CN201250233Y - 一种顶返水型隧道式沼气池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种顶返水型隧道式沼气池，旨在提供一种结构简单、处理中度有机废水水量、产气效果较好的顶返水型隧道式沼气池。沼气池主体横截面是由上部一个凸形和下部一个凹形以及中间一个长方形结构构成，整体上是一个长体形的密封水池组成。前面一个进水口，处理水沿一定坡度进入后面的出水口和出水间，由此形成隧道状。池底和池壁设有交错开口排列的导流墙。水压间设置在沼气池顶部，由顶返水孔与沼气池相通，这样形成顶返水型隧道式处理水流，以增强水力流动范围和混合。本实用新型克服了现有的户用型沼气池放大后所出现的开挖土坑大和技术不成熟问题，方便建设。

Description

一种顶返水型隧道式沼气池

技术领域

本发明涉及一种有机废水厌氧发酵制备沼气的装置，特别是一种顶返水型隧道式沼气池。

背景技术

我国是一个缺乏能源的国家，沼气技术是一项能够把有机废弃物转化为生物能源的技术，是解决我国农村中存在的环境问题、农村能源问题、肥料问题的一条出路，因而沼气在农村社会发展中占有重要的地位。目前在我国农村中，以产生生物能源为目的的沼气池，称为户用型沼气池，使用最多的是水压式沼气池，其体积主要为6m³、8m³、10m³大小。1984年中国标准出版社出版了国家标准局发布的GB/T4750-1984《农村家用水压式沼气池标准图集》提出了农村沼气池的结构，形状为圆形或球形，设有进料口、出料口、发酵间、气箱、活动盖、导气管、出料间兼用水压箱。2002年中国标准出版社出版了国家质量监督检验检疫局发布的GB/T4750-2002《户用沼气池标准图集》中提出“曲流布料沼气池”，其特点是池底由进料口向出料口倾斜，在池底面设置了布料板，使发酵原料呈曲线流动，增加了扩散面，延长了发酵原料的运转。2007年科学技术文献出版社出版的西北农林科技大学邱凌在《庭院沼气高效生产与利用》书中叙述了“旋流布料沼气池”，其特点是，在底池上建设一个曲率半径为5D/8的圆弧型导流板将进出料隔断，使入池原料在导流板的导流作用下，必须沿导流板旋动才能到达循环管和抽渣管的下部，从而延长了入池发酵原料的流动路程和滞留时间，并且西北农林科技大学邱凌也提出了中国专利ZL97243731.2“旋流布料自动循环沼气池”，对旋流布料沼气池进行了技术描述。

以上有关农村沼气池的推广应用都是针对农户的，一般使用最多的主要是10m³体积以内的沼气池。当前由于农村养殖业的发展，我国各地呈现出大小不同的养殖场，这些养殖场都是重要的污染源，这些养殖场所每天排放的废水多达几吨或十几吨，建设一个污水处理厂是不可能办到的，开发适用的农村小型沼气池是现代农村养殖业需求的技术和设备。

隧道式沼气池是针对农村养殖场应用的，证明是效果良好的污水处理沼气化技术。根据我们的研究结果认为，当建设沼气池大小在20m³以下时，由于户用型沼气池建池经验丰富，有国家建设标准为依据，建议使用户用型沼气池建设技术。当沼气池大小在20-200m³范围内时，建议使用隧道式沼气池及其相应的技术。

农村户用沼气池技术不适用建设体积超过20m³沼气池，因为：1.由于圆形，不方便建筑，也不可能出现大型沼气模具，而沼气模具成本高，大小固定，形状固定，投资大。2.开挖地面土层深度大，广度大，需要在地面之下挖两米以上的深坑，这在地下水位很浅的烂泥地和施工质地为沙土的情况下根本不能施工，如果遇到雨季和下雨天也是很难建设的。3.目前的大型水压式沼气池没有成熟的技术经验，如果开挖的太深，沼气气压太大，产气量降低。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种供中小型有机废水、废物排放企业使用的，建设简单，形状为长方体，沼气发酵效率较高的一种顶返水型隧道式沼气池。

本实用新型的目的是通过提供一种具有如下结构的沼气池而实现的。

本实用新型的顶返水型隧道式沼气池包括以下部分组成：

进水系统、沼气池主体及水压间、出水系统三部分组成。

进水系统包括进水口和进水管；进水口，是处理水的入口，起收集和汇集处理水的作用；进水管，是处理水进入沼气池的管道，进水管与沼气池的底端相联，形成沼气池布水的开端。

沼气池主体是闭合长方体形的罐体(图1)，但是横截面是由上下各一个半圆形和中间一个长方形(图3)，为了增加布水流长度，设置了导流墙，导流墙之间的距离不小于沼气池的宽距，导流墙开口大小大约为沼气池宽距的1/3，导流墙交错排列，从而保证了布料均匀和内部流动畅通。在沼气池出口前面0.5米处设置一个稳流墙，以保证有更长时间和有效的厌氧污泥能够停留在沼气池内。沼气池上盖为半圆凸形密封的混凝土平板，中间插设一个金属沼气管，这个金属管构成了沼气的起始接头。沼气池底板也为半圆凹形的，是由两层混凝土结构浇注而成，从进水口到出水口坡度为1-3％，以保证污泥向出口流动。沼气池顶部不设人孔。

水压间是与沼气池主体联结的水池，建设在沼气池主体上面，四周分别与沼气池的直壁联结，也就是说，在沼气池上面建设一个高于沼气池上半球150mm的水池，在水压间内侧各有两排顶返水孔，以利于水的进出和气压调节。

出水系统包括：出水口、出水间；出水口是在沼气池的末端设置的一个长方形水口，本实用新型固定大小为高1000mm，宽800mm，是处理水的出口，在沼气池末端宽壁的中央，在最下方的一个长方形出口，出口高度可以根据沼气池设计的压力而重新设计，一般而言，出水口的顶端距离沼气池顶盖有至少1米以上的距离，这构成了本实用新型沼气池的气压较好，并保证沼气气压的稳定。出水间是建设在出水口之外，长为1-2米，以方便处理水的后处理和后利用，宽为沼气池宽，本出水间起到少少水压间的作用，但是水压调节主要靠顶返水。

本实用新型的优点是：

1.适用于20-150m³的沼气池建设；2.结构简单，地下式建筑，可降低建设成本，不需要特殊建筑技术。

附图说明

图1为本实用新型沼气池实施的总体结构图；

图2为本实用新型沼气池的俯视图；

图3为本实用新型沼气池的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型属于能源生态型沼气利用模式，处理后的沼液和沼渣可以用于肥料或者养鱼。建设材料根据沼气池大小和地区不同，采用不同的混凝土。根据建设经验，当沼气池容积为小于50-100立方米以下的南方时，建筑材料可以采用素混凝土，厚度为200mm；当沼气池容积在20-50立方米并在华南地区时，建筑材料可以采用砖混结构，采用240mm厚度的砖混结构；当容积为100以上立方米容积时或者在北方建筑时，采用厚度为200mm的钢筋混凝土材料。建设完毕后池内需要四次素灰和水泥沙浆抹平密封，再使用防水材料密封。

本实用新型沼气池容积计算方法，设沼气池长度为L(米)，宽度为W(米)，沼气池中央长方体截面高度为H(米)，上半球矢高为f1，下半球矢高为f2，曲率半径ρ＝(4f²+W²)/8f，则沼气池的设计参数为：

表1顶返水型隧道式沼气池进水口横切面处的设计参数(米)

上半圆面积为M1(平方米)＝2/3W×f1，下半圆面积为M2＝2/3W×f1，中间长方形面积为M3＝W×H，在工作中一般长方形高度均为1米，即H＝1。总体积为V＝(M1+M2+M3)×L，而横截面积在表1的最后一列中。

由此可见，建设一个20立方米的沼气池需要内宽2米和长度8米即可，建设50立方米沼气池需要内宽2.2米和长度18米，建设100立方米沼气池需要内宽2.6米和长度25米，建设150立方米需要内宽2.8米和长度25米，建设200立方米的沼气池需要内宽3.2米和长度40米即可。如果长度太大，体积会很大，可能会出现漏水漏气现象，修建不方便。一般使用长度10-40米范围内较好。当需要大体积沼气池时，可以建设多个本实用新型沼气池并联使用或串联使用。所以本实用新型沼气池，一般建议参数为：W＝2-4米，L＝10-40米，H＝1米。应用对象为小型养殖场、小型食品加工厂等供有机污水排放处理产生沼气使用。

进水口为固定形状，是一个长方形的水槽，水槽内部长宽各为1米左右，深度不固定，一般为0.5米深度。进水口之下是进水管，是一个内径为0.3m的水泥管，联结进水口与沼气池底部，进水管安装在沼气池底部，距离第一个导流墙开口尽量远，也就是说，进水管的进水端在沼气池的一侧，是靠近第一个导流墙封闭的一端，这样可以延长水流长度或者增加水力停留时间。进水口表面是开口的，其余都是封闭的，进水管与进水口和沼气池的联结处密封要好，不要漏水。进水口与沼气池的距离不定，根据进水管长度而定，一般建设使用进水管与沼气池壁高的夹角为30-40°，设整个沼气池高度为(H+f1+f2)，进水口的起始端与沼气池壁的距离为0.5倍的(H+f1+f2)距离，进水水泥管的长度大约为(H+f1+f2-0.5)高度，因为进水口的高度还有0.5米，这样保证进水管与沼气池壁高的夹角为30-40°。进水管设置在进水口的中间。进水口由于水压承受不大，使用砖混结构或素混凝土结构建筑均可。

沼气池主体是一个长方体型的水泥池或者说是圆柱体水泥池，横截面是一个上面的凸形和下面的凹形，中间长方形，整个沼气池是闭合的长方体形的罐体，为了增加布水流长度，设置了导流墙，导流墙之间的距离不小于沼气池的宽距，导流墙开口大小大约为沼气池宽距的1/3，导流墙开口交错排列，从而保证了内部流动和布料的畅通，导流墙数量不定，根据水质情况而定，如果水质可溶性好导流墙数量可多；如果处理粪便等SS含量高的粪污，导流墙数量益少，以免造成堵塞和沉淀，这种情况下也可以不使用导流墙。导流墙设计高度一般等同于沼气池横截面中圆柱面高度，既H+f2，太高阻碍气室，太低不利于布料，最好是与H高度相同。在沼气池出口前面0.5米处设置一个稳流墙，以保证有更长时间和有效的厌氧污泥能够停留在沼气池内。稳流墙高度为0.5米，长度为沼气池宽度的1/3-出水口宽度的2倍。沼气池上下盖板均为密封的混凝土结构，上盖凸形中间有一个金属沼气管，这个金属管构成了沼气的起始接头。沼气池底板为两层混凝土结构，坡度为1-3％，以保证污泥向出口流动。沼气池顶部的上盖一般不设置人孔。

水压间是建筑在主体沼气池之上的，与沼气池主体联结的水池，四周分别与沼气池的直壁联结，也就是说，在沼气池上面建设一个高于沼气池上半球凸形部位150mm的水池，以利于沼气气压调节。

在水压间内侧各有两排顶返水孔，每排顶返水孔3个，共6个，顶返水孔内径110mm(Φ110)，长度650mm，距离沼气池底面500mm，是加厚的PVC排水管，这样有利于水压的调节。

出水口是在沼气池的末端设置的一个长方形水口，位于沼气池后壁中央，是处理水的出口，在沼气池后壁末端的中央下方，是一个长方形出口，出口宽为0.8米左右，高一般为1米。顶返水管和出水口要在同一高度上，其高度也可根据沼气池设计的压力而定，一般而言，出水口的顶端距离沼气池顶盖有至少1米以上的距离，这样能够保证沼气气压的稳定。出水口之外是出水间，出水间的功能主要是是沼气池后处理方便取水利用，出水间宽为沼气池宽度，长度本实用新型提出为2米的一个长方体临时贮水间，也具有水压间功能，当连续处理废水时，后接出水管道。如果直接利用沼液和沼渣做肥料，则可以直接使用。

Claims (1)

1.一种顶返水型隧道式沼气池，沼气池主体横截面是由上部一个凸形和下部一个凹形以及中间一个长方形结构构成，整体上是一个长方体形的密封水池组成，长度远大于宽度，前面一个进水口，处理水沿一定坡度行进，后面一个出水口和出水间，由此形成隧道状，其特征在于：池底和池壁设有交错开口排列的导流墙，导流墙与沼气池长轴垂直，导流墙长度大约为沼气池宽度的2/3左右，导流墙间距大于沼气池宽度，水压间设置在沼气池顶部，由顶返水孔与沼气池相通，这样形成顶返水型隧道式处理水流，以增强水力流动范围和混合。

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