沼氣池的構(gòu)建

熱心網(wǎng)友：沼氣池的建造技術(shù)編輯本段　　1 沼氣的基本知識(shí) 　　1.1 沼氣及其產(chǎn)生過程 　　沼氣是有機(jī)物質(zhì)在厭氧環(huán)境中，在一定的溫度、濕度、酸堿度的條件下，通過微生物發(fā)酵作 用，產(chǎn)生的一種可燃?xì)怏w。由于這種氣體最初是在沼澤、湖泊、池塘中發(fā)現(xiàn)的，所以人們叫 它沼氣。沼氣含有多種氣體，主要成分是甲烷(CH4)。沼氣細(xì)菌分解有機(jī)物，產(chǎn)生沼氣的 過程，叫沼氣發(fā)酵。根據(jù)沼氣發(fā)酵過程中各類細(xì)菌的作用，沼氣細(xì)菌可以分為兩大類。第一類細(xì)菌叫做分解菌，它的作用是將復(fù)雜的有機(jī)物分解成簡(jiǎn)單的有機(jī)物和二氧化碳(CO2)等 。它們當(dāng)中有專門分解纖維素的，叫纖維分解菌；有專門分解蛋白質(zhì)的，叫蛋白分解菌；有 專門分解脂肪的，叫脂肪分解菌；第二類細(xì)菌叫含甲烷細(xì)菌，通常叫甲烷菌，它的作用是把 簡(jiǎn)單的有機(jī)物及二氧化碳氧化或還原成甲烷。因此，有機(jī)物變成沼氣的過程，就好比工廠 里生產(chǎn)一種產(chǎn)品的兩道工序：首先是分解細(xì)菌將糞便、秸稈、雜草等復(fù)雜的有機(jī)物加工成半 成品——結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的化合物；再就是在甲烷細(xì)菌的作用下，將簡(jiǎn)單的化合物加工成產(chǎn)品—— 即生成甲烷。 　　1.2 沼氣的成分 　　沼氣是一種混合氣體，它的主要成分是甲烷，其次有二氧化碳、硫化氫(H2S)、氮 及其他 一些成分。沼氣的組成中，可燃成分包括甲烷、硫化氫、一氧化碳和重?zé)N等氣體；不可燃成 分 包括二氧化碳、氮和氨等氣體。在沼氣成分中甲烷含量為55%～70%、二氧化碳含量為28%～44%、硫化氫平均含量為0.034%。 　　1.3 沼氣的理化性質(zhì) 　　沼氣是一種無色、有味、有毒、有臭的氣體，它的主要成分甲烷在常溫下是一種無色、無味 、無臭 、無毒的氣體。甲烷分子式是CH4，是一個(gè)碳原子與四個(gè)氫原子所結(jié)合的簡(jiǎn)單碳?xì)浠衔?。甲烷對(duì)空氣的重量比是0.54，比空氣約輕一半。甲烷溶解度很少，在20℃、0.1千帕?xí)r，100單位體積的水，只能溶解3個(gè)單位體積的甲烷。 　　甲烷是簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物，是優(yōu)質(zhì)的氣體燃料。燃燒時(shí)呈藍(lán)色火焰，最高溫度可達(dá)1?400? ℃左右。純甲烷每立方米發(fā)熱量為36.8千焦。沼氣每立方米的發(fā)熱量約23.4千焦，相當(dāng)于 0.55千克柴油或0.8千克煤炭充分燃燒后放出的熱量。從熱效率分析，每立方米沼氣所能 利用的熱量，相當(dāng)于燃燒3.03千克煤所能利用的熱量。 家用沼氣池的類型編輯本段　　隨著我國沼氣科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和農(nóng)村家用沼氣的推廣，根據(jù)當(dāng)?shù)厥褂靡蠛蜌鉁?、地質(zhì)等 條件，家用沼氣池有固定拱蓋的水壓式池、大揭蓋水壓式池、吊管式水壓式池、曲流布料水 壓式 池、頂返水水壓式池、分離浮罩式池、半塑式池、全塑式池和罐式池。形式雖然多種多樣， 但是歸總起來大體由水壓式沼氣池、浮罩式沼氣池、半塑式沼氣池和罐式沼氣池四種基本類型 變化形成的。與四位一體生態(tài)型大棚模式配套的沼氣池一般為水壓式沼氣池，它又有幾種不 同形式。 　　2.1 固定拱蓋水壓式沼氣池 　　固定拱蓋水壓式沼氣池有圓筒形(見圖2.1)、球形(見圖2.2)和橢球形(見圖2.3) 三種池型。這種 池型的池體上部氣室完全封閉，隨著沼氣的不斷產(chǎn)生，沼氣壓力相應(yīng)提高。這個(gè)不斷增高的 氣壓，迫使沼氣池內(nèi)的一部分料液進(jìn)到與池體相通的水壓間內(nèi)，使得水壓間內(nèi)的液面升高。 這樣一來，水壓間的液面跟沼氣池體內(nèi)的液面就產(chǎn)生了一個(gè)水位差，這個(gè)水位差就叫做“水 壓”(也就是U形管沼氣壓力表顯示的數(shù)值)。用氣時(shí)，沼氣開關(guān)打開，沼氣在水壓下排出 ；當(dāng)沼氣減少時(shí)，水壓間的料液又返回池體內(nèi)，使得水位差不斷下降，導(dǎo)致沼氣壓力也隨之 相應(yīng)降低。這種利用部分料液來回串動(dòng)，引起水壓反復(fù)變化來貯存和排放沼氣的池型，就稱 之為水壓式沼氣池。 　　水壓式沼氣池，是我國推廣最早、數(shù)量最多的池型，是在總結(jié)“三結(jié)合”、“圓、小、 淺”、“活動(dòng)蓋”、“直管進(jìn)料”、“中層出料”等群眾建池的基礎(chǔ)上，加以綜合提高而形 成的 ?！叭Y(jié)合”就是廁所、豬圈和沼氣池連成一體，人畜糞便可以直接打掃到沼氣池里進(jìn)行發(fā)酵?！皥A、小、淺”就是池體圓、體積小、埋深淺。“活動(dòng)蓋”就是沼氣池頂加活動(dòng)蓋板。  　　水壓式沼氣池型有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： 　　(1)池體結(jié)構(gòu)受力性能良好，而且充分利用土壤的承載能力，所以省工省料，成本比較低。  　　(2)適于裝填多種發(fā)酵原料，特別是大量的作物秸稈，對(duì)農(nóng)村積肥十分有利。 　　(3)為便于經(jīng)常進(jìn)料，廁所、豬圈可以建在沼氣池上面，糞便隨時(shí)都能打掃進(jìn)池。 　　(4)沼氣池周圍都與土壤接觸，對(duì)池體保溫有一定的作用。 　　水壓式沼氣池型也存在一些缺點(diǎn)，主要是： 　　(1)由于氣壓反復(fù)變化，而且一般在4～16千帕(即40～160厘米汞柱)壓力之間變化。這對(duì)池 體強(qiáng)度和燈具、灶具燃燒效率的穩(wěn)定與提高都有不利的影響。 　　(2)由于沒有攪拌裝置，池內(nèi)浮渣容易結(jié)殼，又難于破碎，所以發(fā)酵原料的利用率不 高，池 容產(chǎn)氣率(即每立方米池容積一晝夜的產(chǎn)氣量)偏低，一般產(chǎn)氣率每天僅為0.15米3/米3 左右。 　　(3)由于活動(dòng)蓋直徑不能加大，對(duì)發(fā)酵原料以秸稈為主的沼氣池來說，大出料工作比較困難 。因此，出料的時(shí)候最好采用出料機(jī)械。 　　2.2變型的水壓式沼氣池 　　(1)中心吊管式沼氣池(見圖2.4) 將活動(dòng)蓋改為鋼絲網(wǎng)水泥進(jìn)、出料吊管，使其有一管三 用的功能(代替進(jìn)料管、出料管和活動(dòng)蓋)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，降低了建池成本，又因料液使沼氣 池拱蓋經(jīng)常處于潮濕狀態(tài)，有利于其氣密性能的提高。而且，出料方便，便于人工攪拌。但 是，新鮮的原料常和發(fā)酵后的舊料液混在一起，原料的利用率有所下降。 　　2.3無活動(dòng)蓋底層出料水壓式沼氣池 　　無活動(dòng)蓋底層出料水壓式沼氣池是一種變型的水壓式沼氣池。該池型將水壓式沼氣池活動(dòng)蓋 取消，把沼氣池拱蓋封死，只留導(dǎo)氣管，并且加大水壓間容積，這樣可避免因沼氣池活動(dòng)蓋 密封不嚴(yán)帶來的問題，在我國北方農(nóng)村，與“模式”配套新建的沼氣池提倡采用這種池型。 本書將介紹該種沼氣池的建造技術(shù)。無活動(dòng)蓋底層出料水壓式沼氣池的構(gòu)造如圖2.10所示 。沼氣池為圓柱形，斜坡池底。它由發(fā)酵間、貯氣間、進(jìn)料口、出料口、水壓間、導(dǎo)氣管等 組成。 　　(1)進(jìn)料口與進(jìn)料管 進(jìn)料口與進(jìn)料管分別設(shè)在豬舍地面和地下。廁所、豬舍及收集的人畜 糞便，由進(jìn)料口通過進(jìn)料管注入沼氣池發(fā)酵間。 　　(2)出料口與水壓間 出料口與水壓間設(shè)在與池體相連的日光溫室內(nèi)。其目的是便于蔬菜生 產(chǎn)施用沼氣肥，同時(shí)出料口隨時(shí)放出二氧化碳進(jìn)入日光溫室內(nèi)促進(jìn)蔬菜生長。水壓間的下端 通過出料通道與發(fā)酵間相通。出料口要設(shè)置蓋板，以防人、畜誤入池內(nèi)。 　　(3)池底 池底呈鍋底形狀，在池底中心至水壓間底部之間，建一U型槽，下返坡度5%，便于 底層出料。 (4)工作原理 ①未產(chǎn)氣時(shí)，進(jìn)料管、發(fā)酵間、水壓間的料液在同一水平面上。②產(chǎn)氣時(shí)， 經(jīng)微生物發(fā)酵分解而產(chǎn)生的沼氣上升到貯氣間，由于貯氣間密封不漏氣，沼氣不斷積聚，便 產(chǎn)生壓力。當(dāng)沼氣壓力超過大氣壓力時(shí)，便把沼氣池內(nèi)的料液壓出，進(jìn)料管和水壓間內(nèi)水位 上升，發(fā)酵間水壓下降，產(chǎn)生了水位差，由于水壓氣而使貯氣間內(nèi)的沼氣保持一定的壓力。 ③用氣時(shí)，沼氣從導(dǎo)氣管輸出，水壓間的水流回發(fā)酵間，即水壓間水位下降，發(fā)酵間水位上 升。依靠水壓間水位的自動(dòng)升降，使貯氣間的沼氣壓力能自動(dòng)調(diào)節(jié)，保持燃燒設(shè)備火力的穩(wěn) 定。④產(chǎn)氣太少時(shí)，如果發(fā)酵間產(chǎn)生的沼氣跟不上用氣需要，則發(fā)酵間水位將逐漸與水壓 間水位相平，最后壓差消失，沼氣停止輸出。