上部回流三位一体户用沼气装置设计和应用

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1、上部回流三位一体户用沼气装置设计和应用　　摘要：针对旋流布料沼气池在山区推广的局限性，依据山区特殊的地质条件、养殖习惯和庭院用地实际，以沼、圈、厕三结合设计为出发点，优化了户用沼气工艺、结构和应用技术，解决了沼液冲圈冲厕、沼气池料液循环不畅、浮渣结壳、冬季增温以及安全限压等长效运行技术问题，推动了户用沼气的发展。关键词：上部回流；三位一体；户用沼气池；沼气技术中图分类号：S216.4文献标识码：B文章编号：0439-8114（2013）11-2665-0411陕西省商洛市位于秦岭南麓，地跨长江、黄河两大流域，位于暖温带和北亚热带过渡地带，气候温和，雨量充

2、沛，四季分明，属半湿润山地气候。辖6县1区，从20世纪70年代开始发展农村沼气，经过40余年的发展，历经了3次重大的技术革新，建池技术逐渐成熟[1]。20世纪80年代和90年代主要以标准水压式沼气池为主[2]，进入21世纪以来，开始推广邱凌等[3]设计的旋流布料沼气池，从很大程度上解决了传统水压式沼气池存在的发酵盲区和料液“短路”的问题，但结壳现象仍比较严重，导致池内沼气聚集受阻，原料利用率低，产气量少[4]，在商洛山区推广存在很大的局限性。针对国标池和旋流布料沼气池存在的结壳和排渣问题，很多农村能源工作者都进行了研究和探讨，张邦安[5]提出了沼气池自动

3、排渣设计与施工方法，在一定程度上解决了沼气池除渣难的问题。根据山区实际，2003～2007年在旋流布料沼气池的基础上开展技术研究，集成了上部回流三位一体户用沼气装置，2008年对该技术的可行性进行论证评估、示范和推广，截至2011年底共建设上部回流三位一体沼气池44494口。董照锋等[6]2012年初曾对该技术进行了初步报道，下面主要就该户用沼气装置的技术创新和技术实施效果予以阐述。1结构设计11旋流布料沼气池在商洛山区推广出现许多问题，主要有4个方面：一是山区地质条件较差，开挖标准的池坑费时费力，建造、防渗难度大，在水压间底部或侧边易出现漏水现象；二是

4、当地饲养量相对较少，大多数农户饲养1头猪，一般池内要加入相当一部分草料，发酵时容易上浮结壳，影响产气；三是料液运动是以两侧分流为主，单向阀易失效，回流量较少，发酵料液在池内往复运动带到水压间的原料多，这部分产气排放于空气中；四是自动回流与人工强制回流路线重复，只是作平面的环形运动，不能将更多菌种带到顶部最需要的地方。针对这些问题，依据山区农家小院特点和户外养殖习惯，在旋流布料沼气池基础上，以沼、圈、厕三结合设计为出发点，改进沼气池技术，重点解决了沼液冲圈冲厕、沼气池料液循环不畅、浮渣结壳、冬季增温以及安全限压等问题。上部回流三位一体户用沼气装置设计主要突

5、出上部回流技术和三位一体结构，由进出料通道、发酵间、水压间、沼液池及自动循环系统组成，各部位尺寸参考旋流布料沼气池结构尺寸优化设计[7]。上部回流三位一体沼气池设计见图1（图中数据单位为mm，其他图同）。2上部回流三位一体沼气池创新技术2.1U形导管设计安装在沼气池壁的砼内预置安装U形导管后，将水压间底部与沼气池上部的气室连通，形成池内外的上下回流通道。池内的发酵料产气时，沼气压力将沼液从出料管压到沼液池，经过沉淀后再到水压间，使用沼气或人工回流时，水压间的沼液顺着U形管回流，从沼气池内料液上40cm处流下到料液面，起到输送菌种、上下冲刷搅拌、湿润沉降浮

6、渣、消除结壳、安全排气和室内监测管理的作用。U形管设计如图2。2.2出料管的设计安装11在沼气池壁砼内预置安装PVC管作为出料通道，底部达到沼气池最低处，上部在水压间与沼液池隔墙中，产气压出的沼液先到沼液池，一方面满足冲厕的需要，另一方面经过沉淀沼渣，沼液达到40cm后进入水压间，用气时回流到沼气池内。出料管设计如图3所示。主要优点：一是提高了稳定性和强度。抽渣器是一个需要经常频繁抽动吸取沼气池底部沉渣，以便人工强制回流、半自动搅拌发酵的装置，其稳定性、可靠性十分重要。采用主池墙体砼内浇筑安装抽渣管，避免了使用老化松动造成漏气、跑气问题，提高了抽渣器的整

7、体强度，延长了抽渣器的使用寿命。二是抽渣管改到圈舍墙外部，扩大了猪圈的有效空间，有利于增加生猪饲养量，方便农户经常性循环搅拌，便于清除沼渣，极具实用价值。2.3进料管的制作安装采用DN160PVC管预置到沼气池壁的砼内作为进料口，设计和安装如图4所示。2.4水压间、沼液池设计与施工该设计水压间1.4m×1.0m×0.6m=0.84m3，沼液池1.2m×1.0m×0.6m=0.72m3，在水压间与沼液池的隔墙内靠近圈厕是出料口的缓冲分流装置，高于水压间20cm，在水压间隔墙中距上口20cm处安装DN75管，是沼液流向水压间的通道，沼液池下40cm起沉淀和冲

8、厕作用，上20cm还是水压间容积范畴，容积1.2m×1.0m×0.2m=0.24