沼气池设计规范

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。本标准适用于传、水泥为建筑材料，人畜粪便为主要发酪原料的半连续发酪的家用小型（发隙间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GBJ3-88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厕所地表

2、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200mm。3.4 强度安全系数K>2.653.5 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13KPa。33333333.1.1.2 产气率：0.15m/m.d;0.2m/m.d;025m/m.d;0.3m/m.d。1.1.3 投料量1.1.3.1 最小投料量按发酪间总容积的50%。1.1.3.2 最大投料量按发酪间总容积的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

3、废物）-进料间-厌氧发酯间-水压（出料）间-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酯间。4.3 形状及平面布局形状及平面布局按GB/T4750选用。4.3.1 发隙间的形状以圆形为主，受占地面积限制或地下水位较高的，可将发隙间设计成椭球形或单跨拱长方形。4.3.2 平面布局一4.3.2.1 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隙间平面，出

4、料间应低于发隙间平面。4.3.2.3 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 厌氧发酯间容积4.4.1 发酪间容积计算公式V=(V1-V2)K1(1)式中：V-发酪间容积m3;V1-发酯料液体积m3;V2-气室容积m3;K1-容积保护系数，取0.91.05o4.4.1.1 发料液体积;V1=(n1+n2)k2+n3T(2)式中：V1-发酯料液体积m3;n1是产人粪便总量。按常住人口X0.006m3/头，d0.0013m3/头，d取值m3;n2一是产牲畜粪便总量。按养猪头

5、数X0.006m3/头，d0.15m3/头，d取值m3;n3每日舍外能定量收集粪便总量m3k2-收集系数，取值0.51.0;T一原料滞留期(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(3)式中：V1-发酯料液体积m3;V2一气室容积m3;K3一原料产气率，按本规范4.1.2取值。4.4.2 发酪间的容积不小于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一5.1 发隙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几

6、何尺寸。发隙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 发隙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一圆柱体形池身直径m；a1一直径矢高的比值，取56。5.1.2.2按下式计算池盖削球体净容积Q1=兀/6f1(3R2-R)(5)式中：Q1一池盖削球体净容积m3;兀一圆周率，取3.1416;f1一池盖削球体矢高m；R一池身圆柱体内半径mo1.1.3 发隙间池身圆柱体将容积和池墙高度1.1.3.1 发隙间池身圆柱体净容积Q2=V-Q1-Q3(6)式中：Q2一发隙间池身圆柱体净容积m3;

7、V一发酪间总容积m3;Q1一池盖削球体净容积m3;Q3一发隙间池底削球体净容积1.1.3.2 发隙间池身圆柱体同度H=Q2/兀R2(7)式中：兀一圆周率，取值3.1416;R一发隙间池身圆柱体半径m；H一发隙间池身圆柱体高度m。1.1.4 发隙间池底削球体矢高和净容积。1.1.4.1 按下式计算池底削球体矢高。f2=D/52(8)式中：f2一池底削球体矢高m；D一池身圆柱体直径m；a2一直径与池底矢高的比值，取值810。1.1.5 按下式计算池底削球体净容积。Q3=%/6f2(3R2-f22)(9)式中：Q3一发酪间池底削球体净容积m3;兀一圆周率，取3.1416;f2一池底削球体矢高m;R一

8、池身圆柱体内半径mo5.2 表面积发酪间内总表面积按下式计算S=S1+S2+S3(10)式中：S内总表面积m2;S1一池盖削球体内表面积m2;S2一池身圆柱体内表面积m2;S3-池底削球体内表面积m2。5.2.1 池盖削球体球面内表面积计算。5.2.1.1 按下式计算池盖削球面曲率半径：p1=D2+4f12/8f1=R2+f1/2f1(11)式中：p1一池盖削球面曲率半径m;R一池身圆柱体内半径m;D一池身圆柱体内直径m；f1一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兀p1f1=兀(R2-+-R-)(12)式中：S1一池盖削球面内表面积m2;R一池身圆柱体半径

9、m；p1一池盖削球面曲率半径m；f1一池盖削球面矢高m；兀一圆周率，取3.1416。5.2.2 圆柱体池身内表面积S2=兀DH(13)式中：S2一池身圆柱体内表面积m2;D一池身内圆柱体直径m;H一池身圆柱体高度m；兀一圆周率，取3.1416。5.2.3 池底削球体内表面积5.2.3.1 按下式计算池底削球体曲率半径p2=D2+4f1a2/8f2=R2+f22/2f-2(14)4中：p2一池底削球体曲率半径m；D一池身圆柱体内直径m；R一池身圆柱体内半径m;f2一池底削球体内矢高5.2.3.2 按下式计算池度削球体内表面积S3=2兀p2f2=兀（R2+-f-2-2-）（15）式中：S3-池底削

10、球体内表面积m2;p2一池底削球体曲率半径m;f2一池氏削球体矢高m；R一池身圆柱体内半径m；兀一圆周率，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X厚=720mmx420mmx80mm,中部预留长*宽=360mmx150mm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的防蛆线。有条件的应在内表面贴光面瓷砖或玻璃。2.3.1 进料口（管）由上部长方形槽和下部圆管组成。a）上

11、中长方形槽几何尺寸是长x宽><深=600mmx320mmx500mm；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30°5.3.2 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=n1XmX30+1000（16）式中：Q4一人粪处理坑容积m3;n1一人均日产粪便量kg；m一进厕人数，人；30粪便处理时间，天。5.4 出料间（水压间）5.4.1 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

12、形，也可以是椭圆形或长主形；b）发隙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，宽度500mm700mm。5.5 发隙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 可采用传与现浇混凝土、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

13、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：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1.1.1.1 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/m3;b）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

14、的均布荷载标准值一般取2KN/m2;d）气压荷载：一般取12kp。1.1.1.2 作用于池墙上的荷载：a）由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）池内发酯料液液压荷载；f）池内气压荷载。1.1.1.3 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）池内发酯料液液压荷载；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。1.1.1.4 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。1.

15、1.1.5 对池盖环向力最不利组合是：池盖自重+覆土荷载+气压荷载。1.1.2 池盖支座荷载组合池盖支座荷载最不利组合是：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。1.1.3 池墙荷载组合。1.1.3.1 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。1.1.3.2 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。1.1.4 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

16、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 构造要求一6.4.1 用于修建沼气池的砌块和砂浆，按GBJ3-的规定，应符合下列强度等级要求：a）烧结普通传的强度等级：MU10M?"b）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GBJ10-8921.1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C20o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时，钢筋间距不大于200mm,钢筋直径不小于6.5mm。6.4.3 各部位的断面要求：a）球形池盖的混凝土厚度不小于60mm;b）池墙厚度：用于弧形