农村户用沼气池建设方法

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2019-12-18
简介
我国农村常用的家用沼气池池形一般为圆形、方形和长方形。实践证明以圆形池最好,目前修建也最多。农村家用沼气池是生产和贮存沼气的装置,它的质量好坏,结构和布局是否合理,直接关系到能否产好、用好、管好沼气。因此,修建沼气池要做到设计合理,构造简单,施工方便,坚固耐用,造价低廉。

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农村户用沼气池的建设我国农村常用的家用沼气池池形一般为圆形、方形和长方形。实践证明以圆形池最好,目前修建也最多。农村家用沼气池是生产和贮存沼气的装置,它的质量好坏,结构和布局是否合理,直接关系到能否产好、用好、管好沼气。因此,修建沼气池要做到设计合理,构造简单,施工方便,坚固耐用,造价低廉。我省沼气建设统一采用国标GB/T4750—2002《户用沼气池标准图集》中的池形,并配套抽渣管。一、户用沼气池主要工艺参数池内正常工作气压≤800毫米水柱(8kPa)(1KPa=10cm水柱)时,24小时漏损率小于3%。(检验漏气只能用U型压力表不能使用膜盒压力表,看不出变化)最大投料量:沼气池池容的90%;水压间有效容积:日产气量的50%;地基允许承载力≥5吨/平方米(50kPa);正常使用寿命20年以上。二、圆筒型顶返水水压式沼气池(一)构造一般由发酵间(包括贮气室)、进出料管、水压间、活动盖、蓄水圈和抽渣管等组成。最佳结构几何关系:池盖矢跨比f1/D=1/5,池底反拱f2/D=1/8,池墙高H=1m,这样的比例结构合理,力学性能好,能克服压力和应力集中。(二)水压式沼气池工作原理当发酵间产生的沼气逐渐增多时,气压增高,出料间液面和池内液面形成压力差(压力表显示出来),将发酵间的清液压到出料间,直到内外压力平衡为止(气压水);当用户使用沼气时,池内压力减小,出料间的清液便压回池内以维持新的平衡(水压气),不断地产气和用气,使发酵间和液面不断地升降,始终维持压力平衡的状态。三、建池规划与选址1、沼气池容积的确定沼气池容积指发酵池净空容积;要根据建池户每日的发酵原料数量,用气量和产气率、用肥数量等因素来确定池容。在农村,按每人每天平均用气量0.3~0.4立方米,4~5口人的家庭每天煮饭、点灯需用气1.5立方米。发酵池容积=用气量÷产气率。广东气温高,每立方米池容产气率0.25立方米以上,4~5口人的家庭建池6~8立方米较适宜,每天投料量约为4~6头中猪的粪便量加上一家人每天的粪尿。体重1kg的鸡年排放粪便可产沼气3m3(0.01)[鸡粪发酵含H2S较高],体重50kg的人年排放粪便可产沼气15m3(0.04),体重50kg的猪年排放粪便可产沼气90m3(0.25),体重500kg的牛年排放粪便可产沼气350m3(0.96)。农作物秸秆难以消化,必须预先堆沤。(首先将秸秆铡成3厘米左右)不要单独用鸡粪、人粪和红薯渣启动,因为这类原料在沼气细菌少的情况下,料液易容易酸化,使发酵不能正常进行。2、沼气池选址选择背风向阳、土质好、地下水位低和出料方便的地方建池,尽量避开竹林和树木;池址与灶具的距离尽量靠近,一般控制在25m以内(考虑压力损失);沼气池布局采用“三结合”,即沼气池、猪圈、厕所联通建造,达到人、畜粪便能自流入池。优先采用新型高效、圆、小、浅池型。(1)相同容积的沼气池,圆形比方形的表面积小,可省工、省料40%以上;受力均匀,池体牢固;内壁没有直角,容易解决密封问题。(2)沼气池并不是修得越大,产气越多。应根据建池户发酵原料来源、用气量、用肥数量等情况具体规划,保证原料充足,便于管理。(3)深度浅的沼气池池底压力比深池相对小些,有利于沼气细菌的活动和气体的扩散,产气比较高。一般户用沼气池深度宜在2米左右。建池季节选择:尽量避开寒冷的冬季(建后不易启动)和雨季(地下水位高)现浇混凝土圆筒形沼气池材料量:*6m3:水泥12包,中砂1.13m3,碎石1.25m3;*8m3:水泥14包,中砂1.4m3,碎石1.6m3;*10m3:水泥17包,中砂1.58m3,碎石1.71m3;*8m3砖砌圆筒形沼气池:水泥16包,红砖1300块,中砂1.5m3,碎石1m3。四、建池材料要求采用75号(MU7.5)以上普通粘土砖(红砖、青砖),尺寸:240×115×53(大面、条面、顶面)。质量要求:外形规则无裂缝翘曲,声音清脆,质量均匀,无过火、无欠火(欠火—色浅、声哑、强度低、耐久性差;过火—色深、声响、有弯曲变形)。现浇混凝土采用150号(C15),盖板、进、出料管采用200(C20)混凝土预制。中砂:含泥量小于3%,云母含量小于0.5%。碎石:直径0.5~3厘米,含泥量小于2%。水泥特性:*水泥:优先选用425号普通硅酸盐水泥(简称普通水泥)。水泥正常储存条件下三个月后其强度也会降低10~20%,购买时注意出厂期不超过3个月,结块的水泥不准使用。国产水泥初凝时间一般在1~3小时之间,终凝时间5~8小时。一般水泥标号应是砼标号的1.5~2.0倍为宜,不宜用低标号水泥配制高标号砼,否则水泥用量过大,使砼收缩过大*水灰比:将砼中用水量与水泥用量的质量比(最大水灰比不超过0.65)。水灰比小,即用水量少,水泥稠密相应混合物流动性小,粘聚性、保水性好。相反水灰比大,混合物太稀容易流浆,粘聚性、保水性差。在满足所要求的坍落度(2-4cm)[将砼混合物分三层装入坍落筒]的前提下,不应增大水灰比。五、户用沼气池施工操作规程(一)池坑放线池坑放线时,先定好中心桩和标高基准桩,中心桩和标高基准桩必须牢固不变位。以中心桩为圆心,校正沼气池。用标高基准桩确定±0.00高度,即建成后池面的高度。池坑开挖放线尽量采用直壁开挖,不放坡。圆筒形池上圈梁以上部位适当放坡。主池取土直径=池身净空直径+池墙厚度×2。主池取土深度=蓄水圈高+拱顶厚度+拱顶矢高+池墙高度+池底矢高+池底厚度。(二)池型布置水压间设计:要求无效水压间容积为零,当水压间液面达到溢流口时,气箱内的沼气压力达到设计标准。水压间高度:池内液面下降和水压间液面上升产生的压强等于设计压强800毫米水柱。顶置式水压间可避免主池受力不均衡,而引起结构裂缝。进出料管一般采用对称布置,抽渣管套在出料管里。抽渣器作用:抽取池底沉渣,并进行人工强制回流搅拌。使原料分布均匀,增加微生物接触面,提高活性,提高产气量。(静态发酵导致结壳、沉淀、分层)(三)现浇混凝土的拌制人工拌制时,每立方米混凝土的水泥用量不少于275kg(无筋),如配合比和含水量不当,混凝土干后强烈收缩,出现裂缝。水灰比一般控制在0.65~0.55,水泥、砂、石、水用量允许误差±2~3%。混凝土的强度:随龄期的增长而提高,在正常养护条件下,开始3~7天内发展较快,7天可达设计强度的60%,28天达设计强度,以后逐渐变慢。计量单位:m3(二OO三年建筑工程综合定额)C15:32.5(R)水泥0.311t、中砂0.59m3、碎石(20mm)0.87m3、水0.2m3C20:32.5(R)水泥0.341t、中砂0.59m3、碎石(20mm)0.87m3、水0.2m3C15:32.5(R)水泥0.271t、中砂0.59m3、碎石(40mm)0.88m3、水0.2m3C20:32.5(R)水泥0.321t、中砂0.59m3、碎石(40mm)0.88m3、水0.2m3以上材料用量均以凝固的密实体积计示。配制损耗已计入材料中。——质量配合比(水泥:砂:碎石:水)150号(水灰比w/c=0.72)280kg:772kg:1166kg:167kg=1:2.76:4.16:0.6200号(水灰比w/c=0.62)300kg:704kg:1236kg:160kg=1:2.35:4.12:0.53425号水泥,碎石粒径≤20mm,砂含水率2%,石子含水率0.5%,sp(砂率)=0.4,sp=0.36(四)池底施工池坑挖好后,先将池基原状土夯实,然后进行池底施工,池底圈梁与池底用150号砼一次浇捣成形。池底浇捣前要清理好浮土,若池底为淤泥时,先用大块石作垫层压实,再用碎石填平,然后浇灌1:5.5的水泥砂浆。避免沼气池建成后下沉,造成进、出料管与池身联结处发生拉裂事故。常用地基处理方法:换土、夯实、增铺块石垫层、打桩等方法。(五)现浇混凝土池墙浇筑池底捣好后,在混凝土达初凝期前(1~3小时)将模板装好(12、14、16块),用150号砼一次浇捣池墙、上圈梁、池盖。进、出料管的施工和回填土应与主墙在同一标高处同时进行。插入池墙部位用混凝土加强。进、出料管内表面应刷纯水泥浆3遍。要求:每层20~30cm,用钢钎振捣密实,无蜂窝麻面,池盖外表采用原浆或1:2.5水泥砂浆反复压实抹光。对已浇筑完毕的混凝土,应在12小时内加以覆盖(稻草、水泥纸等),24小时后连续浇水养护7昼夜以上。当日平均气温低于5℃时不得浇水。(砼的强度是通过水泥水化逐步发展的,温度较低时强度发展就慢,当温度低于0℃时,水泥水化停止,砼甚至会因受冻而遭破坏。干燥使砼失水,水化作用不正常,砼结构疏松,产生干缩裂缝而影响砼强度和耐久性。)(六)拆模拆模时间夏天36~48小时,冬天3天。(七)回填土回填土应以好土对称均匀回填,分层夯实。而拱盖上的回填土,必须待混凝土达到75%的设计强度后进行。[7天可达设计强度的60%]浇捣前,应清除杂物,将模板浇水湿润、采用螺旋式上升的程序一次浇捣成形,间隔时间不得超过1小时。六、砖砌圆筒形沼气池施工1、池底施工同上。在池底和圈梁具有一定强度后,通常是2~3天后可砌筑池墙。A.砌块先浸水,保持面干内湿;B.砖块砌筑应横平竖直,内口嵌牢,砂浆饱满,竖缝错开;C.注意浇水养护砌体,避免灰缝脱水;D.若无条件紧贴坑壁砌筑时,池墙外围回填土必须回填密实。回填土含水量控制在%~25%之间,以“手捏成团,落地开花”为宜,可渗入30%的碎石、石灰渣和碎砖瓦块等,对称、均匀回填夯实,边砌筑边回填。E.上圈梁用150号混凝土浇成斜面作池盖支座,立即进行池盖砌筑或待圈梁混凝土达到70%强度后再进行砌筑池盖。2、池盖砌筑采用“无模卷拱法”施工。砌筑时用曲率半径线(1.96m)控制池盖的几何尺寸,砌筑砂浆粘性要好,灰缝要饱满,灰缝均匀错开,每砌一块砖,用准备的麻绳挂扶,砌完一圈后用小块扁石楔紧砖缝,每砌筑三层砖,池盖外壁要用1:3的水泥砂浆压实抹光,厚度要达到2cm,并均匀地做好5cm厚的回填土。七、混凝土预制板沼气池施工优点:容易实现工厂化、规范化、商品化生产和降低成本、缩短工期、加快建设速度等。池坑开挖放线,按沼气池的几何尺寸,加上背夯回填土15cm宽度进行放线。池底和水压间底部为现浇混凝土。从入料口开始摆放砌筑,池墙砌筑要找平水。砌体砂浆要饱满密实,板间接头牢固,组砌方法正确,不允许出现通缝或联通缝隙。砌体外缝采用C20细石混凝土灌缝,砌体内缝用1:2.0水泥砂浆,分两层勾缝与池内壁相平。砌筑池盖时先在池中心设立高1.5m,宽75cm的四方形支架,放置好蓄水圈,在圈上按22cm园周划分好12等分标记,对称安装池盖板。节约原材料约30%,缩短工期40%。(厚薄一致,装拆模和混凝土硬化工序)预制件包工包料250元/套,出厂价350元/套,建池人工300元,6包水泥预制,7包水泥倒池底、批荡等。6~10m3圆筒形沼气池曲率半径(1.74m、1.96m、2.18m)八、密封层施工(一)操作要求1、沼气池刚性防渗层四层抹面法施工要求:施工时,务必做到分层交替抹压密实,以使每层的毛细孔道大部分切断,保证防水层具有较高的抗渗防水性能。施工时应注意素灰层与砂浆层应在同一天内完成。即防水层的前两层基本上连续操作,后两层连续操作。素灰层要薄而均匀,不宜过厚,否则易起壳。水泥砂浆揉浆,用木抹子来回用力压实,使其渗入素灰层。水泥砂浆初凝前,待收水70%(用手指压有少许水润出现而不易压成手迹)时进行收压工作,用木抹子抹光压实。2、沼气池刚性防渗层四层抹面法施工要求:施工时,务必做到分层交替抹压密实,以使每层的毛细孔道大部分切断,保证防水层具有较高的抗渗防水性能。施工时应注意素灰层与砂浆层应在同一天内完成。即防水层的前两层基本上连续操作,后两层连续操作。素灰层要薄而均匀,不宜过厚,否则易起壳。水泥砂浆揉浆,用木抹子来回用力压实,使其渗入素灰层。水泥砂浆初凝前,待收水70%(用手指压有少许水润出现而不易压成手迹)时进行收压工作,用木抹子抹光压实。(二)密封层施工首先用钢丝刷将混凝土表面打毛,清除表面残留的灰浆等,并浇水清洗干净内壁,充分浸湿。[第一层素灰]用水灰比为0.4的绸素水泥浆均匀涂刷一遍。(结合层)。[第二层水泥砂浆层厚10mm]用水灰比为0.4的1:3水泥砂浆,在素灰初凝时进行,要使水泥砂浆薄薄压入素灰层,以使第一、二层结合牢固。水泥砂浆初凝前,用木抹子将表面抹平、压实。(起骨架和护素灰作用)。[第三层水泥砂浆层厚4-5mm]操作方法同第二层。用水灰比为0.4的1:2.5(体积比)水泥砂浆,分次用木抹子抹压1~2遍,最后再压光。(起骨架和防水作用)[第四层素灰层厚2mm]水灰比0.37-0.4A:分两次用铁抹子往返用力刮抹,先抹1mm厚素灰用为结合层,填实基层孔隙,随后再刮抹1mm厚的素灰,厚度要均匀。B:用湿毛刷或排笔蘸水泥浆在素灰层表面依次均匀水平涂刷一遍,以堵塞和填平毛细孔道,增加不透水性,最后刷素浆1~2遍,形成密封层。(防水、密封作用)(三)涂料密封层施工涂料选用经过省、部级鉴定的密封涂料,涂料施工要求和施工注意事项应按所购产品的使用说明书要求进行。拱盖的结合部,进、出料口的结合部局部加厚,批成圆角。(四)养护批荡3天后放水养护,7天后进行试压查漏。建池完工24小时后,如下大雨应及时向池内加水,加水量应是池内装料的一半容积。以防止地下水位上涨,鼓坏池体。(五)注意事项M7.5水泥砂浆(计量单位:1m3):32.5(R)水泥0.273t、中砂1.198m3、水0.2m375号砂浆采用425号水泥配制重量比为1:7.2配制1m375水泥砂浆=208kg水泥+1500kg砂一般情况下当砂含水率在2%左右时,配制1m3砂浆需用1m3砂。以满足砂浆流动性要求确定用水量。砂浆中用水泥用胶结料时,常温下制备3~4小时内必须用完,否则过了水泥的初凝时间再使用,砂浆强度降低,气温超过30℃,必须2~3小时内用完。使用藏龙牌JX-Ⅱ型沼气池密封剂(秦光沼气密封材料厂,张平—013909178324)每6~8m3池用1kg,每公斤购买价约16元,每池节约水泥50~100kg,减少用工2~3个,既节约建池资金,又可提高沼气池的使用寿命。(克服面层涂料易脱落、易水解、寿命短等缺点)使用方法:将密封剂袋放入开水中加热,溶化后,剪开袋口,倒进容器中加5~6倍水稀释,按溶液:水泥=1:5的比例将水泥与溶液混合配成溶剂浆粉刷。**1:3水泥砂浆填补池体砖缝用水灰比为0.4的纯水泥浆均匀涂刷1遍。用水灰比为0.4的1:3水泥砂浆均匀粉刷全池5mm厚,初凝前反复压实2~3遍。刷纯水泥浆1遍。1:2.5水泥砂浆粉刷全池,厚5mm,反复压实收光。用密封涂料刷沼气池内表面,形成连续均匀的覆盖膜,堵塞和封闭砂浆表层的孔隙,防止漏气发生。涂刷时,要水平垂直交替粉刷。九、沼气池整体施工质量检验方法(1)直接检查法池体内表面应无蜂窝、麻面、裂纹、砂眼和孔隙无渗水痕迹等目视可见的明显缺陷,粉刷层不得有空鼓或脱落现象。(2)试压查漏(水试压法和气试压法)水试压法:向池内注水,水面至零压线位时停止加水,待池体湿透标记水位线后,观察12小时,当水位无明显变化时,表明发酵间及进出料管水位线以下不漏水之一后方可进行试压。(如水位下降至一定位置后,不再继续下降,这时要标好水位线,在水位线上方认真寻找裂缝和孔隙进行修补。)气试压法:试压前,密封好活动盖,安装好U型气压表。继续向池内加水,当气压表水柱差达到800毫米水柱时,停止加水,记录水面高度,稳压观察24小时,当气压表水柱差下降在3%即2cm以内时,可确认为抗渗性能符合要求。(气温变化有影响)当压力表水柱上升到一定位置,如水柱先快后慢地下降说明是漏水,以较均匀速度下降是漏气。在使用中,如发现水柱向进气相反的方向移动,即出现负压,说明沼气池漏水,水柱移动停止或移动到一定高度不再变化,说明沼气池是漏气或轻微漏气。活动盖密封:将粘土锤碎,与一定量石灰粉干拌均匀,加水拌和揉搓成胶泥状,把软泥铺在池口,安放好活动盖用力压实,活动盖间隙要均匀再用三合土把间隙填满并夯实,面批水泥,然后用水养护。活动盖封好后3天才试压。十、地下水处理如遇地下水,应采取引水沟、集水井和无底玻璃瓶等排水措施,及时将积水排除,做到快挖快建。一般处理池底浸水方法是:在池坑开挖成型后,在池底做6cm×10cm十字形盲沟,池底中心设集水坑,大小、深度可按渗水量而定,一般不大于25厘米。盲沟内填碎石或碎瓦片,直至集水坑使浸水集中排出,然后立即浇筑混凝土,同时在集水坑中进行人工或机械排水,确保水位面不超过混凝土面。待浇注混凝土48小时后停止排水,整池施工完毕后,再处理集水坑。集水坑处理方法:先将碎石填入集水坑离池底15厘米左右,然后快速浇注高标号细石混凝土至池底。留下引水孔,待细石混凝土达到设计强度的70%以上时,用松木塞塞紧预留孔,上边用高标号细石混凝土抹平。若地下水流量较大。在池坑2米以外设1-3个深井,使井底比池底低800~1000mm,由池壁盲沟或池底十字形盲沟将水引至深井,用人工或机械抽现深井集水,使水位降至施工操作面以下。十一、安全建池(1)防止塌方。一般土质好时,地下水位低的地基,池壁采用直立开挖,严禁挖成上凸下凹的“洼岩洞”。对土质不好的沙土、松软土要采取加固措施,以防塌方。挖出的土方要放在距池坑0.7米以外。不要在坑壁附近堆放重物。(2)采取无模卷拱法施工池盖时,池盖上面不能站人和放置重物,防止跨塌,待施工24小时后第二次用土密实后方可站人。(3)及时加盖。沼气池建成后,进、出料口要及时加盖,以防人、畜掉在池中淹溺。(4)用电灯在沼气池内照明施工时,要防止电器漏电、触电。十二、沼气池维修(1)裂缝处理:先将缝子剔成V形,周围拉毛,用纯水泥浆扫刷一遍,再用1:1的水泥砂浆填塞漏处,压实、抹光,等水泥浆12h小时凝固后,用纯水泥浆涂刷2-3遍。(2)抹灰层翘壳、脱落。应先将翘壳部份铲掉,重新仔细粉刷。(3)如漏气原因不明,找不出明显的裂缝,可将气箱洗刷干净,再用纯水泥浆或1:1的水泥砂浆粉刷2-3遍,最好用密封涂料处理。(4)导气管与池盖交接处漏气可将其周围部分剔开,拨出导气管,重新灌筑标号较高的水泥砂浆或细石混凝土。(5)池墙浇筑好后,地下水由池墙渗入,可将范围适当凿大,用硅酸钠(水玻璃)溶液拌和水泥填充、堵塞。(6)池底下沉或池墙脱开,可将裂缝剔开一条宽2cm,深3cm的沟槽,在沟槽内浇注一层200号细石混凝土,使之连接成一体。
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