农村家用沼气池设计、施工、建造、管理相关知识

1、农村家用沼气池设计规范1、范围本标准规定了农村家用沼气池（以下简称沼气池）设计原则要求几何尺寸的确定 和结构设计。本标准适用于砖、水泥为建筑材料，人畜粪便为主要发酵原料的半连续发酵的家 用小型（发酵间10m3以内）水压式沼气池设计。2、引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出 版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用 下列标准最新版本的可能性。GB/T4750-1984农村家用水压式沼气池标准图集GBJ 3-88砌体结构设计规范GBJ9-87建筑结构荷载规范GBJ10-89混凝土结构设计规范3、设计原则3.1沼气池宜建在畜圈或

2、厕所地表以下，进料间与人、畜粪入口相连通。3.2坚持适用、卫生、平面布局合理，外型美观。3.3池盖顶端复土厚度不小于200mm3.4强度安全系数K2.65。3.5正常使用寿命20年以上。4、设计要求4.1设计技术参数。4.1.1沼气压力。4.1.1.2 最大工作压力13KPa4.1.2 产气率：0.15m3/m3, d; 0.2m3/m3, d;0.25m3/m3, d; 0.3m3/m3, d。4.1.3投料量4.131 最小投料量按发酵间总容积的50%4.1.3.2 最大投料量按发酵间总容积的90%4.1.4 贮气量 正常贮气量为日产气量的50%4.2工艺流程人畜粪便（青草及农业废物）-进

3、料间一厌氧发酵间一水压（出料）间一农田。在有 条件的地方，可将人粪便和牲畜粪便分两处进料口进入厌氧发酵间。4.3形状及平面布局形状及平面布局按GB/T4750选用。4.3.1发酵间的形状以圆形为主，受占地面积限制或地下水位较高的，可将发酵 间设计成椭球形或单跨拱长方形。4.3.2平面布局4.3.2.1沼气池应有平面布局设计，在征得用户同意后，方可进行施工设计。4.3.2.2 平面布局应符合下列要求：a）充分利用土地资源，平面布局紧凑；b）厕所与畜圈分设；c）进、出料方便；d）导气管和输气管不被损害；e）进、出料间中线夹角应大于90，进料间蹲位板面应高于发酵间平面，出料间应低于发酵间平面。4.3

4、.2.3采用钢筋混凝土板建池或有进草料习惯的沼气池应增设活动盖。4.3.2.4 进、出料间都必须加盖板，盖板应采用具有足够强度等级的构件。进、 出料间四周应作表面处理。4.4厌氧发酵间容积4.4.1发酵间容积计算公式(1)V=(V1-V2)K1式中： V- 发酵间容积 m3；V1- 发酵料液体积 m3；V2- 气室容积 m3；K1-容积保护系数，取0.91.05。4.4.1.1 发酵料液体积；V1=(n1+n2)k2+n3T (2)式中：V1-发酵料液体积m3 n1是产人粪便总量。按常住人口 x 0.006m3/头，d0.0013m3/头，d取值m3n2是产牲畜粪便总量。按养猪头数x 0.00

5、6m3/头，d0.15m3/头，d取值m3n3- 每日舍外能定量收集粪便总量 m3k2 - 收集系数，取值 0.51.0；T 原料滞留期 (d) ；蔬菜区 t 取 30，平坝农业区取 35，丘陵农区取 40 。4.4.1.2 气室容积V2=1/2V1K3式中：V1-发酵料液体积m3V2 -气室容积m3K3 -原料产气率，按本规范4.1.2取值。442发酵间的容积不小于6.0m3,(养猪超过10头或养牛超过3头的农户)应 采用其它工艺，进行施工设计时，应在有关参数上作调整。5、沼气几何尺寸的确定5.1发酵间容积和几何尺寸按4.4.1计算出容积后，再按下式计算池盖削球体，池底削球体和圆柱体池身的

6、几何尺寸。发酵间总容积按下式计算：5.1.1沼气池的直径根据用户平面布置确定。5.1.2发酵间池盖削球体净容积和矢高。5.1.2.1 按下式计算池盖削球体矢高。f1 =D/a1(4)式中：f1-池盖削球体矢高 m d圆柱体形池身直径ma1-直径矢高的比值，取56。5.1.2.2 按下式计算池盖削球体净容积Q1=n /6f1(3R2 -R)(5)式中： Q1 池盖削球体净容积 m3；n圆周率，取 3.1416 ;f1 池盖削球体矢高 m；R池身圆柱体内半径m5.1.3 发酵间池身圆柱体将容积和池墙高度5.1.3.1 发酵间池身圆柱体净容积Q2=V-Q1-Q3(6)式中：Q2-发酵间池身圆柱体净容

7、积 m3V发酵间总容积m3Q1 池盖削球体净容积 m3Q3发酵间池底削球体净容积m35.1.3.2 发酵间池身圆柱体同度H=Q2n R27)式中：n圆周率，取值 3.1416 ;R发酵间池身圆柱体半径m 卜发酵间池身圆柱体高度m5.1.4 发酵间池底削球体矢高和净容积。5.1.4.1 按下式计算池底削球体矢高。f2 =D/ a2(8)式中：f2 池底削球体矢高 md池身圆柱体直径ma 2直径与池底矢高的比值，取值810。5.1.5 按下式计算池底削球体净容积。Q3=t /6f2(3R2 -f22)(9)n圆周率，取 3.1416 ;f2 池底削球体矢高mR池身圆柱体内半径m5.2表面积发酵间内

8、总表面积按下式计算S=S1+S2+S3-(10)式中：S 内总表面积m251 池盖削球体内表面积 m252 池身圆柱体内表面积 m2S3 池底削球体内表面积 m25.2.1池盖削球体球面内表面积计算。521.1按下式计算池盖削球面曲率半径：p 1=D2+4f12/8f1=R2+f1/2f1 -(11)式中：p 1池盖削球面曲率半径 m;R池身圆柱体内半径md池身圆柱体内直径mf1 池画削球体内表面矢高 m。5.2.1.2 按下式计算池盖削球内表面积S1=2冗 p 1f仁 n (R2+R)(12)式中： S1 池盖削球面内表面积 m2；R池身圆柱体半径mp 1 池盖削球面曲率半径 m；f1 池盖

9、削球面矢高 m；n圆周率，取 3.1416。5.2.2 圆柱体池身内表面积S2=n DH-(13)D池身内圆柱体直径m式中：S2池身圆柱体内表面积 m2(14)(15)卜池身圆柱体高度mn圆周率，取 3.1416。523池底削球体内表面积523.1 按下式计算池底削球体曲率半径p 2=D2+4f1 a 2/8f2=R2+f22/2f2式中：p 2池底削球体曲率半径md池身圆柱体内直径mR池身圆柱体内半径mf2 池底削球体内矢高m523.2 按下式计算池度削球体内表面积S3=2冗 p 2f2= n (R2+f22)式中：S3池底削球体内表面积 m2p 2池底削球体曲率半径m f2 池氏削球体矢咼

10、mR池身圆柱体内半径mn圆周率，取 3.1416。5.3 进料间5.3.1 进料间由蹲位板，进料口 （管）组成。5.3.1.1 蹲位板几何尺寸。蹲位板分普通蹲位板和防蛆蹲位板。a）普通蹲位板几何尺寸是：长X宽乂厚=720mm： 420mm： 80mm中部预留长X宽 =360m： 1 50mm和长方形孔；b）防蛆蹲位板几何尺寸：防蛆蹲位板平面和中部方孔尺寸相同，为达到防蛆效果, 应在中部方孔下增加高度120mm宽度为40mm勺防蛆线。有条件的应在内表面 贴光面瓷砖或玻璃。5.3.1 进料口（管）由上部长方形槽和下部园管组成。a）上中长方形槽几何尺寸是长X宽：深=600m： 320m： 500mm

11、b）下中园管宜采用 200-300预制混凝土管或现浇混凝土管，管与池墙角不小 于305.3.2 有条件的农户应在进料前增设人粪处理装置，其容积按下式计算：Q4=n1X mX 30- 1000（16）式中：Q4-人粪处理坑容积m3n1人均日产粪便量kg;m进厕人数，人；30粪便处理时间，天5.4出料间（水压间）541出料间有三个作用：a）出渣；b）进池维修；c）调节池内压力；d）控制最小投料量。5.4.2出料间设计应符合下列要求：a）最大投料量水平线以上为水压间，水压间的断面（水平断面）可以是圆形，也可 以是椭圆形或长主形；b）发酵间与出料间相连通的门洞几何尺寸是：高度按4.1.3最小投料量计算

12、，宽度 500mmr 700mm5.5发酵间与出料间的几何尺寸，可按附表选用。6沼气池的结构设计6.1结构设计的一般规定6.1.1可采用砖与现浇混凝土、石料与现浇混凝土、钢筋混凝土预制砌块与现浇 混凝土组合结构，也可采用全混凝土结构。按GBJ3规定月平均气混低于-50C的地区，沼气池的外露部分，不得采用砌块结构。6.1.2使用本规范时，对于一般性荷载的确定、构件截面计算和地基基础设计等， 应按相应的国家标准或规范的规定执行。对于兴建在地震区、湿陷性黄土或膨胀土等地区的沼气池结构设计，还应符合现行的有关标准和规范规定。6.2荷载6.2.1沼气池的设计荷载，按GBJ9原则，按其性质可分为下列两类：

13、a）恒荷载：包括结构自重、土压力（土的竖向和侧向压力）等；b）活荷载：包括水压力（池内料液液压力、地下水压力、浮托力、设计水压力等 设施（畜栏、食槽等）荷载和人、畜荷载等。6.2.2作用于各部的荷载6.2.2.1 作用于池盖上的荷载a）自重荷载：自重荷载按池盖的材料而定，一般情况下，砖体容重取19kN/m3,水泥砂浆20KN/m3混凝土 2324KN/m3b）覆土荷载：由于池盖是削球形，所以覆土荷载是一个变量，它随半张角的减少 而相应减少，设计时，填土容重一般取18KN/m3c）活荷载：地面的均布荷载标准值一般取 2KN/m2d）气压荷载：一般取12kp。622.2 作用于池墙上的荷载：a）由

14、地面活荷载引起的土压力；b）地下水位以上的土压力；c）地下水位以下的土压力；d）地下水产生的静水压力；e）池内发酵料液液压荷载；f）池内气压荷载。6.2.2.3 作用于沼底上的荷载：a）垂直于池底内壁的池气气压荷载；b）池内发酵料液液压荷载；c）池底边界以上所有能传来的垂直荷载；d）池底自重荷载；e）地基土对池底的反作用力；f）地下水上浮力。6.3荷载组合、在设计中应按最不利荷载组合计算。6.3.1池盖荷载组合6.3.1.1 对池盖径向力最不利组合是：池盖自重+覆土荷载+地面活荷载。6.3.1.2 对池盖环向力最不利组合是：池盖自重+覆土荷载+气压荷载。6.3.2池盖支座荷载组合池盖支座荷载最

15、不利组合是：池盖自重、覆土荷载、地面活荷载的联合作用产生 的水平推力。6.3.3池墙荷载组合。633.1施工阶段：强度未达设计标号，应按实际标号进行验算，其荷载除自重 外，还应考虑墙外回填土时的夯实预压力。6.3.3.2 使用阶段：a）对环向拉力，无地下水作用，无地面活荷载作用时投料产气阶段为最不利；b）对弯矩，空池情况在地下水、地面荷载、土压力联合作用下为最不利情况。6.3.4池底荷载组合空池为最不利情况，此时的荷载为池底地基反力及沿圆周均匀分布的池身线荷 载。在进行池底地基强度验算时，投料产气阶段为最不利情况；在沼气池抗浮验算时， 空池为最不利情况。6.4构造要求6.4.1用于修建沼气池的

16、砌块和砂浆，按 GBJ3- 88211的规定，应符合下列强度等级要求：a）烧结普通砖的强度等级：MU10MU15b）混凝土砌块的强度等级：MU15MU20c）石材的强度等级：MU30MU40d）砂浆强度等级：砌筑砂浆M7.5、抹灰砂浆1： 3。6.4.2用于修建沼气池的混凝土，扫 GBJ10- 892 1.1的规定，应符合下列强度 要求：a）现浇混凝土强度等级不低于C15;b）预制钢筋混凝土的强度等级不低于 C2d根据GBJ10- 89第7.1.1条的规定，预制钢筋混凝土板的厚度小于150mm寸，钢 筋间距不大于200mm钢筋直径不小于6.5mm6.4.3各部位的断面要求：a）球形池盖的混凝土

17、厚度不小于60mmb）池墙厚度：用于弧形墙的砌块不小于 60mm混凝土现浇不小于60mm方形池 墙：砌块砌筑厚度不小于120mm现浇混凝土厚度不小于100mmc）削球池底板混凝土厚度不小于60mm6.5沼气池采用密封防腐涂料时，涂料应符合下列要求：a）具有湿固性能好，吸水能力强的水性涂料；b）透气系数应小于 1010cm3 cm/cm2 s, dapa；c）具有与水泥砂浆良好的亲合性。农村家用沼气池施工规范1、范围本标准规定了农村家用沼气池（以下简称沼气池）施工的方法及要求。本标准适用砖、水泥为建筑材料的沼气池施工。2、一般规定2.1根据设计要求选择适当的建池池址，备足所需的各种建筑材料。2.

18、2按设计要求，做到准确放线。具体要求为：a）在池基开挖前，先平整施工现场，作好排水措施，以免施工中地表水流入基坑内影响质量。b）确定池基圆心位置，在圆心处打一根中心桩，画出地基开挖线，并通过圆心引出两条线段，在池外固定物上定下两条线段的4个端点，以便随时复查圆心的位置，控制好标高，标出0.0000位置。2.3严格按设计要求施工。3、土方工程3.1池坑开挖的要求3.1.1当地坑埋置不深，无地下水出现时，施工可不放坡，不加挡土支撑, 但应满足表1要求。表1池坑不同土质挖土深度表m土类名称挖土深度在堆填的砂土和孵石土内1.0在亚砂土和亚粘土内1.25在粘土内1.5在特别密实的土内2.03.1.2当基

19、础埋置较深，施工场地狭小，而不能放坡时，必须架设支撑档土 板，以防止发生土壁坍蹋事故。3.1.3放坡：深度在5m以内的基坑（槽），边坡的最大坡度应满足表2要求。表2边坡最大坡度土质名称边坡坡度人工挖土、地抛至坑边机械在坑底挖土机械在坑上边挖土砂土1 : 11 : 0.751 : 1亚砂土 1 : 0.671 : 0.501 : 0.75粘土1 : 0.331 : 0.251 : 0.67亚粘土 1 : 0.501 : 0.331 : 0.75含砾石、孵石土1 : 0.67 1 : 0.50 1 : 0.75干黄土 1 : 0.25 1 : 0.10 1 : 0.33注：表中砂土不包括细砂和粉砂

20、。3.2特殊地基及地下水处理。3.2.1松土坑（填土、墓穴、淤泥等）的处理：a）将坑中松软虚土挖除，使坑底见到天然土为止，然后用与坑底天然土压缩性相近的材料回填，回填时应分层（不大于20cm）洒水夯实。b）施工时如遇到地下水位较高，或坑内积水无法夯实时，可用砂石或混凝土代替灰土回填。3.2.2膨胀土（橡皮土）或湿陷性黄土的处理：a）采用晾晒或掺石灰粉的办法降低土的含水量以后再施工。b）地基已发生颤动现象的应用碎石或卵石将泥挤紧或将泥挖除，挖出部分 应回填砂土或级配 砂石。3.2.3地下水处理 a）利用坑外集水井降低地下水位，当基坑渗水较多时，宜采用坑外集水井降低水位法,集水井深度比池底约低 1

21、00cm左右。4、沼气池的施工4.1现浇混凝土沼气池施工。4.1.1整体开挖浇注法按设计图纸尺寸挖掉全池土方，池墙外模利用原状土壁；池盖内模可用钢模、木模、砖模等。支模后浇注混凝土，要保证其整体性并确保池盖的几何 尺寸。混凝土浇捣应连续、均匀对称、振捣密实、不能留施工缝；浇捣程序 由下而上，池盖顶面原浆压实抹光，浇注完毕后注意浇水润湿养护。4.1.2支模外模：沼气池池底、池墙外对于适合直壁开挖的池坑，可利用坑壁作外模。土胎模的成型由 小变大，逐步修整。对于不适合直壁开挖的池坑，宜采用砖 作外模。内模：沼气池的池墙、池盖可采用钢模、木模或砖模。采用砖模时，砖块必须浇水湿润，保 持内潮外干，砌筑灰

22、缝不漏浆。4.1.3混凝土模板及支撑的质量要求：a）要有足够的强度和刚度，能承受混凝土重量及施工荷载且不变形；b）构造简单、易于拆除、浇筑，便于运输;c）接缝严密、不漏浆，模板内侧要求严密整齐、平滑干净、无杂物。4.1.4混凝土材料的要求：a）水泥优先选用硅酸盐水泥，也可使用矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥。水泥标号选用325号以上，结块水泥不允许使用；b）石子采用径2 Ocm 4 0cm碎石或卵石，级配合理，空隙率不大于45% ;针状、片状小于15% ;压 碎指标小于10% 20% ;泥土杂质含量用水冲洗后小于2% ;石子强度大于混凝土强度等级1. 5倍；c）水选用饮用水；d）砂宜采用中砂

23、，要求不含有机杂物，水洗后含泥量不大于3% ;云母含量小于 0.5%。4.1.5混凝土的拌制。4.1.5.1原材料的计量，应采用重量法4.1.7.2塑性混凝土应在浇捣完毕后12h内，进行覆盖并浇水；硬性混凝土度等级提高15%，配合比中水灰比宜控制在0 65 0 75，新拌制的混凝土坍落度应控制在 3cm 5cm。4.1.6混凝土浇捣4.161混凝土应采用机械振捣，局部面积较小时可用人工捣实。a）混凝土振捣宜采用插入式振动器，采用垂直振捣；b）振捣要求：由于振动棒下部的振幅较大，因此每一插点在振捣时应将振动棒上下抽动5cm 10cm，使振捣均匀。每次插入应将振动棒头插进下层未 初凝的混凝土中5c

24、m左右，使上下层结合密实。插入时，要使其顺利地进入， 防止碰撞钢筋、模板等，同时防止混凝土分层离析；拨出时要慢，使混凝土 能来得及填满振动棒抽出时形成的空洞，各插点的间距要均匀。混凝土振捣时间要掌握好，一般从现象上来判断，以混凝土不再显著下沉，基本上不再 出现气泡，其表面呈水平并出现水泥浆为合适。4.1.6.2混凝土浇捣前，应清除杂物，重新检查支模尺寸，并将模板浇水湿润。4.1.6.3振捣要求密实，无蜂窝麻面。4.1.7混凝土的养护4.1.7.1要求在平均气温高于 50C的条件下进行自然养护，外露的现浇混凝土应用湿草帘或湿麻袋将其覆盖，并浇水养护 在浇捣完毕后即应覆盖并加强浇水。4.1.7.3

25、浇水养护日期用普通水泥制作的混凝土不少于七昼夜，用矶土水泥、矿渣水泥、火山灰 水泥或在施工中掺 用塑性外加剂以及有抗渗性要求的混凝土不少于十二昼 夜。4.2砖砌体沼气池施工4.2.1对材料的要求：a）砖标号MU7.5以上，要求外形规则，无裂缝弯曲，声音清脆，质量均匀, 无过火、无欠火，不含爆裂物质。b）砂浆：采用 M5 M7.5号水泥砂浆。c）预制件（大板）：强度大于c15。要求尺寸准确、外形规则，便于运输、安 装。4.2.2池底的施工池底采用混凝土，浇捣后压实抹光，按设计尺寸做成曲面形状。4.2.3砖砌体施工砌筑要求如下:a）砖外形尺寸必须规整，棱角方正，边角无损坏;b）砌筑前应浇水润湿，润

26、湿程度以将砖砍断后砖心有1cm - 1 5cm的干心为好；c）砌筑时，每块砖的垂直缝内口要相互顶紧，外口嵌牢，砖的各面须下齐砖棱、上齐线，上下两圈砖应错缝，砂浆应饱满。d）注意浇水养护，避免灰缝脱水。4.3预制件（大板）沼气池的施工：a）大板外形要求严密，无蜂窝麻面，棱角无损坏，厚2.5cm以上；b）大板强度在C25以，板侧应预留锚固筋；c）安装时应在板间连接处两面用C15细石混凝土灌浆，锚固筋应搭接牢固。4.4进料管、活动盖及圈梁的施工：a）进料管与池体交接处，应用 C15号细石混凝土与池体浇牢，内外浇接长 度不应小于40cm，细石混凝土厚度应不小于 20cm，在进料管与池交接阳 角处，均应

27、用水泥砂浆抹成圆弧；b）活动盖安放时，要用粘性较大的黄泥粘结密实，为了防止密封黄泥干裂 漏气，活动盖板顶 上的水封槽应经常贮水；c）圈梁施工时，应在砌好的池墙上端做好砂桨找平层，然后支模，浇灌混凝土后压实抹光，抹灰宽度不小于20cm厚度不小于2cm，锚固筋应搭接牢 固。4.5组合式沼气的施工组合式沼气池是指池墙和池盖采用不同的构造和施工工艺，可根据各地的实际情况，因地制 宜选用。4.6密封层施工4.6.1砌块沼气池密封层的施工采用三灰四浆法”施工：a）基层用水灰比为0.6的水泥净浆均匀涂刷 1 2遍；b）底层抹灰用水灰比为 0.6的1 : 2水泥砂浆抹灰5mm厚，初凝前反复压实2 3遍；c）刷

28、纯水泥浆1遍，要求同4.6.1. （a）;d）中层抹灰1: 1 : 5水泥砂浆，厚 5mm，同b）;e）刷纯水泥浆1遍，要求同a）;f）面层抹灰1 : 1水泥砂浆，厚3mm，反复压实抹光，要求光洁、不翻砂；g）刷纯水泥浆1 2遍，要求同a）462现浇混凝土沼气池密封层的施工。按461，只是减去中层抹灰层。4.6.3密封涂料层施工采用密封涂料时，按采用涂料的使用说明书施工。农村家用沼气池的建造技术目前，随着科学技术的发展和农民生活条件的改变，以沼气为纽带实现 生态家园富民计划，将人畜粪便转化成有机肥料和燃料，改变农村千百 年来烟熏火燎之苦，提高农民的生活质量，改善农村环境，实现了家居 温暖清洁化

29、，庭院经济高效化，农业生产无害化。现在根据我市的特点， 经过反复示范推广的主要模式是， 在原有水压式、顶返水沼气池基础上 又进一步创新，新型户用沼气池技术主要包括有：曲流布料式沼气池、 旋流布料式沼气池、底层出料式沼气池等。目前在全市推广建造的沼气池大部分多为底层出料式沼气池，这种沼气池构造主要有发酵间、贮气箱、进料管、活动盖、导气管、底层出料口。 其技术要点是底层出料口不要过大，一般宽 0.4 0.45米，高0.5 米, 最高不要超过0.55米。以建造8立方米的沼气池为例：1.挖坑。开挖直径2.84米，深度2.2 米的坑糟。2.打底。厚度为0.26米，含底层砖渣石灰层0.2米，混凝土 层0.

30、06米。3.池身。池身高一般为1.1米。4.拱顶高度0.66米。5.活 动盖。盖的上沿直径为0.57米，下沿直径0.52米。6.进料管。一般进 料管长1米，直径为0.3米，在池身部分0.5米。池身外0.5米，保持 一定的倾斜度。建池操作规程和施工工艺主要把握好以下几点：1.首先选择在背风向阳处，便于三结合（猪圈、厕所、沼气池的适当位置）。其次按设计尺寸 进行放线开挖，开挖直径和深度必须按标准要求进行，然后将池墙修圆光滑。2.池底施工。3.池墙施工。4.安装进料管。5.拱顶。6.密封层施工。7.活动盖施工。8.底层出料口、沼液池的施工。沼气池材料准备，按8立方米大的沼气池计算，一般需粘土砖120

31、0块,水泥13袋（650公斤），建筑沙300公斤，小细沙2立方米，大砖渣 1立方米，小砖渣或石子 1立方米等。建沼气池的大小是根据用户及用气量的多少而规划，例如养殖厂及养殖专业户，需要建大型或中型沼气池，建池的材料随着池型的增大而增加 建池原材料，并要认真核算和设计，才能施工建池。（郭瑞莲）沼气池的建造技术1沼气的基本知识1.1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

32、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（C02）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一一结构简单的化合物；再就是在甲烷细菌的作用下，将简单 的化合物加工成产品 一一即生成甲烷。1.2沼气的成分沼

33、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%。1.3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20 C、0.1千帕时，100单位体积的水

34、，只能溶解 3个单位体积的甲烷。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? C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0.55千克柴油或0.8千克煤炭充分燃烧后放出的热量。从热效率分析，每立方米沼气所能利用的热量，相当于燃烧3.03千克煤所能利用的热量。编辑本段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

35、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。2.1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圭寸闭，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 )

36、。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。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

37、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416千帕(即40160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 0.15米31

38、米3左 右。(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。2.2变型的水压式沼气池(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。2.3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

39、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

40、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 未产气时，进料管、发酵间、水压间的料液在同一水平面上。 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。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

41、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。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。编辑本段沼气池的设计3.1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

42、”是指池型以圆柱形为主，池容612立方米，池深2米左右，圆形沼气池具有以 下优点：第一，根据几何学原理，相同容积的沼气池，圆形比方形或长方形的表面积小，比较省料。第二，密闭性好，且较牢固。圆形池内部结构 合 理，池壁没有直角，容易解决密闭问题， 而且四周受力均匀，池体较牢固。第三，我国北方气温较低，圆形池置于地下， 有利于冬季保温和安全越冬。第四，适于推广。无论南方、北 方，建造圆形沼气池都有利于保证建池质量，做 到建造一个，成功一个，使用一个，巩固一个，积极稳步地普及推广。小，是指主池容积不宜过大。浅，是为了减少挖土深度，也便 于避开地下水，同时发酵液的表面积相对扩大，有利于产 气，也便于出

43、料。(3) 坚持直管进料，进料口加算子、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。进料口加算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。3.2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

44、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

45、) 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

46、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般在1 : 41 : 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 5米，矢 跨比为1 : 5，厚度为10厘米的混凝土拱盖，其边缘最大拉力约为 10吨），以

47、免出现裂缝和下塌的危险；其次，池墙质量必须牢固。池墙基础（环形基础）的宽度不得小于40厘米（这是工程构造上的最小尺寸），基础厚度不得小于25厘米。一般基础宽度与厚度之比，应在1:（1.52）范围内为好3.3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0.15立方米，冬季约可产气0 .1立方米左右，一般农村五口人的家庭，每天煮饭、烧

48、水约需用气1.5立方米（每人每天生活所需的实际耗气量约为0.2立方米，最多不超过0.3立方米）。同时，应考虑生产用肥。因此，农村建池，每人平均按 1.52立方米的有效容积计算较为适宜（有效容积一般指发酵间和贮气箱的总容积）。根据这个标准建池，人口多的家庭，平均有效容积少一点，人口少的家庭，平均有效容积多一点；北方地区一般气温较低，可多一点，南方地区一般 气温较高，可少一点。如一个五口人的家庭，建造一个810立方米的沼气池，管理得好，所产沼气基本上能满足一家人一年四季煮饭、烧水或点灯的需要，在北方即使在冬季气温较低， 产气量有所减少的情况下，仍可供煮两餐饭或烧开水用。所以一 般家庭养猪存栏 61

49、0头，日光 温室面 积在100150米2 , 可建6、8、10米3的沼气池为宜。对于建在野外的四位一体生 态型大 棚模式，一般 模式”面积为667平方米（1亩）左右，这时, 养猪头数可增 力口，沼气池容 积大一些为好，但这不是绝对的， 因为若沼气池容积满足不了炊事用能及蔬菜生产用肥的需要，可由外界补充能源及肥料，从而使模式”正常运行。编辑本段沼气池的施工技术4.1备料建一个8立方米的沼气池需要水泥1吨、砂子2立方米、碎 石（规格13厘米）0.6立方米、红 砖600块、陶瓷管（直径2030厘米）12根、钢筋（直径14毫米）1.2米。如果建10立方米沼气池，其水泥、砖、砂再增加10%，若建6立方米

50、沼气池，则水泥、砖、砂比 8立方米沼气池用量 要减少10%。4.2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：划出总体平面。划出温室、猪舍面积，猪舍在东侧或西侧。划出模式”宽度中心线。以 0为起点，在猪舍内侧找出池的中心点0,以0为圆心，以池的半径加6厘米为半径划圆，确定池的位置。确定进料口、出料口位置。要在 模式”宽度中心线上确定为进料口中心点和位于 日光温室内的 出料口中心点，用白灰做好标记。4.3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，

51、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 10厘米。进料口超高地面2厘米，如果挖得过深使沼气池低于地平面，影响配套使用，挖得过浅使沼气池突出地面，给养猪和日光温室施肥造成困难。具体尺寸如表2.1所示。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6厘米划圆，刮掉 阻 碍通道

52、的砂土，边挖边修整池坑，直到设计深度为止。池坑挖好后马 上将池底修成锅底形状；由锅底中心至水压间底部挖一条U形浅槽，下返坡度5%。对于土质松散的地方，地面以下8 0厘米应放坡取土，坡度大小要看土质松散程度而定，以坑壁不坍塌为原 则，同时挖好进、出料口坑。如有地下水出现， 池底要挖集水坑， 以便排水。建池时遇到地下水，可采用避、弓I、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。弓I ”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，

53、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。4.4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

54、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 W3厘米，泥土含量 2%混凝土浇筑工 序必须连续进行，间断时间不得超过1小时，浇筑时必须 振捣密实，防止出现蜂窝麻面现象。施工顺序如下：(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 50厘米，高70厘米，顶部起拱，但上口距池上拱角不得小于 35厘米，防止产气多时水面下返而跑气。(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