户用沼气池类型

（二）户用沼气池类型

随着我国沼气科学技术的发展和农村家用沼气的推广，根据当地使用要求和气温、地质等条件，户用沼气池有固定拱盖的水压式池、大揭盖水压式池、吊管式水压式池、曲流布料水压式池、顶返水水压式池、分离浮罩式池、半塑式池、全塑式池和罐式池。形式虽然多种多样，但是归总起来，大体是由水压式沼气池、浮罩式沼气池、半塑式沼气池和罐式沼气池四种基本类型变化形成的。与四位一体生态型大棚模式（简称“模式” ）配套的沼气池，一般为水压式沼气池，它又有几种不同形式。

1.固定拱盖水压式沼气池

固定拱盖水压式沼气池有圆筒形（图1 ）、球形（图2 ）和椭球形（图3 ）三种池型。水压式沼气池结构如图示，在池的中心部位设有发酵间，其左侧安置1～2个进料管。下管口插入到发酵间下部，发酵料液便可流入到发酵间内。发酵间上部是贮气间，每天产生的沼气便贮存在这密封的贮气间内。在池顶盖上安装一个出气管与输气管相通。在发酵间的右侧是水压间，它的底部与发酵间连通，形成一个连通器。这种池型的池体上部气室完全封闭，随着沼气的不断产生，沼气压力相应升高。这个不断增高的气压，迫使沼气池内的一部分料液进到与池体相通的水压间内，使得水压间内的液面升高。这样一来，水压间的液面跟沼气池体内的液面就产生了一个水位差，这个水位差就叫做“水压” （也就是U形管沼气压力表显示的数值）。用气时，沼气开关打开，沼气在水压下排出；当沼气减少时，水压间的料液又返回池体内，使得水位差不断下降，导致沼气压力也随之相应降低。这种利用部分料液来回串动，引起水压反复变化来贮存和排放沼气的池型，称之为水压式沼气池。

图1　8立方米圆筒形水压式沼气池型（单位：毫米）

图2　球形水压式沼气池构造简图

图3　椭球形水压式沼气池简图

水压式沼气池，是我国推广最早、数量最多的池型，是在总结“三结合” 、“圆、小、浅” 、“活动盖” 、“无活动盖” 、“直管进料” 、“中层出料”等建池的基础上，加以综合提高而形成的。“三结合”就是厕所、猪圈和沼气池连成一体，人畜粪便可以直接打扫到沼气池里进行发酵。“圆、小、浅”就是池圆、体积小、埋得浅。“活动盖”就是沼气池顶加活动盖板。

（1）水压式沼气池型的优点

①池体结构受力性能良好，而且充分利用土壤的承载能力，所以省工省料，成本比较低。

②适于装填多种发酵原料，特别是大量的作物秸秆，对农村积肥十分有利。

③为便于经常进料，厕所、猪圈可以建在沼气池上面，粪便随时都能打扫入池。

④沼气池周围与土壤接触，对池体保温有一定的作用。

（2）水压式沼气池型的缺点

①由于气压反复变化，而且一般在4～16千帕压力之间变化。这对池体强度和灯具、灶具燃烧效率的稳定与提高都有不利的影响。

②由于没有搅拌装置，池内浮渣容易结壳，又难以破碎，所以发酵原料的利用率不高，池容产气率（即每立方米池容积一昼夜的产气量）偏低，一般产气率每天仅为0.15米3/米3左右。

③由于活动盖直径不能加大，对以秸秆原料为主的沼气池来说，大出料比较困难。因此，出料的时候最好采用机械出料。

2.变型的水压沼气池

（1）中心吊管式沼气池

如图4所示，将活动盖改为钢丝网水泥进、出料吊管，使其有一管三用的功能（代替进料管、出料管和活动盖），简化了结构，降低了建池成本。又因料液使沼气池拱盖经常处于潮湿状态，有利于其气密性能的提高，而且出料方便，便于人工搅拌。但是，新鲜的原料常和发酵后的旧料液混在一起，原料的利用率有所下降。

图4　中心吊管式沼气池

（2）曲流布料水压式沼气池

图5　曲流布料水压式沼气池剖面图

如图5所示，该池型是由昆明市农村能源环保办公室于1984年设计成功的一种新池型。它的发酵原料不用秸秆，全部采用人、畜、禽粪便。原料的含水量在95％左右（不能过高）。该池型有如下特点：

①在进料口咽喉部位设滤料盘。

②原料进入池内由布料器进行半控或全控式布料，形成多路曲流，增加新料扩散面，充分发挥池容负载能力，提高了池容产气率。

③池底由进料口向出料口倾斜。

④扩大池墙出口，并在内部设隔板，塞流固菌。

⑤池拱中央、天窗盖下部安一吊笼，产生沼气入气箱。该吊笼利用内部气压的变化引起沼液上下运动产生搅拌作用，缓解了上部料液结壳问题。

⑥把池底最低点放在水压间底部。在倾斜池底作用下，发酵液可形成一定的流动推力，实现进出料自流，可以不打开天窗盖就把全部料液由水压间取出。

3.无活动盖底层出料水压式沼气池

无活动盖底层出料水压式沼气池是一种变型的水压式沼气池。该池型将水压式沼气池活动盖取消，把沼气池拱盖封死，只留导气管，并且加大水压间容积，这样可避免因沼气池活动盖密封不严带来的问题。在我国北方农村，与“模式”配套新建的沼气池提倡采用这种池型。无活动盖底层出料水压式沼气池的构造如图6所示。沼气池为圆柱形，斜坡池底。它由发酵间、贮气间、进料口、出料口、水压间、导气管等组成。

（1）进料口与进料管

进料口与进料管分别设在猪舍地面和地下。厕所、猪舍及收集的人畜粪便，由进料口通过进料管流入沼气池发酵间。

（2）出料口与水压间

出料口与水压间设在与池体相连的日光温室内。其目的是便于蔬菜生产施用沼气肥，同时出料口随时放出二氧化碳进入日光温室内促进蔬菜生长。水压间的下端通过出料通道与发酵间相通。出料口要设置盖板，以防人、畜掉入池内。

图6　底层出料水压式沼气池构造

1.发酵间　2.贮气间　3.进料口　4.出料口　5.导气管　6.出料口通道

（3）池底

池底呈锅底形状，在池底中心至水压间底部之间，建一U形槽，下返坡度5％，便于底层出料。

（4）工作原理

①未产气时，进料管、发酵间、水压间的料液在同一水平面上。

②产气时，经微生物发酵分解而产生的沼气上升到贮气间，由于贮气间密封性好，沼气不断积聚，便产生压力。当沼气压力超过大气压力时，便把沼气池内的料液压出，进料管和水压间内水位上升，发酵间水位下降，产生了水位差，由于水压作用而使贮气间内的沼气保持一定的压力。

③用气时，沼气从导气管输出，水压间的水流回发酵间，即水压间水位下降，发酵间水位上升。依靠水压间水位的自动升降，使贮气间的沼气压力能自动调节，保持燃烧设备火力的稳定。

④产气太少时，如果发酵间产生的沼气跟不上用气需要，则发酵间水位将逐渐与水压间水位相平，最后压差消失，沼气停止输出。

4.玻璃钢沼气池（罐）

随着科学技术的发展，各种材料也被应用在沼气事业中。各地区根据沼气池的施工和运转工艺，结合当地的环境条件及经济状况，先后研发了玻璃钢材料的沼气池，使沼气建设有了新的变化。近几年来，出现了一大批生产玻璃钢沼气池（罐）工厂，如四川宜宾美乐康玻璃钢沼气池（罐）厂，山东鑫盛玻璃钢沼气罐厂，赤峰洁源玻璃钢厂等。他们采用了有机和无机两种材料的玻璃钢，生产各种类型的沼气池（罐）。

（1）有机玻璃钢沼气池

它是由不饱和聚酯树脂、胶衣树脂、短切毡、优质玻璃纤维布等材料配合成型的模具，经多道工序复合制作而成。池体内表面采用胶衣树脂，保证了优良可靠的密封性，具有强度高、重量轻、耐腐蚀、耐老化、防渗漏的特点。产品池体由上、下两半部组装成型，并分别设有出气孔，进、出料口和水压间。其池壁厚度为6～8毫米，拉伸强度为93.5兆帕，弯曲强度为109兆帕，具有很高的机械强度和延伸率，大大超过了水压式沼气池所需的强度要求。

目前，玻璃钢沼气池规格一般在6～12立方米不等，在使用过程中，占地面积小，埋设方便，施工快捷，可满足不同地区、不同地理环境的需要。在使用过程中无须对池体进行维护，为用户带来诸多方便。

有机玻璃钢（简称树脂）的优点是韧性好、强度高、防水性能好、重量轻（同尺寸的无机玻璃钢的重量大约是有机玻璃钢的3倍）、使用寿命在30年以上。

（2）无机玻璃钢沼气池

它是以氧化镁作为胶凝材料，添加具有抗水、增韧、耐老化、提高软化系数的添加剂，经搅拌、轧制、切割而成复合型材料。池体内表面外面采用胶衣树脂，保证了优良可靠的密封性，具有强度高、重量轻、耐腐蚀、耐老化、防渗漏的特点。产品池体由上、下两半部组装成型，并分别设有出气孔、进、出料口和水压间。其池壁厚度为10毫米，拉伸强度为93.5兆帕，弯曲强度为109兆帕，具有很高的机械强度和延伸率，大大超过了水压式沼气池所需的强度要求。玻璃钢沼气池（罐）如图7所示。

图7　玻璃钢沼气池（罐）的几种类型