專利名稱：折流型隧道式沼氣池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)廢水厭氧發(fā)酵制備沼氣的裝置，特別是一種折流型隧道式沼 氣池。
背景技術(shù)：
隨著我國生活水平的提高，人們對(duì)動(dòng)物產(chǎn)品的需要日益增多，因此促進(jìn)了畜牧業(yè) 的發(fā)展，不同規(guī)模的養(yǎng)殖場(chǎng)的數(shù)量逐漸增多，給農(nóng)村生態(tài)環(huán)境帶來了很大的壓力，有效的和 經(jīng)濟(jì)的處理畜牧業(yè)廢棄物和糞便不僅僅是環(huán)境保護(hù)問題，更重要的是資源和能源的合理轉(zhuǎn) 化和利用問題，沼氣技術(shù)是一項(xiàng)能夠把有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)化為生物能源的技術(shù)，是解決我國農(nóng) 村中存在的肥源短缺問題的一條出路，因而沼氣在農(nóng)村社會(huì)發(fā)展中占有重要的地位。目前 在我國農(nóng)村中，以產(chǎn)生生物能源為目的的沼氣池，稱為戶用型沼氣池，使用最多的是水壓式 沼氣池，其體積主要為6m3、8m3、10m3大小。1984年中國標(biāo)準(zhǔn)出版社出版了國家標(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。2002年 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社出版了國家質(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“曲流布料沼氣池”，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)。2007年科學(xué)技術(shù)文 獻(xiàn)出版社出版的西北農(nóng)林科技大學(xué)邱凌在《庭院沼氣高效生產(chǎn)與利用》書中敘述了“旋流布 料沼氣池”，其特點(diǎn)是，在底池上建設(shè)一個(gè)曲率半徑為5D/8的圓弧型導(dǎo)流板將進(jìn)出料隔斷， 使入池原料在導(dǎo)流板的導(dǎo)流作用下，必須沿導(dǎo)流板旋動(dòng)才能到達(dá)循環(huán)管和抽渣管的下部， 從而延長(zhǎng)了入池發(fā)酵原料的流動(dòng)路程和滯留時(shí)間，并且西北農(nóng)林科技大學(xué)邱凌也提出了中 國專利ZL97243731. 2 “旋流布料自動(dòng)循環(huán)沼氣池”，對(duì)旋流布料沼氣池進(jìn)行了技術(shù)描述。以上有關(guān)農(nóng)村沼氣池的推廣應(yīng)用都是針對(duì)農(nóng)戶的，一般使用最多的主要是IOm3 體積以內(nèi)的沼氣池。目前我國公開發(fā)表的科技文獻(xiàn)中很少見到有關(guān)中小型農(nóng)村沼氣的報(bào) 道，當(dāng)前由于農(nóng)村養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，我國各地呈現(xiàn)出大小不同的養(yǎng)殖場(chǎng)，這些養(yǎng)殖場(chǎng)都是重要 的污染源，這些養(yǎng)殖場(chǎng)所每天排放的廢水多達(dá)幾噸或十幾噸，開發(fā)適用的農(nóng)村小型沼氣池 是現(xiàn)代農(nóng)村養(yǎng)殖業(yè)需求的技術(shù)和設(shè)備。隧道式沼氣池是針對(duì)農(nóng)村養(yǎng)殖場(chǎng)應(yīng)用的，證明是效果良好的污水處理沼氣化技 術(shù)。根據(jù)我們的研究結(jié)果認(rèn)為，當(dāng)建設(shè)沼氣池大小在20m3以下時(shí)，由于戶用型沼氣池建池經(jīng) 驗(yàn)豐富，有國家建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，建議使用戶用型沼氣池建設(shè)技術(shù)。當(dāng)沼氣池大小在20 200m3范圍內(nèi)時(shí)，隧道式沼氣池及其相應(yīng)的技術(shù)是選擇之一。農(nóng)村戶用沼氣池技術(shù)不適用建設(shè)體積超過20m3沼氣池，因?yàn)?.由于圓形，開挖 深度大，不方便建筑；2.在地下水位很淺的爛泥地和施工質(zhì)地為沙土的情況下根本不能施 工，如果遇到雨季和下雨天也是很難建設(shè)的；3.目前的大型水壓式沼氣池沒有成熟的技術(shù) 經(jīng)驗(yàn)，如果開挖的太深，沼氣氣壓太大，產(chǎn)氣量降低。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種供中小型有機(jī)廢水、廢物排放企業(yè)使用的，形狀 為長(zhǎng)方體，沼氣發(fā)酵效率較高的一種折流型隧道式沼氣池。本實(shí)用新型的目的是通過提供一種具有如下結(jié)構(gòu)的沼氣池而實(shí)現(xiàn)的。本實(shí)用新型的折流型隧道式沼氣池包括以下部分組成進(jìn)水系統(tǒng)、沼氣池主體及水壓間、出水系統(tǒng)三部分組成。進(jìn)水系統(tǒng)包括進(jìn)水口和進(jìn)水管；進(jìn)水口，是處理水的入口，起收集和匯集處理水的 作用；進(jìn)水管，是處理水進(jìn)入沼氣池的管道，進(jìn)水管與沼氣池的底端相聯(lián)，形成沼氣池布水 的開端。沼氣池主體是閉合長(zhǎng)方體形的罐體(圖1)，橫截面是由上部一個(gè)凸形和下部一 個(gè)凹形以及中間一個(gè)方柱形結(jié)構(gòu)構(gòu)成，整體上是一個(gè)長(zhǎng)方體形的密封水池，長(zhǎng)度大于寬度， 前面一個(gè)進(jìn)水口，處理水沿一定坡度行進(jìn)，后面一個(gè)出水口和出水間，由此形成隧道狀。為 了增加布水流長(zhǎng)度，池底和池壁設(shè)有交錯(cuò)開口的上折流水口的折流導(dǎo)流墻和下折流水口的 折流導(dǎo)流墻，折流導(dǎo)流墻與沼氣池長(zhǎng)軸垂直，折流水口的折流導(dǎo)流墻之間的距離不小于沼 氣池的寬距，折流水口開口寬度大約為沼氣池寬距的1/3，折流水口上或下開口高度約為 1/2H，折流導(dǎo)流墻交錯(cuò)成對(duì)排列，即前面一個(gè)上折流水口的折流導(dǎo)流墻，后面跟一個(gè)下折流 水口的折流導(dǎo)流墻，構(gòu)成了上折流水口和下折流水口交錯(cuò)排列的格局，從而保證了布料均 勻和充分混合。在沼氣池出口前面0. 5米處設(shè)置一個(gè)穩(wěn)流墻，以保證有更長(zhǎng)時(shí)間和有效的 厭氧污泥能夠停留在沼氣池內(nèi)。沼氣池上蓋為半圓形密封的混凝土板，中間插設(shè)一個(gè)金屬 沼氣管，這個(gè)金屬管構(gòu)成了沼氣的起始接頭。沼氣池底板也為半圓形的，是由兩層混凝土結(jié) 構(gòu)澆注而成，從進(jìn)水口到出水口坡度為1 3%，以保證污泥向出口流動(dòng)。沼氣池頂部不設(shè) 人孔。水壓間是與沼氣池主體聯(lián)結(jié)的水池，建設(shè)在沼氣池主體上面，四周分別與沼氣池 的直壁聯(lián)結(jié)，也就是說，在沼氣池上面建設(shè)一個(gè)高于沼氣池上半球150mm的水池，在水壓間 內(nèi)側(cè)各有兩排頂返水孔，以利于水的進(jìn)出和氣壓調(diào)節(jié)。出水系統(tǒng)包括出水口、出水間；出水口是在沼氣池的末端設(shè)置的一個(gè)長(zhǎng)方形水 口，本實(shí)用新型固定大小為高1000mm，寬800mm，是處理水的出口，在沼氣池末端寬壁的中 央，在最下方的一個(gè)長(zhǎng)方形出口，出口高度可以根據(jù)沼氣池設(shè)計(jì)的壓力而重新設(shè)計(jì)，一般而 言，出水口的頂端距離沼氣池頂蓋有至少1米以上的距離，這構(gòu)成了本實(shí)用新型沼氣池的 氣壓較好，并保證沼氣氣壓的穩(wěn)定。出水間是建設(shè)在出水口之外，長(zhǎng)為1 2米，以方便處 理水的后處理和后利用，寬為沼氣池寬，本出水間起到一定的水壓間的作用，但是水壓調(diào)節(jié) 主要靠頂返水。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1.適用于20 200m3的沼氣池建設(shè)；2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，地下式建筑。
圖1為本實(shí)用新型沼氣池實(shí)施的總體結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型沼氣池的俯視圖；圖3為本實(shí)用新型沼氣池的側(cè)視4[0019]圖4為本實(shí)用新型沼氣池的上折流水口的折流導(dǎo)流墻及其布置圖；圖5為本實(shí)用新型沼氣池的下折流水口的折流導(dǎo)流墻及其布置具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。應(yīng)用本實(shí)用新型沼氣池處理后的沼液和沼渣可以用于肥料、養(yǎng)魚或者后處理。建 設(shè)材料采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。建設(shè)完畢后池內(nèi)需要四次素灰和水泥沙漿抹平密封，再使用 防水材料密封。本實(shí)用新型沼氣池容積計(jì)算方法，設(shè)沼氣池長(zhǎng)度為L(zhǎng)(米)，寬度為W(米)，沼 氣池中央長(zhǎng)方形截面高度為H(米)，上半球矢高為fl，下半球矢高為f2，曲率半徑P = (4f2+W2)/8f，則沼氣池的設(shè)計(jì)參數(shù)為表1頂返水型隧道式沼氣池進(jìn)水口橫切面處的設(shè)計(jì)參數(shù)(米)
沼氣池內(nèi)寬池蓋曲率半徑池蓋矢高池底曲率半徑池底矢高截面積
2,01.450.402.050.262.882.11.52 _0.422.180.273.072.21.600.442.300.283.262.31.660.462.420.293.452.41.740.482.550.303.652.5.1.810.50...2.680.313.852.61.880.522.800.324.062.71.960.542.860.344.282.82.030.562.980.354.502.92.100.583.100.364..723.02.180.603.180.384.963.12.240.623.28α 395.193.22.320.643.400.405.42上半圓面積為Ml (平方米)=2/3WXfl，下半圓面積為M2 = 2/3WXfl，中間長(zhǎng)方 體截面積為M3 =WXH，在工作中中央長(zhǎng)方體形截面高度均為1米，即H= 1?？傮w積為V =(M1+M2+M3) X L，這個(gè)面積顯示在表1的最后一列中。本實(shí)用新型沼氣池結(jié)構(gòu)見圖1 圖5，圖中，進(jìn)水口 1，進(jìn)水管2，沼氣池主體3，折 流導(dǎo)流墻4，沼氣池底面5，穩(wěn)流墻6，出水口 7，出水間8，排水管9，沼氣出口管10，水壓間壁 11，頂返水孔12，水壓間13，上折流水口的折流導(dǎo)流墻14，上折流水口 15，下折流水口的折 流導(dǎo)流墻16，下折流水口 17。由此可見，建設(shè)一個(gè)20立方米的沼氣池需要內(nèi)寬2米和長(zhǎng)度8米，50立方米沼氣 池需要內(nèi)寬2. 2米和長(zhǎng)度18米，100立方米沼氣池需要內(nèi)寬2. 6米和長(zhǎng)度25米，150立方
5米需要內(nèi)寬2. 8米和長(zhǎng)度25米，建設(shè)200立方米的沼氣池需要內(nèi)寬3. 2米和長(zhǎng)度40米即 可。本實(shí)用新型不提倡使用太大體積的沼氣池，這樣維修和修建都不方便。一般使用長(zhǎng)度 10 40米范圍內(nèi)較好。當(dāng)需要大體積沼氣池時(shí)，可以建設(shè)多個(gè)本實(shí)用新型沼氣池并聯(lián)使 用。應(yīng)用對(duì)象為小型養(yǎng)殖場(chǎng)、小型食品加工廠等供有機(jī)污水排放處理產(chǎn)生沼氣使用。進(jìn)水口為固定形狀，是一個(gè)長(zhǎng)方形的水槽，水槽內(nèi)部長(zhǎng)寬各為1米左右，深度不固 定，一般為0. 5米深度。進(jìn)水口之下是進(jìn)水管，是一個(gè)內(nèi)徑為0. 3m的水泥管，聯(lián)結(jié)進(jìn)水口 與沼氣池底部，進(jìn)水管安裝在沼氣池底部，距離第一個(gè)折流導(dǎo)流墻開口盡量遠(yuǎn)，也就是說， 進(jìn)水管的進(jìn)水端在沼氣池的一側(cè)，是靠近第一個(gè)導(dǎo)流墻封閉的一端，這樣可以延長(zhǎng)水流長(zhǎng) 度或者增加水力停留時(shí)間。進(jìn)水口表面是開口的，其余都是封閉的，進(jìn)水管與進(jìn)水口和沼 氣池的聯(lián)結(jié)處密封要好，不要漏水。進(jìn)水口與沼氣池的距離不定，根據(jù)進(jìn)水管長(zhǎng)度而定， 建設(shè)使用進(jìn)水管與沼氣池壁高的夾角為30 40°，設(shè)整個(gè)沼氣池高度為(H+fl+f2)，進(jìn) 水口的起始端與沼氣池壁的距離為0.5倍的(H+fl+f2)距離，進(jìn)水水泥管的長(zhǎng)度大約為 (H+fl+f2-0. 5)高度，因?yàn)檫M(jìn)水口的高度還有0. 5米，這樣保證進(jìn)水管與沼氣池壁高的夾角 為30 40°。進(jìn)水管設(shè)置在進(jìn)水口的中間。進(jìn)水口由于水壓承受不大，使用磚混結(jié)構(gòu)或素 混凝土結(jié)構(gòu)建筑均可。沼氣池主體是一個(gè)長(zhǎng)方體型的水泥池，但橫截面是一個(gè)上面的凸形和下面的凹 形，整個(gè)是閉合的長(zhǎng)方體形的罐體，為了增加布水流長(zhǎng)度，設(shè)置了折流導(dǎo)流墻，折流導(dǎo)流墻 之間的距離不小于沼氣池的寬距，折流導(dǎo)流墻開口寬度約為沼氣池寬距的1/3，折流導(dǎo)流 墻開口分為上折流水口和下折流水口，上折流水口或下折流水口的高度為1/2H，兩個(gè)折流 導(dǎo)流墻的上折流水口和下折流水口交錯(cuò)排列，即前面一個(gè)上折流水口的折流導(dǎo)流墻，后面 跟一個(gè)下折流水口的折流導(dǎo)流墻，構(gòu)成了上折流水口和下折流水口交錯(cuò)排列的格局，從而 保證了布料均勻和充分混合(圖2)。折流導(dǎo)流墻數(shù)量不定，根據(jù)水質(zhì)情況而定，如果水質(zhì)可 溶性好導(dǎo)流墻數(shù)量可多；如果處理糞便等SS含量高的糞污，導(dǎo)流墻數(shù)量益少，以免造成堵 塞和沉淀，這種情況下也可以盡量少使用折流導(dǎo)流墻。折流導(dǎo)流墻設(shè)計(jì)高度一般等同于沼 氣池橫截面中長(zhǎng)方體形橫截面的高度，既H+f2，太高阻礙氣室，太低不利于布料，最好是與 H高度相同，而上折流水口或下折流水口的高度為1/2倍H高度(圖4和圖5)。在沼氣池 出口前面0. 5米處設(shè)置一個(gè)穩(wěn)流墻，以保證有更長(zhǎng)時(shí)間和有效的厭氧污泥能夠停留在沼氣 池內(nèi)。穩(wěn)流墻高度為0.5米，長(zhǎng)度為沼氣池寬度的1/3 出水口寬度的2倍。沼氣池上下 蓋板均為密封的混凝土結(jié)構(gòu)，上蓋凸形中間有一個(gè)金屬沼氣管，這個(gè)金屬管構(gòu)成了沼氣的 起始接頭。沼氣池底板為兩層混凝土結(jié)構(gòu)，坡度為1 3%，以保證污泥向出口流動(dòng)。沼氣 池頂部的上蓋一般不設(shè)置人孔。水壓間是建筑在主體沼氣池之上的，與沼氣池主體聯(lián)結(jié)的水池，四周分別與沼氣 池的直壁聯(lián)結(jié)，也就是說，在沼氣池上面建設(shè)一個(gè)高于沼氣池上半球凸形部位150mm的水 池，以利于沼氣氣壓調(diào)節(jié)。在水壓間內(nèi)側(cè)各有兩排頂返水孔，每排頂返水孔3個(gè)，共6個(gè)，頂返水孔內(nèi)徑 IlOmm(OllO)，長(zhǎng)度650mm，距離沼氣池底面500mm，是加厚的PVC排水管，這樣有利于水壓
的調(diào)節(jié)。出水口是在沼氣池的末端設(shè)置的一個(gè)長(zhǎng)方形水口，位于沼氣池后壁中央，是處理 水的出口，在沼氣池后壁末端的中央下方，是一個(gè)長(zhǎng)方形出口，出口寬為0. 8米左右，高一
6般為1米。頂返水管和出水口要在同一高度上，其高度也可根據(jù)沼氣池設(shè)計(jì)的壓力而定，一 般而言，出水口的頂端距離沼氣池頂蓋有至少1米以上的距離，這樣能夠保證沼氣氣壓的 穩(wěn)定。出水口之外是出水間，出水間的功能主要是是沼氣池后處理方便取水利用，出水間寬 為沼氣池寬度，長(zhǎng)度本實(shí)用新型提出為2米的一個(gè)長(zhǎng)方體臨時(shí)貯水間，也具有水壓間功能， 當(dāng)連續(xù)處理廢水時(shí)，后接出水管道。如果直接利用沼液和沼渣做肥料，則可以直接使用。
權(quán)利要求1. 一種折流型隧道式沼氣池，沼氣池主體橫截面是由上部一個(gè)凸形和下部一個(gè)凹形以 及中間一個(gè)方柱形結(jié)構(gòu)構(gòu)成，整體上是一個(gè)長(zhǎng)方體形的密封水池組成，長(zhǎng)度大于寬度，前面 一個(gè)進(jìn)水口，處理水沿一定坡度行進(jìn)，后面一個(gè)出水口和出水間，由此形成隧道狀，其特征 在于池底和池壁設(shè)有交錯(cuò)開口的上折流水口的折流導(dǎo)流墻和下折流水口的折流導(dǎo)流墻， 折流導(dǎo)流墻與沼氣池長(zhǎng)軸垂直，折流導(dǎo)流墻的上折流水口和下折流水口寬度為沼氣池寬度 的1/3，高度為主體方柱形截面H的1/2左右，折流導(dǎo)流墻間距大于沼氣池寬度，水壓間設(shè)置 在沼氣池頂部，由頂返水孔與沼氣池相通。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種折流型隧道式沼氣池，旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、產(chǎn)氣效果較好、適用于處理中小型有機(jī)廢水排放的折流型隧道式沼氣池。沼氣池主體橫截面是由上部一個(gè)凸形和下部一個(gè)凹形以及中間一個(gè)柱形結(jié)構(gòu)構(gòu)成，整體上是一個(gè)長(zhǎng)方體形的密封水池組成。前面一個(gè)進(jìn)水口，處理水沿一定坡度進(jìn)入后面的出水口和出水間，由此形成隧道狀。池底和池壁設(shè)有交錯(cuò)排列的上折流水口和下折流水口的折流導(dǎo)流墻。水壓間設(shè)置在沼氣池頂部，由頂返水孔與沼氣池相通，這樣形成折流型隧道式處理水流，以增強(qiáng)水力流動(dòng)范圍和混合。本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有的戶用型沼氣池放大后所出現(xiàn)的開挖土坑大和技術(shù)不成熟問題，方便建設(shè)。
文檔編號(hào)C12M1/107GK201785384SQ20092026500
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者丘銀清, 張惠娜, 徐玉娟, 高云超 申請(qǐng)人:廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究所