農(nóng)村家用沼氣池設(shè)計(jì)規(guī)范

1、無農(nóng)村家用沼氣池設(shè)計(jì)規(guī)范1、范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了農(nóng)村家用沼氣池(以下簡稱沼氣池)設(shè)計(jì)原則要求幾何尺寸的確定和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本標(biāo)準(zhǔn)適用于磚、水泥為建筑材料，人畜糞便為主要發(fā)酵原料的半連續(xù)發(fā)酵的家用小型(發(fā)酵間 10m3 以內(nèi))水壓式沼氣池設(shè)計(jì)。2、引用標(biāo)準(zhǔn)下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文，通過在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。在標(biāo)準(zhǔn)出版時(shí)，所示版本均為有效。所有標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)被修訂，使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。GB/T4750-1984 農(nóng)村家用水壓式沼氣池標(biāo)準(zhǔn)圖集GBJ 3-88 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ9-87 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GBJ10-89 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范3 、設(shè)計(jì)原則3.1 沼氣池宜

2、建在畜圈或廁所地表以下，進(jìn)料間與人、畜糞入口相連通。3.2 堅(jiān)持適用、衛(wèi)生、平面布局合理，外型美觀。3.3 池蓋頂端復(fù)土厚度不小于 200mm。3.4 強(qiáng)度安全系數(shù) K2.65。3.5 正常使用壽命 20 年以上。4、設(shè)計(jì)要求4.1 設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)。4.1.1 沼氣壓力。4.1.1.2 最大工作壓力 13KPa。4.1.2 產(chǎn)氣率：0.15m3/m3，d；0.2m3/m3，d；0.25m3/m3，d；0.3m3/m3，d。4.1.3 投料量4.1.3.1 最小投料量按發(fā)酵間總?cè)莘e的 50%。4.1.3.2 最大投料量按發(fā)酵間總?cè)莘e的 90%。4.1.4 貯氣量 正常貯氣量為日產(chǎn)氣量的 50%。4

3、.2 工藝流程人畜糞便(青草及農(nóng)業(yè)廢物)進(jìn)料間厭氧發(fā)酵間水壓(出料)間農(nóng)田。在有條件的地方，可將人糞便和牲畜糞便分兩處進(jìn)料口進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵間。4.3 形狀及平面布局形狀及平面布局按 GB/T4750 選用。4.3.1 發(fā)酵間的形狀以圓形為主，受占地面積限制或地下水位較高的，可將發(fā)酵間設(shè)計(jì)成橢球形或單跨拱長方形。4.3.2 平面布局4.3.2.1 沼氣池應(yīng)有平面布局設(shè)計(jì)，在征得用戶同意后，方可進(jìn)行施工設(shè)計(jì)。4.3.2.2 平面布局應(yīng)符合下列要求：a)充分利用土地資源，平面布局緊湊；b)廁所與畜圈分設(shè)；c)進(jìn)、出料方便；d)導(dǎo)氣管和輸氣管不被損害；e)進(jìn)、出料間中線夾角應(yīng)大于 90，進(jìn)料間蹲位板面應(yīng)

4、高于發(fā)酵間平面，出料間應(yīng)低于發(fā)酵間平面。4.3.2.3 采用鋼筋混凝土板建池或有進(jìn)草料習(xí)慣的沼氣池應(yīng)增設(shè)活動(dòng)蓋。4.3.2.4 進(jìn)、出料間都必須加蓋板，蓋板應(yīng)采用具有足夠強(qiáng)度等級(jí)的構(gòu)件。進(jìn)、出料間四周應(yīng)作表面處理。無4.4 厭氧發(fā)酵間容積4.4.1 發(fā)酵間容積計(jì)算公式V=(V1-V2)K1 -（1）式中：V-發(fā)酵間容積 m3；V1-發(fā)酵料液體積 m3；V2-氣室容積 m3；K1-容積保護(hù)系數(shù)，取 0.91.05。4.4.1.1 發(fā)酵料液體積；V1=(n1+n2)k2+n3T-（）式中：V1-發(fā)酵料液體積 m3；n1 是產(chǎn)人糞便總量。按常住人口0.006m3/頭，d0.0013m3/頭，d 取值

5、 m3；n2是產(chǎn)牲畜糞便總量。按養(yǎng)豬頭數(shù)0.006m3/頭，d0.15m3/頭，d 取值 m3；n3-每日舍外能定量收集糞便總量 m3k2 -收集系數(shù)，取值 0.51.0；T 原料滯留期(d)；蔬菜區(qū) t 取 30，平壩農(nóng)業(yè)區(qū)取 35，丘陵農(nóng)區(qū)取 40 。4.4.1.2 氣室容積V21/2V1K3-(3)式中：V1-發(fā)酵料液體積 m3；V2 -氣室容積 m3；K3 -原料產(chǎn)氣率，按本規(guī)范 4.1.2 取值。4.4.2 發(fā)酵間的容積不小于 6.0m3，(養(yǎng)豬超過 10 頭或養(yǎng)牛超過 3 頭的農(nóng)戶)應(yīng)采用其它工藝，進(jìn)行施工設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在有關(guān)參數(shù)上作調(diào)整。5、沼氣幾何尺寸的確定5.1 發(fā)酵間容積和幾何

6、尺寸按 4.4.1 計(jì)算出容積后，再按下式計(jì)算池蓋削球體，池底削球體和圓柱體池身的幾何尺寸。無發(fā)酵間總?cè)莘e按下式計(jì)算：5.1.1 沼氣池的直徑根據(jù)用戶平面布置確定。5.1.2 發(fā)酵間池蓋削球體凈容積和矢高。5.1.2.1 按下式計(jì)算池蓋削球體矢高。f1D/a1-(4)式中：f1-池蓋削球體矢高 m；D圓柱體形池身直徑 m；a1直徑矢高的比值，取 56。5.1.2.2 按下式計(jì)算池蓋削球體凈容積Q1/6f1(3R2-R)-(5)式中： Q1池蓋削球體凈容積 m3；圓周率，取 3.1416；f1池蓋削球體矢高 m；R池身圓柱體內(nèi)半徑 m。5.1.3 發(fā)酵間池身圓柱體將容積和池墻高度5.1.3.1

7、發(fā)酵間池身圓柱體凈容積Q2=V-Q1-Q3-(6)式中：Q2發(fā)酵間池身圓柱體凈容積 m3；V發(fā)酵間總?cè)莘e m3；Q1池蓋削球體凈容積 m3；Q3發(fā)酵間池底削球體凈容積 m3。5.1.3.2 發(fā)酵間池身圓柱體同度H=Q2/R2-(7)式中：圓周率，取值 3.1416；R發(fā)酵間池身圓柱體半徑 m；H發(fā)酵間池身圓柱體高度 m。無5.1.4 發(fā)酵間池底削球體矢高和凈容積。5.1.4.1 按下式計(jì)算池底削球體矢高。f2 D/2-(8)式中：f2池底削球體矢高 m；D池身圓柱體直徑 m；2直徑與池底矢高的比值，取值 810。5.1.5 按下式計(jì)算池底削球體凈容積。Q3=/6f2(3R2-f22)-(9)式

8、中：Q3發(fā)酵間池底削球體凈容積 m3；圓周率，取 3.1416；f2池底削球體矢高 m；R池身圓柱體內(nèi)半徑 m。5.2 表面積發(fā)酵間內(nèi)總表面積按下式計(jì)算S=S1+S2+S3-(10)式中： S內(nèi)總表面積 m2；S1池蓋削球體內(nèi)表面積 m2；S2池身圓柱體內(nèi)表面積 m2；S3池底削球體內(nèi)表面積 m2。5.2.1 池蓋削球體球面內(nèi)表面積計(jì)算。5.2.1.1 按下式計(jì)算池蓋削球面曲率半徑：1=D2+4f12/8f1=R2+f1/2f1-(11)式中：1池蓋削球面曲率半徑 m;R池身圓柱體內(nèi)半徑 m；無D池身圓柱體內(nèi)直徑 m；f1池畫削球體內(nèi)表面矢高 m。5.2.1.2 按下式計(jì)算池蓋削球內(nèi)表面積S1

9、=21f1=(R2+R) -(12)式中： S1池蓋削球面內(nèi)表面積 m2；R池身圓柱體半徑 m；1池蓋削球面曲率半徑 m；f1池蓋削球面矢高 m；圓周率，取 3.1416。5.2.2 圓柱體池身內(nèi)表面積S2DH-(13)式中：S2池身圓柱體內(nèi)表面積 m2；D池身內(nèi)圓柱體直徑 m；H池身圓柱體高度 m；圓周率，取 3.1416。5.2.3 池底削球體內(nèi)表面積5.2.3.1 按下式計(jì)算池底削球體曲率半徑2=D2+4f12/8f2=R2+f22/2f2-(14)式中：2池底削球體曲率半徑 m；D池身圓柱體內(nèi)直徑 m；R池身圓柱體內(nèi)半徑 m；f2池底削球體內(nèi)矢高 m。5.2.3.2 按下式計(jì)算池度削球

10、體內(nèi)表面積S3=22f2=(R2+f22)-(15)無式中：S3池底削球體內(nèi)表面積 m2；2池底削球體曲率半徑 m；f2池氏削球體矢高 m；R池身圓柱體內(nèi)半徑 m；圓周率，取 3.1416。5.3 進(jìn)料間5.3.1 進(jìn)料間由蹲位板，進(jìn)料口(管)組成。5.3.1.1 蹲位板幾何尺寸。蹲位板分普通蹲位板和防蛆蹲位板。a)普通蹲位板幾何尺寸是：長寬厚720mm420mm80mm，中部預(yù)留長寬360mm1 50mm 和長方形孔；b)防蛆蹲位板幾何尺寸：防蛆蹲位板平面和中部方孔尺寸相同，為達(dá)到防蛆效果，應(yīng)在中部 方孔下增加高度 120mm，寬度為 40mm 的防蛆線。有條件的應(yīng)在內(nèi)表面貼光面瓷磚或玻璃。

11、5.3.1 進(jìn)料口(管)由上部長方形槽和下部園管組成。a)上中長方形槽幾何尺寸是長寬深600mm320mm500mm；b)下中園管宜采用200-300 預(yù)制混凝土管或現(xiàn)澆混凝土管，管與池墻角不小于 305.3.2 有條件的農(nóng)戶應(yīng)在進(jìn)料前增設(shè)人糞處理裝置，其容積按下式計(jì)算：Q4n1m301000-(16)式中：Q4人糞處理坑容積 m3；n1人均日產(chǎn)糞便量 kg；m進(jìn)廁人數(shù)，人；30糞便處理時(shí)間，天。5.4 出料間(水壓間)5.4.1 出料間有三個(gè)作用：a)出渣；b)進(jìn)池維修；c)調(diào)節(jié)池內(nèi)壓力；d)控制最小投料量。5.4.2 出料間設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求：a)最大投料量水平線以上為水壓間，水壓間的斷面

12、(水平斷面)可以是圓形，也可以是橢圓形或長主形；b)發(fā)酵間與出料間相連通的門洞幾何尺寸是：高度按 4.1.3 最小投料量計(jì)算，寬度 500mm700mm。5.5 發(fā)酵間與出料間的幾何尺寸，可按附表選用。6、沼氣池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般規(guī)定6.1.1 可采用磚與現(xiàn)澆混凝土、石料與現(xiàn)澆混凝土、鋼筋混凝土預(yù)制砌塊與現(xiàn)澆混凝土組合結(jié)構(gòu)，也可采用全混凝土結(jié)構(gòu)。按 GBJ3 規(guī)定月平均氣混低于-50C 的地區(qū)，沼氣池的外露部分，不得采用砌塊結(jié)構(gòu)。6.1.2 使用本規(guī)范時(shí)，對(duì)于一般性荷載的確定、構(gòu)件截面計(jì)算和地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等，應(yīng)按相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)無范的規(guī)定執(zhí)行。對(duì)于興建在地震區(qū)、濕陷性黃土或膨脹土

13、等地區(qū)的沼氣池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還應(yīng)符合現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范規(guī)定。6.2 荷載6.2.1 沼氣池的設(shè)計(jì)荷載，按 GBJ9 原則，按其性質(zhì)可分為下列兩類：a)恒荷載：包括結(jié)構(gòu)自重、土壓力(土的豎向和側(cè)向壓力)等；b)活荷載：包括水壓力(池內(nèi)料液液壓力、地下水壓力、浮托力、設(shè)計(jì)水壓力等設(shè)施(畜欄 、食槽等)荷載和人、畜荷載等。6.2.2 作用于各部的荷載6.2.2.1 作用于池蓋上的荷載a)自重荷載：自重荷載按池蓋的材料而定，一般情況下，磚體容重取 19kN/m3，水泥砂漿 20KN/m3，混凝土 2324KN/m3；b)覆土荷載：由于池蓋是削球形，所以覆土荷載是一個(gè)變量，它隨半張角的減少而相應(yīng)減少 ，設(shè)

14、計(jì)時(shí)，填土容重一般取 18KN/m3c)活荷載：地面的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值一般取 2KN/m2；d)氣壓荷載：一般取 12kp。6.2.2.2 作用于池墻上的荷載：a)由地面活荷載引起的土壓力；b)地下水位以上的土壓力；c)地下水位以下的土壓力；d)地下水產(chǎn)生的靜水壓力；e)池內(nèi)發(fā)酵料液液壓荷載；f)池內(nèi)氣壓荷載。6.2.2.3 作用于沼底上的荷載：a)垂直于池底內(nèi)壁的池氣氣壓荷載；b)池內(nèi)發(fā)酵料液液壓荷載；c)池底邊界以上所有能傳來的垂直荷載；d)池底自重荷載；e)地基土對(duì)池底的反作用力；f)地下水上浮力。6.3 荷載組合、在設(shè)計(jì)中應(yīng)按最不利荷載組合計(jì)算。6.3.1 池蓋荷載組合6.3.1.1 對(duì)

15、池蓋徑向力最不利組合是：池蓋自重覆土荷載地面活荷載。6.3.1.2 對(duì)池蓋環(huán)向力最不利組合是：池蓋自重覆土荷載氣壓荷載。6.3.2 池蓋支座荷載組合池蓋支座荷載最不利組合是：池蓋自重、覆土荷載、地面活荷載的聯(lián)合作用產(chǎn)生的水平推力 。6.3.3 池墻荷載組合。6.3.3.1 施工階段：強(qiáng)度未達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)，應(yīng)按實(shí)際標(biāo)號(hào)進(jìn)行驗(yàn)算，其荷載除自重外，還應(yīng)考慮墻外回填土?xí)r的夯實(shí)預(yù)壓力。6.3.3.2 使用階段：a)對(duì)環(huán)向拉力，無地下水作用，無地面活荷載作用時(shí)投料產(chǎn)氣階段為最不利；b)對(duì)彎矩，空池情況在地下水、地面荷載、土壓力聯(lián)合作用下為最不利情況。6.3.4 池底荷載組合空池為最不利情況，此時(shí)的荷載為池底地

16、基反力及沿圓周均勻分布的池身線荷載。在進(jìn)行池底地基強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，投料產(chǎn)氣階段為最不利情況；在沼氣池抗浮驗(yàn)算時(shí)，空池為最不利情況。6.4 構(gòu)造要求6.4.1 用于修建沼氣池的砌塊和砂漿，按 GBJ388211 的規(guī)定，應(yīng)符合下列強(qiáng)度等級(jí)要求：a)燒結(jié)普通磚的強(qiáng)度等級(jí)：MU10MU15無b)混凝土砌塊的強(qiáng)度等級(jí)：MU15MU20c)石材的強(qiáng)度等級(jí)：MU30MU40d)砂漿強(qiáng)度等級(jí)：砌筑砂漿M7.5、抹灰砂漿1：3。6.4.2 用于修建沼氣池的混凝土，掃 GBJ10892 1.1 的規(guī)定，應(yīng)符合下列強(qiáng)度要求：a)現(xiàn)澆混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于 C15；b)預(yù)制鋼筋混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不低于 C20。根據(jù) GBJ1089 第 7.1.1 條的規(guī)定，預(yù)制鋼筋混凝土板的厚度小于 150mm 時(shí)，鋼筋