水压式沼气池建设设计说明书1.1沼气池发展的研究与现状亚、非、拉许多国家都或多或少在农村建立了一些沼气池。

如在1983一1984年，巴西建3033口，使用率达60%，古巴建池552口，使用率60%;危地马拉建池105口，使用率58%。

洲的阿尔及利亚原属法国殖民地，法国人塔谢尼尔·爱斯曼(Ducellie:lsman)于1938年在国国立农业学校就开始了厌氧消化的研究并取得了成果，于1941年和1942年取得法国专，引起了广泛关注，荣获了国家工业促进会授与的金质奖章。

肯尼亚T·H·Hutchinson在954年开始研究猪粪的消化，他的一个家庭用消化器，每天产沼气12m，。

在东南亚国家，如菲律宾，主要的研究活动集中在国家科学技术研究所、菲律宾大学以马亚农场。

在国家科学技术研究所的指导下，已建成3100个中国台湾型沼气池。

南朝鲜已建池20，000多口，我国台湾也建池近万口。

早在上世纪60年代.我国农村地区就出现了沼气池.农户只需在自家屋后挖一个4至103m的池子.用石灰或粘土密封池底和四壁.留一个填料口和一个出渣口.然后每周大概填入13m猪、牛等牲畜粪便和尿液.并注意不让肥皂水、洗衣粉水等碱性物质流入沼气池.就可以实现沼气原料的自然发酵.用这种方法产生的沼气.可供3至5人的农户全天照明和做饭.可以说是既便宜又方便。

自上世纪70年代.随着农村圈养牲畜的增多.沼气原料日益丰富.而且由于十分适用于农村大食堂和煮大锅猪食等.对于沼气的利用在当时一呼百应.几乎风靡全国农村。

目前，中国约有二千万人口使用了沼气，年产招气十亿多立方米，是世界上建造沼气发酵装置最多的国家。

近几年来，推广沼气已从农村发展到城镇。

在城镇，结合环境保护，在发酵原料比较集中而数量比较稳定的农牧场、食品厂、酒厂等轻工企业单位，兴建了一万多个大、中型沼气池，发酵总容积约31万多立方米。

城镇推广大、中型沼气池经济效益比小型农村家用沼气池显著。

四川省乐至果酒厂修建了2x1O00澎的发酵装置，日产沼气3000m3，发酵后的制酒废液，COD 去除率为92%，BOD去除率达95%，大大减轻了对环境的污染。

所产沼气除供应一个2x120千瓦的沼气发电站和4吨卡车外，还解决了全厂职工的生活用能，余下的沼气直接为烧煤锅炉助燃。

除环境效益外，五年就可收回投资。

我国农村家用沼气池，绝大多数是混凝土结构的水压式沼气池，有1一2万个是红泥塑料半塑式或分离浮罩式沼气池。

据典型测试和调查，在南方一个正常使用的家用沼气池，一般一年可产沼气250一300m3，能解决八至十个月的炊事燃料，加_L肥料收入，在2一3年内就可以从所获得的直接收益中收回建池投资。

水压式沼气池世界上称为中国式沼气池，它象印度的哥巴沼气池一样，是农村家用沼气池的一种典型池型，现在已为第三世界各国采用推广。

1.2 厌氧制沼在能源利用方面的优点我国在垃圾回收及综合利用方面有着长期实践和成功经验。

20世纪90年代以来，政府日益重视垃圾量的减量化和资源化，一部分城市还开展了垃圾分类收集的试点工作，并且绝大部分城市已将垃圾分类收集、资源化综合利用作为城市垃圾处理的重要内容进行规划，但就整体水平而言，我国城市垃圾的减量化与资源化工作才刚刚起步，远远落后于发达国家，垃圾回收和综合利用的前景十分广阔。

沼气作为一种清洁的可再生能源.不仅可供照明、做饭、取暖.而且废渣经过发酵和脱硫后.由于病菌较少.还可以作为一种很好的有机肥.有利于防止土地板结。

其中厌氧制沼技术在能源利用方面主要有以下几方面的优点：（1）可再生性：沼气资源均为年复一年，可以不断再生的生物能源。

并且随着农业生产的发展而增加，是“取之不尽，习不之竭”的。

（2）分散性：农村地域辽阔，人口众多，居住分散，沼气资源丰富多样，各地都有。

为就地开发、就地使用提供了方便的条件。

（3）多用性：沼气资源既可以投入沼气池发酵产生沼气，也可以直接作为燃料，供炊事之用；还可以用作饲料，发展畜牧业；用作肥科，发展农业生产；用作工业原料，发展造纸工业等。

2 水压式沼气池介绍2.1 水压式沼气池的结构水压式沼气池是一种埋设在地下的立式圆筒形发酵池，池盖和池底是具有一定曲率半径的壳体，主要结构包括进料间、发酵间、出料管、水压间、导气管几个部分。

2.1.1进料间进料间使用混凝土浇筑的水泥管，包括进料口和进料管，一般做成斜管插入池墙至发酵间，以方便进料。

进料管的下端开口位置的上沿，应在从池底到气箱顶盖的1/2～1/3处，不能太高或太低。

太高，会缩小气箱的容积，使沼气池贮存量减小。

太低，投入的发酵原料不易进到发酵间的中心部位。

池子浅时，进料管要安在池底到气箱顶盖的2/3处（即上部占2/3）；池子深时，进料管安在池底到气箱顶盖的中间（即据上部和下部各占1/2处）。

进料间的大小，依据沼气池的容积大小而定，但一般不宜太大。

2.1.2 发酵间和气箱发酵间和气箱，这两部分实际上是一个整体，即沼气池容积下部是发酵间，上部是气箱。

他们是产生和贮存沼气的地方。

因为沼气轻，又不溶于水，所以各种有机物在发酵间经发酵产生出来的沼气，都上升到顶盖下部，排挤发酵液倒进、出料间，使沼气充满气箱。

当沼气贮气量逐渐增加时，压力随之增大，沼气占有的体积也相应增加。

发酵间和气箱的空间总体积，成为沼气池的有效容积。

容积多大合适，要看使用沼气数量的多少而定。

2.1.3出料管和水压间出料管又称水压箱。

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，可以使气箱内的沼气保持相对的压力，起到水压箱的作用，并兼做平时小出料作用。

水压间的容积大小，要根据沼气池的沼气产量的高低、气压大小和贮气方式而定。

2.1.4 导气管导气管的主要作用是输送沼气。

他的下端固定在活动盖板上，与气箱相通；上端接输气管，将沼气输送到沼气炉里。

2.2 水压式沼气池的原理下图为水压式沼气池的结构：图2.1 水压式沼气池工作原理示意图水压式沼气池是一种埋设在地下的立式圆筒形发酵池，池盖和池底是具有一定曲率半径的壳体，主要结构包括加料管、发酵间、出料管、水压间、导气管几个部分（结构如上图所示）其工作原理为：产气阶段，发酵池内发酵产气，发酵间的气压随产气量增加而增大，造成水压间液面高于发酵间液面：使用沼气时，发酵间压力减小，水压间液体被压回发酵间。

在设计沼气池时，可以采用增大有效水压间容积的方法(即增大有效水压间表面积)，这样，在逐步加料的过程中，可以提高零压线的位置，增加发酵间的容积，提高产气率，提高沼气的利用率，料液也不会从水压间溢出。

3 设计原则及基本参数3.1 设计原则（1）沼气池宜建在畜圈或厕所地表以下，进料间与人、畜粪入口相连通。

（2）坚持适用、卫生、平面布局合理，外型美观。

（3）池盖顶端复土厚度不小于200mm 。

（4）强度安全系数K≥2.65。

（5）正常使用寿命20年以上。

3.2 设计基本参数（1）气压：池内正常工作压力≤mm 800水柱（即压强厘米公斤08.0=P ）。

（2）池容产气率：指每立方米发酵池容积1昼夜的产气量，单位为3m 沼气/（3m d •）。

我国通常采用的池容产气率包括15.0、2.0、25.0和3.0几种，本设计为330.2()m m d •。

（3）贮气量：指气箱内的最大贮气量。

农村家用水压式沼气池的最大贮气量以h 12产气量为宜，其值与有效水压间的容积相等。

（4） 池容：发酵间的容积。

农村家用水压式沼气池的池容积有43m 、63m 、83m 、103m 等几种。

本设计为10.53m 。

（5）投料率：之最大限制投入的料液所占发酵间容积的百分比 ，一般在%85～%95之间为宜。

本设计投料量为小于发酵间总容积的%90。

（6）地面活荷载：200Kg/m 2（7）池盖覆土最薄处厚：≥250mm（8）地基允许承载力：≥5t/m 2（9）未考虑池内产生负压力情况。

4 设计计算书4.1 工艺流程设计采用自然温度连续投料发酵工艺，以人、禽畜粪便及蔬菜秸秆为发酵原料，定时定量投料和出料，简单工艺流程如下。

人畜粪便（青草及农业废物）→进料间→厌氧发酵间→水压间→农田。

4.2 发酵间各部分尺寸的确定（1）沼气池的直径根据用户平面布置确定。

考虑充分利用土地资源、平面布局紧凑的原则，确定沼气的直径为=D 2.5m 。

（2）池盖球体矢高1f 11αD f =式中：D ——圆柱体形池身直径，m ；1α——直径矢高的比值，该值一般取在5～6，本设计取1α5=。

代入数据得：1 2.550.5f m ==（3）池盖削球体净容积1Q)3(621211f R f Q +=π式中： 1f ——池盖球体矢高，m ；R ——池身圆柱体内半径， 2.5 1.2522D R m ===。

代入数据得：2231 3.14160.5(3 1.250.5) 1.36Q m =⨯⨯⨯+= （4）池底削球体矢高2f22αD f =式中：D ——圆柱体形池身直径，m ；2α——直径与池底矢高的比值，该值一般取在8～10，本设计取28α=。

代入数据得：2 2.50.318f m == （5）池底削球体净容积3Q)3(622223f R f Q +=π式中：R ——池身圆柱体内半径，m 。

2f ——池底削球体矢高，m 。

代入数据得：2233 3.14160.31(3 1.250.31)0.786Q m =⨯⨯⨯+= （6）发酵间池身圆柱体净容积2Q312Q Q V Q --=式中：1Q ——池盖削球体净容积，3m ；3Q ——池底削球体净容积，3m ；V ——发酵间总容积，3m 。

代入数据得：210.5 1.30.788.42Q =--=3m（7）发酵间池身圆柱体高的H22RQ H π= 式中：2Q ——发酵间池身圆柱体净容积，3m ；R ——池身圆柱体内半径，m 。

代入数据得：28.42 1.713.1416 1.25H m ==⨯ （8）池盖削球体内表面积1S)(2121f R S +=π式中：R ——池身圆柱体内半径，m ；1f ——池盖球体矢高，m 。

代入数据得：2221 3.1416(1.250.5) 5.70S m =⨯+=（9）圆柱体池身内表面积2S2S RH π2=式中：R ——池身圆柱体内半径，m ；H ——池身圆柱体高的，m 。

代入数据得：2S 2 3.1416 1.25 1.7113.43=⨯⨯⨯=2m（10）池底削球体内表面积3S3S )(222f R +=π式中：R ——池身圆柱体内半径，m ；2f ——池底削球体矢高，m 。

代入数据得：2223 3.1416(1.250.31) 5.21S m =⨯+=（11）发酵间内总表面积S321S S S S ++=式中：1S ——池盖削球体内表面积，2m ；2S ——池身圆柱体内表面积，2m ；3S ——池底削球体内表面积，2m 。