15-0.5毫米之间,按照颗粒大小分类可分为粗沙、中沙、细沙、特细沙四级。平均颗粒在0.5毫米以上的粗沙。0.35-0.5毫米的为中沙,0.25-0.35毫米的为细沙,0.25毫米以下的为特细沙。建户用沼气池一般选用中沙。中沙要求一是含泥量不应超过沙重的3%;二是云母含量不应超过沙重的0.5;三是硫化物及硫酸盐折成--不应大于沙重的1%;四是有机物杂质会降低混凝土的强度和耐久性,一般用比色测定其含量规定在沙的样品上部,氢氧化钠溶液的颜色不得深于标准的淡黄色。
石子:可用碎石或卵石,粒径为0.5—2厘米。
水:一般为饮用水(如自来水、井水、河水)拌合混凝土。
(四)混凝土的配比
混凝土由水泥、沙、碎石和水按一定重量比配合,经过拌合、浇灌、捣实、养护而成。
修建农村户用沼气池,采用标号150号的混凝土,就可以满足要求。
每立方米150号的混凝土配料比例是:
水泥 混凝土 粗骨 细骨 水灰 每立方米材料用量(千克)
标号 标号 料 料 比 水泥 沙子 石子 水 砂率%
425 150 0.5-2 沙 0.6 258 540 1387 170 28
425 150 2-4 沙 0.6 283 511 1456 155 26
重 量 比
水泥 沙子 石子 水
1 : 1 .91 :4.9 :0 .60
2 : 1 .98 :5.65 :0 .60
(五)抹面砂浆。
抹面砂浆起密封的作用,一般采用纯水泥浆、水泥砂浆抹面。
(六)放样、池坑开挖。
放线:建池放线时,在确定主池中心位置基础上,在地面上要划出发酵池、进料口、水压间三者外框灰线。1、放样。以椭球A型为例。(1)上半球拱模砌筑的放样尺寸,是以沼气池的内壁尺寸做放样尺寸。椭球沼气池上半球放样尺寸见表1。(2)下半球土胎模,是以沼气池结构层的外表面尺寸作为施工放样尺寸,椭球沼气池下半球土胎模放样尺寸见表2。2、池坑开挖。(1)椭球形沼气池要求地基土能开挖成形,遇松散沙土,局部难以成形,可用块石或灰土成型。(2)上半球土方大开挖时注意留施工工作面,宽度为300—400毫米,不能直壁开挖的则应放坡。上、下半球分界面必须水平,池体不得倾斜。(3)下半球的土胎模,应边开挖,边修整,以保证土胎模符合图纸尺寸,不得扰动原土。(4)如遇回填土或扰动原土时,应取出松土,用碎石或灰土填补夯实,并按图纸尺寸造形。
上半球放样尺寸表1
池容积 m3 4 6 8 10
长半轴 a 1125 1290 1425 1530
短半轴 b 750 860 950 1020
焦距2c上 1677 1923 2124 2281
表二:
池容积 m3 4 6 8 10
长半轴 a +45 1170 1335 1470 1575
短半轴 b +45 795 905 995 1065
焦距2c下 1717 1963 2164 2321
(七)拱形沼气池的施工有两种建造技术:
第一种:“无模漂砖砌筑法”,主要采用砖砌筑拱顶。砌筑时,应选用符合规格的标准砖,并要配制粘性较强的泥浆。砖要内湿外干,以便砌筑时能吸收浆中的部分水分,有利于加快泥浆的凝结。砌筑泥浆要拌和均匀,砌筑时,泥浆要饱满,下口要紧,上口用扁石子或碎片嵌紧。安放砖时,要平稳牢靠。为了防止未砌满一圈的砖下落,可采用“ ∏ ” 形临时卡具,将新砌筑的砖和已砌完的前一圈砖临时固定住,每隔一块和两块设卡具一道,也可用有吊重垂直挂扶,或用木棒靠扶的方法。
为了保证池盖的几何尺寸的准确性,在施工时,可采用曲率半径绳索线的方法,随时加以校准,确保拱顶内面拱弧一致。注意曲率半径线采用无伸长变形的线(如麻绳、细铅丝等)施工中,可随砌随抹拱顶面层砂浆,为了增加拱顶壳体的稳定性,每砌筑三至四圈,拱顶面可随时回填土。切忌在拱顶上施加局部冲击负荷。
进出料管的施工:进、出料管的施工要配合池墙施工进行。
进料口的施工:在进料口的下端,安装一个成品的水泥管。装管的斜度要与水平方向呈60度角,或与池墙呈30度角,水泥管的上端与进料口衔接。接缝出可采用标号高一点的水泥砂浆。
出料口的施工:出料口的下端,可采用安装成品水泥管,也可直接与发酵池底部相通,若采用成品水泥管,应注意接缝处的施工。
圈梁:圈梁是承受拱顶以上各种负荷的构件,是能否保证沼气池不漏气的重要部件。圈梁一般建在池墙的顶端,其厚度为池墙的厚度得—3倍。浇筑池盖拱顶和池墙交界处的圈梁混凝土时,可采用两块弧形木板,分别置与池墙内外侧,用手固定木板,在浇筑混凝土。圈梁的表面要拍紧抹光,做成所要求的斜面后,即刻脱模,移动模板,边浇边下段,依次全部浇捣完毕。
活动盖口与活动盖板:活动盖口位于“拱顶的上端”,一般农村农用沼气池(6—10立方米),采用100号混凝土先浇或用砖砌筑,其厚度10—15厘米,高度30—35厘米,内径60—70厘米。活动盖板是安放在活动盖口上的盖。为了便于安放和盖上后密实,它的尺寸比须与活动盖口相同。活动盖板一般采用100号混凝土预制而成。
第二种:“整体现浇”;主要采用模具整体浇注拱顶(钢模、木模、竹模均可),浇筑时一定要压紧、压实。厚度6厘米左右。
(八)沼气池密封层
做好沼气池密封层是确保沼气池不漏水、不漏气的关键,其施工工艺须严格按《农村家用水压式沼气池施工操作规程》进行,沼气池各部位密封层作法。
1、沼气池气室部分及活动盖内密封用七层作法。(1)基层刷浆,刷纯水泥1-2遍。(2)底层抹灰,1:3水泥砂浆抹5毫米。(3)刷浆,刷纯水泥砂浆一遍。(4)中层抹灰,1:2。5水泥砂浆抹5毫米。(5)刷浆,刷纯水泥浆一遍。(6)面层抹灰,1:2。5水泥砂浆5毫米。(7)表面处理自选。2、现浇沼气池气室部分,混凝土预制块、普通粘土砖、块石等砌体材料的沼气池发酵间料室部分的内密封用五层作法。(1)基层刷浆,刷纯水泥1~2遍 。(2)底层抹灰,1:3水泥砂浆5毫米。(3)刷浆,刷纯水泥浆1遍。(4)面层抹灰,1:2。5水泥砂浆5毫米。(5)表面处理自选。3、沼气池水压间、进料口用四层作法。(1)基层刷浆,刷纯水泥浆1-2遍。(2)底层抹灰,1:3水泥砂浆5毫米。(3)面层抹灰,1:2。5水泥砂浆5毫米。(4)刷纯水泥浆3遍。4、现浇沼气池的水压间 、进料口、蓄水圈用三层作法。(1)底层抹灰,1:3水泥砂浆5毫米。(2)面层抹灰,1:2.5泥砂浆5毫米。(3)刷浆,刷纯水泥浆3遍。5、混凝土进、出料管的内外表面处理用一层作法。6、内表面处理有四种。(1)刷纯水泥浆4-6遍。(2)刷沼气密封剂4-6遍。(3)刷纯水泥浆、硅酸钠交错涂刷4-6遍。(4)热熔石蜡喷涂3遍。
三、建池注意事项
施工中的特殊处理
1、淤泥的处理:施工中若遇到淤泥和淤泥质土,由于土质含水量大而易淤积。在挖掘土方时,会有不同程度的回淤,使池坑不易按设计尺寸成型,甚至会由于坑的土掏松或破坏而使沼气池建成后下沉,造成进出料管与池身连接处发生拉裂事故,必须做特殊处理。如果是坑壁侧淤,宜用适当支撑或改用沉井做池身。如坑底升淤,当回淤量过大时,挖到设计标高后,以大卵石进行地基加固处理。
2、流砂石的处理方法:
3、椭球型、球型沼气池地下水处理方法:
根据地下水渗水量和渗水深度,将地下水分为4个等级。(1)、重度地下水:12小时超过3吨或水深超过0.9米。处理采用隧道排水法。待土方开挖完工后,在下池底挖30厘米见方,深50厘米的集水坑,在下半球外侧打一口井,坑底与井底之间横向开凿一条隧道,这样可将池内渗水排到池外井中。下半球土胚有明显渗水孔的地方开“U”型槽至池底积水坑,槽面较大时,槽内填入碎石,碎石上面盖一层油毡纸,然后在下半球土胚上铺垫一层农膜,浇筑下半球,池底中心留无底瓶。接着安装上半球模具或发碹,待上半球浇筑完工12小时后,停止排水,任地下水淹没球体。3天后,用潜水泵排水。(2)、中度地下水:12小时渗水量1-3吨或水深0.6-0.9米。处理采用井点排水法。在池底挖集水坑(3)、轻度地下水:12小时渗水量0.1-1.0吨或水深0.2-0.6米;(4)、微量地下水:12小时渗水量0.1吨以下或水深在0.2米以下。微量地下水处理采用干料吸水法。在下半球底中心留直经50厘米空地,浇筑下半球混凝土,然后用含有少量食盐的水灰比为0.4的混凝土浇筑池底,振实后表面撒一些干水泥粉,中心留无底瓶。数日后,可进行管件安装和密封层施工。
四、沼气池的质量检查
沼气全部建成,一定要经过一段时间的养护,待池体结构层 、密封层达到设计标号70%以上后,通过严格的质量检查、验收合格,方可投料使用。
检验方法:
1、直接检查。仔细观察沼气池内壁有无裂缝,导气管是否松动;用手指或小木棒敲击,池内各部位有否空响,若有空响声,则说明抹灰层有翘壳。另外,还要观察池壁有无外水渗漏的痕迹。对于不明显的渗漏部位,可在其表面均匀的撒上一层水泥面,出现湿点或湿线的地方,便是漏水孔或漏水缝隙。
2、池内装水检查。打开活动盖,向池内装水至活动盖下口,待池壁吸足水后,池内水位有一定的下降,再灌水到活动盖口,刻记水位。一昼夜后,如果水位没有下降,则说明沼气池没有漏水;如果漏至一定位置,未继续下降,由活动盖口向下量得水位下降距离,根据这一位置,就可检查其上方可能有裂缝或孔隙,然后将水排掉,进行修补。
3、水压法检查。从进料口或出料口向池内灌水,由于池内水位上升,气室部分容积减少,池内气压增加,直至气压表达到设计要求为止。停止加水,24小时后,观察压力表是否下降,如24小时内下降小于3%视为不漏气。
4、导气管、输气管路的检漏法。使用前,要先对输气管进行充气检查,其方法是,将输气管一端堵塞,放入盛有水的盆中,一端用打气筒加压,观察浸在水的管子和套好的开关、接头处等有无气泡出现,以便修补。
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