沼氣池設(shè)計(jì)和建設(shè)

1、摘要 PAGE IV 農(nóng)村戶用水壓式沼氣池設(shè)計(jì)摘 要近年來，隨著社會主義新農(nóng)村建設(shè)的不斷深入，農(nóng)村沼氣的綜合利用再次成為人們所關(guān)注的熱點(diǎn)話題，許多地區(qū)都在大力推廣農(nóng)村戶用沼氣池的建設(shè)。沼氣的厭氧發(fā)酵可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)村有機(jī)固體廢物的綜合利用，能收到良好的經(jīng)濟(jì)效益，社會效益和環(huán)境效益。本次固體廢物處理和處置課程設(shè)計(jì)的題目就是設(shè)計(jì)一座農(nóng)村戶用沼氣池，其主要內(nèi)容包括以下幾個方面：首先，明確設(shè)計(jì)要求，搜集必要的設(shè)計(jì)資料，為課程設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)；其次，對沼氣發(fā)酵的原理進(jìn)行簡要介紹，在此基礎(chǔ)上確定沼氣池的生產(chǎn)工藝，并對本次設(shè)計(jì)的沼氣池進(jìn)行選型；再次，根據(jù)設(shè)計(jì)資料的要求，結(jié)合有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，對圓筒形水壓式沼氣池的發(fā)酵池主

2、體結(jié)構(gòu)以及進(jìn)料口，水壓間等附屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定各部分的設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)尺寸；最后，根據(jù)有關(guān)規(guī)范，對所設(shè)計(jì)的圓筒水壓式沼氣池進(jìn)行材料核算，對施工的要點(diǎn)做簡要的說明。關(guān)鍵詞：沼氣池，工藝流程，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前言目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc327989940 前言 PAGEREF _Toc327989940 h 1 HYPERLINK l _Toc327989941 第1章 設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)資料 PAGEREF _Toc327989941 h 2 HYPERLINK l _Toc327989942 1.1 設(shè)計(jì)目的 PAGEREF _Toc327989942 h

3、 2 HYPERLINK l _Toc327989943 1.2 設(shè)計(jì)資料與設(shè)計(jì)參數(shù) PAGEREF _Toc327989943 h 2 HYPERLINK l _Toc327989944 1.2.1 設(shè)計(jì)資料 PAGEREF _Toc327989944 h 2 HYPERLINK l _Toc327989945 1.2.2 設(shè)計(jì)參數(shù) PAGEREF _Toc327989945 h 2 HYPERLINK l _Toc327989946 第2章 工藝流程確定與沼氣池選型 PAGEREF _Toc327989946 h 3 HYPERLINK l _Toc327989947 2.1 沼氣的基本知

4、識 PAGEREF _Toc327989947 h 3 HYPERLINK l _Toc327989948 2.1.1 沼氣的概念 PAGEREF _Toc327989948 h 3 HYPERLINK l _Toc327989949 2.1.2 沼氣的成分 PAGEREF _Toc327989949 h 3 HYPERLINK l _Toc327989950 2.1.3 沼氣的理化性質(zhì) PAGEREF _Toc327989950 h 3 HYPERLINK l _Toc327989951 2.2 沼氣發(fā)酵的原理 PAGEREF _Toc327989951 h 4 HYPERLINK l _T

5、oc327989952 2.3 沼氣發(fā)酵原料選擇 PAGEREF _Toc327989952 h 4 HYPERLINK l _Toc327989953 2.4 工藝流程 PAGEREF _Toc327989953 h 4 HYPERLINK l _Toc327989954 2.5 家用沼氣池的類型 PAGEREF _Toc327989954 h 5 HYPERLINK l _Toc327989955 2.5.1 水壓式沼氣池 PAGEREF _Toc327989955 h 5 HYPERLINK l _Toc327989956 2.5.1 水壓式沼氣池的優(yōu)缺點(diǎn) PAGEREF _Toc327

6、989956 h 6 HYPERLINK l _Toc327989957 第3章 水壓式沼氣池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 PAGEREF _Toc327989957 h 8 HYPERLINK l _Toc327989958 3.1 發(fā)酵料液的計(jì)算 PAGEREF _Toc327989958 h 8 HYPERLINK l _Toc327989959 3.1.1 發(fā)酵料液的體積 PAGEREF _Toc327989959 h 8 HYPERLINK l _Toc327989960 3.1.2 氣室容積的計(jì)算 PAGEREF _Toc327989960 h 8 HYPERLINK l _Toc327989

7、961 3.2 發(fā)酵間的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc327989961 h 9 HYPERLINK l _Toc327989962 3.2.1 發(fā)酵間的容積 PAGEREF _Toc327989962 h 9 HYPERLINK l _Toc327989963 3.2.2 發(fā)酵間各部分尺寸的確定 PAGEREF _Toc327989963 h 9 HYPERLINK l _Toc327989964 3.3 進(jìn)出料口（管）的尺寸設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc327989964 h 11 HYPERLINK l _Toc327989965 3.4 進(jìn)出料管安裝位置的確定 PAGEREF _Toc

8、327989965 h 12 HYPERLINK l _Toc327989966 3.4.1 進(jìn)出料管水平位置的確定 PAGEREF _Toc327989966 h 12 HYPERLINK l _Toc327989967 3.4.2 進(jìn)出料管豎直位置的確定 PAGEREF _Toc327989967 h 12 HYPERLINK l _Toc327989968 3.5 水壓間的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc327989968 h 15 HYPERLINK l _Toc327989969 3.5.1 水壓間零壓線 PAGEREF _Toc327989969 h 15 HYPERLINK l _

9、Toc327989970 3.5.2 發(fā)酵間最大料液水位降 PAGEREF _Toc327989970 h 15 HYPERLINK l _Toc327989971 3.5.3 水壓間高度 PAGEREF _Toc327989971 h 15 HYPERLINK l _Toc327989972 3.5.4 水壓間圓柱體底面積 PAGEREF _Toc327989972 h 15 HYPERLINK l _Toc327989973 3.5.5 水壓間底面半徑 PAGEREF _Toc327989973 h 15 HYPERLINK l _Toc327989974 第4章 水壓式沼氣池施工及材料設(shè)

10、計(jì) PAGEREF _Toc327989974 h 16 HYPERLINK l _Toc327989975 4.1 材料參考用量 PAGEREF _Toc327989975 h 16 HYPERLINK l _Toc327989976 4.2 沼氣池施工 PAGEREF _Toc327989976 h 17 HYPERLINK l _Toc327989977 結(jié) 論 PAGEREF _Toc327989977 h 18 HYPERLINK l _Toc327989978 謝 辭 PAGEREF _Toc327989978 h 19 HYPERLINK l _Toc327989979 參考文獻(xiàn)

11、 PAGEREF _Toc327989979 h 20前言在新農(nóng)村的建設(shè)中，大力推廣農(nóng)村戶用沼氣池的建設(shè)，其意義不僅是為農(nóng)戶解決燒火做飯問題，更要使農(nóng)村走上綠色的、循環(huán)發(fā)展的生態(tài)農(nóng)業(yè)之路。通過農(nóng)村沼氣工程的建設(shè)，可以發(fā)揮多方面的綜合效益。第一，農(nóng)戶使用沼氣這一清潔能源，擺脫農(nóng)村傳統(tǒng)上以薪柴為主的能源使用方式，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的，有利于農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。以一個農(nóng)村戶用8立方米水壓式沼氣池為家庭能源單位進(jìn)行分析，以沼氣池年均產(chǎn)氣量385立方米計(jì)，1立方米沼氣的低位發(fā)熱值折0.714千克標(biāo)煤，則年開發(fā)能源折合275千克標(biāo)煤。第二，農(nóng)戶使用沼渣、沼液作為土壤的有機(jī)肥料，可以減輕對化學(xué)肥料的依賴，進(jìn)而

12、保持土壤的可耕作性，防止土壤板結(jié)，保障農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。沼肥中全氮、全磷、全鉀平均值分別為6.35%、1.09%、4.64% ，能有效減少化肥的使用量。農(nóng)戶通過沼氣池的建設(shè)，促進(jìn)了物質(zhì)的循環(huán)利用和能量的有序流動。發(fā)展農(nóng)村沼氣可以取得顯著的能源、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會效益，已經(jīng)成為建設(shè)社會主義新農(nóng)村的重要組成部分。第1章 標(biāo)題 第1章 設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)資料1.1 設(shè)計(jì)目的通過課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步消化鞏固固體廢物處理與處置課程所學(xué)內(nèi)容，并將所學(xué)知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)理論知識解決實(shí)際工程問題，即進(jìn)行農(nóng)村家用沼氣池設(shè)計(jì)的能力。通過設(shè)計(jì)，了解工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，方法和步驟，培養(yǎng)確定厭氧系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制工

13、程圖，使用技術(shù)資料，編寫設(shè)計(jì)說明書的能力。1.2 設(shè)計(jì)資料與設(shè)計(jì)參數(shù)1.2.1 設(shè)計(jì)資料(1) 該農(nóng)戶家中有5人，家畜（豬）3頭，位于平壩農(nóng)業(yè)區(qū)；(2) 建池材料為現(xiàn)澆混凝土，粘土實(shí)心磚。 1.2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)(1) 氣壓：7480Pa（即80cm水柱）。(2) 池容產(chǎn)氣率：池容產(chǎn)氣率系指每立方米發(fā)酵池容積1晝夜的產(chǎn)氣量，單位為m3沼氣/（m3池容d）。我國通常采用的池容產(chǎn)氣率包括0.15、0.2、0.25和0.3幾種，本設(shè)計(jì)取0.15 m3沼氣/（m3池容d）。(3) 貯氣量：貯氣量系指氣箱內(nèi)的最大沼氣貯存量。農(nóng)村家用水壓式沼氣池的最大貯氣量以12h產(chǎn)氣量為宜，其值與有效水壓間的容積相等。(

14、4) 池容：系指發(fā)酵間的容積。農(nóng)村家用水壓式沼氣池的池容積有4m3、6m3、8m3、10m3等幾種。(5) 投料率：系指最大投入的料液所占發(fā)酵間容積的百分比，一般在85%95%之間為宜，本設(shè)計(jì)的最大投料量小于發(fā)酵間總?cè)莘e的90%。 REF _Ref168484390 r h 錯誤！未找到引用源。 REF _Ref168484424 h 錯誤！未找到引用源。 PAGE 6 第2章 工藝流程確定與沼氣池選型2.1 沼氣的基本知識2.1.1 沼氣的概念沼氣是有機(jī)物質(zhì)在厭氧環(huán)境中，在一定的溫度、濕度、酸堿度的條件下，通過微生物發(fā)酵作用，產(chǎn)生的一種可燃?xì)怏w。由于這種氣體最初是在沼澤、湖泊、池塘中發(fā)現(xiàn)的，

15、所以人們叫它沼氣。沼氣含有多種氣體，主要成分是甲烷(CH4)。2.1.2 沼氣的成分沼氣是一種混合氣體，它的主要成分是甲烷，其次有二氧化碳、硫化氫(H2S)、氮及其他一些成分。沼氣的組成中，可燃成分包括甲烷、硫化氫、一氧化碳和重?zé)N等氣體；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等氣體。在沼氣成分中甲烷含量為55%70%、二氧化碳含量為28%44%、硫化氫平均含量為0.034%。2.1.3 沼氣的理化性質(zhì)沼氣是一種無色、有味、有毒、有臭的氣體，它的主要成分甲烷在常溫下是一種無色、無味 、無臭 、無毒的氣體。甲烷分子式是CH4，是一個碳原子與四個氫原子所結(jié)合的簡單碳?xì)浠衔?。甲烷對空氣的重量比?.54，比

16、空氣約輕一半。甲烷溶解度很少，在20、0.1千帕?xí)r，100單位體積的水，只能溶解3個單位體積的甲烷。甲烷是簡單的有機(jī)化合物，是優(yōu)質(zhì)的氣體燃料。燃燒時呈藍(lán)色火焰，最高溫度可達(dá)1400左右。純甲烷每立方米發(fā)熱量為36.8千焦。沼氣每立方米的發(fā)熱量約23.4千焦，相當(dāng)于 0.55千克柴油或0.8千克煤炭充分燃燒后放出的熱量。從熱效率分析，每立方米沼氣所能利用的熱量，相當(dāng)于燃燒3.03千克煤所能利用的熱量。2.2 沼氣發(fā)酵的原理沼氣發(fā)酵，又稱甲烷發(fā)酵，是由多種微生物在厭氧條件下分解有機(jī)物實(shí)現(xiàn)的。通常把參與沼氣發(fā)酵的微生物分為三類。第一類叫發(fā)酵細(xì)菌，包括各種有機(jī)物分解菌，它們通過分泌的胞外酶，將復(fù)雜的有

17、機(jī)物分解為較簡單的物質(zhì)，例如多糖轉(zhuǎn)化為單糖，蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為甘油和氨基酸，脂肪轉(zhuǎn)化為甘油和脂肪酸；第二類叫產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌，它們的主要作用是將前一類細(xì)菌分解的產(chǎn)物進(jìn)一步分解成乙酸和二氧化碳；第三類細(xì)菌叫產(chǎn)甲烷菌，其作用是利用乙酸、氫氣和二氧化碳產(chǎn)生甲烷。在沼氣發(fā)酵過程中，這三類微生物既相互協(xié)調(diào)，又相互制約，共同完成產(chǎn)沼氣過程。2.3 沼氣發(fā)酵原料選擇農(nóng)村沼氣發(fā)酵原料盡管很多，但從沼氣利用的角度考慮，主要為秸稈類和糞便類。糞便類分解速度相對較快，入池和出料都很方便，單獨(dú)使用產(chǎn)氣效果也很好，因而許多地方只采用糞便入池發(fā)酵。但隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，農(nóng)村種植和養(yǎng)殖模式發(fā)生了顯著的變化，家庭養(yǎng)豬數(shù)量不斷減少，沼

18、氣發(fā)酵的糞便量嚴(yán)重不足，秸稈作為發(fā)酵主要原材料成為必然。秸稈隨農(nóng)事活動批量獲得，能長時間存放不影響產(chǎn)氣。但秸稈發(fā)酵速度較慢，需要較長時間才能達(dá)到預(yù)期的沼氣產(chǎn)量，且出渣較為困難。為此，入池前需要進(jìn)行切短、堆漚等預(yù)處理，或和糞便一起發(fā)酵，并采用批量入池，批量出渣的方法。2.4 工藝流程沼氣發(fā)酵工藝類型較多，我國農(nóng)村普遍采用的是下述兩種工藝。1. 自然溫度半批量投料發(fā)酵工藝這種工藝的發(fā)酵溫度隨自然溫度變化而變化，采用半批量方式投料。這種工藝的發(fā)酵期因季節(jié)和農(nóng)用情況而定，一般為5個月左右，運(yùn)行中要求定期補(bǔ)充新鮮原料，以免造成產(chǎn)氣量下降，該工藝的主要缺點(diǎn)是出料操作勞動量大。2. 自然溫度連續(xù)投料發(fā)酵工藝

19、這種工藝是在自然溫度下，定時定量投料和出料，能維持比較穩(wěn)定的發(fā)酵條件，使沼氣微生物（菌群積累）區(qū)系穩(wěn)定，保持逐步完善的原料消化速度，提高原料利用率和沼氣池負(fù)荷能力，達(dá)到較高的產(chǎn)氣率；工藝自身能耗少，簡單方便，容易操作。此處采用自然連續(xù)投料發(fā)酵工藝，以人、禽畜糞便及蔬菜秸稈為發(fā)酵原料，定時定量投料和出料。圖2-1 沼氣池的發(fā)酵工藝流程圖2.5 家用沼氣池的類型隨著我國沼氣科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和農(nóng)村家用沼氣的推廣，根據(jù)當(dāng)?shù)厥褂靡蠛蜌鉁?、地質(zhì)等條件，家用沼氣池有固定拱蓋的水壓式池、大揭蓋水壓式池、吊管式水壓式池、曲流布料水壓式池、頂返水水壓式池、分離浮罩式池、半塑式池、全塑式池和罐式池。形式雖然多種多樣

20、， 但是歸總起來大體由水壓式沼氣池、浮罩式沼氣池、半塑式沼氣池和罐式沼氣池四種基本類型變化形成的。水壓式沼氣池是農(nóng)村推廣的主要池型。水壓式沼氣池是一種埋設(shè)在地下的立式圓筒形發(fā)酵池，池蓋和池底是具有一定曲率半徑的殼體，主要結(jié)構(gòu)包括加料管、發(fā)酵間、出料管、水壓間、導(dǎo)氣管幾個部分。2.5.1 水壓式沼氣池水壓式沼氣池的池體上部氣室完全封閉，隨著沼氣的不斷產(chǎn)生，沼氣壓力相應(yīng)提高。這個不斷增高的 氣壓，迫使沼氣池內(nèi)的一部分料液進(jìn)到與池體相通的水壓間內(nèi)，使得水壓間內(nèi)的液面升高。 這樣一來，水壓間的液面跟沼氣池體內(nèi)的液面就產(chǎn)生了一個水位差，這個水位差就叫做“水壓”(也就是U形管沼氣壓力表顯示的數(shù)值)。用氣時

21、，沼氣開關(guān)打開，沼氣在水壓下排出；當(dāng)沼氣減少時，水壓間的料液又返回池體內(nèi)，使得水位差不斷下降，導(dǎo)致沼氣壓力也隨之 相應(yīng)降低。這種利用部分料液來回串動，引起水壓反復(fù)變化來貯存和排放沼氣的池型，就稱之為水壓式沼氣池。水壓式沼氣池，是我國推廣最早、數(shù)量最多的池型，是在總結(jié)“三結(jié)合”、“圓、小、 淺”、“活動蓋”、“直管進(jìn)料”、“中層出料”等群眾建池的基礎(chǔ)上，加以綜合提高而形成的 ?！叭Y(jié)合”就是廁所、豬圈和沼氣池連成一體，人畜糞便可以直接打掃到沼氣池里進(jìn)行發(fā)酵?！皥A、小、淺”就是池體圓、體積小、埋深淺?！盎顒由w”就是沼氣池頂加活動蓋板。 圖2-2 水壓式沼氣池結(jié)構(gòu)簡圖2.5.1 水壓式沼氣池的優(yōu)缺點(diǎn)

22、水壓式沼氣池型有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：(1) 池體結(jié)構(gòu)受力性能良好，而且充分利用土壤的承載能力，所以省工省料，成本比較低。 (2) 適于裝填多種發(fā)酵原料，特別是大量的作物秸稈，對農(nóng)村積肥十分有利。(3) 為便于經(jīng)常進(jìn)料，廁所、豬圈可以建在沼氣池上面，糞便隨時都能打掃進(jìn)池。(4) 沼氣池周圍都與土壤接觸，對池體保溫有一定的作用。水壓式沼氣池型也存在一些缺點(diǎn)，主要是：(1) 由于氣壓反復(fù)變化，而且一般在416千帕(即40160厘米水柱)壓力之間變化。這對池 體強(qiáng)度和燈具、灶具燃燒效率的穩(wěn)定與提高都有不利的影響。(2) 由于沒有攪拌裝置，池內(nèi)浮渣容易結(jié)殼，又難于破碎，所以發(fā)酵原料的利用率不 高，池 容產(chǎn)氣率

23、(即每立方米池容積一晝夜的產(chǎn)氣量)偏低，一般產(chǎn)氣率每天僅為0.15米3/米3 左右。(3) 由于活動蓋直徑不能加大，對發(fā)酵原料以秸稈為主的沼氣池來說，大出料工作比較困難 。因此，出料的時候最好采用出料機(jī)械。第3章 REF _Ref168484495 h 錯誤！未找到引用源。 第3章 水壓式沼氣池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 3.1 發(fā)酵料液的計(jì)算 3.1.1 發(fā)酵料液的體積 式中：V1發(fā)酵料液體積，m3； n1產(chǎn)人糞便總量。按常住人口0.0060.013m3/（人d）取值，本設(shè)計(jì)取5人0.008 m3/（人d）； n2產(chǎn)牲畜糞便總量。按養(yǎng)豬頭數(shù)0.0060.15m3/（頭d）取值，本設(shè)計(jì)取3頭0.6 m3

24、/（頭d）；n3每日舍外能定量收集糞便總量，m3/d，本設(shè)計(jì)取0；k2收集系數(shù)，取0.51.0，本設(shè)計(jì)取0.9； T 原料滯留期（d）；蔬菜區(qū)T取30，平壩農(nóng)業(yè)區(qū)取35，丘陵農(nóng)區(qū)取40，本設(shè)計(jì)取35d。將數(shù)值帶入，計(jì)算得：3.1.2 氣室容積的計(jì)算氣室容積可用下式計(jì)算：式中：V1發(fā)酵料液體積，m3； V2氣室容積，m3； k3原料產(chǎn)氣率，我國通常采用的產(chǎn)氣率包括以下幾種數(shù)值，即0.15m3/（m3d）、0.2m3/（m3d）、0.25m3/（m3d）、0.3m3/（m3d），本設(shè)計(jì)取0.2 m3/（m3d）。3.2 發(fā)酵間的設(shè)計(jì)3.2.1 發(fā)酵間的容積式中：V發(fā)酵間容積，m3； V1發(fā)酵料液體

25、積，m3； V2氣室容積，m3； k1容積保護(hù)系數(shù)，取0.91.05，本設(shè)計(jì)取0.95。3.2.2 發(fā)酵間各部分尺寸的確定1. 沼氣池的直徑根據(jù)用戶平面布置確定?？紤]充分利用土地資源、平面布局緊湊的原則，確定沼氣池的直徑為2.4m。2. 發(fā)酵間池蓋削球體矢高和凈容積(1) 池蓋削球體矢高式中：f1池蓋削球體矢高，m； D圓柱體形池身直徑，m； 1直徑與池頂矢高的比值，取56。(2) 池蓋削球體凈容積式中：Q1池蓋削球體凈容積，m3； f1池蓋削球體矢高，m； R池身圓柱體內(nèi)半徑，m。3. 發(fā)酵間池底削球體矢高和凈容積(1) 池底削球體矢高 式中：f2池蓋削球體矢高，m； D池身圓柱體直徑，m；

26、 2直徑與池底矢高的比值，取810。(2) 池底削球體凈容積式中：Q3發(fā)酵間池底削球體凈容積，m3； f2 池底削球體矢高，m；4. 發(fā)酵間池身圓柱體容積和池墻高度(1) 發(fā)酵間池身圓柱體凈容積式中：Q2發(fā)酵間池身圓柱體凈容積，m3； V發(fā)酵間總?cè)莘e，m3； Q1池蓋削球體凈容積，m3； Q3發(fā)酵間池底削球體凈容積，m3。(2) 發(fā)酵間池身圓柱體高度式中：R發(fā)酵間池身圓柱體半徑，m； H發(fā)酵間池身圓柱體高度，m。5. 發(fā)酵間內(nèi)總表面積(1) 池蓋削球體球面內(nèi)表面積式中：S1池蓋削球面內(nèi)表面積，m2； R池身圓柱體半徑，m； f1池蓋削球面矢高，m。(2) 圓柱體池身內(nèi)表面積式中：S2池身圓柱體

27、內(nèi)表面積，m2； R池身圓柱體內(nèi)半徑，m； H池身圓柱體高度，m。(3) 池底削球體內(nèi)表面積式中：S3池底削球體內(nèi)表面積，m2； R池身圓柱體內(nèi)半徑，m。 f2池底削球體矢高，m；(4) 發(fā)酵間總表面積Q1 f1Q2 H f2Q3 DR圖3-1 水壓式沼氣池發(fā)酵間尺寸示意圖3.3 進(jìn)出料口（管）的尺寸設(shè)計(jì)進(jìn)料口（管）由上部長方形槽和下部圓管組成，其中上部長方形槽內(nèi)壁幾何尺寸是長寬深=440mm360mm300mm；下部圓管采用300mm現(xiàn)澆混凝土管，管與池墻夾角為35。出料圓管采用300mm現(xiàn)澆混凝土管，管與池墻角夾角為403.4 進(jìn)出料管安裝位置的確定進(jìn)出料管位置的安裝是否恰當(dāng)，對沼氣池的發(fā)

28、酵和產(chǎn)氣都會有很大的影響。水平位置安裝不恰當(dāng)，會引起發(fā)酵原料利用不充分；豎直位置安裝錯誤，會引起跑氣或者壓力過高等現(xiàn)象。3.4.1 進(jìn)出料管水平位置的確定目前水壓式沼氣池進(jìn)、出料管的水平位置一般均確定在發(fā)酵間直徑的兩端上。這種對稱布置使進(jìn)出料口之間的距離最遠(yuǎn)，對于保證發(fā)酵原料在池內(nèi)的滯留期和流動的均勻性都有很大的好處，可以減少發(fā)酵原料的短路和發(fā)酵出現(xiàn)死角的現(xiàn)象。3.4.2 進(jìn)出料管豎直位置的確定壓強(qiáng)控制法（限壓法）該種方法是將進(jìn)、出料管位置確定在發(fā)酵間的最低設(shè)計(jì)液面高度上。這樣，當(dāng)池內(nèi)貯氣量達(dá)到最大設(shè)計(jì)貯氣量（同時，池內(nèi)也達(dá)到了最高設(shè)計(jì)壓強(qiáng)）時，進(jìn)、出料管口的上沿即開始露出液面。如果繼續(xù)產(chǎn)氣，

29、則所產(chǎn)沼氣即從進(jìn)、出料管逸出池外，保持池體內(nèi)的壓強(qiáng)始終在設(shè)計(jì)壓強(qiáng)范圍之內(nèi)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于能自動限壓，保護(hù)池體的安全，缺點(diǎn)是進(jìn)、出料口位置偏高，用肥時不易取出較稠的料液。水壓式沼氣池進(jìn)料管安裝位置一般都確定在發(fā)酵間的最低設(shè)計(jì)液面高度處。該位置計(jì)算如下：1. 死氣箱拱的矢高式中：h1池蓋拱頂點(diǎn)到活動蓋下緣平面的距離，該值一般在1015cm 之間； h2導(dǎo)氣管下露出長度，取35cm； h3導(dǎo)氣管下口到液面距離，一般取2030cm。圖3-2死氣箱拱的矢高示意圖2. 死氣箱容積式中：V死，f死，1分別為死氣箱容積、死氣箱矢高、池蓋曲率半徑。3. 投料率根據(jù)死氣箱容積，可計(jì)算出沼氣池投料率。式中：V，

30、V死分別為發(fā)酵間容積和死氣箱容積，m3。4. 最大貯氣量5. 氣箱總?cè)莘e式中：V氣，V死，V貯分別為沼氣池的氣箱總?cè)莘e、死氣箱總?cè)莘e和有效氣箱容積（最大貯氣量）。6. 發(fā)酵間最低液面位. (1) 氣箱在圓筒形池身部分的容積(2) 圓筒形池身內(nèi)氣箱部分的高度最低液面位于池蓋與池身交接平面以下h筒的位置上，這個位置也就是進(jìn)、出料管的安裝位置。中層出料安裝法這種安裝法是將是進(jìn)、出料管安裝在圓筒形池身墻中部偏下的位置，這要比用壓強(qiáng)控制法計(jì)算出的位置低約30cm左右。這樣安裝進(jìn)、出料管，便于中層出料，有利于衛(wèi)生。因?yàn)樯蠈恿弦憾喔≡?，消化率低，滅菌效果差；底層料液由于沉淀，寄生蟲病卵較多；中層料液蟲卵少，

31、消化情況也較好。因此從衛(wèi)生角度來看，中層出料最為理想。在采取中層出料安裝法時，池內(nèi)壓強(qiáng)有時可能高于設(shè)計(jì)壓強(qiáng)，不利于池體安全。因此，在應(yīng)考慮沼氣池的減壓安全保護(hù)措施。常見的安全保護(hù)措施一是加大池體結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)；二是采用其它形式的限壓裝置，如可以控制氣壓計(jì)玻璃管的高度，當(dāng)氣壓過大時會將氣壓計(jì)水柱沖出，達(dá)到減壓保護(hù)池體的作用?！稗r(nóng)村家用水壓式沼氣池標(biāo)準(zhǔn)圖集”（GB/T4750-2002）進(jìn)、出料管采用的是中層出料安裝法。以上兩種方法各有利弊，在實(shí)踐中最好的辦法是將兩種方法結(jié)合起來：即用壓強(qiáng)控制法來確定進(jìn)料管安裝位置，而出料管的位置則采用中層出料安裝法來確定。這樣，既能保證池內(nèi)壓力不會超過設(shè)計(jì)壓強(qiáng)，

32、又能保證中層出料，有利于除害滅病，方便取肥用肥。綜合以上兩種方法，結(jié)合農(nóng)村家用水壓式沼氣池標(biāo)準(zhǔn)圖集，決定將進(jìn)料管的豎直安裝位置定為池蓋與池身交接平面以下40cm，出料管的豎直安裝位置定為池蓋與池身交接平面以下35cm。3.5 水壓間的設(shè)計(jì)水壓間兼有對池內(nèi)沼氣加壓、貯肥以及便于出料等多種功能。設(shè)計(jì)合理水壓間的要求是：無效水壓間容積是零；當(dāng)水壓間中料滿時，氣箱內(nèi)的沼氣壓強(qiáng)恰好等于設(shè)計(jì)壓強(qiáng)。3.5.1 水壓間零壓線無效水壓間的容積取為0。因?yàn)樗罋庀涔暗氖父邽?.4m，故未產(chǎn)生沼氣時液面位置在池蓋拱頂下0.4m處，因此水壓間底面標(biāo)高確定在池蓋拱頂下0.4m處的水平線上。3.5.2 發(fā)酵間最大料液水位降

33、產(chǎn)生最大貯氣量時的液面距池頂?shù)母叨葹閒1+h筒=0.48+0.04=0.52m，又未產(chǎn)氣時液面距池頂0.4m，所以，發(fā)酵間最大料液水位降為0.52-0.4=0.12m。3.5.3 水壓間高度由于設(shè)計(jì)壓強(qiáng)為7480Pa（即80cm水柱）,因此水壓間的高度3.5.4 水壓間圓柱體底面積3.5.5 水壓間底面半徑第3章 標(biāo)題 PAGE 8 第4章 水壓式沼氣池施工及材料設(shè)計(jì)4.1 材料參考用量根據(jù)GB/T4752-2002中4m310m3現(xiàn)澆混凝土圓筒形沼氣池材料參考用量表，如下：表4-1現(xiàn)澆混凝土圓筒形沼氣池材料參考用量表容積m3混凝土體積m3水泥kg中沙m3碎石m341.2573500.6220

34、.95961.6354550.8091.25082.0175610.9971.540102.2396231.1071.710容積m3池體抹灰水泥素漿體積m3水泥kg中沙m3水泥kg40.2771130.259660.3471420.324780.4001630.3749100.5082080.47511容積m3合計(jì)材料用量水泥kg中沙m3碎石m344690.8810.95966041.1331.25087331.3711.540108421.5821.710本設(shè)計(jì)為池容6m3，產(chǎn)氣率為0.15m3/（m3d）的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)圓筒形水壓式沼氣池，參照標(biāo)準(zhǔn)，取材料用量為水泥604kg，中砂1.133m3，碎石1.250m3。一般情況建一個的沼氣池需要紅磚600塊，若建6m3沼氣池，則水泥、磚、砂比8m3沼氣池用量要減少10%?？紤]到進(jìn)出料間用料則本設(shè)計(jì)需紅磚600塊，由于進(jìn)出料管為現(xiàn)澆混凝土管，所以水泥、中沙、碎石的用量分別增加為720kg，1.5m3，1.3m3，鋼筋1.8m。 4.2 沼氣池施工沼氣池的施工步驟大致為：（1）考察地形，選定施工位置。（2）制定施工方案，繪制結(jié)構(gòu)和施工圖。（3）施工準(zhǔn)備。（4）池坑開挖。（5）支模。（6）模板及支架檢驗(yàn)。（7）澆筑混凝土。（8）混凝土養(yǎng)護(hù)。（9）池底施工。（10）進(jìn)出料管施