CN101104840A - 耐低温发酵沼气池 - Google Patents

Abstract

一种耐低温发酵沼气池，属于沼气池技术领域。池墙为内、外墙组成的圆柱形夹芯结构，内、外墙之间是保温层，保温层内填充有保温材料；池墙上部是削球壳形状的混凝土池拱承载体，混凝土池拱承载体外是池拱保温层，池拱保温层外是池拱防水层，在池墙与池拱的结合处设钢筋混凝土圈梁。保温材料层发挥保温作用阻断池体与外界进行热交换，以达到北方在低温季节沼气池正常发酵与产气。通过设置钢筋混凝土圈梁与在砌体内放置钢筋，把内外池墙与池底、池拱有机连接成一个整体，承载能力大大提高。本发明适于6～30立方米池容的沼气池。

Description

耐低温发酵沼气池

技术领域

本发明是一种新型保温沼气池，属于沼气设施技术领域。

背景技术

发展沼气是我国新能源建设的重要发展方向，南方由于气候比较适宜，沼气工程发展比较迅速，但北方地区由于自然气侯条件限制，在低温季节普通沼气池里微生物很难发酵，冬季产气率低甚至不产气，长达数月无法正常供气，使得用户失去信心，有条件建池的用户也不愿建池。因此，沼气池越冬问题已成为制约北方沼气发展的一个重要瓶颈，也是我国沼气行业亟待解决的首要。

沼气池的越冬，一直是困扰广大用户及业内人士的技术性问题，通常的做法只是对于普通沼气池采取一些简单的保温与升温措施，常见的方法如下：

1室内(厩舍内)建池、保温暖棚、暖圈以及太阳能等设施保温；

2传统的加大菌种投入量、加入酿热性原料、池顶覆盖秸秆以及加入热水等手段保温；

3利用生物能传导，增加池温。

由于暖棚等设施性建设成本较高，一般用户无力承受；而传统的保温技术又受到马粪、热水等资源的诸多限制；利用生物能传导，由于发酵原料需要每年更换2-3次，操作麻烦。况且对于地下水位较高地区，以上保温效果也不甚理想。

发明内容

针对现有沼气池技术方面的不足，本发明提供一种中小型耐低温保温沼气池，本发明的沼气池可以解决北方普通沼气池越冬的一系列问题。

发明综述

本发明沼气池为夹芯结构，包括由外壳和内芯，其技术特点主要是：外壳由砌体和混凝土组成，是主要受力承载体，而内芯由保温材料组成，是主要的保温体，阻断沼气池内外的热交换，达到保温的目的。本发明的沼气池在北方使用，能够克服由于外界气温的降低，沼气池里微生物不发酵的问题，提高北方冬天沼气池产气率。在北方冬季同等条件下可以比普通沼气池提高约30％的产气率。

发明详述

本发明的耐低温发酵沼气池，包括池墙，池拱，池底，进料口，水压间，其特征在于，池墙为内、外墙组成的圆柱形夹芯结构，内、外墙之间是保温层，保温层内填充有保温材料；池墙上部是削球壳形状的混凝土池拱承载体，混凝土池拱承载体外是池拱保温层，池拱保温层外是池拱防水层，在池墙与池拱的结合处设钢筋混凝土圈梁。

上述钢筋混凝土圈梁的尺寸根据池墙的厚度确定，优选的钢筋混凝土圈梁的宽度至少不小于池墙总厚度，钢筋混凝土圈梁的高度以0.8～1倍圈梁的宽度。本发明设置钢筋混凝土圈梁不仅可以把池拱自重及上覆土荷载、活荷载通过圈梁传给周围地基和池墙，还可以把内外池墙联结成一个整体共同承担水平和竖向荷载，使整个沼气池的内外池墙、池拱、池底有机的成为一个整体。

上述混凝土池拱承载体外的池拱保温层厚3-5cm，保温材料选自珍珠岩或保温砂浆。

上述的沼气池的内、外墙均为砖砌体，在内墙底部砌体内设置钢筋。

上述的沼气池的内、外墙之间保温层的保温材料选自珍珠岩、碎泡沫、炉灰渣、锯末或聚苯颗粒。具体保温材料及保温材料的厚度可以根据不同气候条件选择，如冬季气温较低的地区，应选择保温性能高的保温材料，如珍珠岩、聚苯颗粒等，保温材料的厚度也要相对厚些。

上述的沼气池的内、外墙之间保温层的保温材料的厚度优选如下：珍珠岩、聚苯颗粒保温材料厚度不低于5cm，碎泡沫、炉灰渣或锯末保温材料的厚度不小于8cm。

本发明的耐低温发酵沼气池的池底是返削球形状的保温池底，由下往上依次为防水层、保温层、混凝土池底面。根据土质要求，还可以在防水层下增设砂石垫层。

优选的，上述保温池底防水层按两层制做：第一层为1-2cm厚水泥砂浆，水灰比为0.4，水泥与砂的重量比为1∶1，第二层为2-3mm厚素灰，水灰比为0.3。

优选的，上述保温池底防水层上面铺设的保温层厚3-5cm，优选抗压强度较高的保温材料，具体选自珍珠岩或保温砂浆。

最后，在上述保温池底的保温层上铺设混凝土浇注池底面。在土质比较好时砂石垫层可以取消。

上述的沼气池外墙，根据地下水位的情况，还可在外墙的内面加设防水层，沼气池外墙内的防水层的结构和做法与池底防水层相同。

上述的池拱防水层的结构和做法和池底防水层做法相同。

进一步优选的技术方案如下：

沼气池池墙的内墙为120mm厚砖砌体，内墙内有密封层，密封层做法和普通沼气池一样，在内墙底部的砌砖内布置直径为6.5mm的钢筋。外墙为53mm厚砖砌体，在施工时先砌筑外墙，根据地下水位的要求做防水层，在外墙内部做防水层。

进料口和水压间的结构与上述池墙相同，采用夹芯结构，进料口、水压间的顶部浇注混凝土，使其内外砌体形成一个整体。进料口、水压间分别通过进料管、出料管与沼气池连通。进料管、出料管为内径300-400mm，长度为800-1000mm的预制混凝土管。在管的外侧抹上3-5cm的保温砂浆。

本发明沼气池的池拱顶部中心开口处设有活动盖、蓄水圈，与现有技术沼气池相同。本发明优选的蓄水圈内径为700mm，高度为400mm，在用黏土密封活动盖后，蓄水圈里放进150-200mm高度的水，放入的水有两个作用：一是使粘土保持其粘性；二是检测活动盖处是否漏气，起到水封的作用。

本发明耐低温发酵沼气池适于池容在6-30立方米的小型沼气池。

本发明中耐低温发酵沼气池对保温材料没有特别的具体限定，用户可以根据所处地区气候的不同，选择不同保温材料和相应厚度。

本发明是为解决北方低温下沼气池耐低温发酵技术的一种新型沼气池，也是一种为解决北方沼气池越冬比较实用的沼气池，可以作为在北方推广使用的一种新型耐低温沼气池。

本发明耐低温发酵沼气池与现有沼气池相比有如下优点：

1、本发明的耐低温发酵沼气池解决了原沼气池无法越冬或产气量小的难题

通常条件下，沼气微生物在8～60℃范围内均可生长繁殖，但在常温条件下，随着温度的升高，发酵时间缩短、产气量增加；随着温度的降低，发酵时间延长、产气量减少；采用本发明的耐低温发酵沼气池，由于保温层的存在阻断了池体热量与外界进行热交换，使得池内微生物处于相对恒定的温度环境中，可以不间断发酵，因此产气量大而均衡。

2、本发明的耐低温发酵沼气池最大限度地提高了沼气池的防水性与保温性

通常沼气池没有在池体外做防水，因此对于地下水位较高的地区，沼气池池底和池墙常年泡在地下水中，不可避免池体要与其进行热交换，降低池内温度，影响了微生物的发酵。而本发明的耐低温发酵沼气池由于在外墙内侧与池底做了防水层，防水层不仅阻断了地下水与内部池体的接触，还阻断了内部池体与周围土体的接触，况且在防水层内还有一层保温层，因此本发明的耐低温发酵沼气池最大限度地提高了沼气池的防水性与保温性。

3、沼气池的环保与节能性

本发明中耐低温发酵沼气池对保温材料没有具体限定，用户可以根据所处地区气候的不同，选择不同保温材料和相应厚度，保温材料如废旧泡沫，经粉碎后可以利用，炉渣等多孔状的材料都可以作为保温材料利用，还有粉碎的颗粒塑料垃圾，也可以作为保温材料使用。因此本发明中耐低温发酵沼气池可以变废为宝，更大限度的起到环保与节能性。

4、使用寿命更长，一次投资，投资成本相对较低

耐低温发酵沼气池由于沼气池设有钢筋混凝土圈梁，在内墙下部设置了环绕通筋，把内外池墙、池拱、池底有机的连接成了一个整体，从力学结构分析来讲，结构设计更合理，与普通沼气池相比可以延长10年以上寿命。耐低温发酵沼气池所用的保温材料价格比较低廉甚至是废物回收利用，保温材料和池体同时施工，因此耐低温发酵沼气池是一次性投资，投资成本相对较低。

附图说明

图1是本发明的耐低温发酵沼气池平面示意图。

图2是耐低温发酵沼气池B-B剖面示意图。

图3是耐低温发酵沼气池A-A剖面示意图。

其中，1、混凝土池拱，2、池拱防水层，3、池拱保温层，4、钢筋混凝土圈梁，5、内墙，6、钢筋，7、外墙，8、内、外墙之间的保温材料，9、池底面，10、池底保温层，11、池底防水层，12、砂石垫层，13、蓄水圈，14、进料口，15、水压间，16、防水层，17、进料管，18、出料管，19、保温层，20、活动盖。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明耐低温发酵沼气池做进一步说明，实施例中未详加说明的均按本领域现有技术。

实施例1：10立方米耐低温发酵沼气池

结构如图1-3所示，沼气池放线半径为1.65米，池深2.13米；

沼气池包括池墙，池拱，池底，进料口，水压间，池墙为内墙5与外墙7组成的圆柱形夹芯结构，内、外墙之间是保温层，保温层内填充有保温材料8粉碎的废旧泡沫颗粒；池墙上部是削球壳形状的混凝土池拱1承载体，混凝土池拱1承载体外是池拱保温层3，保温材料是4cm厚闭孔珍珠岩颗粒，池拱保温层3外是池拱防水层2，在池墙与池拱的结合处设钢筋混凝土圈梁4。

上述混凝土池拱1的混凝土等级为C20，池拱高度为600mm，混凝土的厚度为10cm。

沼气池池墙的外墙厚度为53mm厚，池墙高为1000mm，根据地下水位的要求在外墙内面做防水层，外墙防水层的结构和做法与池底防水层一样，防水层的高度大于全年最高地下水位高度。

沼气池池墙的内墙5厚度为120mm厚，在内墙5和外墙7间隙5cm，池墙高为1000mm，在池墙底部四层砖砌体内布置四根直径为6.5mm的通长钢筋6，在内墙5内部按照常规工艺进行密封处理。

池墙顶部与池拱的结合处浇注钢筋混凝土圈梁4，混凝土等级为C20，圈梁截面尺寸为240mm×240mm，按构造配置四根直径为10mm的通长钢筋，按构造配置间距200mm直径6.5mm的箍筋。

耐低温发酵沼气池的池底是返削球形状的保温池底，由下往上依次为砂石垫层12、防水层11、保温层10、混凝土池底面9。池底防水层按两层制做：第一层做法为抹1.5cm厚水泥砂浆，水灰比为0.4，水泥∶砂为1∶1，第二层做法为抹3mm厚素灰，水灰比为0..3，在防水层上面铺设3cm厚保温材料闭孔珍珠岩，然后铺设混凝土浇注池底，混凝土等级为C20，对池底混凝土进行振实，池底混凝土厚度为10cm，池底矢高为375mm。

水压间15与进料口14结构与池墙相同，先砌筑外墙，然后砌筑内墙，放入保温材料废旧泡沫颗粒，墙与保温材料厚度同池墙。在顶部浇注素混凝土，使内外墙成为一个整体。

进、出料管17、18与池顶活动盖20的结构和尺寸与普通10立方米沼气池相同，池体浇注完毕后，开始回填土，回填土厚度要大于25cm，最后浇注地坪，地坪厚度以8-12cm为宜，地坪的高度要与池盖一致，地坪面积要覆盖整个沼气池。

本实施例适用于气温为冬季平均温度为零上6度左右。

实施例2：10立方米耐低温发酵沼气池

结构如图1-3所示。

所用的保温材料池底为闭孔珍珠岩颗粒6cm厚，池墙为粉碎的废旧泡沫颗粒。池顶为保温砂浆，沼气池放线半径为1.70米，池深2.13米。结构如实施例1所述，不同之处在于：

(1)池底防水层11，第一层为1.5cm厚水泥砂浆，水灰比为0.4，水泥∶砂为1∶2，第二层为3mm厚素灰，水灰比为0..3，在防水层上面铺设6cm厚抗压强度比较高的保温材料闭孔珍珠岩，然后铺设混凝土浇注池底面9。

(2)池墙顶部浇注钢筋混凝土圈梁4，混凝土等级为C20，圈梁截面尺寸为280mm×240mm，按构造配置四根直径为10mm的通常钢筋，按构造配置间距200mm直径6.5mm的箍筋。

其他与实施例1相同。本实施例特别适用于冬季平均温度为零度左右的地区。

实施例3：10立方米耐低温发酵沼气池(冬季平均温度为零下4度左右)

结构如图1-3所示，所用的保温材料池底为闭孔珍珠岩颗粒，内、外墙之间填充的保温材料为粉碎的废旧泡沫颗粒，池顶保温材料为聚苯颗粒，厚6cm。沼气池放线半径为1.80米，池深2.13米；

池底防水层11同实施例2，池底混凝土厚度为10cm，池底矢高为375mm。

内墙和外墙间隙10cm，填充粉碎的废旧泡沫颗粒，把内外墙间隙充满。

池墙顶部浇注钢筋混凝土圈梁4同实施例2。

其他未详加说明的均与实施例1相同。本实施例特别适用于冬季平均温度为零下4度左右的地区。

实施例4：30立方米耐低温发酵沼气池(冬季平均温度为零度左右)

结构如图1-3所示，沼气池放线半径为2.05米，池深3.4米；所用的保温材料：池底为闭孔珍珠岩颗粒6cm厚，池墙内、外墙之间充满粉碎的废旧泡沫颗粒8cm，池顶为保温砂浆6cm厚。

(1)池底与实施例2相同。

(2)池墙如实施例1，所不同的是内墙5、外墙7的间隙8cm，在池墙底部六层砖砌体内每层布置两根直径为6.5mm的钢筋6，六层以上每隔两层砖布置两根直径为6.5mm的钢筋6。

(3)混凝土池拱的混凝土等级为C25，池拱高度为600mm，混凝土的厚度为15cm，在上面铺设保温砂浆，然后做上防水层。

其他未详加说明的均与实施例1相同。本实施例特别适用于冬季平均温度为零度左右的地区。

Claims (10)

1.耐低温发酵沼气池，包括池墙，池拱，池底，进料口，水压间，其特征在于，池墙为内、外墙组成的圆柱形夹芯结构，内、外墙之间是保温层，保温层内填充有保温材料；池墙上部是削球壳形状的混凝土池拱承载体，混凝土池拱承载体外是池拱保温层，池拱保温层外是池拱防水层，在池墙与池拱的结合处设钢筋混凝土圈梁。

2.如权利要求1所述的耐低温发酵沼气池，其特征在于混凝土池拱承载体外的池拱保温层厚3-5cm，保温材料选自珍珠岩或保温砂浆。

3.如权利要求1所述的耐低温发酵沼气池，其特征在于所述沼气池的内、外墙均为砖砌体，在内墙底部砌体内设置钢筋。

4.如权利要求1所述的耐低温发酵沼气池，其特征在于所述的沼气池的内、外墙之间保温层的保温材料选自珍珠岩、碎泡沫、炉灰渣、锯末或聚苯颗粒。

5.如权利要求1所述的耐低温发酵沼气池，其特征在于所述的沼气池的内、外墙之间保温层的保温材料的厚度优选如下：珍珠岩、聚苯颗粒保温材料厚度不低于5cm，碎泡沫、炉灰渣或锯末保温材料的厚度不小于8cm。

6.如权利要求1所述的耐低温发酵沼气池，其特征在于所述的池底是返削球形状的保温池底，由下往上依次为防水层、保温层、混凝土池底面。

7.如权利要求6所述的耐低温发酵沼气池，其特征在于所述的池底的防水层下还设有砂石垫层。

8.如权利要求1所述的耐低温发酵沼气池，其特征在于所述的池底防水层按两层制做：第一层为1-2cm厚水泥砂浆，水灰比为0.4，水泥与砂的重量比为1∶1，第二层为2-3mm厚素灰，水灰比为0.3。

9.如权利要求1所述的耐低温发酵沼气池，其特征在于所述的池底铺设的保温层厚3-5cm，选自珍珠岩或保温砂浆。

10.如权利要求1所述的耐低温发酵沼气池，其特征在于所述的进料口和水压间的结构为夹芯结构。

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