專利名稱：建筑用沼氣池的制作方法
技術領域：
能源 三技術背景-
農村的沼氣技術，經過一白多年地發展，已經是一項成熟的技術，在i984年我國設計了一套農村家用 水壓式沼氣池標準圖集，在我國農村得到廣泛地推廣和應用。沼氣池是利用人畜禽的糞便和植物的根莖葉 按適當的比例混合在一起，在池內加入適當的水形成合適的濃度，在8"—65QC的溫度，在厭氧的條件下， 經過液化階段、產酸階段和產甲垸階段，完成這三個階段需要幾十天的時間，有幾十種微生物將復雜的有 機物變成簡單的小分子量的物質。沼氣的成份主耍是甲垸和二氧化碳，還有少量的一氧化碳、氫、硫化氫、 氮和氧等氣體，是一種清潔的再生能源。農村四口之家的農戶，有一座81113的沼氣池，每曰所產生的沼氣， 可供一日三餐的用氣需要，給農民在生活上帶來很大的方便，提高了農民的生活質量。大型酒精廠、大型 畜牧養殖場建的大型沼氣池產生的沼氣可用來發電。池內的沼液可以用于農作物的肥料，是一種優質有機 月巴，能提高農作物的品質和產量，沼渣可當作豬、魚飼料，養蚯蚓和種植蘑菇等。
化糞池是建筑物的配套設施，是用來處理人的糞便，它處理糞便的原理和沼氣池完全一樣。糞便污水 經化糞池處理后，減輕了對江河湖海等水體和土壤的污染程度，同時還減輕了污水泵的提升工作量，化糞 池的大小是按容積以立方米來確定的，容積的大小與使用人數、每人每日用水量的多少、清掏周期有關。 池內的浮渣和污泥規定三個月至十二個月清掏一次，以前用人工請掏，現在多用糞便泵車請掏，并運送到 適當地點。 四
發明內容
四.i ;技術方案化類泡的作用只是對所排放的水體或土壤減輕污染，而它所產生的沼氣沒有收集和利用， 為此，將化糞池改為沼氣池就可以達到這兩個目的，并冠名建筑用沼氣池。
四.l.l:具體做法把新規劃的未施工的化糞池取消，在化糞池原位或在排水管線上適當的地方建一座 截糞池，像化糞池一樣在截糞池內進水管和出水管上各設一個90。的彎頭，向下深入到水面以下，把糞便 截留在池內，而讓污水不間斷地排入市政下水道，在截幾池的旁邊建水壓式沼氣池，此為建筑用水壓式沼 氣池，(如在截糞池旁建浮罩式沼氣池，則為建筑用浮罩式沼氣池)使沼氣池的進料口靠近截糞池，定期用
人工或泵把糞便從截糞池送入沼氣池。沼氣池可以釆用農村戶用沼氣池，標準圖集圖號GB4750--2002. 有圓形、球形和橢圓形三種，容積分6m3、 8m3、 i0m3、 12n^可供選擇，大于i2m3時，可自行設計。
四.1.2:在水壓間設隔墻和四根管在沼氣池水壓間(水壓池)設一隔墻，將水壓間分成大小相等的兩
個格，有出料口的一格為前格，無出料口的一格為后格。在隔墻的底部設--根dn75的軟管，墻外部分在后 格，長l.l米，此管為連通管。在前格的池底部設一根dn75塑料管，通到水壓間外，池內靠池壁向上安裝， 管口與最高水位一平，是溢水管。在后格的池底部設一根dnllO塑料管，通到水壓間外，與前格的dn75溢 水管連接后，通到市政排水管道，池內接dnllO軟管，長l.l米，這跟軟管平時吊起，管口與水壓間最高水 位一平，可起到溢水的作用，若將軟管放平可達到排水的目的，是排溢管。在后格池底部再設一根dn160 塑料管，池內接dnl60軟管，長l. l米'，塑料管的下部通至沼氣池底，此為排渣管。軟管用膠管或'塑料軟管。 三根軟管的具體操作1 :把三根軟管吊起，使管口與水壓間最高水位一平。2 :當前格的沼液升到最高 水位時，把dnl60軟管放平，靠水位差將沼渣從池底提升到(壓倒)后格。3:前后兩格的水位持平時，將 dnl60軟管吊起。4:沉淀幾個小時后，用dnllO排溢管把上清水排入市政下水道，再把排溢管吊起。5:沼 渣風干幾天后，從后格內清除。(大出料時，應從出料口出渣)6:平時(不排渣時)dn75連通管放平,dnl60 排渣管-吊起，dnllO排溢管也吊起，這樣，前后兩格都是水壓間有效容積。由于排渣時水壓間的容積只用 前格，容積只有平時的一半，故建筑用沼氣池的水壓間容積，應比農村家用水壓式沼氣池的7乂壓間的容積 增加20%。溢水管、排溢管、和排渣管除用塑料管外也可用鋼管、鑄鐵管和玻離鋼管，它們的管徑依建筑 用沼氣池容積的大小根據經驗或計算確定。
四.1.3:沼氣池容積的確定先計算產氣量，以住宅樓居主300人為例，￥氣-0.51;8/人.日*300人 *20%*70%*0.24m3/kg=5.04m3/S,式中，每人每日產糞量0.5kg,糞便的千物質含量為20%,糞便的收集 率為70%，每kg干人糞產氣量為0.24 m3/kg 。沼氣池的產氣率為0.15~ 0.40 m"m氣日。產氣率的大小受 '池水溫度影響很大，我國北方采采用較小值，南方采用較大值，本例采用0.25，則沼氣池的容積V池-5.04/0.25=20m' 如樹葉、青草等原料充足，可將池容加大，如每日添加5Kg樹葉，則可多產生lm3沼氣， ^fe容應增加4m'，故沼氣池的池容積定為24m3，但不能無限的增加，受池中沼液C:N =25:1的限制。
四.1. 4 :截糞池容積的確定參照隔油池計算公式，V-Q60T ,式中:Q是污水的最大秒流量， T是污水在池內停留時間，一般停留4~10分鐘，污水流速小于0.005 m/s ,以住宅樓居住300 人(IOO戶計)污水雖大秒流量為11.48L/s，停留時間采用7分鐘，V=11.48*60*7=4.82 m3，選用 截糞池長*寬*深=2.3*1.8*1.2=4.97 m3,式中1.2m為有效水深，管道埋深按1.3m計，總深則
為:5m。
四.1.5:出水水質用沼氣池代替化糞池后，生活污水的排放水質有了改善。很多化糞池疏于 管理，常年不清淘，只要不堵，能流水就行，已經失去了化糞池的作用，既便是定期請掏管理 好的化糞池，由于污水不間斷地從池的中部穿流而過，污水將液化階段產生的溶于水的有機物 帶出化糞池，在池內來不及完成產酸階段和產甲烷階段，使出水的BOD很高，這是化糞池本身 的缺陷造成的。建筑用沼氣池處理糞便的三個階段是在池內完成的，并且不再和污水混合。從 截糞池排出來的水，符合隔油池對沉淀時間和流速的要求，可以直接排入市政下水道。 四.2:經濟效益仍以居住300人的住宅樓設401113化糞池與設241113建筑用沼氣池作比較。 四.2.1:化糞池和沼氣池造價的比較磚砌化糞池(40m 33200.元，沼氣池(24m": 9000元， 截糞池(2.3m*1.8m*2.5m): 2900元，室外埋設沼氣管(PE管，dn25*100m): 2800元，室內安 裝沼氣管(鍍鋅鋼管dnl5*20m): 300元，埋設塑料管(upvc共18m): 700元，安裝塑料軟管(共 3.3m): 50元，雙眼灶具(4臺)880元。燃氣表(四塊)720元。建筑用沼氣池造價合計17350 元，兩相比較可以看出建筑用沼氣池造價只是化糞池的一半。建筑用沼氣池造價低， 一是埋設 淺。二是圓形池受力好，池壁薄，只有60mm (造價按120mm計)，化糞池池壁厚500mm (因承 受汽車荷載，故壁厚)。三是容積小。化糞池是建筑物的配套設施，在土建工程中已列有它的預 算，可以用這筆錢修建建筑用沼氣池。
四.2.2:沼氣的效益沼氣池除產生沼氣外，還產生沼渣和沼液，沼渣和沼液可以當作農業和 林業的肥料，養豬、養蚯蚓的飼料，沼渣還可袋裝銷售用于盆花的肥料，這方面效益略而不計， 只計算沼氣的效益。沼氣池產氣的多少與池水溫度、發酵原料的碳氮比、池液的濃度和對發酵 原料的攪拌等因素有關。產沼氣的多少從兩方面估算用產氣率估算每一立方米池容量可產
生沼氣0.15—0.40mVm氣日，選用較小值估算0.25m3/m3.S *24m3=6.00m3/S 。用產氣量估算 300人每日抹泄的糞便可產生多少沼氣呢？前面已計算過可產沼氣5.04m3。比較這兩個數， 沼氣的實際產氣量應為5.04 m"日，如向池內投入樹葉、青草等可提高產氣率和產氣量。5.04m3 沼氣折算多少錢呢？以天然氣作參考，天津市天然氣民用每立方米2.20元，發熱量39000 k 焦/m3 ,沼氣的發熱量:20000-29000 k焦/m3 ,根據發熱量的比較，沼氣的價格為1.13—1.63 元，取最小值定為沼氣的價格1.10元/m3。 一座24n^的沼氣池每月可收入I.IO元/ m"5.04m3 /日*30日=166元。沼氣池需要雇用沼氣工管理，管理費按每管理一座沼氣池90元計，設備維 修材料、工具磨損每月每池按5.0元計， 一個人按管理l 2座沼氣池計(如向池內添加樹葉、青 草等發酵原料，管理的沼氣池則少)沼氣工人月收入:90元*12座=1080元。管理單位(沼氣公 司)從每座沼氣池中， 一年可獲利(166-90-5)*12月=842元。 四.3:社會效益
四.3.1:秋天的落葉，夏天修剪下來的青草，廚余廢物等給環衛工作帶來很大的工作量，這些
垃圾需要收集運至郊區，并須進行處理，少數環保意識差的單位在院內以燒了之，如把它送入 沼氣池，則是一舉兩得。
四.3.2: —幢300人的住宅樓，它的沼氣池每日可產沼氣5.04m3,可供三口之家四戶的用氣量 (冬夏有很大變化)約占全樓的用氣量的4% 。我國是一個富煤、貧油、少氣的國家，開發沼 氣在農村、在城市具有長遠的意義。
四.3.3: —個人可以管理十二座沼氣池，十二座沼氣池可供300人*12座=3600人用于排泄糞便 和生活污水，也就是說3600居民中，可以有一人從事沼氣工作，有一個就業的機會，產生了一 個新職業沼氣工， 一個新的產業誕生了沼氣公司。
五
附圖為建筑用沼氣池的原理圖和工藝流程圖。圖中標記說明如下1:進水管 來自建筑物。2;截糞池。3:沼氣池的進料口。 4;水壓式沼氣池。5:水壓間(水壓池)。6: 出料口。 7:水壓間隔墻。8:前格。9:出渣管dnl60 ，池內用塑料軟管，長l.lm，池外用塑
料管，至沼氣池底.10:后格.lh連通管dn75,設在隔墻的底部，墻外部分在后格，長l.lm, 用塑料軟管。12:抹溢管dnl10，池內用塑料軟管，長Um,池外用塑料管，通至市政下水道。 13:溢水管cta75，用塑料管，沿池壁向上安裝，管口與最高水面一平，下部至池底，引出池 外.與dnllO管連接。14:沼氣管通至用戶，室外埋設用PE管，dn25，約100m，室內用鍍鋅 鋼管，dnl5,約20m。 15:出水管截糞池內設90。向下彎頭及短節，池外通至市政下水道。 六
具體實施例方式建筑用沼氣池的實施，應取得建筑、能源、環保、環衛、排水、施工等單 位的支持。具體實施應首選沒有煤制氣、天然氣的城鎮，這里的居民用煤球、蜂窩煤或石油液 化氣作為廚房的燃料，沼氣和它們競爭是有優勢的。具體實施由市政排水單位實施，他們有管 理排水管道和化糞池的經驗和機具，有些單位已委托他們長年維修排水管道和化糞池，既便是 沒有委托的單位，他們的排水管道也要和市政管道連接，在業務上有密切的聯系。實施前首先 征得建設單位的同意，將原設計的化糞池及其費用改為和用于建筑用沼氣池。對于新建住宅小 區，也可由開發商實施，由他們組織設計和施工，竣工后交小區物業或排水單位管理。
權利要求
1、建筑用水壓式沼氣池前序部分主題名稱建筑用水壓式沼氣池。化糞池和沼氣池都是在厭氧的條件下，池水溫度80—650C時，通過微生物對糞便和其他有機物進行發酵分解，從而達到處理它們的目的。沼氣池是利用處理后的產物沼氣、沼液和沼渣為目的。化糞池是為建筑物排放的糞便和生活廢水不間斷的流入池內，經處理后再排入市政下水道，以減輕對所排入的水體和土壤的污染。特征部分建筑用水壓式沼氣池，其特征是既能達到化糞池對糞便處理的目的，又能達到沼氣池產沼氣的目的。具體做法把新規劃的未施工的化糞池取消，在化糞池原位或在排水管線上適當的地方建一截糞池，把糞便截留在池內，而讓污水不間斷地排入市政下水道，在截糞池的旁邊建水壓式沼氣池，使沼氣池的進料口靠近截糞池，定期用人工或泵把糞便從截糞池送入沼氣池。
2、 建筑用浮軍式沼氣池前序部分主題名稱建筑用浮罩式沼氣池。化糞池和沼氣池都是在厭氧的條件下，池 水溫度8° ~65QC時，通過微生物對糞便和其他有機物進行發酵分解，從而達到處理它們 的目的。沼氣池是利用處理后的產物沼氣、沼液和沼渣為目的。化糞池是為建筑物排放的 糞便和生活廢水不間斷的流入池內，經處理后再排入市政下水道，以減輕對所排入的水體和 土壤的污染。特征部分建筑用浮罩式沼氣池，其特征是既能達到化糞池對糞便處理的目的。又能 達到沼氣池產沼氣的目的。具體做法把新規劃的未施工的化糞池取消，在化糞池原位或在 排水管線上適當的地方建一截糞池，把糞便截留在池內，而讓污水不間斷地排入市政下水道， 在截糞池的旁邊建浮罩式沼氣池，使沼氣池的進料口靠近截糞池，定期用人工或泵把糞便從 截糞池送入沼氣池。
3、水壓間設隔墻和四根管引用部分引用的權利，1 、建筑用水壓式沼氣池。限定部分水壓間設隔墻和四根管的做法、目的、操作在水壓間設隔墻和四根管在 沼氣池水壓間(水壓池)設一隔墻，將水壓間分成大小相等的兩個格，有出料口的一格為前 格，無出料口的一格為后格。在隔墻的底部設一根dn75的軟管，墻外部分在后格，長1.1 米，此管為連通管。在前格的池底部設一根dn75塑料管，通到水壓間外，池內接dn75塑料 管，靠池壁向上安裝，管口與最高水位一平，是溢水管。在后格的池底部設一根dnllO塑料 管，通到水壓間外，與前格的dn75管連接后，通到市政排水管道，池內接dnllO軟管，長 1.1米，這根軟管平時吊起，管口與水壓間最高水位一平，可起到溢水的作用，若將軟管放 平，可達到排水的目的，是排溢管。在后格池底部設一根dnl60塑料管，池內接dnl60軟管， 長1.1米，塑料管的下部，通至沼氣池底，此為排渣管。塑料管用upvc ，軟管用膠管或塑 料軟管。三根軟管的具體操作①把三根軟管吊起，使管口與水壓間最高水位一平。②當 前格的沼液升到最高水位時，把dnl60軟管快速放平，靠水位差將沼渣從池底提升到(壓到) 后格。③前后兩格的水位持平時，將dnl60軟管吊起. 沉淀幾個小時后，用dnllO排溢 管將上清水排入市政排水管道，再把排溢管吊起。⑤沼渣風干幾天后，從后格內清除。(大 出料時，應從出料口出渣)◎平時(不排渣時)dn75連通管放平，dnl60排渣管也放平， dnllO排溢管吊起，這樣，前后兩格都是水壓間有效容積。由于排渣時，水壓間的容積只用 前格，容積只有平時的一半，故建筑用沼氣池的水壓間比農村家用水壓式沼氣池的水壓間的 容積增加20% 。溢水管、排溢管和排渣管除用塑料管外也可用鋼管、鑄鐵管、玻璃鋼管， 它們的管徑依建筑用沼氣池容積的大小根據經驗和計算確定。
全文摘要
沼氣池給農民在生活上帶來方便，在生產上提高了農作物的品質和產量；化糞池是處理建筑物排出來的糞便，它們的作用原理是一樣的。由于化糞池本身的缺陷，不能收集沼氣，為此將化糞池取消，而用“建筑用沼氣池”代替，它是由截糞池和沼氣池組成的，污水經截糞池沉淀后排入市政下水道，而截留的糞便用人工從截糞池送入沼氣池。它的造價比化糞池還低。一座300人(100戶計)用的建筑用沼氣池，每月產生的沼氣折合人民幣約166元，扣除工料費95元，還可獲利71元，產生的沼氣可供4戶居民使用，占居民的4％，并能處理樹葉和青草，還產生一個就業的機會(約3600人中有一人從事沼氣工作)。
文檔編號C02F11/04GK101386462SQ20071005960
公開日2009年3月18日 申請日期2007年9月13日 優先權日2007年9月13日
發明者強 宮 申請人:宮振厚;于淑珍;宮振堯