1.范围

本标准规定了农村家用沼气池(以下简称沼气池)设计原则要求几何尺寸的确定和结构设计。

本标准适用于砖、水泥为建筑材料,人畜粪便为主要发酵原料的半连续发酵的家用小型(发酵间10m³以内)水压式沼气池设计。

2.引用标准

下列标准所包含的条文, 通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时, 所示版本均为有效。所有标准都会被修订, 使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB/T4750——1984农村家用水压式沼气池标准图集

GBJ3——88 砌体结构设计规范

GBJ9——87 建筑结构荷载规范

GBJ10——89 混凝土结构设计规范

3.设计原则

3.1 沼气池宜建在畜圈或厕所地表以下, 进料间与人、畜粪入口相连通。

3.2 坚持适用、卫生、平面布局合理, 外型美观。

3.3 池盖顶端复土厚度不小于200mm。

3.4 强度安全系数K≥2.65。

3.5 正常使用寿命20年以上。

4.设计要求

4.1 设计技术参数

4.1.1 沼气压力。最大工作压力13KPa。

4.1.2 产气率:0.15m³/m³,d； 0.2 m³/m³,d； 0.25 m³/m³,d； 0.3 m³/m³,d。

4.1.3 投料量

4.1.3.1 最小投料量按发酵间总容积的50%。

4.1.3.2 最大投料量按发酵间总容积的90%。

4.1.4 贮气量正常贮气量为日产气量的50%。

4.2 工艺流程

人畜粪便( 青草及农业废物)→进料间→厌氧发酵间→水压( 出料) 间→农田。在有条件的地方, 可将人粪便和牲畜粪便分两处进料口进入厌氧发酵间。

4.3 形状及平面布局

形状及平面布局按GB/T4750选用。

4.3.1 发酵间的形状以圆形为主, 受占地面积限制或地下水位较高的, 可将发酵间设计成椭球形或单跨拱长方形。

4.3.2 平面布局

4.3.2.1 沼气池应有平面布局设计,在征得用户同意后, 方可进行施工设计。

4.3.2.2 平面布局应符合下列要求:

a) 充分利用土地资源, 平面布局紧凑；

b) 厕所与畜圈分设；

c) 进、出料方便；

d) 导气管和输气管不被损害；

e) 进、出料间中线夹角应大于90°,进料间蹲位板面应高于发酵间平面, 出料间应低于发酵间平面。

4.3.2.3 采用钢筋混凝土板建池或有进草料习惯的沼气池应增设活动盖。

4.3.2.4 进、出料间都必须加盖板,盖板应采用具有足够强度等级的构件。进、出料间四周应作表面处理。

4.4 厌氧发酵间容积

4.4.1 发酵间容积计算公式V=(V₁- V₂)K₁----------(1)

式中:

V——发酵间容积m³；

V₁——发酵料液体积m³；

V₂——气室容积m³；

K₁——容积保护系数, 取0.9～1.05。

4.4.1.1 发酵料液体积；V₁=〖( n₁+n₂) k₂+n₃〗T----------(2)

式中:

V₁——发酵料液体积m³； n₁是产人粪便总量。按常住人口×0.006m³ /个, d～0.0013m³/个, d取值m³；

n₂——是产牲畜粪便总量。

按养猪头数×0.006m3 /头, d～0.15m³ /头, d取值m³；

n₃——每日舍外能定量收集粪便总量m³

k₂——收集系数, 取值0.5～1.0；

T——原料滞留期(d) ；蔬菜区t取30, 平原农业区取35, 丘陵农区取40。

4.4.1.2 气室容积

V₂=1/2V₁K₃----------(3)

式中:

V₁——发酵料液体积m³；

V₂——气室容积m³；

K₃——原料产气率, 按本规范4.1.2取值。

4.4.2 发酵间的容积不小于6.0 m³,(养猪超过10头或养牛超过3头的农户)应采用其它工艺, 进行施工设计时, 应在有关参数上作调整。

5.沼气几何尺寸的确定

5.1 发酵间容积和几何尺寸按4.4.1计算出容积后, 再按下式计算池盖削球体,池底削球体和圆柱体池身的几何尺寸。发酵间总容积按下式计算:

5.1.1 沼气池的直径根据用户平面布置确定。

5.1.2 发酵间池盖削球体净容积和矢高。

5.1.2.1 按下式计算池盖削球体矢高。

f₁=D/a₁----------(4)

式中:

f₁——池盖削球体矢高m；

D——圆柱体形池身直径m；

a₁——直径矢高的比值, 取5～6。

5.1.2.2 按下式计算池盖削球体净容积

Q₁=π/6f₁( 3R₂- R)----------(5)

式中:

Q₁——池盖削球体净容积m³；

π——圆周率, 取3.1416；

f₁——池盖削球体矢高m；

R——池身圆柱体内半径m。