CN104073431A - 一种新型结构的沼气池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型结构的沼气池，包括主池和水压间，主池由储气室和发酵池构成，储气室的顶部设有导气管，主池的一侧设有进粪口，另一侧与水压间相通；水压间设有溢流口，进粪口位于发酵池的侧壁上；发酵池与水压间之间设有出粪口，该出粪口位于发酵池的另一侧壁上；进粪口的上沿与出粪口的顶端位于同一水平线上；发酵池的底部自进粪口所在侧壁开始向水压间方向向下倾斜，并延伸至水压间溢流口所在的侧壁；发酵池的池底设有截面呈内凹半球形的粪渣引流道；储气室整体呈上窄下宽的梯形，进粪口的上沿设于储气室侧壁的底端，导气管位于梯形的顶部，导气管设有保险阀，其目的在于提供一种压力恒定、排渣方便、不易结壳和产气量大的新型结构的沼气池。

Description

一种新型结构的沼气池

技术领域

本发明属于沼气池技术领域，具体涉及一种新型结构的沼气池。

背景技术

沼气是一种可再生的生物能源，制取和利用简单，沼液和沼渣还是农业生产的优质肥料，能够减少化肥的用量，减少林木的砍伐，改善生态环境，还可以提高农民的生产和生活质量，沼气目前在广大农村也得到了广泛的使用。目前，国家已就农村所用沼气池的建造制定了相应的标准，水压式沼气池是我国推广数量最大的户用沼气池，在结构上，通常包括球形拱盖的沼气池和方形拱盖的沼气池，沼气池通常包括主池和水压间，主池与水压间是连通的，而主池又分为储气室和发酵间，发酵原料和水在发酵间经过发酵产生沼气时，沼气会集中在储气室内，随着沼气的增多，池体内的压力不断加大，沼气压迫发酵料液进入水压间；当用气时，储气室的沼气被释放出，水压间的料液进入发酵间，如此“气压水、水压气”反复进行，从而达到沼气的正常供给和使用。   

但是沼气在使用过程中，通常会出现以下几个问题：1、现有的水压式沼气池一般包括主池和水压间，主池的下半部分为发酵室、上半部分为储气室，主池一侧侧壁上设有进粪口，另一侧侧壁上设有与水压间相通的通口，水压间的侧壁上设有溢流口。现有的沼气池由于结构设计等原因，池内储气室的压力不恒定，导致沼气池中的沼气容易从水压间流失，使得沼气主池内的压强通常只有6MP左右，不仅造成能源的浪费，而且沼气排到空气中会污染空气；2、现有的沼气池的发酵池底部设计成球形底面，导致沼气池的池底容易产生死角，不利于排渣，抽渣泵也无法抽出死角的粪渣，影响沼气池的产气量，需要进入池底人工将粪渣铲出，如此其效率低下，且人员进入沼气池中容易沼气中毒，发生安全事故；3、沼气池的发酵物表面容易结壳，不利于发酵物发酵，导致沼气池的产气量低，为避免结壳，需对发酵物进行搅拌。这就需要打开沼气池储气室的密封盖，将沼气放空后方能进行。每过一段时间打开储气室的密封盖搅拌。现在也有一些沼气池增设搅拌机构来实现搅拌，成本增加，不利于广泛推广；但这种方式的沼气池在建造时结构复杂，同时还需要考虑其储气室的密封性。沼气池排渣困难，由于发酵间的池底设计不合理等原因，导致沼气池的池底易产生死角，在使用一到两年后，往往会使得沼渣充满了发酵间，而且在池底的死角的粪渣必须采用人工方式方能排出，不利于用户连续用气，且进入沼气池内容易引发中毒安全事件。另外，由于池内发酵液长期处于静止状态，因此发酵池表面容易结壳一般的做法是在发酵池内增设搅拌机构或人工搅拌，但增设搅拌机构结构复杂、成本高：3、现有的沼气池由于设计未考虑最大的储气空间，进粪口与出粪口的设置凭借经验进行位置高低的设置，通常进粪口的造成气体容易从溢流口或进粪口排出的保温性差、产气量小，在冬天沼气的产气量会受到温度的影响，导致产气量下降，这就要求主池的保温性要好，现有的沼气池，由于主池的结构设计和浇筑的选材不合理等原因，往往导致主池的密封性与保温性差，产气量小，给人们带来不便。

而且，现有的沼气池，主池的安全性一直是大家所关注的问题，主池在发酵产生沼气的过程中，主池内的压力会逐渐增大，虽然水压式沼气池包括与水压间相通的通口，通口可以用来平衡主池内的气体的压强，但通口仍然存在被粪渣堵住的可能性，纵使在排气管上设置保险阀，但保险阀的正常运行是关键，一旦保险阀发生故障，沼气的压力会导致主池爆炸，造成严重的后果。

针对现有沼气池出现的以上问题，由此可以看出，提供一种压力恒定、排渣方便、不易结壳和产气量大的沼气池成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压力恒定、排渣方便、不易结壳和产气量大的新型结构的沼气池。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案: 一种新型结构的沼气池，包括主池和水压间，所述的主池由储气室和发酵池构成，储气室的顶部设有导气管，所述主池的一侧设有进粪口，另一侧与水压间相通；所述水压间设有溢流口，所述的进粪口位于发酵池的侧壁上；所述发酵池与水压间之间设有出粪口，该出粪口位于发酵池的另一侧壁上；所述进粪口的上沿与出粪口的顶端位于同一水平线上；所述发酵池的底部自进粪口所在侧壁开始向水压间方向向下倾斜，并延伸至水压间溢流口所在的侧壁；所述发酵池的底部设有截面呈内凹半球形的粪渣引流道；所述储气室整体呈上窄下宽的梯形，进粪口的上沿设于储气室侧壁的底端，所述导气管位于梯形的顶部，所述导气管设有保险阀。

本技术方案的工作原理是这样的：发酵物料由发酵池侧壁上的进粪口进料，由于进粪口的上沿与出粪口的顶端位于同一水平线上，在满足出粪口排料顺畅的前提下，发酵池内的液面只要保持与进粪口的上沿和出粪口顶端的水平线相平齐或超过该水平线时，储气室内的气体就不会从出粪口漏掉，确保了主池内储气室沼气压力的恒定，满足人们用气稳定的使用要求；由于发酵池的底部自进粪口所在侧壁开始向水压间方向向下倾斜，并延伸至水压间溢流口所在的侧壁，发酵池里的物料在经过发酵后，形成的沼渣会沿发酵池的底部自进粪口通过出粪口，最终流向水压间溢流口所在侧壁的底部区域，当储气室的压强增大时，发酵池内的液面下降，水压间内的液面上升，主池中的粪液通过溢流口流出，保证主池中气压的稳定性。

由于主池的池底为倾斜设置，且池底设有粪渣引流道，主池中的粪渣可沿着引流道流向水压间，当需要取出粪渣时，只需使用水泵进入水压间即可将粪渣抽出，无需打开主池，进入主池内进行人工排渣；此种结构不留死角，不会有粪渣无法排出的现象；且发酵液在水泵的吸力作用下能够形成循环，其表面不易结壳；其次，由于主池的池底为倾斜设置，相对现有的沼气池，发酵池内的储粪量更多，发酵物料的产气量也会相应提升。储气室整体呈上窄下宽的梯形，便于沼气沿着储气室壁聚集于池顶部，便于保证供气压力。沼气池主池可修建于地下，储气室的平顶附近可修建圈舍，方便圈舍粪水的处理，也给沼气池提供了直接的发酵原料，所述导气管位于梯形的顶部，导气管设有保险阀，导气管与主池是密封连通的，当主池内的压强过大时，保险阀打开，可人工减少主池内压力，从而也能起到平衡主池内压强的作用，确保主池的安全。

优选的，所述的储气室还设有主池保险装置，所述主池保险装置是由位于池顶的保险孔及保险孔上的保险盖构成，所述保险孔周围设置有用于密封保险盖盖底的密封沿。建造发酵池的主池时，可在主池的顶部开设一个大致25-50公分的通孔，通孔上加盖一个密封盖，该密封盖与主池的池顶通过水泥等进行密封，防止沼气泄漏。当主池压力过大时，达到主池无法承受临界时，由于保险孔处相较于主池更不牢固，故最先被气压顶开进行泄压，从而保证主池池体的安全；修复时只需修复保险孔及保险盖即可，修复成本低，效率高。

优选的，所述的保险孔的孔径为25-40厘米。

优选的，所述发酵池的底面的倾斜角度为30度至35度之间。当发酵池的底面的倾斜角度小于30度时，不利于发酵池底部上沼渣的滑落，而角度大于35度时，则会减小主池的空间容量，也增大了加工制造的难度，发酵池的底面的倾斜角度为30度至35度之间，既有利于排渣，又方便支模。

优选的，所述的储气室顶面高于水压间顶面距离可以是45厘米、50厘米或60厘米，满足户用沼气池储气室内的空间大小，也避免主池被粪水与发酵物料填满，保证了主池的安全性。水压间与储气室的距离过高，不利于粪液的溢流，会导致主池内压力过大，影响主池的安全。水压间与储气室的距离过低，粪液会溢流过多，不利于粪液的充分发酵，会影响粪液的产气量。

优选的，它还包括沉渣池，所述沉渣池通过进料通道与主池进粪口相通；所述的沉渣池的底部呈内凹的半球形，所述底部设有球阀，粪水和发酵物料先在沉渣池内初次沉淀过滤，发酵物料中的杂物如石头等会沉积在沉渣池底部的较低处，并定时通过球阀将杂物等排出，以保证发酵池中的发酵液不含有过多的杂物，提高发酵物料的纯度，进而提高沼气池的产气量。

优选的，所述的沉渣池底部高于进粪口的上沿20厘米至30厘米，发酵物料由沉渣池从上到下给主池供料，利于供料的通畅性，所述的进料通道呈上宽下窄的喇叭形，沉渣池侧壁上的进料通道口位于沉渣池侧壁的中部，使沉渣池内的漂浮物不易从进料通道口漫出，池底的沉积物也不易堵塞进料通道口。

优选的，所述的出粪口的高度为1米，所述水压间的宽度大于等于1.2米，满足户用沼气池的使用要求，也利于出粪口的排渣。出粪口过高，未发酵的粪液会从出粪口进入水压间，影响产气量，出粪口过低，会导致粪渣排除不利。

优选的，所述的主池侧壁依次包括砖结构基体、第一混凝土层、保温层、第二混凝土层、防腐层，保温层能对主池起到保温的效果，在炎热的夏季，采用了所述保温层的发酵池，发酵池内的温度相比未采用保温层的发酵池，平均温度会高5～8度，其温度会达到45度左右，更利于发酵物料的发酵，提高其产气量，即使在较冷的冬天，保温层也会使发酵池保持在25度左右，发酵物料也能正常发酵，确保发酵温度，增大沼气池产气效率，从而能确保正常供气，防腐层能对保温层起到防腐的作用。

优选的，所述的保温层是由塑料薄膜层构成，塑料薄膜不仅密封性与保温性好，而且光洁度强，有利于混泥土的浇模，所述的防腐层是由水玻璃与水泥混合而成，水玻璃不仅能防酸腐蚀，而且能起到混泥土粘结和补强的作用。

本发明相对于现有技术的有益效果在于：沉渣池能对粪水等发酵物料进行初次沉淀过滤，提高发酵物料的发酵效率；主池中发酵池内的沼渣易滑落到水压间溢流口所在侧壁的底部区域，当储气室的压力增大时，并通过溢流口排除多余的粪液，保证主池内的压力恒定；池底倾斜且有引流道方便排渣，避免人工除渣的安全隐患，且内凹半球形引流道与水压间壁之间无死角，粪渣不会羁留，保证主池内具有足够的有效发酵物；采用安全保险装置，能够进一步保证主池的安全，节约修复主池的成本，提高修复效率；主池在建设时在池体壁内设置保温层能够有效提高发酵温度，尤其是在冬季时，也能保证发酵池的发酵温度，从而保证产气量。

附图说明

图1为本发明一种新型结构的沼气池实施例的结构示意图；

图2为本发明一种新型结构的沼气池实施例中沉渣池的左视图；

图3为本发明一种新型结构的沼气池实施例中主池的左视图；

图4为本发明一种新型结构的沼气池实施例中出粪口的左视图；

图5为本发明一种新型结构的沼气池实施例中主池保险装置的局部放大图。    

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

如图1、图4所示，一种新型结构的沼气池，包括主池和水压间1，主池由储气室2和发酵池3构成，储气室2的顶部设有导气管4，主池的一侧设有进粪口5，另一侧与水压间1相通；水压间1设有溢流口6，进粪口5位于发酵池3的侧壁上；发酵池3与水压间1之间设有出粪口7，出粪口7的高度为1米，水压间1的宽度为1.2米，该出粪口7位于发酵池3的另一侧壁上；进粪口5的上沿与出粪口7的顶端位于同一水平线上；发酵池3的底部自进粪口5所在侧壁开始向水压间1方向向下倾斜，并延伸至水压间1溢流口6所在的侧壁，发酵池3的底面的倾斜角度为30度；发酵池3的底部设有截面为内凹半球形的粪渣引流道；储气室2整体呈上窄下宽的梯形，储气室2顶面高于水压间1顶面距离50厘米，进粪口5的上沿设于储气室2侧壁的底端，导气管4位于梯形的顶部，导气管4设有保险阀8。

如图1、图2所示，它还包括沉渣池9，沉渣池9通过进料通道10与主池进粪口5相通；沉渣池9的底部呈内凹的半球形，底部设有球阀11，沉渣池9底部高于进粪口5的上沿20厘米，进料通道10呈上宽下窄的喇叭形，沉渣池9侧壁上的进料通道10口位于沉渣池9侧壁的中部。

如图3所示，主池侧壁依次包括砖结构基体12、第一混凝土层13、塑料薄膜层14、第二混凝土层15、由水玻璃与水泥混合而成的防腐层16。

如图5所示，储气室2还设有主池保险装置39，主池保险装置39是由位于储气室2的池顶上的保险孔41和加盖在保险孔外的保险盖40，所述保险孔41周围设置有用于密封保险盖盖底的密封沿42。

此外，如图1所示，该沼气池还包括一个储粪池17，水压间1的溢流口6与储粪池17相通。从溢流口6流出的粪液可在储存在储粪池17中，用于向农作物施肥。

发酵池3的底面的倾斜角度为30度至35度，具体情况包括：发酵池3的底面的倾斜角度为30度、32度、35度，本实施例主要以发酵池3的底面的倾斜角度为30度来作详细的说明；储气室2顶面高于水压间1顶面距离可以是45厘米、50厘米或60厘米，本实施例主要以储气室2顶面高于水压间1顶面距离50厘米来作详细的说明；沉渣池9底部高于进粪口5的上沿20厘米至30厘米，具体情况包括：沉渣池9底部高于进粪口5的上沿20厘米、25厘米、30厘米，本实施例主要以沉渣池9底部高于进粪口5的上沿20厘米来作详细的说明；保险盖40可以包括呈倒置的碗状结构和中空的圆柱结构，本实施例主要以保险盖40呈倒置的碗状结构来作详细的说明。

本实施例中，发酵物料由发酵池3侧壁上的进粪口5进料，由于进粪口5的上沿与出粪口7的顶端位于同一水平线上，在满足出粪口7排料顺畅的前提下，发酵池3内的液面只要保持与进粪口5的下沿和出粪口7顶端的水平线相平齐或超过该水平线时，储气室2内的气体就不会从出粪口7漏掉，确保了主池内储气室2沼气压力的恒定，并能恒定保持在10～12MP之间，满足人们用气量大的使用要求；由于发酵池3的底部自进粪口5所在侧壁开始向水压间1方向向下倾斜，并延伸至水压间1溢流口6所在的侧壁，发酵池3里的物料在经过发酵后，形成的沼渣会沿发酵池3的底部自进粪口5通过出粪口7，最终流向水压间1溢流口6所在侧壁的底部区域，当储气室2的压强增大时，发酵池3内的液面下降，水压间1内的液面上升，使得溢流口6所在侧壁的底部区域中的沼渣上浮，并通过溢流口6排出，另外，也可在水压间1的溢流口6处使用抽水泵，依靠抽水泵的吸力会使主池与水压间1的底部形成顺势的水流循环，使得更容易、方便的将沼渣从主池中排出，发酵液表面不会结壳；发酵池3的底部的横截面为内凹半球形，使得发酵池3的底部与池壁结合时，不产生死角，便于已发酵的粪渣被抽出。储气室2整体呈上窄下宽的梯形，便于沼气在储气室2上部聚集，有利于保证供气压力。沼气池主池可修建于地下，储气室2的平顶附近可修建圈舍，方便圈舍粪水的处理，也给沼气池提供了直接的发酵原料，导气管4位于梯形的顶部，导气管4设有保险阀8，导气管4与主池是连通的，当主池内的压强过大时，保险阀8打开，主池内压强减小，从而也能起到平衡主池内压强的作用，确保主池的安全。

储气室2还设有主池保险装置39，主池保险装置39位于储气室2的池顶，储气室2的池顶开设有孔径为30厘米的保险孔41，保险孔41外周设有密封沿42，密封沿中设置有中空保险盖40，保险盖40与密封沿42之间密封连接，保险盖40呈倒置的碗状结构，当主池的出粪口7堵塞或导气管4上的保险阀8发生故障时，主池内的气体压力会增大，此时，保险孔相较于主池的其他结构比较容易被破坏，因此能够起到泄压的作用。主池内的气体会向保险孔41流动，并冲开密封沿42中的保险盖40，起到降低主池内气体压强和确保主池结构安全的效果，事后再对主池保险装置39进行修护，而保护了主池结构的完整性，避免发生安全事故和减少人们的经济损失，可谓双重保险，当然，在主池的出粪口7不发生堵塞或导气管4上的保险阀8正常运行时，主池保险装置39不工作，将中空保险盖40盖在密封沿42中，并采用密封连接，也确保主池的密封性好，保险盖40呈倒置的碗状结构，当主池内气体压强过大时，利于气体向上流动，并冲开密封沿42中的保险盖40。

发酵池3的底面的倾斜角度为30度至35度之间，本实施例中选用30度，当发酵池3的底面的倾斜角度小于30度时，不利于发酵池3底部上沼渣的滑落，而角度大于35度时，则会减小主池的空间容量，也增大了加工制造的难度，发酵池3的底面的倾斜角度为30度至35度之间，既有利于排渣，又方便支模。

储气室2顶面高于水压间1顶面距离可以是45厘米、50厘米或60厘米，本实施例中选用50厘米，满足户用沼气池储气室2内的空间大小，也避免主池被粪水与发酵物料填满，保证了主池的安全性，水压间1与储气室2的距离过高，不利于粪液的溢流，会导致主池内压力过大，影响主池的安全。水压间1与储气室2的距离过低，粪液会溢流过多，不利于粪液的充分发酵，会影响粪液的产气量。

它还包括沉渣池9，沉渣池9通过进料通道10与主池进粪口5相通；沉渣池9的底部呈内凹的半球形，底部设有球阀11，粪水和发酵物料先在沉渣池9内初次沉淀过滤，发酵物料中的杂物如石头等会沉积在沉渣池9底部的较低处，并定时通过球阀11将杂物等排出，以保证发酵池3中的发酵液不含有过多的杂物，提高沼气池的产气量；

沉渣池9底部高于进粪口5的上沿20厘米至30厘米，发酵物料由沉渣池9从上到下给主池供料，利于供料的通畅性，进料通道10呈上宽下窄的喇叭形，沉渣池9侧壁上的进料通道10口位于沉渣池9侧壁的中部，使沉渣池9内的漂浮物不易从进料通道10口漫出，池底的沉积物也不易堵塞进料通道10口。

出粪口7的高度为1米，水压间1的宽度大于等于1.2米，满足户用沼气池的使用要求，也利于出粪口7的排渣，出粪口7过高，未发酵的粪液会从出粪口7进入水压间1，影响产气量，出粪口7过低，会导致粪渣排除不利。

主池侧壁依次包括砖结构基体12、第一混凝土层13、塑料薄膜层14、第二混凝土层15、由水玻璃与水泥混合而成的防腐层16，塑料薄膜14不仅密封性与保温性好，使得在较冷的冬天，发酵物料也能正常发酵，确保发酵温度，增大沼气池产气效率，而且光洁度强，有利于混泥土的浇模，由水玻璃与水泥混合而成的防腐层16，能对塑料薄膜14起到防腐的作用，水玻璃不仅能防酸腐蚀，而且能起到混泥土粘结和补强的作用。

目前，我国农村户用沼气池基本上采用的是常温发酵工艺，主池内温度一般在10～25度之间，在25度时，料液产气效果好，而在炎热的夏季，南方地区的沼气池，主池内温度会达到30～45度之间，在35度的条件下，料液产气效果好，而在冬天，当主池内温度低于10度时，微生物进入休眠，产气量少，沼气则根本无法正常使用。此外，主池内温度的波动也对产气率影响很大，例如在恒温发酵过程中，1h的温度上下波动不能超过2～3℃，短时间内温度升降5℃，产气量将明显下降，波动过大时甚至会停止产气。可见，主池的温度和保温性是关键，选用发酵池3为10立方米，储气室2顶面高于水压间1顶面距离45厘米，出粪口7的高度为1米，水压间1的宽度为1.2米的户用水压式沼气池S1和S2，其中，S1为本发明实施例中新型结构的沼气池，而S2为现有技术下的沼气池，由多次试验所得，S1和S2的产气量情况如下表：

此外，它还包括一个储粪池17，水压间1的溢流口6与储粪池17相通，当水压间1里面过多的粪水从溢流口6漫出时，会流到储粪池17内，储粪池17内的粪水可用于农户种菜、种庄稼、喂鱼等。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。 

Claims (10)

1.一种新型结构的沼气池，包括主池和水压间，所述的主池由储气室和发酵池构成，储气室的顶部设有导气管，所述主池的一侧设有进粪口，另一侧与水压间相通；所述水压间设有溢流口，其特征在于：所述的进粪口位于发酵池的侧壁上；所述发酵池与水压间之间设有出粪口，该出粪口位于发酵池的另一侧壁上；所述进粪口的上沿与出粪口的顶端位于同一水平线上；所述发酵池的底部自进粪口所在侧壁开始向水压间方向向下倾斜，并延伸至水压间溢流口所在的侧壁；所述发酵池的池底设有截面呈内凹半球形的粪渣引流道；所述储气室横截面呈上窄下宽的梯形，进粪口的上沿设于储气室侧壁的底端，所述导气管位于梯形的顶部，所述导气管设有保险阀。

2.如权利要求1所述的一种新型结构的沼气池，其特征在于：所述的储气室还设有主池保险装置，所述主池保险装置是由位于池顶的保险孔及保险孔上的保险盖构成，所述保险孔周围设置有用于密封保险盖盖底的密封沿。

3.如权利要求2所述的一种新型结构的沼气池，其特征在于：所述的保险孔的孔径为25-40厘米。

4.如权利要求1、2或3所述的任一种新型结构的沼气池，其特征在于：所述发酵池的底面的倾斜角度为30度至35度之间。

5.如权利要求4所述的一种新型结构的沼气池，其特征在于：所述的储气室顶面高于水压间顶面距离可以是45厘米、50厘米或60厘米。

6.如权利要求1、2、3或5所述的任一种新型结构的沼气池，其特征在于：它还包括沉渣池，所述沉渣池通过进料通道与主池进粪口相通；所述的沉渣池的底部呈内凹的半球形，所述底部设有球阀。

7.如权利要求6所述的一种新型结构的沼气池，其特征在于：所述的沉渣池底部高于进粪口的上沿20厘米至30厘米，所述的进料通道呈上宽下窄的喇叭形，沉渣池侧壁上的进料通道口位于沉渣池侧壁的中部。

8.如权利要求7所述的一种新型结构的沼气池，其特征在于：所述的出粪口的高度为1米，所述水压间的宽度大于等于1.2米。

9.如权利要求1、2、3、5或8所述的任一种新型结构的沼气池，其特征在于：所述的主池侧壁依次包括砖结构基体、第一混凝土层、保温层、第二混凝土层、防腐层。

10.如权利要求9所述的一种新型结构的沼气池，其特征在于：所述的保温层是由塑料薄膜层构成，所述的防腐层是由水玻璃与水泥混合而成。