專利名稱：一種半球形水氣換位沼氣池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種農(nóng)村有機(jī)廢棄物和有機(jī)廢水厭氧發(fā)酵制取沼氣的裝置，特別是一
種球形水氣換位沼氣池。
背景技術(shù)：
沼氣技術(shù)是我國(guó)新農(nóng)村建設(shè)中的一項(xiàng)重要技術(shù)，一方面沼氣池能夠轉(zhuǎn)化處理農(nóng)村 有機(jī)垃圾和廢水產(chǎn)生沼氣，是目前解決我國(guó)農(nóng)村能源問題的一個(gè)重要途徑，另一方面沼氣 池能夠轉(zhuǎn)化農(nóng)業(yè)有機(jī)垃圾例如畜牧業(yè)糞便為有機(jī)肥料，這樣不僅使農(nóng)村環(huán)境得到了改善， 而且開發(fā)了新型肥源，所以沼氣在農(nóng)村社會(huì)的進(jìn)步中發(fā)揮了越來越大的作用。在我國(guó)農(nóng)村 中普遍以戶用型沼氣為主，而且是地下式建造的。目前我國(guó)沼氣池使用的原理和技術(shù)主要 是水壓式沼氣池技術(shù)，當(dāng)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣氣壓大于水壓時(shí)，水的空間被沼氣占用，從水 壓間外排多余的水量；而當(dāng)沼氣氣壓小于水壓時(shí)，水向氣室流動(dòng)，并構(gòu)成水壓與氣壓的平 衡，從而使沼氣的壓力保持相對(duì)恒定。1984年中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社出版了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局發(fā)布的 GB/T4750-1984《農(nóng)村家用水壓式沼氣池標(biāo)準(zhǔn)圖集》提出了農(nóng)村沼氣池的結(jié)構(gòu)，形狀為圓 形或球形，設(shè)有進(jìn)料口、出料口、發(fā)酵間、氣箱、活動(dòng)蓋、導(dǎo)氣管、出料間兼用水壓箱，因此稱 之為水壓式沼氣池。2002年中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社出版了國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫局發(fā)布的GB/ T4750-2002《戶用沼氣池標(biāo)準(zhǔn)圖集》中提出"圓筒形沼氣池"和"橢球形沼氣池"，是對(duì)原有的 "水壓式沼氣池"做出了進(jìn)一步的改進(jìn)和標(biāo)準(zhǔn)化，使"水壓式沼氣池"成為目前我國(guó)沼氣池建 設(shè)的基本方法。而GB/T4750-2002《戶用沼氣池標(biāo)準(zhǔn)圖集》中所提出"曲流布料沼氣池"，也采 用了水壓式沼氣池的方法，其特點(diǎn)是池底由進(jìn)料口向出料口傾斜，在池底面設(shè)置了布料板， 使發(fā)酵原料呈曲線流動(dòng)，增加了擴(kuò)散面，延長(zhǎng)了發(fā)酵原料的運(yùn)轉(zhuǎn)。專利號(hào)為ZL02226392.6 的中國(guó)專利《一種深藏式沼氣池》公開了一種沼氣池，提出了發(fā)酵池頂為半球型，池底為圓 形的沼氣池，發(fā)酵池頂距地表0. 3-2米，且發(fā)酵池底芯位置底于圓周邊緣位置，池底均勻地 呈緩坡狀向池芯傾斜和匯聚。專利號(hào)ZL200720049008. 2的中國(guó)專利《一種大容量沼氣池》 對(duì)深藏式沼氣池進(jìn)行了改進(jìn)。 國(guó)家推廣標(biāo)準(zhǔn)沼氣池GB/T4750-2002《戶用沼氣池標(biāo)準(zhǔn)圖集》在使用過程中存在 以下缺點(diǎn)1.設(shè)計(jì)有氣室，這個(gè)氣室就是沼氣池上半部削球體，在產(chǎn)氣時(shí)擴(kuò)大，不產(chǎn)氣時(shí)不 變，因而在氣室下面形成了永久結(jié)殼；2.由于固定氣室的存在減少了有效發(fā)酵體積。 中國(guó)專利《一種深藏式沼氣池》和《一種大容量沼氣池》存在有如下問題1.開挖 深度太深，增加了施工費(fèi)用和施工難度，特別是在地下水位高時(shí)很難建設(shè)；2.由于沼氣池 埋藏太深和水頭太高，造成了沼氣氣壓太大，后續(xù)沒有合適的沼氣器具，需要降壓使用，從 而顯得沒有必要；3.由于埋藏太深，沼氣池內(nèi)氣壓大，造成進(jìn)料不暢通，微生物菌體在高壓 力下生存，影響產(chǎn)氣效率。 所以改變固定氣室為移動(dòng)氣室，是一種新型的沼氣池。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種新的沼氣池建設(shè)技術(shù)，既水氣換位沼氣池。本實(shí) 用新型沼氣池命名為水氣換位沼氣池，是半球形的，結(jié)構(gòu)為由進(jìn)水池、出水池、和沼氣池組 成。進(jìn)水池與水壓池的池底要高于沼氣池的最高水面；當(dāng)沒有產(chǎn)氣的時(shí)候，沼氣池內(nèi)部充滿 處理水，沒有預(yù)留空間作為氣室，這時(shí)沼氣的體積為零；當(dāng)產(chǎn)生沼氣時(shí)，沼氣氣壓升高，把一 部分處理水推動(dòng)到水壓間，產(chǎn)生體積為V的沼氣，并形成變化的氣室；隨著沼氣產(chǎn)生的增多 和減少，氣室移動(dòng)變化，沼氣體積V也隨之變化，氣室的體積V等于水壓間所增大的體積V。 所以水的體積和氣的體積是互換的，這就是水氣換位沼氣池的基本結(jié)構(gòu)。 本實(shí)用新型的目的是通過提供一種水氣換位沼氣池。 本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。 本實(shí)用新型的水氣換位沼氣池包括以下部分組成，進(jìn)水池、出水池、沼氣池主體、 沼氣池單體的連接、以及沼氣池活動(dòng)蓋及天窗組成。 進(jìn)料池、發(fā)酵池、出料池之間有管道連通，進(jìn)料池的位置高于出料池。進(jìn)料池、出料 池的形狀為長(zhǎng)方形或者圓形。進(jìn)料池包括池體、進(jìn)料池上蓋、位于池上部的進(jìn)料口、位于池 底與沼氣池連通的進(jìn)料管。出料池包括池體、位于池體上部的出料口、出料池上蓋、位于池 底與沼氣池連通的出料管等結(jié)構(gòu)組成。進(jìn)料池與出料池的結(jié)構(gòu)、建設(shè)和形狀與現(xiàn)行的沼氣 池一樣。 發(fā)酵池的半徑為R，高為R。 進(jìn)料池池底高于發(fā)酵池頂0. 2-0. 5米左右，發(fā)酵池內(nèi)的進(jìn)料管管口高于發(fā)酵池底 面的0. 3米以上和1/3R以下之間。 出料池池底與發(fā)酵池池頂在相同水平上，出料池池底低于進(jìn)料池池底，發(fā)酵池 內(nèi)的出料管管口高于發(fā)酵池內(nèi)的進(jìn)料管管口，發(fā)酵池內(nèi)的出料管管口低于發(fā)酵池頂面的 0. 5-1. 0米以上和1/2R以下之間。 發(fā)酵池為半球形，池底呈圓形，發(fā)酵池底圓心位置低于外周，呈現(xiàn)凹形，外周緩慢 地向中心傾斜和匯聚。 發(fā)酵池的池蓋位于池頂?shù)闹醒氩课?，是可移?dòng)的，稱為天窗，大小為0. 6-0. 8左右 的倒圓臺(tái)形。天窗與池壁接合的位置要穩(wěn)固和貼近，幾何形狀一致。池蓋中央預(yù)加一根金 屬沼氣管，有兩個(gè)提拉耳，便于安裝和維修。 本發(fā)明可以產(chǎn)生以下的有益效果。 1.由于發(fā)酵過程中的水氣換位作用，使發(fā)酵池內(nèi)壓力循環(huán)自成系統(tǒng)，打破了沼氣 池氣水界面的結(jié)殼，使氣水動(dòng)態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)了結(jié)殼的自動(dòng)破除作用。 2.由于建設(shè)在地下，保證了發(fā)酵溫度的恒定，打破了發(fā)酵的溫度變化，減少了夏季 的高溫和冬季的低溫對(duì)發(fā)酵作用的擾動(dòng)。 3.在發(fā)酵過程中，由于產(chǎn)生較大的氣體壓力，可以實(shí)現(xiàn)沼渣和污泥的自動(dòng)外排，從 而實(shí)現(xiàn)了沼氣池的自動(dòng)清殼排渣。 4.根據(jù)需要可以建設(shè)多個(gè)單體沼氣池的相互連接構(gòu)成大容量沼氣池，這樣能避免 建筑太大造成的材料浪費(fèi)。各種體積沼氣池的多池聯(lián)動(dòng)，形成統(tǒng)一的沼氣池。
圖1為本發(fā)明沼氣池實(shí)施的總體結(jié)構(gòu)圖(見圖1); 圖2為本發(fā)明中沼氣池的俯視圖(見圖2); 圖3為本發(fā)明中沼氣池單體連接圖(圖3)。 圖中，進(jìn)料池1 ，進(jìn)料管2 ，發(fā)酵池3 ，池蓋4，主池底基與圈梁5 ，出料管6 ，出料池7 ， 沼氣管8，污泥管9，連接管10。
具體實(shí)施方式本實(shí)用新型公開了一種沼氣的水氣換位沼氣池，所使用的原料是農(nóng)村有機(jī)廢物， 特別是養(yǎng)殖業(yè)糞便、食品和生物污水等，原料來源要足夠。 本實(shí)用新型的沼氣池容積計(jì)算方法，假設(shè)沼氣池的總體形狀為半球形，設(shè)沼氣池 容積為V(立方米)，H為沼氣池的總體高度(米)，D為沼氣池池內(nèi)直徑(米)，R為池內(nèi)半 徑(米)，天窗高度為d (米)，沼氣池池底凹深h (米)。 那么，沼氣池體積V = Vl+V2，其中VI為沼氣池上半球體積，V2為沼氣池下凹體
積，上半球是整個(gè)的半球，下凹是倒圓錐。 上半球VI = 2/3 Ji R3，下凹V2 = 1/3 Ji hR2， 表1沼氣池單體的幾何尺寸(米)
主池容積(m3)6810205080j 00
主池直徑D2.83, 13. 34.25. 76. 77.2
半徑(高)R1. 41 w1, 652.12,853. 353.6
凹深h0,20,20. 20, 30,30.30.3 本實(shí)用新型的沼氣池可大可小，計(jì)算時(shí)由于下凹形很小，體積可以忽略。建設(shè)時(shí)建 議使用100立方米以下單體體積，如果是建設(shè)超過100立方米的沼氣池，則需要幾個(gè)單體沼 氣池連接建設(shè)，而體積計(jì)算則是各個(gè)單體體積之和，如圖3所示。 本實(shí)用新型的特點(diǎn)是沼氣池不設(shè)氣室，當(dāng)產(chǎn)氣時(shí)就會(huì)自動(dòng)形成氣室，當(dāng)不產(chǎn)氣時(shí) 沒有氣室，也就是說氣室是發(fā)酵池的一部分，自動(dòng)氣室的形成是排渣和排水的主要?jiǎng)恿?源。 本實(shí)用新型公開的水氣換位沼氣池技術(shù)可見圖1、圖2和圖3，
以下結(jié)合附圖對(duì)本 發(fā)明作進(jìn)一步說明。 本實(shí)用新型的進(jìn)料池是與傳統(tǒng)沼氣池的進(jìn)料池一樣的，進(jìn)料池大小為沼氣池主體 體積的10%左右，進(jìn)料池的底面高于沼氣池的頂面，也高于出料池的底面，進(jìn)料池內(nèi)設(shè)置一 個(gè)進(jìn)料管，進(jìn)料管與沼氣池的水平夾角的角度為50-60度，以保證物料以一定的陡度進(jìn)入 沼氣池內(nèi)，進(jìn)料管的管徑大小為0. 3-0. 4米左右。 沼氣池的出料池也是與傳統(tǒng)沼氣池的出料池一樣的，出料池大小為沼氣池主體體 積的25%左右，出料池的底面低于進(jìn)料池的底面，并且出料池的底面與沼氣池的頂面在一 個(gè)水平上，這樣保證了水氣換位的運(yùn)作。圖l-圖3也標(biāo)示出了在出料池內(nèi)設(shè)置一個(gè)出料管， 出料管管徑大小為0. 3-0. 4米左右，出料管內(nèi)安插一個(gè)①110或者①160的污泥管，直插到沼氣池的內(nèi)部中心地面上，污泥管末端固定在出料池底面上。 本實(shí)用新型的沼氣池蓋是與傳統(tǒng)沼氣池天窗的結(jié)構(gòu)是一樣的，天窗是內(nèi)徑為 0. 6-0.8米的圓形的蓋板構(gòu)成，池蓋呈現(xiàn)底小頂大的倒圓臺(tái)形，池蓋中央設(shè)置一根沼氣管， 池蓋上有兩個(gè)拉耳，整個(gè)池蓋的設(shè)計(jì)和建造方式與傳統(tǒng)的水壓式沼氣池一致。天窗外周是 一個(gè)圓形天窗墻，高度為d，直徑大于池蓋， 一直修建到地面。 沼氣池主體是一個(gè)半圓球形，建設(shè)材料一般使用磚砌筑，由于呈半球形結(jié)構(gòu)，沼氣 池半球形表面所受到的壓力是逐漸分散的。 沼氣池之間的連接是通過水管、墻壁或者池體相互連接的，內(nèi)部形成一個(gè)統(tǒng)一的、 組合的、封閉的池體，當(dāng)沼氣池容積變大時(shí)最好使用多池連接方式，沼氣池球體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 見表l，平面圖見圖2，沼氣池之間的連接見圖3。 沼氣池之間的連接，可以是多個(gè)池的銜接，但是僅需要一套進(jìn)出料池即可。進(jìn)料池
和出料池要相應(yīng)地變大，各個(gè)池之間的位置可以呈現(xiàn)直線形、三角形或多邊形，要根據(jù)地形
地貌決定。 實(shí)施例1 本實(shí)施例為單體沼氣池的實(shí)施方式，從圖1和圖2可見，水氣換位沼氣池包括進(jìn)料
池、出料池、單體沼氣池等基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成。 實(shí)施例2 本實(shí)施例為聯(lián)體沼氣池的連接，圖3所示的是一個(gè)雙體沼氣池，這是在建設(shè)體積 較大的沼氣池時(shí)采用的技術(shù)，因?yàn)槭艿浇ㄖ牧虾徒ㄖY(jié)構(gòu)的影響，需要降低成本，所以多 個(gè)沼氣池單體連接構(gòu)成了聯(lián)體沼氣池。從圖中可見，聯(lián)體沼氣池由進(jìn)料池、出料池、進(jìn)料管、 出料管、連接管組成。幾個(gè)單體沼氣池串聯(lián)就需要幾個(gè)連接管，連接管的形狀為圓形或長(zhǎng)方 形，可以使用預(yù)制的水泥管，也可以使用磚砌筑或者混凝土結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑大小要多于0.5米 以上。連接管的長(zhǎng)度可長(zhǎng)可短，最短可以設(shè)計(jì)為零，即兩沼氣池單體墻壁直接連接。連接管 在沼氣池地面上，其相對(duì)于沼氣池底面的高度為零。
權(quán)利要求一種半球形水氣換位沼氣池，其特征是，沼氣池組成有進(jìn)料池、出料池和發(fā)酵池，進(jìn)料池與出料池的池底要高于沼氣池的池頂，進(jìn)料池池底高于發(fā)酵池頂部，出料池池底低于進(jìn)料池池底，并且出料池池底與發(fā)酵池池頂處于同一水平上，發(fā)酵池為半球型結(jié)構(gòu)，發(fā)酵池內(nèi)出料口高于進(jìn)料口。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種半球形水氣換位沼氣池，取消了傳統(tǒng)沼氣池的氣室，進(jìn)出料池高于發(fā)酵池，出料池在發(fā)酵池頂平面之上，發(fā)酵池內(nèi)出料管高于進(jìn)料管，發(fā)酵池為半球型結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型沼氣池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，運(yùn)行中可實(shí)現(xiàn)沼氣的水氣換位和移動(dòng)氣室，并自動(dòng)打破沼氣池內(nèi)所形成的結(jié)殼和自動(dòng)排渣，如果要增加發(fā)酵池體積，可多個(gè)發(fā)酵池單體連接。
文檔編號(hào)C12M1/107GK201439525SQ20092005625
公開日2010年4月21日 申請(qǐng)日期2009年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月11日
發(fā)明者朱淘, 胡康利, 陳子教, 高云超 申請(qǐng)人:廣東省技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究發(fā)展中心