沼氣池設計規(guī)范

1、農村家用沼氣池設計規(guī)范1、范圍本標準規(guī)定了農村家用沼氣池（以下簡稱沼氣池）設計原則要求幾何尺寸的確定和結構設計。本標準適用于傳、水泥為建筑材料，人畜糞便為主要發(fā)酪原料的半連續(xù)發(fā)酪的家用小型（發(fā)隙間10m3以內）水壓式沼氣池設計。2、引用標準下列標準所包含的條文，通過在本標準中引用而構成為本標準的條文。在標準出版時，所示版本均為有效。所有標準都會被修訂，使用本標準的各方應探討使用下列標準最新版本的可能性。GB/T4750-1984農村家用水壓式沼氣池標準圖集GBJ3-88砌體結構設計規(guī)范GBJ9-87建筑結構荷載規(guī)范GBJ10-89混凝土結構設計規(guī)范3、設計原則3.1 沼氣池宜建在畜圈或廁所地表

2、以下，進料間與人、畜糞入口相連通。3.2 堅持適用、衛(wèi)生、平面布局合理，外型美觀。3.3 池蓋頂端復土厚度不小于200mm。3.4 強度安全系數(shù)K>2.653.5 正常使用壽命20年以上。4、設計要求4.1 設計技術參數(shù)。4.1.1 沼氣壓力。4.1.1.2最大工作壓力13KPa。33333333.1.1.2 產氣率：0.15m/m.d;0.2m/m.d;025m/m.d;0.3m/m.d。1.1.3 投料量1.1.3.1 最小投料量按發(fā)酪間總容積的50%。1.1.3.2 最大投料量按發(fā)酪間總容積的90%。4.1.4貯氣量正常貯氣量為日產氣量的50%。4.2 工藝流程人畜糞便（青草及農業(yè)

3、廢物）-進料間-厭氧發(fā)酯間-水壓（出料）間-農田。在有條件的地方，可將人糞便和牲畜糞便分兩處進料口進入?yún)捬醢l(fā)酯間。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)隙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)隙間設計成橢球形或單跨拱長方形。4.3.2 平面布局一4.3.2.1 沼氣池應有平面布局設計，在征得用戶同意后，方可進行施工設計。4.3.2.2 平面布局應符合下列要求：a）充分利用土地資源，平面布局緊湊；b）廁所與畜圈分設；c）進、出料方便；d）導氣管和輸氣管不被損害;e）進、出料間中線夾角應大于90°,進料間蹲位板面應高于發(fā)隙間平面，出

4、料間應低于發(fā)隙間平面。4.3.2.3 采用鋼筋混凝土板建池或有進草料習慣的沼氣池應增設活動蓋。4.3.2.4 進、出料間都必須加蓋板，蓋板應采用具有足夠強度等級的構件。進、出料間四周應作表面處理。4.4 厭氧發(fā)酯間容積4.4.1 發(fā)酪間容積計算公式V=(V1-V2)K1(1)式中：V-發(fā)酪間容積m3;V1-發(fā)酯料液體積m3;V2-氣室容積m3;K1-容積保護系數(shù)，取0.91.05o4.4.1.1 發(fā)料液體積;V1=(n1+n2)k2+n3T(2)式中：V1-發(fā)酯料液體積m3;n1是產人糞便總量。按常住人口X0.006m3/頭，d0.0013m3/頭，d取值m3;n2一是產牲畜糞便總量。按養(yǎng)豬頭

5、數(shù)X0.006m3/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一原料滯留期(d);蔬菜區(qū)t取30,平壩農業(yè)區(qū)取35,丘陵農區(qū)取40。4.4.1.2 氣室容積V2=1/2V1K3(3)式中：V1-發(fā)酯料液體積m3;V2一氣室容積m3;K3一原料產氣率，按本規(guī)范4.1.2取值。4.4.2 發(fā)酪間的容積不小于6.0m3,(養(yǎng)豬超過10頭或養(yǎng)牛超過3頭的農戶)應采用其它工藝，進行施工設計時，應在有關參數(shù)上作調整。5、沼氣幾何尺寸的確定一5.1 發(fā)隙間容積和幾何尺寸按4.4.1計算出容積后，再按下式計算池蓋削球體，池底削球體和圓柱體池身的幾

6、何尺寸。發(fā)隙間總容積按下式計算：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)隙間池蓋削球體凈容積和矢高。5.1.2.1 按下式計算池蓋削球體矢高。f1=D/a1(4)式中：f1-池蓋削球體矢高m；D一圓柱體形池身直徑m；a1一直徑矢高的比值，取56。5.1.2.2按下式計算池蓋削球體凈容積Q1=兀/6f1(3R2-R)(5)式中：Q1一池蓋削球體凈容積m3;兀一圓周率，取3.1416;f1一池蓋削球體矢高m；R一池身圓柱體內半徑mo1.1.3 發(fā)隙間池身圓柱體將容積和池墻高度1.1.3.1 發(fā)隙間池身圓柱體凈容積Q2=V-Q1-Q3(6)式中：Q2一發(fā)隙間池身圓柱體凈容積m3;

7、V一發(fā)酪間總容積m3;Q1一池蓋削球體凈容積m3;Q3一發(fā)隙間池底削球體凈容積1.1.3.2 發(fā)隙間池身圓柱體同度H=Q2/兀R2(7)式中：兀一圓周率，取值3.1416;R一發(fā)隙間池身圓柱體半徑m；H一發(fā)隙間池身圓柱體高度m。1.1.4 發(fā)隙間池底削球體矢高和凈容積。1.1.4.1 按下式計算池底削球體矢高。f2=D/52(8)式中：f2一池底削球體矢高m；D一池身圓柱體直徑m；a2一直徑與池底矢高的比值，取值810。1.1.5 按下式計算池底削球體凈容積。Q3=%/6f2(3R2-f22)(9)式中：Q3一發(fā)酪間池底削球體凈容積m3;兀一圓周率，取3.1416;f2一池底削球體矢高m;R一

8、池身圓柱體內半徑mo5.2 表面積發(fā)酪間內總表面積按下式計算S=S1+S2+S3(10)式中：S內總表面積m2;S1一池蓋削球體內表面積m2;S2一池身圓柱體內表面積m2;S3-池底削球體內表面積m2。5.2.1 池蓋削球體球面內表面積計算。5.2.1.1 按下式計算池蓋削球面曲率半徑：p1=D2+4f12/8f1=R2+f1/2f1(11)式中：p1一池蓋削球面曲率半徑m;R一池身圓柱體內半徑m;D一池身圓柱體內直徑m；f1一池畫削球體內表面矢高m。5.2.1.2 按下式計算池蓋削球內表面積S1=2兀p1f1=兀(R2-+-R-)(12)式中：S1一池蓋削球面內表面積m2;R一池身圓柱體半徑

9、m；p1一池蓋削球面曲率半徑m；f1一池蓋削球面矢高m；兀一圓周率，取3.1416。5.2.2 圓柱體池身內表面積S2=兀DH(13)式中：S2一池身圓柱體內表面積m2;D一池身內圓柱體直徑m;H一池身圓柱體高度m；兀一圓周率，取3.1416。5.2.3 池底削球體內表面積5.2.3.1 按下式計算池底削球體曲率半徑p2=D2+4f1a2/8f2=R2+f22/2f-2(14)4中：p2一池底削球體曲率半徑m；D一池身圓柱體內直徑m；R一池身圓柱體內半徑m;f2一池底削球體內矢高5.2.3.2 按下式計算池度削球體內表面積S3=2兀p2f2=兀（R2+-f-2-2-）（15）式中：S3-池底削

10、球體內表面積m2;p2一池底削球體曲率半徑m;f2一池氏削球體矢高m；R一池身圓柱體內半徑m；兀一圓周率，取3.1416。5.3 進料間5.3.1 進料間由蹲位板，進料口（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X寬X厚=720mmx420mmx80mm,中部預留長*寬=360mmx150mm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，為達到防蛆效果，應在中部方孔下增加高度120mm,寬度為40mm的防蛆線。有條件的應在內表面貼光面瓷磚或玻璃。2.3.1 進料口（管）由上部長方形槽和下部圓管組成。a）上

11、中長方形槽幾何尺寸是長x寬><深=600mmx320mmx500mm；b）下中園管宜采用200-300預制混凝土管或現(xiàn)澆混凝土管，管與池墻角不小于30°5.3.2 有條件的農戶應在進料前增設人糞處理裝置，其容積按下式計算：Q4=n1XmX30+1000（16）式中：Q4一人糞處理坑容積m3;n1一人均日產糞便量kg；m一進廁人數(shù)，人；30糞便處理時間，天。5.4 出料間（水壓間）5.4.1 出料間有三個作用：a）出渣；b）進池維修；c）調節(jié)池內壓力；d）控制最小投料量。5.4.2 出料間設計應符合下列要求：a）最大投料量水平線以上為水壓間，水壓間的斷面（水平斷面）可以是圓

12、形，也可以是橢圓形或長主形；b）發(fā)隙間與出料間相連通的門洞幾何尺寸是：高度按4.1.3最小投料量計算，寬度500mm700mm。5.5 發(fā)隙間與出料間的幾何尺寸，可按附表選用。6、沼氣池的結構設計6.1 結構設計的一般規(guī)定6.1.1 可采用傳與現(xiàn)澆混凝土、石料與現(xiàn)澆混凝土、鋼筋混凝土預制砌塊與現(xiàn)澆混凝土組合結構，也可采用全混凝土結構。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，不得采用砌塊結構。6.1.2 使用本規(guī)范時，對于一般性荷載的確定、構件截面計算和地基基礎設計等，應按相應的國家標準或規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行。對于興建在地震區(qū)、濕陷性黃土或膨脹土等地區(qū)的沼氣池結構設計，還應符合現(xiàn)

13、行的有關標準和規(guī)范規(guī)定。6.2 荷載6.2.1 沼氣池的設計荷載，按GBJ9原則，按其性質可分為下列兩類：a）恒荷載：包括結構自重、土壓力（土的豎向和側向壓力）等；b）活荷載：包括水壓力（池內料液液壓力、地下水壓力、浮托力、設計水壓力等設施（畜欄、食槽等）荷載和人、畜荷載等。6.2.2作用于各部的荷載1.1.1.1 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變量，它隨半張角的減少而相應減少，設計時，填土容重一般取18KN/m3c）活荷載：地面

14、的均布荷載標準值一般取2KN/m2;d）氣壓荷載：一般取12kp。1.1.1.2 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）地下水產生的靜水壓力；e）池內發(fā)酯料液液壓荷載；f）池內氣壓荷載。1.1.1.3 作用于沼底上的荷載：a）垂直于池底內壁的池氣氣壓荷載；b）池內發(fā)酯料液液壓荷載；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）地基土對池底的反作用力；f）地下水上浮力。6.3荷載組合、在設計中應按最不利荷載組合計算。1.1.1.4 荷載組合6.3.1.1對池蓋徑向力最不利組合是：池蓋自重+覆土荷載+地面活荷載。1.

15、1.1.5 對池蓋環(huán)向力最不利組合是：池蓋自重+覆土荷載+氣壓荷載。1.1.2 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)合作用產生的水平推力。1.1.3 池墻荷載組合。1.1.3.1 施工階段：強度未達設計標號，應按實際標號進行驗算，其荷載除自重外，還應考慮墻外回填土時的夯實預壓力。1.1.3.2 使用階段：a）對環(huán)向拉力，無地下水作用，無地面活荷載作用時投料產氣階段為最不利；b）對彎矩，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。1.1.4 池底荷載組合空池為最不利情況，此時的荷載為池底地基反力及沿圓周均勻分布的池身線荷載。在進行池底地基強度

16、驗算時，投料產氣階段為最不利情況；在沼氣池抗浮驗算時，空池為最不利情況。6.4 構造要求一6.4.1 用于修建沼氣池的砌塊和砂漿，按GBJ3-的規(guī)定，應符合下列強度等級要求：a）燒結普通傳的強度等級：MU10M?"b）混凝土砌塊的強度等級：MU15MU20c）石材的強度等級：MU30MU40d）砂漿強度等級：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GBJ10-8921.1的規(guī)定，應符合下列強度要求：a）現(xiàn)澆混凝土強度等級不低于C15;b）預制鋼筋混凝土的強度等級不低于C20o根據(jù)GBJ10-89第7.1.1條的規(guī)定，預制鋼筋混凝土板的厚度小于150mm時，鋼筋間距不大于200mm,鋼筋直徑不小于6.5mm。6.4.3 各部位的斷面要求：a）球形池蓋的混凝土厚度不小于60mm;b）池墻厚度：用于弧形