农村沼气池建设标准

农村沼气池建设 农村沼气池建设标准 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 GBJ 3---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。 4.1.1.2 最大工作压力13KPa。 4.1.2 产气率0.15m3/m3d0.2m3/m3d 0.25m3/m3d0.3m3/m3d。 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 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 VV1-V2K1 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0.91.05。 4.4.1.1 发酵料液体积 V1n1n2k2n3T 式中V1---发酵料液体积m3n1是产人粪便总量。 按常住人口×0.006m3/头d0.0013m3/头d取值m3 n2—是产牲畜粪便总量。 按养猪头数×0.006m3/头d0.15m3/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0.51.0 T— 原料滞留期d蔬菜区t取30平坝农业区取35丘陵农区取40 。 4.4.1.2 气室容积 V21/2V1K3 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6.0m3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。 f1D/a1 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56。 5.1.2.2 按下式计算池盖削球体净容积 Q1π/6f13R2-R 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。 5.1.3 发酵间池身圆柱体将容积和池墙高度 5.1.3.1 发酵间池身圆柱体净容积 Q2V-Q1-Q3 式中Q2—发酵间池身圆柱体净容积m3 V—发酵间总容积m3 Q1—池盖削球体净容积m3 Q3—发酵间池底削球体净 容积m3。 5.1.3.2 发酵间池身圆柱体同度 HQ2/πR2 式中π—圆周率取值3.1416 R—发酵间池身圆柱体半径m H—发酵间池身圆柱体高度m。 5.1.4 发酵间池底削球体矢高和净容积。 5.1.4.1 按下式计算池底削球体矢高。 f2 D/α2 式中f2—池底削球体矢高m D—池身圆柱体直径m α2—直径与池底矢高的比值取值810。 5.1.5 按下式计算池底削球体净容积。 Q3π/6f23R2-f22 式中Q3—发酵间池底削球体净容积m3 π—圆周率取3.1416 f2—池底削球体矢高m R—池身圆柱体内半径m。 5.2 表面积 发酵间内总表面积按下式计算 SS1S2S3 式中 S—内总表面积m2 S1—池盖削球体内表面积m2 S2—池身圆柱体内表面积m2 S3—池底削球体内表面积m2。 5.2.1 池盖削球体球面内表面积计算。 5.2.1.1按下式计算池盖削球面曲率半径 ρ1D24f12/8f1R2f1/2f1 式中ρ1—池盖削球面曲率半径m R—池身圆柱体内半径m D—池身圆柱体内直径m f1—池画削球体内表面矢高m。 5.2.1.2 按下式计算池盖削球内表面积 S12πρ1f1πR2R 式中 S1—池盖削球面内表面积m2 R—池身圆柱体半径m ρ1—池盖削球面曲率半径m f1—池盖削球面矢高m π—圆周率取3.1416。 5.2.2 圆柱体池身内表面积 S2πDH 式中S2—池身圆柱体内表面积m2 D—池身内圆柱体直径m H—池身圆柱体高度m π—圆周率取3.1416。 5.2.3 池底削球体内表面积 5.2.3.1 按下式计算池底削球体曲率半径 ρ2D24f1α2/8f2R2f22/2f2 式中ρ2—池底削球体曲率半径m D—池身圆柱体内直径m R—池身圆柱体内半径m f2—池底削球体内矢高m。 5.2.3.2 按下式计算池度削球体内表面积 S32πρ2f2πR2f22 式中S3—池底削球体内表面积m2 ρ2—池底削球体曲率半径m f2—池氏削球体矢高m R—池身圆柱体内半径m π—圆周率取3.1416。 5.3 进料间 5.3.1 进料间由蹲位板进料口管组成。 5.3.1.1 蹲位板几何尺寸。蹲位板分普通蹲位板和防蛆蹲位板。 a普通蹲位板几何尺寸是长×宽×厚720mm×420mm×80mm中部预留长×宽360mm×1 50mm和长方形孔 b防蛆蹲位板几何尺寸防蛆蹲位板平面和中部方孔尺寸相同为达到防蛆效果应在中部 方孔下增加高度120mm宽度为40mm的防蛆线。有条件的应在内表面贴光面瓷砖或玻璃。 5.3.1 进料口管由上部长方形槽和下部园管组成。 a上中长方形槽几何尺寸是长×宽×深600mm×320mm×500mm b下中园管宜采用Φ200-Φ300预制混凝土管或现浇混凝土管管与池墙角不小于30? 5.3.2 有条件的农户应在进料前增设人粪处理装置其容积按下式计算 Q4n1×m×30?1000 式中Q4—人粪处理坑容积m3 n1—人均日产粪便量kg m—进厕人数人 30—粪便处理时间天。 5.4 出料间水压间 5.4.1 出料间有三个作用 a出渣 b进池维修 c调节池内压力 d控制最小投料量。 5.4.2 出料间设计应符合下列要求 a最大投料量水平线以上为水压间水压间的断面水平断面可以是圆形也可以是椭圆形或长主形 b发酵间与出料间相连通的门洞几何尺寸是高度按4.1.3最小投料量计算宽度500mm 700mm。 5.5 发酵间与出料间的几何尺寸可按附表选用。 6、沼气池的结构设计 6.1 结构设计的一般规定 6.1.1 可采用砖与现浇混凝土、石料与现浇混凝土、钢筋混凝土预制砌块与现浇混凝土组合结构也可采用全混凝土结构。按GBJ3规定月平均气混低于-50C的地区沼气池的外露部分不得采用砌块结构。 6.1.2 使用本规范时对于一般性荷载的确定、构件截面计算和地基基础设计等应按相应的国家标准或规范的规定执行。对于兴建在地震区、湿陷性黄土或膨胀土等地区的沼气池结构设计还应符合现行的有关标准和规范规定。 6.2 荷载 6.2.1 沼气池的设计荷载按GBJ9原则按其性质可分为下列两类 a恒荷载包括结构自重、土压力土的竖向和侧向压力等 b活荷载包括水压力池内料液液压力、地下水压 力、浮托力、设计水压力等设施畜栏 、食槽等荷载和人、畜荷载等。 6.2.2 作用于各部的荷载 6.2.2.1 作用于池盖上的荷载 a自重荷载自重荷载按池盖的材料而定一般情况下砖体容重取19kN/m3水泥砂浆20KN/m3混凝土2324KN/m3 b覆土荷载由于池盖是削球形所以覆土荷载是一个变量它随半张角的减少而相应减少 设计时填土容重一般取18KN/m3 c活荷载地面的均布荷载标准值一般取2KN/m2 d气压荷载一般取12kp。 6.2.2.2 作用于池墙上的荷载 a由地面活荷载引起的土压力 b地下水位以上的土压力 c地下水位以下的土压力 d地下水产生的静水压力 e池内发酵料液液压荷载 f池内气压荷载。 6.2.2.3 作用于沼底上的荷载 a垂直于池底内壁的池气气压荷载 b池内发酵料液液压荷载 c池底边界以上所有能传来的垂直荷载 d池底自重荷载 e地基土对池底的反作用力 f地下水上浮力。 6.3 荷载组合、 在设计中应按最不利荷载组合计算。 6.3.1 池盖荷载组合 6.3.1.1 对池盖径向力最不利组合是池盖自重覆土荷载地面活荷载。 6.3.1.2 对池盖环向力最不利组合是池盖自重覆土荷载气压荷载。 6.3.2 池盖支座荷载组合 池盖支座荷载最不利组合是池盖自重、覆土荷载、地面活荷载的联合作用产生的水平推力 6.3.3 池墙荷载组合。 6.3.3.1 施工阶段强度未达设计标号应按实际标号进行验算其荷载除自重外还应考虑墙外回填土时的夯实预压力。 6.3.3.2 使用阶段 a对环向拉力无地下水作用无地面活荷载作用时投料产气阶段为最不利 b对弯矩空池情况在地下水、地面荷载、土压力联合作用下为最不利情况。 6.3.4 池底荷载组合 空池为最不利情况此时的荷载为池底地基反力及沿圆周均匀分布的池身线荷载。 在进行池底地基强度验算时投料产气阶段为最不利情况在沼气池抗浮验算时空池为最不利情况。 6.4 构造要求 6.4.1 用于修建沼气池的砌块和砂浆按GBJ3的规定应符合下列强度等级要求 a烧结普通砖的强度等级MU10MU15 b混凝土砌块的强度等级MU15MU20 c石材的强度等级MU30MU40 d砂浆强度等级砌筑砂浆M7.5、抹灰砂浆13。 6.4.2 用于修建沼气池的混凝土扫GBJ10892 1.1的规定应符合下列强度要求 a现浇混凝土强度等级不低于C15 b预制钢筋混凝土的强度等级不低于C20。 根据GBJ1089第7.1.1条的规定预制钢筋混凝土板的厚度小于150mm时钢筋间距不大于200mm钢筋直径不小于6.5mm。 6.4.3 各部位的断面要求 a球形池盖的混凝土厚度不小于60mm b池墙厚度用于弧形墙的砌块不小于60mm混凝土现浇不小于60mm方形池墙砌块砌筑厚度不小于120mm现浇混凝土厚度不小于100mm c削球池底板混凝土厚度不小于60mm。 6.5 沼气池采用密封防腐涂料时涂料应符合下列要求 a具有湿固性能好吸水能力强的水性涂料 b透气系数应小于1010cm3cm/cm2sdapa c具有与水泥砂浆良好的亲合性 猪舍建设的相关知识 猪舍的设计重点考虑满足几方面的要求猪的活动、喂食、冬季保温、通风、夏季降温、沼气池的进料等。 猪舍的尺寸可按后墙高度2.6——2.8米前墙高度0.8米南北跨度6米进行设计东西跨度以养猪规模大小按每头猪1——1.2平方米的面积确定。在后墙处留0.8——1米宽的人行通道猪床与人行通道间的隔墙高0.8米下边设饲槽。在后墙或左右墙靠后墙部位留出小门门高1.7米宽0.7米以方便到猪舍作业在后墙中央或左右墙距地面1.3米高出留高40厘米宽30厘米的通风窗。 猪床要用混凝土浇筑水泥砂浆抹平处理要高出自然地面20厘米猪床地面要按前低后高的方式抹成5的坡度坡向沼气池进料口。在猪舍地面沼气池的进料口顶部要高出地面2厘米顶口用钢筋做成箅子钢筋之间的距离以保证粪便顺利进入沼气池为宜。 猪舍前部的拱杆可采用竹竿、也可采用加筋的抗碱玻璃纤维增强水泥骨架具体可根据当地的经济条件和资 源条件加以确定。 猪舍地址选择在不积水、向阳的缓坡是猪舍阳光充足地势高燥利于冬季保温。同时还需要对水源和土壤进行勘察选择有充足水量水质良好便于取用和进行卫生防疫的水源土质结构和渗水性强的砂质壤土处理场。同时要便于日常管理。 猪舍的朝阳关系到猪舍的通风、采光和排污效果要根据当地主导风向和太阳辐射情况确定。猪舍朝向一般为坐北朝南偏东12?左右或者坐西北朝东南。猪舍之间的距离应以能满足光照、通风、卫生防疫和防火要求为原则不要过大也不宜过小一般南向的猪舍间距离可为猪舍屋檐高的3倍其他类型的猪舍应为屋檐高的3——5倍。 猪床作为生猪活动的主要场所其面积要适宜做到既有效利于空间又利于生猪的饲养。猪床的面积一般按一头妊娠哺乳母猪5.5?公猪10.5?断乳仔猪0.5?肥育猪0.9——1.1?的标准进行设计。猪舍活动场地的面积按每头成年猪1.2?的标准确定。 猪舍的闯直接影响温和通风应该根据猪床面积来确定但是南窗比北窗设置多些一般以床宽120厘米高100厘米距地面90——120厘米的门向内侧开放。 猪舍外围应建立排粪和污水沟道沟宽15厘米深10厘米沟底呈半圆形向沼气池方向呈2——3的坡度倾斜。