广西农村户用沼气池综合效益分析..doc

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。广西农村户用沼气池综合效益分析. 农村户用沼气池的建设基本过程 我国农村常用的家用沼气池池形一般为圆形、方形和长方形。实践证明以圆形池最好，目前修建也最多。 农村家用沼气池是生产和贮存沼气的装置，它的质量好坏，结构和布局是否合理，直接关系到能否产好、用好、管好沼气。因此，修建沼气池要做到设计合理，构造简单，施工方便，坚固耐用，造价低廉。 我省沼气建设统一采用国标gb/t47502021户用沼气池标准图集中的池形，并配套抽渣管。 一、户用沼气池主要工艺参数 池内正常工作气压800毫米水柱（8kpa）（1kpa=10cm水柱）时，24小时漏损率小于3%。（检验漏气只能用u型压力表不能使用膜盒压力表，看不出变化）最大投料量：沼气池池容的90%；水压间有效容积：日产气量的50%；地基允许承载力5吨/平方米（50kpa）；正常使用寿命20年以上。 二、圆筒型顶返水水压式沼气池 （一）构造 一般由发酵间（包括贮气室）、进出料管、水压间、活动盖、蓄水圈和抽渣管等组成。最佳结构几何关系：池盖矢跨比f1/d=1/5，池底反拱f2/d=1/8，池墙高h=1m，这样的比例结构合理，力学性能好，能克服压力和应力集中。 （二）水压式沼气池工作原理 当发酵间产生的沼气逐渐增多时，气压增高，出料间液面和池内液面形成压力差（压力表显示出来），将发酵间的清液压到出料间，直到内外压力平衡为止（气压水）；当用户使用沼气时，池内压力减小，出料间的清液便压回池内以维持新的平衡（水压气），不断地产气和用气，使发酵间和液面不断地升降，始终维持压力平衡的状态。 三、建池规划与选址 1、沼气池容积的确定 沼气池容积指发酵池净空容积；要根据建池户每日的发酵原料数量，用气量和产气率、用肥数量等因素来确定池容。在农村，按每人每天平均用气量0.30.4立方米，45口人的家庭每天煮饭、点灯需用气1.5立方米。发酵池容积=用气量÷产气率。 广东气温高，每立方米池容产气率0.25立方米以上，45口人的家庭建池68立方米较适宜，每天投料量约为46头中猪的粪便量加上一家人每天的粪尿。 体重1kg的鸡年排放粪便可产沼气3m3（0.01）鸡粪发酵含h2s较高，体重50kg的人年排放粪便可产沼气15m3（0.04），体重50kg的猪年排放粪便可产沼气90m3（0.25），体重500kg的牛年排放粪便可产沼气350m3（0.96）。农作物秸秆难以消化，必须预先堆沤。（首先将秸秆铡成3厘米左右）不要单独用鸡粪、人粪和红薯渣启动，因为这类原料在沼气细菌少的情况下，料液易容易酸化，使发酵不能正常进行。 2、沼气池选址 选择背风向阳、土质好、地下水位低和出料方便的地方建池，尽量避开竹林和树木；池址与灶具的距离尽量靠近，一般控制在25m以内（考虑压力损失）；沼气池布局采用“三结合”，即沼气池、猪圈、厕所联通建造，达到人、畜粪便能自流入池。优先采用新型高效、圆、小、浅池型。 （1）相同容积的沼气池，圆形比方形的表面积小，可省工、省料40%以上；受力均匀，池体牢固；内壁没有直角，容易解决密封问题。 （2）沼气池并不是修得越大，产气越多。应根据建池户发酵原料来源、用气量、用肥数量等情况具体规划，保证原料充足，便于管理。 （3）深度浅的沼气池池底压力比深池相对小些，有利于沼气细菌的活动和气体的扩散，产气比较高。 一般户用沼气池深度宜在2米左右。 建池季节选择：尽量避开寒冷的冬季（建后不易启动）和雨季（地下水位高）现浇混凝土圆筒形沼气池材料量： *6m3：水泥12包，中砂1.13m3，碎石1.25m3；*8m3：水泥14包，中砂1.4m3，碎石1.6m3；*10m3：水泥17包，中砂1.58m3，碎石1.71m3； *8m3砖砌圆筒形沼气池。水泥16包，红砖1300块，中砂1.5m3，碎石1m3。 四、建池材料要求 采用75号（mu7.5）以上普通粘土砖（红砖、青砖），尺寸：240×115×53（大面、条面、顶面）。 质量要求：外形规则无裂缝翘曲，声音清脆，质量均匀，无过火、无欠火（欠火色浅、声哑、强度低、耐久性差；过火色深、声响、有弯曲变形）。现浇混凝土采用150号（c15），盖板、进、出料管采用200（c20）混凝土预制。中砂：含泥量小于3%，云母含量小于0.5%。碎石：直径0.53厘米，含泥量小于2%。水泥特性： *水泥：优先选用425号普通硅酸盐水泥（简称普通水泥）。水泥正常储存条件下三个月后其强度也会降低1020%，购买时注意出厂期不超过3个月，结块的水泥不准使用。国产水泥初凝时间一般在13小时之间，终凝时间58小时。一般水泥标号应是砼标号的1.52.0倍为宜，不宜用低标号水泥配制高标号砼，否则水泥用量过大，使砼收缩过大*水灰比：将砼中用水量与水泥用量的质量比（最大水灰比不超过0.65）。水灰比小，即用水量少，水泥稠密相应混合物流动性小，粘聚性、保水性好。相反水灰比大，混合物太稀容易流浆，粘聚性、保水性差。在满足所要求的坍落度（2-4cm）将砼混合物分三层装入坍落筒的前提下，不应增大水灰比。 五、户用沼气池施工操作规程 （一）池坑放线 池坑放线时，先定好中心桩和标高基准桩，中心桩和标高基准桩必须牢固不变位。以中心桩为圆心，校正沼气池。用标高基准桩确定±0.00高度，即建成后池面的高度。池坑开挖放线尽量采用直壁开挖，不放坡。圆筒形池上圈梁以上部位适当放坡。主池取土直径池身净空直径池墙厚度×2。 主池取土深度蓄水圈高拱顶厚度拱顶矢高池墙高度池底矢高池底厚度。 （二）池型布置 水压间设计：要求无效水压间容积为零，当水压间液面达到溢流口时，气箱内的沼气压力达到设计标准。水压间高度：池内液面下降和水压间液面上升产生的压强等于设计压强800毫米水柱。顶置式水压间可避免主池受力不均衡，而引起结构裂缝。进出料管一般采用对称布置，抽渣管套在出料管里。抽渣器作用：抽取池底沉渣，并进行人工强制回流搅拌。使原料分布均匀，增加微生物接触面，提高活性，提高产气量。（静态发酵导致结壳、沉淀、分层） （三）现浇混凝土的拌制 人工拌制时，每立方米混凝土的水泥用量不少于275kg（无筋），如配合比和含水量不当，混凝土干后强烈收缩，出现裂缝。水灰比一般控制在0.650.55，水泥、砂、石、水用量允许误差±23%。混凝土的强度：随龄期的增长而提高，在正常养护条件下，开始37天内发展较快，7天可达设计强度的60%，28天达设计强度，以后逐渐变慢。计量单位：m3（二oo三年建筑工程综合定额） c15： 32.5（r）水泥0.311t、中砂0.59m 3、碎石（20mm）0.87m 3、水0.2m3c20： 32.5（r）水泥0.341t、中砂0.59m 3、碎石（20mm）0.87m 3、水0.2m3c15： 32.5（r）水泥0.271t、中砂0.59m 3、碎石（40mm）0.88m 3、水0.2m3c20： 32.5（r）水泥0.321t、中砂0.59m 3、碎石（40mm）0.88m 3、水0.2m3以上材料用量均以凝固的密实体积计示。配制损耗已计入材料中。质量配合比（水泥：砂：碎石：水）150号（水灰比w/c=0.72） 280kg：772kg：1166kg：167kg=1： 2.76： 4.16：0.6200号（水灰比w/c=0.62） 300kg：704kg：1236kg：160kg=1： 2.35： 4.12：0.53425号水泥，碎石粒径20mm，砂含水率2%，石子含水率0.5%，sp（砂率）=0.4，sp=0.36 （四）池底施工 池坑挖好后，先将池基原状土夯实，然后进行池底施工，池底圈梁与池底用150号砼一次浇捣成形。 池底浇捣前要清理好浮土，若池底为淤泥时，先用大块石作垫层压实，再用碎石填平，然后浇灌1： 5.5的水泥砂浆。避免沼气池建成后下沉，造成进、出料管与池身联结处发生拉裂事故。 常用地基处理方法。换土、夯实、增铺块石垫层、打桩等方法。 （五）现浇混凝土池墙浇筑 池底捣好后，在混凝土达初凝期前（13小时）将模板装好（ 12、 14、16块），用150号砼一次浇捣池墙、上圈梁、池盖。 进、出料管的施工和回填土应与主墙在同一标高处同时进行。插入池墙部位用混凝土加强。进、出料管内表面应刷纯水泥浆3遍。 要求：每层2030cm，用钢钎振捣密实，无蜂窝麻面，池盖外表采用原浆或1： 2.5水泥砂浆反复压实抹光。 对已浇筑完毕的混凝土，应在12小时内加以覆盖（稻草、水泥纸等），24小时后连续浇水养护7昼夜以上。当日平均气温低于5时不得浇水。（砼的强度是通过水泥水化逐步发展的，温度较低时强度发展就慢，当温度低于0时，水泥水化停止，砼甚至会因受冻而遭破坏。干燥使砼失水，水化作用不正常，砼结构疏松，产生干缩裂缝而影响砼强度和耐久性。） （六）拆模 拆模时间夏天3648小时，冬天3天。 （七）回填土 回填土应以好土对称均匀回填，分层夯实。而拱盖上的回填土，必须待混凝土达到75%的设计强度后进行。7天可达设计强度的60%浇捣前，应清除杂物，将模板浇水湿润、采用螺旋式上升的程序一次浇捣成形，间隔时间不得超过1小时。 六、砖砌圆筒形沼气池施工 1、池底施工同上。 在池底和圈梁具有一定强度后，通常是23天后可砌筑池墙。a.砌块先浸水，保持面干内湿； b.砖块砌筑应横平竖直，内口嵌牢，砂浆饱满，竖缝错开；c.注意浇水养护砌体，避免灰缝脱水； d.若无条件紧贴坑壁砌筑时，池墙外围回填土必须回填密实。回填土含水量控制在%25%之间，以“手捏成团，落地开花”为宜，可渗入30%的碎石、石灰渣和碎砖瓦块等，对称、均匀回填夯实，边砌筑边回填。 e.上圈梁用150号混凝土浇成斜面作池盖支座，立即进行池盖砌筑或待圈梁混凝土达到70%强度后再进行砌筑池盖。 2、池盖砌筑 采用“无模卷拱法”施工。砌筑时用曲率半径线（1.96m）控制池盖的几何尺寸，砌筑砂浆粘性要好，灰缝要饱满，灰缝均匀错开，每砌一块砖，用准备的麻绳挂扶，砌完一圈后用小块扁石楔紧砖缝，每砌筑三层砖，池盖外壁要用1：3的水泥砂浆压实抹光，厚度要达到2cm，并均匀地做好5cm厚的回填土。 七、混凝土预制板沼气池施工 优点：容易实现工厂化、规范化、商品化生产和降低成本、缩短工期、加快建设速度等。池坑开挖放线，按沼气池的几何尺寸，加上背夯回填土15cm宽度进行放线。池底和水压间底部为现浇混凝土。从入料口开始摆放砌筑，池墙砌筑要找平水。砌体砂浆要饱满密实，板间接头牢固，组砌方法正确，不允许出现通缝或联通缝隙。砌体外缝采用c20细石混凝土灌缝，砌体内缝用1： 2.0水泥砂浆，分两层勾缝与池内壁相平。砌筑池盖时先在池中心设立高1.5m，宽75cm的四方形支架，放置好蓄水圈，在圈上按22cm园周划分好12等分标记，对称安装池盖板。 节约原材料约30%，缩短工期40%。（厚薄一致，装拆模和混凝土硬化工序）预制件包工包料250元/套，出厂价350元/套，建池人工300元，6包水泥预制，7包水泥倒池底、批荡等。610m3圆筒形沼气池曲率半径（1.74m、1.96m、2.18m） 八、密封层施工 （一）操作要求 1、沼气池刚性防渗层四层抹面法施工要求。施工时，务必做到分层交替抹压密实，以使每层的毛细孔道大部分切断，保证防水层具有较高的抗渗防水性能。施工时应注意素灰层与砂浆层应在同一天内完成。即防水层的前两层基本上连续操作，后两层连续操作。素灰层要薄而均匀，不宜过厚，否则易起壳。水泥砂浆揉浆，用木抹子来回用力压实，使其渗入素灰层。水泥砂浆初凝前，待收水70%（用手指压有少许水润出现而不易压成手迹）时进行收压工作，用木抹子抹光压实。 2、沼气池刚性防渗层四层抹面法施工要求。施工时，务必做到分层交替抹压密实，以使每层的毛细孔道大部分切断，保证防水层具有较高的抗渗防水性能。施工时应注意素灰层与砂浆层应在同一天内完成。即防水层的前两层基本上连续操作，后两层连续操作。素灰层要薄而均匀，不宜过厚，否则易起壳。水泥砂浆揉浆，用木抹子来回用力压实，使其渗入素灰层。水泥砂浆初凝前，待收水70%（用手指压有少许水润出现而不易压成手迹）时进行收压工作，用木抹子抹光压实。 （二）密封层施工 首先用钢丝刷将混凝土表面打毛，清除表面残留的灰浆等，并浇水清洗干净内壁，充分浸湿。第一层素灰用水灰比为0.4的绸素水泥浆均匀涂刷一遍。（结合层）。第二层水泥砂浆层厚10mm用水灰比为0.4的1：3水泥砂浆，在素灰初凝时进行，要使水泥砂浆薄薄压入素灰层，以使第 一、二层结合牢固。水泥砂浆初凝前，用木抹子将表面抹平、压实。（起骨架和护素灰作用）。第三层水泥砂浆层厚4-5mm操作方法同第二层。用水灰比为0.4的1： 2.5（体积比）水泥砂浆，分次用木抹子抹压12遍，最后再压光。（起骨架和防水作用）第四层素灰层厚2mm水灰比0.37-0.4a：分两次用铁抹子往返用力刮抹，先抹1mm厚素灰用为结合层，填实基层孔隙，随后再刮抹1mm厚的素灰，厚度要均匀。b：用湿毛刷或排笔蘸水泥浆在素灰层表面依次均匀水平涂刷一遍，以堵塞和填平毛细孔道，增加不透水性，最后刷素浆12遍，形成密封层。（防水、密封作用） （三）涂料密封层施工涂料选用经过省、部级鉴定的密封涂料，涂料施工要求和施工注意事项应按所购产品的使用说明书要求进行。拱盖的结合部，进、出料口的结合部局部加厚，批成圆角。 （四）养护 批荡3天后放水养护，7天后进行试压查漏。建池完工24小时后，如下大雨应及时向池内加水，加水量应是池内装料的一半容积。以防止地下水位上涨，鼓坏池体。 （五）注意事项 m7.5水泥砂浆（计量单位：1m3）： 32.5（r）水泥0.273t、中砂1.198m 3、水0.2m375号砂浆采用425号水泥配制重量比为1： 7.2配制1m375水泥砂浆=208kg水泥+1500kg砂 一般情况下当砂含水率在2%左右时，配制1m3砂浆需用1m3砂。以满足砂浆流动性要求确定用水量。 砂浆中用水泥用胶结料时，常温下制备34小时内必须用完，否则过了水泥的初凝时间再使用，砂浆强度降低，气温超过30，必须23小时内用完。使用藏龙牌jx-型沼气池密封剂（秦光沼气密封材料厂，张平013909178324）每68m3池用1kg，每公斤购买价约16元，每池节约水泥50100kg，减少用工23个，既节约建池资金，又可提高沼气池的使用寿命。（克服面层涂料易脱落、易水解、寿命短等缺点）使用方法：将密封剂袋放入开水中加热，溶化后，剪开袋口，倒进容器中加56倍水稀释，按溶液：水泥=1：5的比例将水泥与溶液混合配成溶剂浆粉刷。*1：3水泥砂浆填补池体砖缝 用水灰比为0.4的纯水泥浆均匀涂刷1遍。用水灰比为0.4的1：3水泥砂浆均匀粉刷全池5mm厚，初凝前反复压实23遍。刷纯水泥浆1遍。1： 2.5水泥砂浆粉刷全池，厚5mm，反复压实收光。 用密封涂料刷沼气池内表面，形成连续均匀的覆盖膜，堵塞和封闭砂浆表层的孔隙，防止漏气发生。涂刷时，要水平垂直交替粉刷。 九、沼气池整体施工质量检验方法（1）直接检查法 池体内表面应无蜂窝、麻面、裂纹、砂眼和孔隙无渗水痕迹等目视可见的明显缺陷，粉刷层不得有空鼓或脱落现象。 （2）试压查漏（水试压法和气试压法） 水试压法。向池内注水，水面至零压线位时停止加水，待池体湿透标记水位线后，观察12小时，当水位无明显变化时，表明发酵间及进出料管水位线以下不漏水之一后方可进行试压。（如水位下降至一定位置后，不再继续下降，这时要标好水位线，在水位线上方认真寻找裂缝和孔隙进行修补。） 气试压法。试压前，密封好活动盖，安装好u型气压表。继续向池内加水，当气压表水柱差达到800毫米水柱时，停止加水，记录水面高度，稳压观察24小时，当气压表水柱差下降在3%即2cm以内时，可确认为抗渗性能符合要求。（气温变化有影响）当压力表水柱上升到一定位置，如水柱先快后慢地下降说明是漏水，以较均匀速度下降是漏气。在使用中，如发现水柱向进气相反的方向移动，即出现负压，说明沼气池漏水，水柱移动停止或移动到一定高度不再变化，说明沼气池是漏气或轻微漏气。 活动盖密封。将粘土锤碎，与一定量石灰粉干拌均匀，加水拌和揉搓成胶泥状，把软泥铺在池口，安放好活动盖用力压实，活动盖间隙要均匀再用三合土把间隙填满并夯实，面批水泥，然后用水养护。 活动盖封好后3天才试压。 十、地下水处理 如遇地下水，应采取引水沟、集水井和无底玻璃瓶等排水措施，及时将积水排除，做到快挖快建。 一般处理池底浸水方法是。在池坑开挖成型后，在池底做6cm×10cm十字形盲沟，池底中心设集水坑，大小、深度可按渗水量而定，一般不大于25厘米。盲沟内填碎石或碎瓦片，直至集水坑使浸水集中排出，然后立即浇筑混凝土，同时在集水坑中进行人工或机械排水，确保水位面不超过混凝土面。待浇注混凝土48小时后停止排水，整池施工完毕后，再处理集水坑。 集水坑处理方法。先将碎石填入集水坑离池底15厘米左右，然后快速浇注高标号细石混凝土至池底。留下引水孔，待细石混凝土达到设计强度的70%以上时，用松木塞塞紧预留孔，上边用高标号细石混凝土抹平。 若地下水流量较大。在池坑2米以外设1-3个深井，使井底比池底低8001000mm，由池壁盲沟或池底十字形盲沟将水引至深井，用人工或机械抽现深井集水，使水位降至施工操作面以下。 十一、安全建池 （1）防止塌方。一般土质好时，地下水位低的地基，池壁采用直立开挖，严禁挖成上凸下凹的“洼岩洞”。对土质不好的沙土、松软土要 采取加固措施，以防塌方。挖出的土方要放在距池坑0.7米以外。不要在坑壁附近堆放重物。 （2）采取无模卷拱法施工池盖时，池盖上面不能站人和放置重物，防止跨塌，待施工24小时后第二次用土密实后方可站人。 （3）及时加盖。沼气池建成后，进、出料口要及时加盖，以防人、畜掉在池中淹溺。（4）用电灯在沼气池内照明施工时，要防止电器漏电、触电。十 二、沼气池维修 （1）裂缝处理：先将缝子剔成v形，周围拉毛，用纯水泥浆扫刷一遍，再用1：1的水泥砂浆填塞漏处，压实、抹光，等水泥浆12h小时凝固后，用纯水泥浆涂刷2-3遍。（2）抹灰层翘壳、脱落。应先将翘壳部份铲掉，重新仔细粉刷。 （3）如漏气原因不明，找不出明显的裂缝，可将气箱洗刷干净，再用纯水泥浆或1：1的水泥砂浆粉刷2-3遍，最好用密封涂料处理。 （4）导气管与池盖交接处漏气可将其周围部分剔开，拨出导气管，重新灌筑标号较高的水泥砂浆或细石混凝土。 （5）池墙浇筑好后，地下水由池墙渗入，可将范围适当凿大，用硅酸钠（水玻璃）溶液拌和水泥填充、堵塞。 （6）池底下沉或池墙脱开，可将裂缝剔开一条宽2cm，深3cm的沟槽，在沟槽内浇注一层200号细石混凝土，使之连接成一体。 第 15 页 共 15 页