1、沼氣及其產(chǎn)生過(guò)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(guò)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(guò)程，叫沼氣發(fā)酵。根據(jù)沼氣發(fā)酵過(guò)程中各類(lèi)細(xì)菌的作用，沼氣細(xì)菌可以分為兩大類(lèi)。第一類(lèi)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(zhuān)門(mén)分解纖維素的，叫纖維分解菌；有專(zhuān)門(mén)分解蛋白質(zhì)的，叫蛋白分解菌；有 專(zhuān)門(mén)分解脂肪的，叫脂肪分解菌；第二類(lèi)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(guò)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。

    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%。

    3、沼氣的理化性質(zhì)

    沼氣是一種無(wú)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(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭 、無(wú)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。

    二、家用沼氣池的類(lèi)型

    隨著我國(guó)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(lái)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(lèi)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。

    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(jiàn)圖2.1)、球形(見(jiàn)圖2.2)和橢球形(見(jiàn)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(lái)，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(kāi)關(guān)打開(kāi)，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(lái)回串動(dòng)，引起水壓反復(fù)變化來(lái)貯存和排放沼氣的池型，就稱(chēng)之為水壓式沼氣池。

圖2.1  8米3圓筒形水壓式沼氣池型(單位：毫米)

 圖2.2  球形水壓式沼氣池構(gòu)造簡(jiǎn)圖

圖2.3  橢球形水壓式沼氣構(gòu)造簡(jiǎn)圖(單位：毫米)

    水壓式沼氣池，是我國(guó)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 。“三結(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。“圓、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?chē)寂c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厘米水柱)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(méi)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(lái)說(shuō)，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、變型的水壓式沼氣池

圖2.4  中心吊管式沼氣池

    (1)中心吊管式沼氣池(見(jiàn)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)曲流布料水壓式沼氣池(見(jiàn)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(jì)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(guò)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(pán)。

    (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(shí)，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(dòng)推力，實(shí)現(xiàn)進(jìn)出料自流，可以不打開(kāi)天窗蓋把全部料液由水壓間取出。

    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(jì)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(jià)、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(jiàn)圖2.6)；為了便于出料的大揭蓋水壓式沼氣池(見(jiàn)圖2.7)和便于底層出料的圓筒形水壓式沼氣池(見(jiàn)圖2.8)；為了多利用秸草類(lèi)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(jiàn)圖2.9)。

    4、無(wú)活動(dòng)蓋底層出料水壓式沼氣池

    無(wú)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(lái)的問(wèn)題，在我國(guó)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(shū)將介紹該種沼氣池的建造技術(shù)。無(wú)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(guò)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(zhǎng)。水壓間的下端通過(guò)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(guò)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。

    三、沼氣池的設(shè)計(jì)

    1、沼氣池的設(shè)計(jì)原理

    建造“模式”中的沼氣池，首先要做好設(shè)計(jì)工作?？偨Y(jié)多年來(lái)科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)與模式配套的沼氣池必須堅(jiān)持下列原則：

    (1)必須堅(jiān)持“四結(jié)合”原則“四結(jié)合”是指沼氣池與畜圈、廁所、日光溫室相連，使人畜糞便不斷進(jìn)入沼氣池內(nèi)，保證正常產(chǎn)氣、持續(xù)產(chǎn)氣，并有利于糞便管理，改善環(huán)境衛(wèi)生，沼液可方便地運(yùn)送到日光溫室蔬菜地里作肥料使用。

    (2)堅(jiān)持“圓、小、淺”的原則“圓、小、淺”是指池型以圓柱形為主，池容6～12立方米，池深2米左右，圓形沼氣池具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，根據(jù)幾何學(xué)原理，相同容積的沼氣池，圓形比方形或長(zhǎng)方形的表面積小，比較省料。第二，密閉性好，且較牢固。圓形池內(nèi)部結(jié)構(gòu)合理，池壁沒(méi)有直角，容易解決密閉問(wèn)題，而且四周受力均勻，池體較牢固。第三，我國(guó)北方氣溫較低，圓形池置于地下，有利于冬季保溫和安全越冬。第四，適于推廣。無(wú)論南方、北方，建造圓形沼氣池都有利于保證建池質(zhì)量，做到建造一個(gè)，成功一個(gè)，使用一個(gè)，鞏固一個(gè)，積極穩(wěn)步地普及推廣。小，是指主池容積不宜過(guò)大。淺，是為了減少挖土深度，也便于避開(kāi)地下水，同時(shí)發(fā)酵液的表面積相對(duì)擴(kuò)大，有利于產(chǎn)氣，也便于出料。

    (3)堅(jiān)持直管進(jìn)料，進(jìn)料口加箅子、出料口加蓋的原則  直管進(jìn)料的目的是使進(jìn)料流暢，也便于攪拌。進(jìn)料口加箅子是防止豬陷入沼氣池進(jìn)料管中。出料口加蓋是為了保持環(huán)境衛(wèi)生，消滅蚊蠅孳生場(chǎng)所和防止人、畜掉進(jìn)池內(nèi)。

    2、沼氣池的設(shè)計(jì)依據(jù)

    設(shè)計(jì)與“模式”配套的沼氣池，制定建池施工方案，必須考慮下列因素：

    (1)選擇池基應(yīng)考慮土質(zhì)  建造沼氣池，選擇地基很重要，這是關(guān)系到建池質(zhì)量和池子壽命的問(wèn)題，必須認(rèn)真對(duì)待。由于沼氣池是埋在地下的建筑物，因此，與土質(zhì)的好壞關(guān)系很大。土質(zhì)不同，其密度不同，堅(jiān)實(shí)度也不一樣，容許的承載力就有差異。而且同一個(gè)地方，土層也不盡相同。如果土層松軟或沙性土或地下水位較高的爛泥土，池基承載力不大，在此 處建池，承受不了，必然引起池體沉降或不均勻沉降，造成池體破裂，漏水漏氣。一般自然土層，每平方米容許承載力都超過(guò)10噸以上，在這樣的自然土層上建造沼氣池，是沒(méi)有什么問(wèn)題的。因此，池基應(yīng)該選擇在土質(zhì)堅(jiān)實(shí)、地下水位較低，土層底部沒(méi)有地道、地窖、滲井、泉眼、虛土等隱患之處；而且池子與樹(shù)木、竹林或池塘要有一定距離，以免樹(shù)根、竹根扎入池內(nèi)或池塘漲水時(shí)影響池體，造成池子漏水漏氣；北方干旱地區(qū)還應(yīng)考慮池子離水源和用戶(hù)都要近些，若池子離用戶(hù)較遠(yuǎn)，不但管理(如加水、加料等)不方便，輸送沼氣的管道也要很長(zhǎng)，這樣會(huì)影響沼氣的壓力，燃燒效果不好。此外，還要盡可能選擇背風(fēng)向陽(yáng)處建池。 

    (2)設(shè)計(jì)池子應(yīng)考慮荷載  確定荷載是沼氣池設(shè)計(jì)中一項(xiàng)很重要的環(huán)節(jié)。所謂荷載，是指單位面積上所承受的重量。如果荷載確定過(guò)大，設(shè)計(jì)的沼氣池結(jié)構(gòu)截面必然過(guò)大，結(jié)果用料過(guò)多，造成浪費(fèi)；如果荷載確定過(guò)小，設(shè)計(jì)的強(qiáng)度不足，就容易造成池體破裂。荷載的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)一般為：池身自重(按混凝土量計(jì)算)每立方米為2.5噸左右，拱頂覆土每立方米為2噸左右，池內(nèi)發(fā)酵原料每立方米容積為1.2噸左右，沼氣池產(chǎn)氣后池內(nèi)每平方米受壓為1噸左右。此外，經(jīng)常出現(xiàn)在池頂?shù)娜恕⑿蟮葔毫σ宰畲罅靠紤]為1噸左右。所以，地基和承載力至少不能小于每平方米8噸。

    (3)設(shè)計(jì)池子應(yīng)考慮拱蓋的矢跨比和池墻的質(zhì)量

    建造沼氣池，一般都用脆性材料，受壓性 能較好，抗拉性能較差。根據(jù)削球形拱蓋的內(nèi)力計(jì)算，當(dāng)池蓋矢跨比在1∶5.35時(shí)，是池蓋的環(huán)向內(nèi)力變成拉力的分界線；大于這個(gè)分界線，若不配以鋼筋，池蓋則可能破裂，因此，在設(shè)計(jì)削球形池拱蓋時(shí)矢跨比(即矢高與直徑之比。矢高指拱腳至拱頂?shù)拇怪本嚯x)一般在1∶4～1∶6之間；在設(shè)計(jì)反削球形池底時(shí)矢跨比為1∶8左右(具體的比例還應(yīng)根據(jù)池子大小、拱蓋跨度及施工條件等決定)。注意在砌拱蓋前要砌好拱蓋的蹬腳，蹬腳要牢固，使之能承受拱蓋自重、覆土和其他荷載(如畜圈、廁所等)的水平推力(一般說(shuō)來(lái)，一個(gè)直徑為5米，矢跨比為1∶5，厚度為10厘米的混凝土拱蓋，其邊緣最大拉力約為10噸)，以免出現(xiàn)裂縫和下塌的危險(xiǎn)；其次，池墻質(zhì)量必須牢固。池墻基礎(chǔ)(環(huán)形基礎(chǔ))的寬度不得小于40厘米(這是工程構(gòu)造上的最小尺寸)，基礎(chǔ)厚度不得小于25厘米。一般基礎(chǔ)寬度與厚度之比，應(yīng)在 1:(1.5～2)范圍內(nèi)為好。

    3、沼氣池容積的計(jì)算

    建造沼氣池，事先要進(jìn)行池子容積的計(jì)算，就是說(shuō)計(jì)劃建多大的池子為好。計(jì)算容積的大小原則上應(yīng)根據(jù)用途和用量來(lái)確定。池子太小，產(chǎn)氣就少，不能保證生產(chǎn)、生活的需要；池子太大，往往由于發(fā)酵原料不足或管理跟不上去等原因，造成產(chǎn)氣率不高。目前，我國(guó)農(nóng)村沼氣池產(chǎn)氣率普遍不夠穩(wěn)定，夏天一晝夜每立方米池容約可產(chǎn)氣0.15立方米，冬季約可產(chǎn)氣0 .1立方米左右，一般農(nóng)村五口人的家庭，每天煮飯、燒水約需用氣1.5立方米(每人每天生活所需的實(shí)際耗氣量約為0.2立方米，最多不超過(guò)0.3立方米)。同時(shí)，應(yīng)考慮生產(chǎn)用肥。因此 ，農(nóng)村建池，每人平均按1.5～2立方米的有效容積計(jì)算較為適宜(有效容積一般指發(fā)酵間和貯氣箱的總?cè)莘e)。根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)建池，人口多的家庭，平均有效容積少一點(diǎn)，人口少的家庭，平均有效容積多一點(diǎn)；北方地區(qū)一般氣溫較低，可多一點(diǎn)，南方地區(qū)一般氣溫較高，可少一點(diǎn)。如一個(gè)五口人的家庭，建造一個(gè)8～10立方米的沼氣池，管理得好，所產(chǎn)沼氣基本上能滿(mǎn)足一家人一年四季煮飯、燒水或點(diǎn)燈的需要，在北方即使在冬季氣溫較低，產(chǎn)氣量有所減少的情況下，仍可供煮兩餐飯或燒開(kāi)水用。所以一般家庭養(yǎng)豬存欄6～10頭，日光溫室面積在100～150米2，可建6、8、10米3的沼氣池為宜。對(duì)于建在野外的四位一體生態(tài)型大 棚模式，一般“模式”面積為667平方米(1畝)左右，這時(shí)，養(yǎng)豬頭數(shù)可增加，沼氣池容 積大一些為好，但這不是絕對(duì)的，因?yàn)槿粽託獬厝莘e滿(mǎn)足不了炊事用能及蔬菜生產(chǎn)用肥的需要，可由外界補(bǔ)充能源及肥料，從而使“模式”正常運(yùn)行。

    4、 沼氣池的施工技術(shù)

   （1）備料

    建一個(gè)8立方米的沼氣池需要水泥1噸、砂子2立方米、碎石(規(guī)格1～3厘米)0.6立方米、紅 磚 600塊、陶瓷管(直徑20～30厘米)1～2根、鋼筋(直徑14毫米)1.2米。如果建10立方米沼氣池，其水泥、磚、砂再增加10%，若建6立方米沼氣池，則水泥、磚、砂比8立方米沼氣池用量 要減少10%。

    （2）放線

    放線挖坑是保證建池質(zhì)量的第一關(guān)，必須按規(guī)定尺寸施工。圖2.11是三種“模式”總體放線布置圖，供放線時(shí)參考。以圖2.11中A圖為例說(shuō)明放線要點(diǎn)：①劃出總體平面。②劃出溫室、豬舍面積，豬舍在東側(cè)或西側(cè)。③劃出“模式”寬度中心線。④以O(shè)為起點(diǎn)，在豬舍內(nèi)側(cè)找出池的中心點(diǎn)O，以O(shè)為圓心，以池的半徑加6厘米為半徑劃圓，確定池的位置。⑤確定 進(jìn)料口、出料口位置。要在“模式”寬度中心線上確定為進(jìn)料口中心點(diǎn)和位于日光溫室內(nèi)的出料口中心點(diǎn)，用白灰做好標(biāo)記。

    （3）池坑開(kāi)挖

    在“模式”內(nèi)建沼氣池均采用地下埋式，沼氣池土方工程采用大開(kāi)挖的施工工藝。首先，應(yīng)確定好正負(fù)零的高度。池坑深度按設(shè)計(jì)圖確定，即沼氣池的池頂與出料口保持在一個(gè)水平面上，并高出豬舍地面10厘米。進(jìn)料口超高地面2厘米，如果挖得過(guò)深使沼氣池低于地平面 ，影響配套使用，挖得過(guò)淺使沼氣池突出地面，給養(yǎng)豬和日光溫室施肥造成困難。具體尺寸如表2.1所示。     2.1  6～10米3沼氣池結(jié)構(gòu)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)

    為了便于安放建池模具或利用磚模澆筑池體，減少材料損耗，池坑要規(guī)圓上下垂直。對(duì)于土質(zhì)良好的地區(qū)坑壁可挖直，取土?xí)r由中間向四周開(kāi)挖，開(kāi)挖至坑壁時(shí)留有一定余地，然后按定位樁找出中心點(diǎn)，并釘一固定的木樁，用一條繩的一端固定在中心點(diǎn)的木樁上，繩的另一 端拴上一把小把鋤，使鋤刀到中心點(diǎn)的長(zhǎng)度等于池的半徑加上墻厚度6厘米劃圓，刮掉阻 礙通道的砂土，邊挖邊修整池坑，直到設(shè)計(jì)深度為止。池坑挖好后馬上將池底修成鍋底形狀；由鍋底中心至水壓間底部挖一條U形淺槽,下返坡度5%。對(duì)于土質(zhì)松散的地方，地面以下8 0厘米應(yīng)放坡取土，坡度大小要看土質(zhì)松散程度而定，以坑壁不坍塌為原則，同時(shí)挖好進(jìn)、出料口坑。如有地下水出現(xiàn)，池底要挖集水坑，以便排水。

    建池時(shí)遇到地下水，可采用“避、引、堵”的辦法來(lái)解決。“避”就是避開(kāi)地下水，盡量不在多雨季節(jié)施工，選擇地下水位較低、地勢(shì)較高的地方建池，水網(wǎng)地區(qū)可建圓球形池或提高池身，建成半地下池。“引”就是引開(kāi)地下水，施工前挖排水溝，盡量將水引走。池墻滲水，可將竹管插入滲水處或在池壁上鑿星(“Y”)形小溝，使水集中從溝內(nèi)流至池底。對(duì)于池底滲水，可采用十字溝或環(huán)形溝集水，并在池底中央挖一較深小井，使水流入井內(nèi)汲走，待工程告一段落無(wú)滲水排出時(shí)再填此井。“堵”就是堵住地下水，對(duì)池內(nèi)個(gè)別小泉眼，可用磚頭、小石塊塞緊。若大面積滲水，可采用水玻璃藥液防滲劑摻入水泥進(jìn)行粉刷，快速凝固，堵塞有效。同時(shí)，在土質(zhì)差、地下水位高處建池，池底下面還必須設(shè)置沙卵石墊層，其墊層 的施工可先鋪砌卵石，再用水沉法使沙子擠滿(mǎn)卵石空隙，起到確保建池質(zhì)量的作用。如建池場(chǎng)地確無(wú)地下水，池底以下可不加墊層及排水措施。

    5、 利用混凝土澆筑6、8、10立方米沼氣池的現(xiàn)場(chǎng)施工

    四位一體生態(tài)型大棚模式中的沼氣池，一般采用組合式建池。所謂組合式建池就是池底、池墻、水壓間下部采用混凝土整體現(xiàn)澆，池拱蓋及水壓間上部采用磚砌。在現(xiàn)澆拌制混凝土?xí)r，必須控制水灰比≤0.65，砂子中泥土含量≤3%，云母含量≤0.5%，碎石中最大粒徑≤3厘米，泥土含量≤2%。混凝土澆筑工序必須連續(xù)進(jìn)行，間斷時(shí)間不得超過(guò)1小時(shí)，澆筑時(shí)必須 振搗密實(shí)，防止出現(xiàn)蜂窩麻面現(xiàn)象。施工順序如下：

    (1)砌筑出料口通道  出料口通道如圖2.12所示。出料口通道用紅磚及砂灰砌筑，水泥:砂子＝1∶2.5。為了便于施工及出料，其通道口寬50厘米，高70厘米，頂部起拱，但上口距池上拱角不得小于35厘米，防止產(chǎn)氣多時(shí)水面下返而跑氣。

    (2)池墻及水壓間下部的澆筑  池墻及水壓間下部的澆筑可采用鋼模、木模及磚模，一般上述模具為內(nèi)模，而以池壁為外模。由于鋼模造價(jià)高，很少采用，而木模和磚模用的較多。若一個(gè)村里建多個(gè)沼氣池，采用木模較方便，若只建一個(gè)，則采用磚模為宜。采用磚模的一般砌法是：先把磚用水浸濕，防止拆模困難。每塊磚橫向砌筑，每層磚磚縫錯(cuò)開(kāi)，不用帶泥口或灰口，做到砌一層磚用混凝土澆筑一層，振搗密實(shí)后再砌第二層?；炷僚浜现亓勘葹樗唷蒙白印盟槭?∶3∶3，池墻高1米，厚0.05米。

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    (3)池拱蓋的施工  目前，“模式”中的沼氣池拱蓋用磚砌，“模式”中的沼氣池一般采用直管進(jìn)料，在砌筑池拱蓋前要安裝好進(jìn)料管，一般利用直徑200毫米、長(zhǎng)600毫米左右的陶瓷管，管內(nèi)穿繩拴掛在地面的木樁上，進(jìn)料管喇叭口朝上，上下垂直，緊貼池壁固定好。插入池內(nèi)深度拱角250～300毫米為宜。砌筑拱蓋可用鐵鉤或掛繩法固定磚，先由進(jìn)料管處開(kāi)始砌，進(jìn)料管周?chē)盟嗉庸獭Ｆ鲋吧w的磚，要選擇質(zhì)量好的，先用水浸濕，保持外濕內(nèi)干，用1∶2水泥砂灰

砌筑，砂灰和易性要好，灰口飽滿(mǎn)，磚與磚要頂緊，每砌筑一圈，要用小石片嵌牢，邊砌筑邊注意拱蓋弧度，每砌筑3～5圈，拱蓋外壁用1∶3水泥砂灰抹嚴(yán)抹實(shí)，拱角處第1圈磚上層抹灰時(shí)，厚度要達(dá)到30～50毫米，用以代替圈梁。隨砌隨抹灰，隨即由外向內(nèi)均勻地回填土。回填土前，進(jìn)料管上部也要砌幾層磚，防止回填土由進(jìn)料管進(jìn)入池內(nèi)，進(jìn)料口寬以240毫米為宜，長(zhǎng)度因戶(hù)而異。注意第一次回填土約60%即可，防止塌方 ，其余土量在次日池內(nèi)密封前回填一部分，整體池完工10天后可全部回填完。池拱蓋施工圖如圖2.13所示。在砌筑池拱蓋的同時(shí)，應(yīng)把水壓間的上部砌好。水壓間上半部用1/4 磚立砌，1∶3水泥砂灰澆筑。

    當(dāng)砌筑池拱蓋要封口時(shí)，在拱頂正中央安放直徑為9～10毫米的導(dǎo)氣管，插入深度以池內(nèi)密封層完工后露出10毫米左右為宜，拱頂中央用4條500～700毫米長(zhǎng)鐵筋擺放成＃字型，抹灰要加厚加固，以防沼氣池運(yùn)行時(shí)壓力過(guò)大漲壞氣箱。在導(dǎo)氣管周?chē)?，砌一個(gè)深200～300毫米，邊長(zhǎng)180～200毫米的方型圍護(hù)墻，在輸氣管引出方向預(yù)留出缺口。豬舍地面以下可砌暗溝或放一個(gè)內(nèi)徑為20～50毫米鐵管或塑料護(hù)管，以便引出輸氣管。導(dǎo)氣管上面蓋上活動(dòng)蓋板，防止輸氣管被豬啃壞。活動(dòng)蓋板規(guī)格240毫米×240毫米，厚度為50～60毫米，可用2塊紅磚代替，如圖2.14所示。

    (4)池底施工  池底先鋪一層碎石，用1∶4的水泥砂漿將碎石縫隙灌滿(mǎn)，然后再用水泥、砂子、碎石以1∶3∶3的混凝土澆筑池底，厚度要達(dá)到8～12厘米。

    (5)沼氣池池體內(nèi)部密封  由磚和混凝土組合建造的沼氣池只靠結(jié)構(gòu)層還不能滿(mǎn)足防滲漏要求 ，必須對(duì)池體進(jìn)行密封處理才能不漏氣、不漏水。沼氣池密封層采用7層做法和3層做法兩種，貯氣室及池內(nèi)進(jìn)料管部分采用7層做法；池底、池墻、水壓間、出料口通道等采用3層做法。其7層做法第1層用450＃水泥砂灰刷漿，灰∶水＝0.3∶1；第2層抹水泥∶砂子＝1∶ 2.5的水泥砂灰，厚度為0.8～1厘米；第3層抹0.1厘米厚素灰；第4層抹水泥∶砂子＝1∶2的水泥砂灰，厚度為0.4厘米；第5層抹0.1厘米厚的素灰；第6層用1∶1的細(xì)砂灰抹0.3 ～0.4厘米；第7層刷素灰漿3遍。而3層做法是第1層與7層做法中的第2層一起做；第2層與7層做法中的第6層一起做；第3層與7層做法中的第7層一起做。

    (6)養(yǎng)護(hù)  用混凝土澆筑的每個(gè)部位，都要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，要求在平均氣溫大于5℃條件下自然養(yǎng)護(hù)，外露混凝土應(yīng)加蓋草簾澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為7～10天。春、秋要注意早晚防凍。為達(dá)到養(yǎng)護(hù)目的，在沼氣池密封處理以后要把出料口、進(jìn)料口、池頂口用薄膜蓋嚴(yán)。自然養(yǎng)護(hù)期達(dá)到后經(jīng)檢查試壓就可以投料使用。建池完工24小時(shí)后如果下雨應(yīng)及時(shí)向池內(nèi)加水，加水量應(yīng)是池內(nèi)裝料容積的一半，以防地下水位上漲鼓壞池體。

    (7)檢查驗(yàn)收  新建沼氣池和大換料后保養(yǎng)維護(hù)的舊池，必須經(jīng)過(guò)檢查驗(yàn)收合格，方可投料使用。其檢驗(yàn)方法分為兩種：

    ①直接檢查法  必須全池強(qiáng)度養(yǎng)護(hù)達(dá)到70%以上才能進(jìn)行，用手指或小木棒叩擊無(wú)翹殼空響。全池內(nèi)壁無(wú)滲水痕跡，無(wú)裂縫、砂眼、孔隙等肉眼可見(jiàn)的缺陷；池外輸氣管線、開(kāi)關(guān)等配套設(shè)施安裝齊全牢固。

    ②試壓檢查法  在直接檢查完好的基礎(chǔ)上，推薦采用氣壓檢驗(yàn)為主，水壓法檢驗(yàn)為輔，亦可混合使用。一般作法是裝水至進(jìn)、出料管上端20厘米高度，觀測(cè)12小時(shí)，水位降低無(wú)明顯變化，視為不漏水；再用打氣筒(機(jī))充氣(或灌水增壓)，使壓力表達(dá)到設(shè)計(jì)壓力的50%，觀察24小時(shí)，若壓力不降低，繼續(xù)打氣至設(shè)計(jì)壓力，再觀測(cè)24小時(shí)，壓力降低值在設(shè)計(jì)壓力的3% 以?xún)?nèi)，視為不漏氣。亦可采用空池封閉進(jìn)出料口、直接充氣試壓的方法，要求同上。試壓 中最好將輸氣管路全部接通，分別檢查有否滲漏現(xiàn)象。檢查中如有漏水、漏氣者，須查明部位、原因。經(jīng)修補(bǔ)使強(qiáng)度達(dá)到要求后，再經(jīng)復(fù)驗(yàn)合格，方可投料使用。但使用前，必須將多余的水抽去。未經(jīng)復(fù)驗(yàn)合格者，不得勉強(qiáng)使用。