如何建造100立方米的沼氣池?

【專家解說】：2 沼氣池的建造技術(shù) 2.1 沼氣的基本知識 2.1.1 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)簡單的化合物；再就是在甲烷細(xì)菌的作用下，將簡單的化合物加工成產(chǎn)品—— 即生成甲烷。? 2.1.2 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%。 2.1.3 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，是一個碳原子與四個氫原子所結(jié)合的簡單碳?xì)浠衔?。甲烷對空氣的重量比是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個單位體積的甲烷。? 甲烷是簡單的有機(jī)化合物，是優(yōu)質(zhì)的氣體燃料。燃燒時呈藍(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。? 2.2 家用沼氣池的類型? 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蠛蜌鉁亍⒌刭|(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。 2.2.1 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)生了一個水位差，這個水位差就叫做“水 壓”(也就是U形管沼氣壓力表顯示的數(shù)值)。用氣時，沼氣開關(guān)打開，沼氣在水壓下排出 ；當(dāng)沼氣減少時，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，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?！盎顒由w”就是沼氣池頂加活動蓋板。 ? 水壓式沼氣池型有以下幾個優(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，糞便隨時都能打掃進(jìn)池。? (4)沼氣池周圍都與土壤接觸，對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厘米水柱)壓力之間變化。這對池 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)由于活動蓋直徑不能加大，對發(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，出料的時候最好采用出料機(jī)械。? 2.2.2 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、出料管和活動蓋)，簡化了結(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)曲流布料水壓式沼氣池(見圖2.5) 該池型是由昆明市農(nóng)村能源環(huán)保辦公室于1984年設(shè)計成功的一種新池型。它的發(fā)酵原料不用秸稈，全部采用人、畜、禽糞便。原料的含水量 在95%左右(不能過高)。該池型有如下特點(diǎn)：? (1)在進(jìn)料口咽喉部位設(shè)濾料盤。? (2)原料進(jìn)入池內(nèi)由布料器進(jìn)行半控或全控式布料，形成多路曲流，增加新料擴(kuò)散面，充分 發(fā)揮池容負(fù)載能力，提高了池容產(chǎn)氣率。? (3)池底由進(jìn)料口向出料口傾斜。? (4)擴(kuò)大池墻出口，并在內(nèi)部設(shè)隔板，塞流固菌。 (5)池拱中央、天窗蓋下部吊籠，輸送沼氣入氣箱。同時，利用內(nèi)部氣壓、氣流產(chǎn)生 攪拌作用，緩解上部料液結(jié)殼。 (6)把池底最低點(diǎn)放在水壓間底部。在傾斜池底作用下，發(fā)酵液可形成一定的流動推力，實(shí) 現(xiàn)進(jìn)出料自流，可以不打開天窗蓋把全部料液由水壓間取出。? 2.2.3 其他各種變型的水壓式沼氣池? 除了上述兩種變型的水壓式沼氣池外，各地還根據(jù)各自的具體使用情況，設(shè)計了多種其他變型的水壓式沼氣池型。如：為了減少占地面積、節(jié)省建池造價、防止進(jìn)出 料液相混合、增加 池拱頂氣密封性能的雙管頂返水水壓式沼氣池(見圖2.6)；為了便于出料的大揭蓋水壓式沼 氣池(見圖2.7)和便于底層出料的圓筒形水壓式沼氣池(見圖2.8)；為了多利用秸草類發(fā)酵 原料而采用的弧形隔板、干濕發(fā)酵水壓式沼氣池(見圖2.9)。