摘要：本文在检阅了大量文献的基础上进行了农村家用沼气池的工艺设计，对沼气池工艺设备进行选型，工程概预算结果表明本工艺在技术上、经济上有成本低、操作简便、维护成本低、环保节能、实现变废为宝、资源回收利用、可大量普及、间接增产增收、提高农户经济效益的特点。
关键词：农村户用沼气、国内外现状、沼气发酵过程、控制指标、工程概预算
ABSTRACT: On the basis of reviewing a large number of literatures, this paper carries out the process design of rural household biogas digester, and chooses the type of biogas digester process equipment. The project budget estimates show that the process has low cost in technology and economy, simple operation, low maintenance cost, environmental protection and energy saving, realizing waste to treasure, resource recovery and utilization, can be widely popularized, indirectly increasing production and income, and improving. The characteristics of farmers'economic benefits.
Key words: rural household biogas, domestic and international status, biogas fermentation process, control indicators, project budget estimates
目录
1、前言
1.1项目背景
1.2沼气池的发展与使用现状
1.3发达国家与发展中国家沼气利用对比
1.3.1发达国家的沼气利用现状
1.3.2发展中国家的沼气利用现状
1.3.3中国沼气发展情况
2、工艺设计
2.1沼气发酵过程
2.2沼气发酵过程中的影响因素（可跳过不写）
2.3沼气池的工艺设计
2.4工艺流程图
2.5工艺控制指标
2.6沼气池的物料平衡
3、设备选型
4、工程概预算
4.1建池材料要求
4.2土方开挖
4.3工程量清单计价
5、结论
参考文献（写在最后一页）
[1]王小盂，谭江林，陈金珠．我国生物质能源开发利用现状．江西林业科技[J]，2006(5)：45—49.
[2] 邓良伟，陈子爱. 欧洲沼气工程发展现状[J].中国沼气，2007
[3] GhashS，Sajjad A．Pilot-scale gasification of monicipal solid wastes by high-rat,and two-phase anaerobic digestion(TPAD)．Water Science and Tedmology[J]，2000，41(3)：101—110
【4】丁文广.中外沼气池应用研究.2011
【5】刘娥娥，邓亚红，陕西地区秸秆沼气池应用研究，2011
【6】中华人民共和国国家标准《户用沼气池标准图集》（GB/T4750—2016）
【7】中华人民共和国国家标准《户用沼气池质量检查验收规范》（GB/T4751—2016）
【8】中华人民共和国国家标准《户用沼气池施工操作规程》（GB/T4572—2016）
1、前言
1.1项目背景
随着全球大量使用煤炭，石油等化石能源所出现的问题，包括资源的有限性和环境问题，许多国家把生物质能作为重要的能源予以重视。虽然生物质能在燃烧过程中也释放二氧化碳，但由于其在生长过程中也要吸收二氧化碳，因此，生物质能被认为是对环境影响中性的能源[1]，特别是由于生物质能的可再生性，使生物质能成为了重要的可再生能源。农村存在着大量的生物质资源朱能利用。农村农业资源紧缺与利用效率低下并存，受到了我国各级主管部门的重视，由此，大中型沼气工程建设应时而出。
1.2沼气池的发展与使用现状
很久以前，人们就发现了沼气，但对沼气微生物的研究仅有一百年时间。沼气是由意大利物理学家A.沃尔塔于1776年在沼泽地发现的。1916年俄国人Β.П.奥梅良斯基分离出了第一株甲烷菌（但不是纯种）。中国于1980年首次分离甲烷八叠球菌成功。目前世界上已分离出的甲烷菌种近20株。
世界上第一个沼气发生器（又称自动净化器）是由法国L.穆拉于1860年将简易沉淀池改进而成的。1925年在德国、1926年在美国分别建造了备有加热设施及集气装置的消化池，这是现代大、中型沼气发生装置的原型。第二次世界大战后，沼气发酵技术曾在西欧一些国家得到发展，但由于廉价的石油大量涌入市场而受到影响。后随着世界性能源危机的出现，沼气又重新引起人们重视。1955年新的沼气发酵工艺流程——高速率厌氧消化工艺产生。它突破了传统的工艺流程，使单位池容积产气量(即产气率)在中温下由每天1立方米容积产生0.7～1.5立方米沼气,提高到4～8立方米沼气，滞留时间由15天或更长的时间缩短到几天甚至几个小时。 八十年代中后期，随着沼气生产使用技术的日趋完善，沼气生产发展较快。
中国是世界上开发沼气较多的国家，最初主要是农村的户用沼气池，以解决秸秆焚烧和燃料供应不足的问题，后来的大中型沼气工程始于1936年，此后，大中型废水、养殖业污水、村镇生物质废弃物、城市垃圾沼气的简历扩宽了沼气的生产和使用范围。
自20世纪80年代以来，建立起的沼气发酵综合利用技术，以沼气为纽带，将物质多层次利用、能量合理流动的高效农业模式，已逐渐成为中国农村地区利用沼气技术促进可持续发展的有效方法。通过沼气发酵综合利用技术，沼气用于农户生活用能和农副产品生产加工，沼液用于饲料、生物农药、培养料液的生产，沼渣用于肥料的生产。沼气发酵综合利用生态农业模式的建立使农村沼气和农业生态紧密结合，是改善农村环境卫生的有效措施，也是发展绿色种植业、养殖业的有效途径，已成为农村经济新的增长点。
同水电、太阳能等其它可再生能源一样,厌氧发酵技术也是一项成熟的可再生能源技术。除了温度低,纬度高和高海拔地区,厌氧发酵设施被广泛运用于世界各个地区。中国作为世界上最大的发展中国家,在推广户用沼气池通常体积为一应用方面投入了许多的资源。但是中国在采用大型沼气池方面所作的投入并不如发达国家多。
1.3发达国家与发展中国家沼气利用对比
1.3.1发达国家的沼气利用现状
不论是在沼气工程技术、相关政策还是在沼气工程带来的经济、环境和能源效益等各方面，一些欧洲国家走在了世界前列。
德国是发展中小型农场沼气工程的典型代表，修建的沼气池数量由1999年的不到1000个发展到了2007年的3711个，总装机由50MW发展到1271MW。德国沼气协会估计，到2020年总装机将达到9500MW，其生产的沼气将比整个欧盟目前从俄罗斯进口的天然气还多。在德国，大约94%的农场沼气工程是混合原料发酵，牛粪或猪粪占混合发酵原料的比例在50%～80%之间。有机副产品、农产品和食品加工废弃物、能源作物以及作物收割残余物是最常用补充发酵原料。
英国人均沼气产量居欧洲第一，以前英国是欧洲生产与利用沼气最多的国家，处于欧洲沼气的领头羊位置，2006年被德国取代。主要是利用人和动物的各种有机废物，通过微生物厌氧消化产生甲烷。其产生的甲烷可以替代整个英国25％的煤气。【2】
荷兰在有机废水厌氧消化领域处于世界领先地位。但是，其农场沼气工程发展缓慢。2005年联合消化的沼气工程还不到10座，2007年初，已经达到50多座，但是集中式沼气工程大规模的发展仍然存在困难，并且需要时间。沼气主要并入天然气网作为燃气。
丹麦有20%～50%的沼气工程发酵原料来源于非农业废弃物。农场沼气工程十分依赖食品工业的废油如鱼油和动物油。
沼气在整个欧洲的发展参差不齐，沼气发展很大程度取决国家政策，包括上网电价、沼液处理利用以及当地的燃料价格，并且政策也影响着沼气利用方式。凡是沼气发展好的国家，都有相应的激励政策。在沼气利用上，最热门的技术是沼气入网、沼气发电和汽车燃料。沼气入网技术使沼气池不必再紧靠着使用者修建，同时沼气使用不再局限为自产自用，在瑞典、瑞士和奥地利的成功例子证明了此项技术的可行性；沼气发电使沼气的作用不再仅仅是提供热能和光能，其利用前景得到了最大化；沼气用做汽车燃料虽然还没有在实践中得到应用，但随着国际能源局势的日益紧张和油价的日渐上升，这一技术的发展越来越受到人们的重视。
我们再把目光放到大洋彼岸的美国，美国通过税收优惠等政策鼓励沼气回收，不久将立法强制某些垃圾填埋场回收沼气。美国现有61个填埋场使用沼气发电，总装机容量已达340兆瓦。美国俄克拉何马州一家沼气工厂饲养了75000多头牲口，每天用200t动物粪便作为产沼气原料，大量生产沼气，并通过地下管道将沼气和天然气一起输送出去，作为工业动力能源。【3】
1.3.2发展中国家的沼气利用现状
中国和印度不但是世界上最大的发展中国家，也是世界上最早应用户用沿气池和建设使用户用泪气池最多的国家。它们的户用沼气池技术在发展中国家处于领先水平，从20世纪中页开始，户用沼气池的建造和维护技术从中国和印度传播到了其它发展中国家。目前洁气池在亚洲运用的最多，主要为户用潜气池，这是因为相比于化石燃料，沼气的花费少，而且可用于做饭和取暖，能够部分取代化石燃料的作用，因此活气技术的应用为发展中国家的农村居民提供了清洁的能源。
户用沼气池数量的爆发式增长似乎表明了沼气技术在更大范围内运用的光明前景。沼气技术的大面积推广使用与各国政府的支持密切相关。通常而言，发展中国家沼气的发展受到建造费用、设备可靠性等因素的影响，在年平均气温低的地区，这种影响尤为显著，先前学者的研究表明，在欠发达地区，尤其在非洲，沿气的推广应用有很长的路要走。尽管非洲国家的政府为修建户用溜气池提供资金支持，许多家庭仍然受到技术、资金、政策和资金的限制而不能够建设合格的户用沼气池或者无力建造沿气池。
1.3.3中国沼气发展情况
沼气由厌氧微生物发酵产生,其产生的发酵温度在8一60度之间,产量随着温度的升高而增加。但是中国地处北半球,纬度跨度大,北方地区全年平均气温偏低,从而导致沼气产量低。根据相关调查,2007年中国户用沼气池年均正常产气时间仅为9个月,这极大地限制了户用沼气池在气候寒冷区的应用，不仅如此,在冬季气温偏低的地区,户用沼气池还面临着安全过冬的问题。为了解决出环境气温过低导致的上述问题，继南方的“三位一体”沼气池之后，“四位一体”，“五配套”等户用沼气池相继在中国北方推广应用。
目前，农业部门在中国南方积极推广“猪一沼一果”；在中国北方推广“四位一体”：在西北推广“五配套”等“养殖一沼气一种植”循环农业发展模式都是沼气池技术与气候条件、农村生产技术相结合的产物。
中国户用沿气池经过多年的技术改进，目前产气量可以达到0.3-0.9m3/（m3·d).在户用消气池的覆盖范围和使用技术方面，中国走在发展中国家前列四。中国户用沿气池的年均增长率保持在15%左右。根据中国学者的计算，到2009年，中国农村地区户用沼气池的鞭盖率占适宜发展农户的19%。相比于前文所提到的发展中国家的适应发展沼气池地区的沼气池使用率，中国的户用沿气池在数量和覆盖率上处于发展中国家的领先水平。【4】
中国户用沼气池建设数量与农村地区人均年收入呈现正相关性。随着中国农村地区人均收入水平的提高，中国的户用沼气池数量相应增长。这表明，中国农村居民收入的增加会促进中国户用溜气池的应用。由于影响中国户用泪气池建设和使用的因素很多，所以，此处仅能够得到二者间的相关性，而二者之间的必然性联系还不能出目前的数据证实。
发达国家与发展中国家的沿气发展的不同从特定角度来讲，与中国城市和农村沿气的发展格局相似。因为发达国家要建设大型的沼气设备，而中国城市为了处理城市有机垃圾，也需要建设大型沼气池。与户用沼气池发展所面临的问题不同，因为大型沼气池在城市中建设，所以大型沼气池需要占用城市里的土地。相比于农村土地，城市土地在市场价值方面要高很多。因此，在城市中建设大型沿气池要考虑到活气池的用地成本问题。虽然大型溜气池的建设用地成本很高，但是要考虑到由于使用大型沼气池所节省的垃圾填埋用地所带来的土地利用率提高的收益。而且，大型沼气池处理城市有机垃圾后，会带来CO2减排效益和相关的生态效益。其具备通过CDM取得资金的前景。因此，对于大型沼气池与户用沼气池之间的费用和效益之间的分析，不能简单地进行理论分析，要根据各地的实际情况，对各地发展沼气池的不同情况进行具体的数据核算，从而计算出发展大型沼气池的成本与收益。值得指出的是，即使在这种情况下，由于大型沼气池更注重取得公益效益而非经济效益，因此大型沼气池的建设不能单一地依靠经济投入和收益作为判定标准。
2、工艺设计
2.1沼气发酵过程【5】
沼气发酵是指有机物在一定的温度、浓度、酸碱度以及严格的厌氧条件下，经过各种微生物的协同发酵作用而生成的一种可燃气体。沼气发酵过程是微生物对物质代谢以及能量转换的过程，沼气发酵的核心是微生物，是自然界中物质和能量循环的重要环节。
沼气发酵可分为三个阶段节，即水解发酵阶段、产氢产酸阶段、产甲烷阶段，水解发酵阶段，发酵细菌通过酶解作用，把大分子的固体有机物转化为水溶性小分子物质：产氢产酸阶段，第一阶段产生的各种物质进入到产氢产酸做生物细胞中，在胞内酶的作用下分解为乙酸、氢、二氧化碳等小分子化合物.第一第二阶段统称为不产甲烷阶段，在此过程中，通过多种微生物的协同作用，将发酵原料中大分子有机物分解为小分子化合物，同时消耗掉了原料中自带的微量氧，为产生甲烷提供了物质基础和绝对的厌氧环境。第三阶段产甲烷细菌发酵生成甲烷，氯还原二氧化碳生成甲烷，挥发性有机酸的浓度下降。沼气发酵各个阶段相互依赖，保持着动态平衡，任一阶段太快或太慢都将能响甲烷的正常产生。
沼气发酵工艺的原理是通过发酵微生物产生沼气。根据沼气发酵原料的多样性与发酵微生物种群的复杂性，可以按温度、进料方式、发酵阶段、发酵浓度与发酵级差等对沼气发酵工艺进行分类，首先，按沿气发酵温度的不同可以将沼气发酵工艺分为常温发酵，中温发酵与高温发样，常温发酵是指在常温下进行的沼气发酵，发酵温度随地温与外界气温的变化而变化，夏季温度高，产气率高，冬天气温低，产气率低或不产气。在料液温度低于8℃时，基本停止产气。这种工艺的优点是不需人为控制料液温度，工艺设备简单，不用额外投资，管理较为简单，是目前我国农村地区气池的基本形式。料液温度在30-40℃之间时进行的发酵为中温发酵，中温发酵的温度通常控制在35℃左右，产气量稳定，沼气池可以全年正常运行，高温发酵是指料液温度在50-60℃之间，主要适宜高温微生物发酵，原料代谢快、产气量高、产气均衡能有效杀灭各类致病菌和寄生虫卵，维持温度所需的能耗较大，主要用于处理高温废水废物。
按进料方式是否连续，可以将沼气发酵工艺分为：连续发酵、半连续发酵与批量发酵三种，连续发酵是指气池启动并正常发酵后，按预定原料的处理量或者产气量，连续地向沿气池内投入原料，并同时排由相同体积的料液，以维持沼气池的连续稳定发酵。这种工艺主要用于能连续稳定地供应发酵原料的地方，比如大型养殖场。半连续发酵是指在沼气池启动时投入比较多的原料，使料液浓度达到预定值。当料液并始正常发酵一段时间后，产气量逐渐下降，开始定期向沼气池内进料，并同时排出相同体积的发酵料液，维持沼气池正常稳定的发醇。这种工艺是我国目前农村地区沼气池发群的主要工艺。批量发酵是指一次性将发酵原料投入活气池内，在发酵过程中不添加新原料，发酵完后，将发酵料液与残余物全部取出。重新进料开始下一轮的发酵。批量发酵产气率不稳定，开始时产气量少，随着发酵的进行，产气量一直上升，达到顶峰并维持一段时间后，随着原料的耗尽产气量逐渐下降，这种工艺的优点是开始正常发酵后不需要专门管理，节省人力，但是产气量不均衡，适用性差。批量发酵工艺主要用于测定原料的产气率、研究发酵的全过程或填埋处理城市生活垃圾。
按发酵料液中干物质的浓度，可以将沼气发酵工艺分为以下三种：低浓度发酵、高浓度发酵和干发酵。低浓度是农村沼气池通常采用的工艺，在该发酵工艺中发酵料液中干物质的浓度低于10%。发酵料液中干物质浓度10%-20%之间的沼气发酵是高浓度发酵，一般很少使用。干发酵也叫固体发酵，发酵料液中干物质的含量高于20%，类似于农村的简易堆肥，由于存在出料困难、不易实现连续发酵与半连续发酵等问题，通常只用于批量发酵。
按发酵级差可将沼气发酵工艺分为单级发酵，两级发酵与多级发酵三种，单级发酵即整个沼气发酵过程在一个沼气池中进行，这种沿气池的结构简单、运行管理方便，投资费用低，是目前我国农村最常用的沼气发酵工艺，两级发酵即有两个沼气池，第一个池子为消化池，主要用途是产气。产气量占总产气量的80%，第二个池子用于彻底分解有机物。多级发酵类似于两级发酵，原料经过第三级、第四级甚至更多级发酵，被更彻底的分解利用，多级发酵一般使用很少。
根据沼气发酵的三阶段理论，可以将沼气池分为一步发酵与二步发酵，一步发酵也叫单相发酵，沼气发酵过程中的水解、产氢产酸与产甲烷三个阶段在同一个沼池中进行，是我国农村沼气池采用的主要工艺类型。二步发酵又叫两相发酵，沼气发酵过程中的水解、产氢产酸阶段（不产甲烷发酵）与产甲烷发群阶段在两个不同的沼气池内进行，为不同的微生物提供较好的生长环境，促进微生物的生长与繁殖，产气率比较高。
2.2沼气发酵过程中的影响因素（可跳过不写，后面还会重复写到）
沼气发酵过程的影响因素除了有足够的厌氧微生物及绝对的厌氧环境外，还有很多影响因素。温度是沼气池能否正常产气的主要因素之一，沼气发酵受室外温度和温度波动影响，沼气池内发酵微生物的代谢活性随着温度的升高而增加。在一定的池温范围内，池温越高产气速率越快，因此，在其他参数相同的情况下，沼气池冬季产气率低，夏季产气率高。
户用沼气池一般都是埋在地下的常温沼气池，池内温度受地温影响较大，虽然外界气温变化比较大，但是地热容量大，所以地温相对比较稳定，不会随着外界气温明显变化，沼气池料液温度的波动范围也比较小。
pH值也是影响沼气池正常运行的因素之一，沼气发酵过程中产酸微生物对环境pH值的适应范围较宽，一些产酸细菌在5.5-8.5的pH值范围内可以正常生长，部分产酸菌可以在pH值低于5.0的环境下生长。产甲烷菌随着菌种不同而可以有不同适宜的pH值范围。一般沼气池的pH值应保持在6.8-7.5之间，正常启动并发酵的沿气池，依靠沼气微生物自身发酵过程中的动态平衡即能自动调节到适应的pH值范围内，一般不需要人为调节pH值。从沼气油启动到正常产气的过程中，启动初期有大量的不产甲烷菌生长和繁殖，产生并积累了大量的有机酸，使发酵环境的pH值下降，但是若启动时能有足够的产甲烷菌就可以将有机酸转化为甲烷，pH值就可以回升到正常范围。若是接种物质量差，接种量少、原料配比不当或者向池内投入了有毒物质，则有可能造成有机酸大量积累，同时pH值降低，出现“酸化“现象。若出现“酸化“现象可以通过加石灰水或草木灰调节。在农村沼气发酵过程中，很少出现pH值过高的现象，一般出现了也能自动调节和恢复。
沼气发酵的过程是一个厌氧发酵过程，但是在沼气启动和进料时会带入的一小部分氧气不会对沼气发酵造成较大的危害，不会破坏发酵的正常进行。因为沼气池内有一部分兼性菌与好氧菌，会很快消耗掉被带入的空气，并保持沼气池内的厌氧环境，这部分氧气也可以使兼性菌、好氧菌与厌氧菌保持动态平衡的关系。但是为了保持沼池的厌氧环境，沼气池必须保证不能漏气。
沼气发酵原料的碳氮比，是指发酵原料中有机碳的含量和氮含量的比值。沼气发酵微生物中需要一定量的碳、氮、磷等营养物质才能正常生长和进行正常的生命活动。碳元素为微生物的生命活动提供能量，是生成甲烷的重要元素，氮元素是构成微生物细胞的主要元素，正常发酵的溜气池的碳氮比应在(13-35）：1之间，正常运行的沼气池应合理搭配不同发酵原料的碳氮比，以保证泪气池正常运行，但是对碳氮比的要求不是很严格。
沼气发酵接种物即厌氧活性污泥，发酵微生物的数量与质量直接影响活气池中沼气发群的产气速率与沿气的质量，而沼气池能否正常快速的启动和大量的高品质的接种物有很大的关系。若沼池启动时接种物数量太少，有可能出现启动缓慢，长时间之后产气率还是很低的情况：同时若接种物品质差时，产甲烷菌数量少，活性低，此时，水解性菌与产氯产酸菌快速繁殖，但是产甲烷菌繁殖缓慢。导致不产甲烷作用比较快，出现产甲烷与不产甲烷过程中的平衡失调，可能导致有机酸缓慢积累，发酵料液的pH值下降，消气池“酸化”，伴随着的是产气慢和产生的沼气中甲烷含量低。
发酵料液浓度，农村户用沼气池的发酵料液浓度通常采用总固体浓度表示，总固体浓度即干物质的质量占发酵料液总质量的比例。料液的浓度太高或者太低都会不利于沼气发酵，料液浓度太高时，水分含量少，料液黏稠，不易于发酵细菌活动，也会影响发酵原料、发酵中间产物与发酵最终产物的迁移与传递，很容易出现沼气池局部酸化，会使发酵过程受阻，产气速率下降，还会出现结壳等影响部气排出的情况：料液浓度太低时，原料较少，水量较多，使发酵微生物数量减少，产气量降低，不利于沼气池产气效能的发挥。
沼气发酵微生物的生命活动受很多物质的影响，沼气池内挥发性有机酸浓度过高时，会对发酵有抑制或者毒害作用：氨氮浓度过高时，对发酵细菌有抑制或杀伤作用。许多农药都对微生物有极强的毒杀能力，少量农药就可能完全破坏沼气发酵的正常进行：在日常进料时若将大蒜、桃叶、马钱子、解放草或被毒死的畜禽等投入沼气池内，都会对沼气发酵有抑制作用。
在沼气发酵过程中向池内添加一些添加剂，会加快沼气的产气速度，提高原料的产气量，添加剂是促进原料分解、提高产气量的各类物质的总称，种类较多，包括水解酶类、无机物和有机物。常用的有水解剂、碱金属元素、尿素、活性炭等。
除了以上因素，搅拌次数、压力等都对沼气池的正常运行有一定的影响。
2.3沼气池的工艺设计
由于设计的是户用沼气池，考虑到成本与技术问题，再根据目前我国农村最常用的沼气发酵工艺，最终确定本次沼气池大体按照常温发酵、半连续发酵、低浓度发酵、单级发酵与一步发酵相结合的沼气发酵工艺进行设计。
具体地就是只建一个沼气池，整个沼气发酵过程（包括水解、产氢产酸与产甲烷三个阶段）都在一个沼气池中进行，并将沼气池埋入地下，通过地温进行温度调解，虽然外界气温变化比较大，但是地热容量大，所以地温相对比较稳定，不会随着外界气温明显变化，所以相对地沼气池料液温度的波动范围也比较小。待沼气池整体构筑完工后，通过定期向沼气池内进料，并同时排出相同体积的发酵料液，维持沼气池正常稳定的发醇。
沼气池类型为圆筒形固定拱盖水压式沼气池【6】，这种池型的池体上部气室完全封闭，随着沼气的不断产生，沼气压力相应提高。这个不断增高的气压，迫使沼气池内的一部分料液进到与池体相通的水压间内，使得水压间内的液面升高。这样一来，水压间的液面跟沼气池体内的液面就产生了一个水位差，这个水位差就叫做“水 压”(也就是U形管沼气压力表显示的数值)。用气时，沼气开关打开，沼气在水压下排出；当沼气减少时，水压间的料液又返回池体内，使得水位差不断下降，导致沼气压力也随之相应降低。这种利用部分料液来回串动，引起水压反复变化来贮存和排放沼气的池型，就称之为水压式沼气池。
设计与“模式”配套的沼气池，制定建池施工方案，必须考虑下列因素：
(1)选择池基应考虑土质：建造沼气池，选择地基很重要，这是关系到建池质量和池子寿命的问题，必须认真对待。池基应该选择在土质坚实、地下水位较低，土层底部没有地道、地窖、 渗井、泉眼、虚土等隐患之处；而且池子与树木、竹林或池塘要有一定距离，以免树根、竹根扎入池内或池塘涨水时影响池体，造成池子漏水漏气；北方干旱地区还应考虑池子离水源 和用户都要近些，若池子离用户较远，不但管理(如加水、加料等)不方便，输送沼气 的管道也要很长，这样会影响沼气的压力，燃烧效果不好。此外，还要尽可能选择背风向阳处建池。
(2)设计池子应考虑荷载：确定荷载是沼气池设计中一项很重要的环节。所谓荷载，是指单 位面积上所承受的重量。如果荷载确定过大，设计的沼气池结构截面必然过大，结果用料过多，造成浪费；如果荷载确定过小，设计的强度不足，就容易造成池体破裂。荷载的计算标 准一般为：池身自重(按混凝土量计算)每立方米为2.5吨左右，拱顶覆土每立方米为2吨左右，池内发酵原料每立方米容积为1.2吨左右，沼气池产气后池内每平方米受压为1吨左右。此外 ，经常出现在池顶的人、畜等压力以最大量考虑为1吨左右。所以，地基和承载力至少不能小于每平方米8吨。
(3)设计池子应考虑拱盖的矢跨比和池墙的质量：建造沼气池，一般都用脆性材料，受压性能较好，抗拉性能较差。根据削球形拱盖的内力计算，当池盖矢跨比在1∶5.35时，是池盖 的环向内力变成拉力的分界线；大于这个分界线，若不配以钢筋，池盖则可能破裂，因此， 在设计削球形池拱盖时矢跨比(即矢高与直径之比。矢高指拱脚至拱顶的垂直距离)一般在1∶4～1∶6之间；在设计反削球形池底时矢跨比为1∶8左右(具体的比例还应根据池子大小、 拱盖跨度及施工条件等决定)。注意在砌拱盖前要砌好拱盖的蹬脚，蹬脚要牢固，使之能承 受拱盖自重、覆土和其他荷载(如畜圈、厕所等)的水平推力(一般说来，一个直径为5米，矢跨比为1∶5，厚度为10厘米的混凝土拱盖，其边缘最大拉力约为10吨)，以免出现裂缝和下 塌的危险；其次，池墙质量必须牢固。池墙基础(环形基础)的宽度不得小于40厘米(这是工程构造上的最小尺寸)，基础厚度不得小于25厘米。一般基础宽度与厚度之比，应在 1:(1.5～2)范围内为好。
沼气池总容积计算：V＝V1+V2＝V1+0.15V＝V1/0.85＝n•k•r /0.85
式中：V—沼气池总容积（立方米）；
V1—发酵间容积（立方米），V1＝0.85V；
V2—贮气间容积（立方米），V2＝0.15V；
n—气温影响系数，一般南方地区取0.8～1.0，中部地区取1.0～1.2，北方地区取1.2～1.5；
k—人口影响系数，2～3口之家取1.8～1.4，4～7口之家取1.4～1.1；
r—每户人口数。
代入具体数值计算：每个人的数据都不一样
2.4工艺流程图
（自己手绘，与图纸保持一致，简略）
说明：水压式沼气池，是我国推广最早、数量最多的池型，是在总结“三结合”、“圆、小、 浅”、“活动盖”、“直管进料”、“中层出料”等群众建池的基础上，加以综合提高而形 成的 。“三结合”就是厕所、猪圈和沼气池连成一体，人畜粪便可以直接打扫到沼气池里进行发酵。“圆、小、浅”就是池体圆、体积小、埋深浅。“活动盖”就是沼气池顶加活动盖板。
水压式沼气池型有以下几个优点：
(1)池体结构受力性能良好，而且充分利用土壤的承载能力，所以省工省料，成本比较低。
(2)适于装填多种发酵原料，特别是大量的作物秸秆，对农村积肥十分有利。
(3)为便于经常进料，厕所、猪圈可以建在沼气池上面，粪便随时都能打扫进池。
水压式沼气池型也存在一些缺点，主要是：
(1)由于气压反复变化，而且一般在4～16千帕(即40～160厘米水柱)压力之间变化。这对池 体强度和灯具、灶具燃烧效率的稳定与提高都有不利的影响。
(2)由于没有搅拌装置，池内浮渣容易结壳，又难于破碎，所以发酵原料的利用率不 高，池 容产气率(即每立方米池容积一昼夜的产气量)偏低，一般产气率每天仅为0.15米3/米3 左右。
(3)由于活动盖直径不能加大，对发酵原料以秸秆为主的沼气池来说，大出料工作比较困难 。因此，出料的时候最好采用出料机械。
(4)沼气池周围都与土壤接触，对池体保温有一定的作用。
2.5工艺控制指标
（1）温度：户用沼气池一般都是埋在地下的常温沼气池，池内温度受地温影响较大，虽然外界气温变化比较大，但是地热容量大，所以地温相对比较稳定，不会随着外界气温明显变化，沼气池料液温度的波动范围也比较小。
（2）pH值：pH值也是影响沼气池正常运行的因素之一，沼气发酵过程中产酸微生物对环境pH值的适应范围较宽，一些产酸细菌在5.5-8.5的pH值范围内可以正常生长，部分产酸菌可以在pH值低于5.0的环境下生长。产甲烷菌随着菌种不同而可以有不同适宜的pH值范围。一般沼气池的pH值应保持在6.8-7.5之间，正常启动并发酵的沿气池，依靠沼气微生物自身发酵过程中的动态平衡即能自动调节到适应的pH值范围内，一般不需要人为调节pH值。从沼气油启动到正常产气的过程中，启动初期有大量的不产甲烷菌生长和繁殖，产生并积累了大量的有机酸，使发酵环境的pH值下降，但是若启动时能有足够的产甲烷菌就可以将有机酸转化为甲烷，pH值就可以回升到正常范围。若是接种物质量差，接种量少、原料配比不当或者向池内投入了有毒物质，则有可能造成有机酸大量积累，同时pH值降低，出现“酸化“现象。若出现“酸化“现象可以通过加石灰水或草木灰调节。在农村沼气发酵过程中，很少出现pH值过高的现象，一般出现了也能自动调节和恢复。
（3）厌氧环境：沼气发酵的过程是一个厌氧发酵过程，但是在沼气启动和进料时会带入的一小部分氧气不会对沼气发酵造成较大的危害，不会破坏发酵的正常进行。因为沼气池内有一部分兼性菌与好氧菌，会很快消耗掉被带入的空气，并保持沼气池内的厌氧环境，这部分氧气也可以使兼性菌、好氧菌与厌氧菌保持动态平衡的关系。但是为了保持沼池的厌氧环境，沼气池必须保证不能漏气。
（4）碳氮比：沼气发酵原料的碳氮比，是指发酵原料中有机碳的含量和氮含量的比值。沼气发酵微生物中需要一定量的碳、氮、磷等营养物质才能正常生长和进行正常的生命活动。碳元素为微生物的生命活动提供能量，是生成甲烷的重要元素，氮元素是构成微生物细胞的主要元素，正常发酵的溜气池的碳氮比应在(13-35）：1之间，正常运行的沼气池应合理搭配不同发酵原料的碳氮比，以保证泪气池正常运行，但是对碳氮比的要求不是很严格。
（5）接种物： 沼气发酵接种物即厌氧活性污泥，发酵微生物的数量与质量直接影响活气池中沼气发群的产气速率与沿气的质量，而沼气池能否正常快速的启动和大量的高品质的接种物有很大的关系。若沼池启动时接种物数量太少，有可能出现启动缓慢，长时间之后产气率还是很低的情况：同时若接种物品质差时，产甲烷菌数量少，活性低，此时，水解性菌与产氯产酸菌快速繁殖，但是产甲烷菌繁殖缓慢。导致不产甲烷作用比较快，出现产甲烷与不产甲烷过程中的平衡失调，可能导致有机酸缓慢积累，发酵料液的pH值下降，消气池“酸化”，伴随着的是产气慢和产生的沼气中甲烷含量低。
（6）发酵料液浓度：农村户用沼气池的发酵料液浓度通常采用总固体浓度表示，总固体浓度即干物质的质量占发酵料液总质量的比例。料液的浓度太高或者太低都会不利于沼气发酵，料液浓度太高时，水分含量少，料液黏稠，不易于发酵细菌活动，也会影响发酵原料、发酵中间产物与发酵最终产物的迁移与传递，很容易出现沼气池局部酸化，会使发酵过程受阻，产气速率下降，还会出现结壳等影响部气排出的情况：料液浓度太低时，原料较少，水量较多，使发酵微生物数量减少，产气量降低，不利于沼气池产气效能的发挥。
（7）添加剂：在沼气发酵过程中向池内添加一些添加剂，会加快沼气的产气速度，提高原料的产气量，添加剂是促进原料分解、提高产气量的各类物质的总称，种类较多，包括水解酶类、无机物和有机物。常用的有水解剂、碱金属元素、尿素、活性炭等。
（8）其它因素：沼气发酵微生物的生命活动受很多物质的影响，沼气池内挥发性有机酸浓度过高时，会对发酵有抑制或者毒害作用：氨氮浓度过高时，对发酵细菌有抑制或杀伤作用。许多农药都对微生物有极强的毒杀能力，少量农药就可能完全破坏沼气发酵的正常进行：在日常进料时若将大蒜、桃叶、马钱子、解放草或被毒死的畜禽等投入沼气池内，都会对沼气发酵有抑制作用。
除了以上因素，搅拌次数、压力等都对沼气池的正常运行有一定的影响。
2.6沼气池的物料平衡
在平原地区，沼气的原料主要来源于稻草和麦秆，再配合人畜粪便、厨余垃圾等，主要问题一是原料不足，导致沼气池产气效率不佳甚至废置，解决办法是应在夏秋农忙时节收集稻草麦秆以作备用；二是作为原料的稻草麦秆一般不能直接投入沼气池，应经过破碎、堆沤等预处理方可进行沼气发酵。而在内陆山地地区，沼气来源则更多的是人与家畜的粪便，再配合其它的农作物桔柑、厨余垃圾等，事实证明，以粪便作原料进行沼气发酵效果极佳。
而通过沼气发酵所产生的沼气主要用于户内燃气、发电等；沼液和沼渣可作为有机肥施用于农田菜地，实现全部消纳，不会造成三次污染，又可改善主壤结构和肥效，促进农作物的生长发育。虽然沼气发酵还会产生H2S等有毒气体，但产量微小，对环境几乎不造成污染，又考虑到农村户用沼气池的成本问题，所以不必考虑净化问题，直接排出即可。
3.设备选型
沼气池类型为圆筒形固定拱盖水压式沼气池，这种池型的池体上部气室完全封闭，随着沼气的不断产生，沼气压力相应提高。这个不断增高的气压，迫使沼气池内的一部分料液进到与池体相通的水压间内，使得水压间内的液面升高。这样一来，水压间的液面跟沼气池体内的液面就产生了一个水位差，这个水位差就叫做“水压”(也就是U形管沼气压力表显示的数值)。用气时，沼气开关打开，沼气在水压下排出；当沼气减少时，水压间的料液又返回池体内，使得水位差不断下降，导致沼气压力也随之相应降低。这种利用部分料液来回串动，引起水压反复变化来贮存和排放沼气的池型，就称之为水压式沼气池。
沼气池具体参数
4.工程概预算
4.1建池材料要求
水泥：优先选用硅酸盐水泥，也可以用矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥或粉煤灰硅酸盐水泥。水泥的性能指标必须符合GB175和GB1344规定，宜选水泥强度标号为325号或425号的水泥。
石子其最大颗粒粒径不得超过结构截面最小尺寸的四分之一，且不得超过钢筋间最小距离的四分之只。对混凝土实心板，石子的最大粒径不宜超过板厚的二分之一且不得超过20mm~4mm。沼气池混凝土所用石子，应符合JGJ53规定。
沼气池混凝土所用的砂应符合JGJ52规定.宜采用中砂。
水选择饮用水。
砖应选择实心砖，应符合GB5101规定，砖的强度等级应选择在MU7.5以上。
混凝土预制板强度等级应大于C15，并应规格相同，尺寸准确，外形规则无缺损。
砌筑砂浆：砂浆用砂应过筛，不得含有草根等物。砂浆的配合比应经试验确定，砂浆的施工配合比应采用质量比，强度等级采用ML7.5。材料称量允许偏差为土2%。
4m3-10m3现浇混凝土圆筒形沼气池材料参考用量表【8】
如图，建一个8立方米的沼气池需要水泥1吨、砂子2立方米、碎石（规格1~3厘米）0.6立方米、红砖600块、陶瓷管(直径20~30厘米）1~2根、钢筋（直径14毫米）1.2米。如果建10立方米沼气池，其水泥、砖、砂再增加10%，若建6立方米沼气池，则水泥、砖、砂比8立方米沼气池用量要减少10%。（根据你实际计算出来的沼气池容积填写数据）
4.2土方开挖
池坑开挖，按下列条件施工：
池址在有地下水或无地下水，土壤具有天然湿度，池坑直壁开挖深度应小于表6所规定的允许；当池坑开挖深度小于表6的允许值时，可按直壁开挖池坑。
4.3工程量清单计价
略，所有人的计算数据都不一样，等我算完发答案。
5.结论
网友评论