农村能源沼气池建设技术讲解

农村能源沼气池建设技术讲解沼气利国利民，它不但能够改善农村生产生活条件，优化 农村用能结构，而且还能促进农业增效、农民增收和生态良性循 环。推动了绿色有机农业生产的发展，带动了畜牧业的发展，推 进新农村建设。具有很好的经济、生态、社会和环境效益。沙坡头区从 2003年开始实施农村沼气国债项目，坚持以项 目带动、政府扶持、农户自筹的建设方针。截止 2010 年 8 月在 农村推广建设“一池三改”户用沼气池 8000 多座，小型养殖联 户沼气池 8 座，大型养殖场大型沼气池 5 处，遍布沙坡头区 12 个镇乡。随着沼气池建造技术的不断完善和沼气生产技术的不断 开发利用，以沼气池为纽带的“一池三改”“改厨、改厕、改圈” 和“四位一体”、“猪沼果”及“五配套”等生态家园模式建设， 推广沼气综合利用，保护了生态环境，改善了农村庭院环境，减 少了农民的投入，增加了农民的收入。我市沙坡头区根据本地自然条件和生产实际情况，主要推广 建造8立方米水压式沼气池，可满足一户 35人日常生活所用， 8 立方米园桶形沼气池，由发酵池气室和水压间组成。几何尺寸 为：池墙高 1米，内径 2.7米，上拱上矢高0.54米，下底深 0.34 米，沼气池底到拱顶中心垂直为 1.88 米，水压间有效容积 1.2立方米。一、建造 8立方米沼气池材料选择建造一座 8立方米沼气池所需建材，水泥（425）标号 1吨，水洗卵石（13厘米）2.5 立方米，中沙 2 立方米，无孔小红砖800块和少量钢筋，PVC进出料管一套。二、8 立方米沼气池的制作1、建池位置的选择建造沼气池的位置一般选择在通风、向阳、地势较高平台， 占地面积 14 平方米以上，厕所 2 不小于平方米、猪舍用地不大 于 12 平方米，沼气池和厨房的距离不得超过 25 米。2、建造沼气池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。发酵池直径 2.9 米，深 2 米，水压间直径 1.2 米，深 2.1 米。规 划出厕所、猪舍方位面积，找出发酵池中心点，画出半径 145 厘 米的半径圆圈，水压间 60 厘米半径圆圈，确定进料口、出料口 位置，用白灰做好标记。3、挖池坑8 立方米沼气池均采用地下掩埋式，沼气池土方工程采用大 开挖的施工工艺。首先，应确定好正负零的高度。池坑深度按设 计确定，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， 影响猪舍地平面的平整。为了减少材料损耗，池坑要规圆上下垂 直。对于土质良好的地区坑壁可挖直，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，并将池底浮土夯实。在土质差、地下水位高处建 池，必须挖排水坑，池底下面必须铺设 20 厘米厚的沙卵石垫层， 其垫层的施工可先铺砌卵石后用细沙垫实石缝，再用混凝土浇 筑，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O4、沼气池施工（1）建设 8立方米水压式户用沼气池现场施工 采用砖混结构建设沼气池，一般采用组合式建池。地上部分 建猪舍、厕所，地下部分建池底、池墙、水压间，上部采用砖混 结构，下部采用砖模混凝土整体现浇，池拱盖及水压间上部采用 砖砌。在现场浇拌制混凝土时 ，必须控制灰、砂、卵石比例 1:3： 3,灰、灰浆比例1:3。卵石中最大粒径 3厘米。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。(2) 池墙及水压间的浇筑 池墙及水压间下部的浇筑采用砖模混凝土浇筑，砖模的施工法是：先把砖用水浸湿，防止拆模困难。内壁每块砖横向砌筑， 每层砖砖缝错开，不用带灰口，做到砌一层砖用混凝土浇筑一层， 外壁混凝土厚度 1012厘米，振捣密实后再砌第二层。池墙高1 米，厚01米。水压间分两部分，下部分高度1米，直径为90cm 每块砖竖立砌筑，方法与主池相同，上部分高度 1.1 米，直径为 1.071.1 米。(3) 砌筑大出料口拱门 大出料口拱门与主池相连，为了便于施工及出料，其通道口宽 50 厘米，高 65 厘米，顶部起拱，但上口距池上拱角不得小于 35 厘米，防止产气多压力增大时水面下返而跑气。采取砖面平砌 7 块砖后开始拱顶，拱顶竖立砌砖 8 块。(4) 主池上矢拱盖的砌筑 沼气池上矢拱盖用砖砌，砖块平面拱砌形成内高 0.54 米拱 模，砖模上面浇筑 1012 厘米厚的混凝土，振实后用细灰磨光。 沼气池一般采用直管进料，在砌筑池拱盖前要安装好进料管，一 般用直径200毫米、长600毫米、壁厚3毫米以上PVC管，插入 池内深度拱角250300毫米，紧贴池壁30度斜角为宜，将PVC 进料管用 8号铅丝环一周留30 厘米长铅丝头进行加固，再用砂 灰四周进行填实镇实。砌筑拱盖时，用铁钩或15寸钢管固定 砖，先由进料管处开始砌。砌筑拱盖的砖，要选择质量好的，先 用水浸湿，保持外湿内干，用1 ： 2水泥砂灰砌筑，砂灰和易性 要好，灰口饱满，砖与砖要顶紧，每砌筑一圈，要用小石片嵌牢， 边砌筑边注意拱盖弧度，每砌筑 3 5 圈，拱盖外壁用 1： 3 水泥 砂灰抹严抹实， 拱角处第1 圈砖上层抹灰时，厚度要达到 30 50 毫米，用以代替圈梁。随砌随抹灰，随即由外向内均匀地回填 土。回填土前，进料管上部也要砌几层砖，防止回填土由进料管 进入池内，进料口宽以 240 毫米为宜，长度因户而异。注意第一 次回填土约60%即可，防止塌方 ，其余土量在次日池内密封前回 填一部分，整体池完工10 天后可全部回填完。在砌筑池拱盖的 同时，应把水压间一并砌好，并安装好规格1 1 0mm ，长 2 米 PVC 出料管，角度 30 度，管壁四周填实灰浆，防止漏水。当砌筑池拱盖要封口时，在拱顶正中央安放直径为 9 10 毫 米的导气管，插入深度以池内 密封层完工后露出1 0 毫米左右为 宜，拱顶中央用4条500700毫米长铁筋摆放成井字型，抹灰 要加厚加固，以防止沼气池运行时压力过大涨坏气箱。在导气管 周围，砌一个深 200 300 毫 米，边长 180 200 毫米的方型围 护墙，在输气管引出方向预留出缺口。猪舍地面以下可砌暗沟或 放一个内径为20 5 0 毫米铁管或塑料护管，以便引出输气管。 导气管上面盖上活动盖板， 防止输气管被猪啃坏。活动盖板规 格240毫米x 240毫米，厚度为5060毫米，可用2块红砖代替。（5）水压间池盖施工水压间池盖直径为 1.4 米，厚度 8厘米，盖中间留40 厘米 观察口，用 1012 个圆钢筋制作成“井”字型支撑骨架，采用 混凝土浇筑。其方法是选择一块足够面积的平地，夯实地基，画 出半径70 厘米的圆，用砖块沿线制作出一个圆形模具，在模具 中心点，用高10 厘米薄铁皮制作成直径40 厘米马蹄型圆锥体模 具，将模具固定好，采用灰、沙、石比例为 1:2:2 灰凝土浇筑， 底层先浇筑4 厘米厚的灰凝土，中间放置“井”型加固支撑骨架 再浇筑4 厘米厚灰凝土磨平后振实，并用原浆收光，增加强度。（6）沼气池密封层处理沼气池浇注后的第 23天，水泥沙浆已经基本凝固，就可 拆掉所有的砖模，打磨平整，清理出池内废渣。用1 ： 1的水泥 细沙浆对池壁进行粉刷，粉刷要仔细认真，特别注意进出料口 PVC 管和顶部导气管与灰凝土连接处要填实。主池水压间粉刷磨光完 毕后，对主池体内壁及水压间内壁进行密封层处理：基层刷浆， 刷纯水泥浆 56遍；将水泥与水调制成糊状，用视觉观察提起 粉刷刷子灰浆淋漓成糊淋状即可，浓度过大发生灰皮跳起，浓度 过稀刷到赤壁形成淋漓状，影响密封效果。首次粉刷时采用横向 刷浆，再次粉刷采用纵向刷浆，隔一天刷一次，旋回作业。中层 采用密封剂，每池 1公斤，先将密封剂用 8090度沸水浸泡稀 释，再加入纯水泥，调制成密封浆，形状与基层灰浆相同，粉刷 与基层相同，横纵交错隔一天粉刷一次，粉刷 45次为宜。重 点注意进出料口 PVC管和顶部导气管连接部位刷浆要仔细，防止 渗漏。（7）沼气池试压检查法 沼气池粉刷密封处理完毕后，采用水压法检验沼气池，一般 作法是首先将堵塞严实后，进行装水至进、出料口上端 40厘米 高度，观察 12小时，水位降低无明显变化，视为不漏水；再用 打气筒（机）充气（或灌水增压），使压力表达到设计压力的 50%， 观察24小时，若压力不降低，继续打气至设计压力，再观测 24 小时，压力降低值在设计压力的 3% 以内，视为不漏气。检查中 如有漏水、漏气者，须查明部位、原因。经修补使强度达到要求 后，再经复验合格，方可投料使用。未经复验合格者，不得勉强 使用。二、沼气生产沼气发酵又称为厌氧消化、厌氧发酵和甲烷发酵，是指有机 物质（如人畜粪便、秸秆、杂草等）在一定的水分、温度和厌氧 的条件下，被种类繁多、数量巨大、且功能不同的各类微生物的 分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等混合气体（沼气）的复杂 的生物化学过程。只有了解沼气发酵的多种微生物活动规律、生存条件及作 用，并按照微生物的生存条件、活动规律去修建沼气池，收集发 酵原料，进行日常管理，使参加发酵的各种微生物得到最佳的生 长条件，才能获得较多的产气量和沼肥，满足生产、生活的需要。沼气正常发酵的基本条件是：一是适宜的发酵原料碳化比在 2530:1；二是质优足量的菌种；三是严格的厌氧环境；四是适 宜的发酵温度;五是适度的发酵浓度；六是适宜的酸碱度1、沼气池第一次投料8 立方米沼气池第一次装料，原料的理论浓度为 4% 6%，换 算成实际量为鲜牛粪或猪粪 2.2立方米，接种物（已发酵的沼渣、 沼液）1 立方米，水 4 立方米（料液总量约占池容的 85%）。原 料药预先堆沤，做法是将干粪或鲜粪（指没有经过消毒处理）加 适量以料堆下部不渗出水为宜，料堆上加盖塑料薄膜，以集聚热 量加速菌种的繁殖。夏季堆沤 35 天，春秋季堆沤 57 天，加 水时应选用渠水或池塘水，有利于发酵启动，但水温不低于 20 摄氏度。2、沼气池的发酵、启动、放气、试火 选择晴天将已预处理的原料和准备好的接种物从进料口投 入池内加水密封好活动盖，35 天后放气试火。初期，所产生的 气体主要是酸化作用产生的二氧化碳，同时封池时气室内有大量 空气，气体中甲烷含量低，不能燃烧。所以，当沼气压力表压力 达到 4 个水压以上时，应放气试火。第一次放出的主要是二氧化 碳和空气，一般点不着。第二次当压力表再次上升到 4 个水压以 上时，再次试火，如果能点燃，说明原料发酵已经正常启动，以 后即可使用。3、沼气池的安全发酵沼气池的安全发酵一是严禁剧毒农药，有机杀菌剂、杀虫剂 以及抗菌剂；喷洒过农药的作物茎叶、刚消过毒的禽畜粪便；能 做土农药的各种植物如：大蒜、韭菜、葱、苦皮藤、马钱子果等 重金属化合物，如：盐类、电石、洗衣粉等加入池内。二是禁止 加入油枯、骨粉、磷矿粉等含磷物质。三是加入过多秸秆和青草 时，应同时加入适量草木灰或石灰水和接种物，以防料液酸化。 四是防止碱中毒避免加入过多含氮量高的人需粪便，发酵料液浓 度过大，接种物少，使氨态氮浓度过高引起的中毒现象。4、沼气池安全使用（1）沼气池进出料口和水压间要加盖，防止人畜掉入造成伤 亡。（2）经常观察压力表压力的变化，当产气旺盛，压力过大时 要立即用气，、放气，以防止胀坏气室，冲开池盖造成事故。当 产气正常压力过小时，应及时检查输气管道、开关、接头是否漏 气，并进行检修。（3）在输气管道最低处安装集水瓶，防止冷凝水冻冰，堵塞 输气管道。（4）寒冬季节，沼气池外漏地面的部分要做好防寒保暖措施（5）进出料管应设置防雨水设施，一般高出地面 10 厘米以 上，避开过水道。三、灶具管道的安装及安全使用1 、管道的安装沼气池的正常工作压力是 8 千帕（800 毫米水柱），因此，在 修建沼气池时要充分考虑池子与用气地之间的距离，如果距离太 远则会降低沼气的压力，影响沼气灶或灯的燃烧效果，一般来讲， 理想的距离应该控制在 25 米之内，最长的也不应超过 30 米距离 发外，输气管的粗细也应按内径 1 厘米的要求购买安装，当安装 输气管时不慎将管子折扁，应尽可能使其恢复正常状态，实在无 法还原的输气管应考虑马上更换新的管道，因为折扁的管子会严 重影响沼气灶的燃烧效果。在安装输气管时，应先挖好 3040 厘米深的防寒沟，将管道规范整齐的排列到沟内，试气后无漏气 现象再掩埋。保证沼气畅通无阻，折弯处应用管件连接。开关和 压力表、灶具的连接处一定要卡紧。天气寒冷时气管较硬，可用 热水烫一下，待其软后再开始连接，不要硬拼以免使输气管接头 受损开裂，造成不必要的损失。在输气管道距离地面最近的位置 安装凝水瓶（积水瓶），这样可以防止冬季冷凝水聚集冻冰，堵 塞输气管道。检查输气管是否漏气。当输气管和开关、脱硫器、灶具都 已连接到位后，先关闭脱硫器及灶具开关，再打开进入室内的输 气管上的开关，通入沼气，再用肥皂水或洗衣粉水检查各个连接 处有无漏气，同时检查压力表指示是否稳定，如一切正常，便可 正常使用。如果有漏气，则要查明漏气是来自在室内部分还是室 外部分，并及时处理。2、灶具的安全使用（1）沼气灶具的结构。常用的沼气灶具有不锈钢脉冲式和压电点火式两种，灶具 由喷嘴、调风板、引射器、燃烧头、点火总成五部分组成。（2）灶具的正确使用。沼气灶具安装时打开沼气灶具的包装，按照说明要求安装 灶具，如果是脉冲式点火灶应在电池盒安装电池；调风板的作用 是合理调节进风量，使沼气充分燃烧，火焰长而软时应调节风门 开打风门增加进风量，当火焰分明、短急有力为合适；新建沼气 池初次产气纯度低难以点燃，应先用火柴点燃，以免过多使用时 当沼气压力大，阀门要关小，沼气压力小，阀门要开大，不易超 压运行；锅底至火孔的距离约为 15 毫米，过高锅底都会影响正 常使用，沼气灶使用一段时间后应清洁燃烧头火孔，使火孔保持 通畅。