專利名稱：新型耐低溫發(fā)酵沼氣池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種新型保溫沼氣池，屬于沼氣設(shè)施技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
發(fā)展沼氣是我國新能源建設(shè)的重要發(fā)展方向，南方由于氣候比較適宜，沼氣工程發(fā)展 比較迅速，但北方地區(qū)由于自然氣侯條件限制，在低溫季節(jié)普通沼氣池里微生物很難發(fā)酵， 冬季產(chǎn)氣率低甚至不產(chǎn)氣，長達(dá)數(shù)月無法正常供氣，使得用戶失去信心，有條件建池的用 戶也不愿建池。因此，沼氣池越冬問題己成為制約北方沼氣發(fā)展的一個(gè)重要瓶頸，也是我 國沼氣行業(yè)亟待解決的首要。
沼氣池的越冬， 一直是困擾廣大用戶及業(yè)內(nèi)人士的技術(shù)性問題，通常的做法只是對(duì)于 普通沼氣池采取一些簡單的保溫與升溫措施，常見的方法如下
1室內(nèi)(廄舍內(nèi))建池、保溫暖棚、暖圈以及太陽能等設(shè)施保溫；
2傳統(tǒng)的加大菌種投入量、加入釀熱性原料、池頂覆蓋秸稈以及加入熱水等手段保溫；
3利用生物能傳導(dǎo)，增加池溫。 由于暖棚等設(shè)施性建設(shè)成本較高， 一般用戶無力承受；而傳統(tǒng)的保溫技術(shù)又受到馬糞、 熱水等資源的諸多限制；利用生物能傳導(dǎo)，由于發(fā)酵原料需要每年更換2-3次，操作麻煩。 況且對(duì)于地下水位較高地區(qū)，以上保溫效果也不甚理想。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有沼氣池技術(shù)方面的不足，本實(shí)用新型提供一種中小型耐低溫保溫沼氣池，本 實(shí)用新型的沼氣池可以解決北方普通沼氣池越冬的一系列問題。 綜述
本實(shí)用新型沼氣池為夾芯結(jié)構(gòu)，包括由外殼和內(nèi)芯，其技術(shù)特點(diǎn)主要是外殼由砌體 和混凝土組成，是主要受力承載體，而內(nèi)芯由保溫材料組成，是主要的保溫體，阻斷沼氣 池內(nèi)外的熱交換，達(dá)到保溫的目的。本實(shí)用新型的沼氣池在北方使用，能夠克服由于外界 氣溫的降低，沼氣池里微生物不發(fā)酵的問題，提高北方冬天沼氣池產(chǎn)氣率。在北方冬季同 等條件下可以比普通沼氣池提高約30%的產(chǎn)氣率。 技術(shù)方案詳述
本實(shí)用新型的耐低溫發(fā)酵沼氣池，包括池墻，池拱，池底，進(jìn)料口，水壓間，其特征 在于，池墻為內(nèi)、外墻組成的圓柱形夾芯結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外墻之間是保溫層，保溫層內(nèi)填充有 保溫材料；池墻上部是削球殼形狀的混凝土池拱承載體，混凝土池拱承載體外是池拱保溫 層，池拱保溫層外是池拱防水層，在池墻與池拱的結(jié)合處設(shè)鋼筋混凝土圈梁。
上述鋼筋混凝土圈梁的尺寸根據(jù)池墻的厚度確定，優(yōu)選的鋼筋混凝土圈梁的寬度至少 不小于池墻總厚度，鋼筋混凝土圈梁的高度以0.8 1倍圈梁的寬度。本實(shí)用新型設(shè)置鋼筋 混凝土圈梁不僅可以把池拱自重及上覆土荷載、活荷載通過圈梁傳給周圍地基和池墻，還 可以把內(nèi)外池墻聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體共同承擔(dān)水平和豎向荷載，使整個(gè)沼氣池的內(nèi)外池墻、池 拱、池底有機(jī)的成為一個(gè)整體。
上述混凝土池拱承載體外的池拱保溫層厚3-5cm，保溫材料選自珍珠巖或保溫砂漿。 上述的沼氣池的內(nèi)、外墻均為磚砌體，在內(nèi)墻底部砌體內(nèi)設(shè)置鋼筋。 上述的沼氣池的內(nèi)、外墻之間保溫層的保溫材料選自珍珠巖、碎泡沫、爐灰渣、鋸末 或聚苯顆粒。具體保溫材料及保溫材料的厚度可以根據(jù)不同氣候條件選擇，如冬季氣溫較 低的地區(qū)，應(yīng)選擇保溫性能高的保溫材料，如珍珠巖、聚苯顆粒等，保溫材料的厚度也要 相對(duì)厚些。
上述的沼氣池的內(nèi)、外墻之間保溫層的保溫材料的厚度優(yōu)選如下珍珠巖、聚苯顆粒
保溫材料厚度不低于5cm，碎泡沫、爐灰渣或鈮末保溫材料的厚度不小于8cm。
本實(shí)用新型的耐低溫發(fā)酵沼氣池的池底是返削球形狀的保溫池底，由下往上依次為防 水層、保溫層、混凝土池底面。根據(jù)土質(zhì)要求，還可以在防水層下增設(shè)砂石墊層。
優(yōu)選的，上述保溫池底防水層按兩層制做第一層為l-2cm厚水泥砂漿，水灰比為 0.4，水泥與砂的重量比為l: 1，第二層為2-3mm厚素灰，水灰比為0.3。
優(yōu)選的，上述保溫池底防水層上面鋪設(shè)的保溫層厚3-5cm,優(yōu)選抗壓強(qiáng)度較高的保溫 材料，具體選自珍珠巖或保溫砂漿。
最后，在上述保溫池底的保溫層上鋪設(shè)混凝土澆注池底面。在土質(zhì)比較好時(shí)砂石墊層 可以取消。
上述的沼氣池外墻，根據(jù)地下水位的情況，還可在外墻的內(nèi)面加設(shè)防水層，沼氣池外 墻內(nèi)的防水層的結(jié)構(gòu)和做法與池底防水層相同。
上述的池拱防水層的結(jié)構(gòu)和做法和池底防水層做法相同。 進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案如下
沼氣池池墻的內(nèi)墻為120mm厚磚砌體，內(nèi)墻內(nèi)有密封層，密封層做法和普通沼氣池 一樣，在內(nèi)墻底部的砌磚內(nèi)布置直徑為6.5mm的鋼筋。外墻為53mm厚磚砌體，在施工 時(shí)先砌筑外墻，根據(jù)地下水位的要求做防水層，在外墻內(nèi)部做防水層。
進(jìn)料口和水壓間的結(jié)構(gòu)與上述池墻相同，采用夾芯結(jié)構(gòu)，進(jìn)料口、水壓間的頂部澆 注混凝土，使其內(nèi)外砌體形成一個(gè)整體。進(jìn)料口、水壓間分別通過進(jìn)料管、出料管與沼氣 池連通。進(jìn)料管、出料管為內(nèi)徑300-400mm，長度為800-1 OOOmm的預(yù)制混凝土管。在管 的外側(cè)抹上3-5cm的保溫砂漿。
本實(shí)用新型沼氣池的池拱頂部中心開口處設(shè)有活動(dòng)蓋、蓄水圈，與現(xiàn)有技術(shù)沼氣池相 同。本發(fā)明優(yōu)選的蓄水圈內(nèi)徑為700mm，高度為400mm，在用黏土密封活動(dòng)蓋后，蓄水 圈里放進(jìn)150-200mm高度的水，放入的水有兩個(gè)作用 一是使粘土保持其粘性；二是檢 測活動(dòng)蓋處是否漏氣，起到水封的作用。
本實(shí)用新型耐低溫發(fā)酵沼氣池適于池容在6-30立方米的小型沼氣池。
本實(shí)用新型中耐低溫發(fā)酵沼氣池對(duì)保溫材料沒有特別的具體限定，用戶可以根據(jù)所處 地區(qū)氣候的不同，選擇不同保溫材料和相應(yīng)厚度。
本實(shí)用新型是為解決北方低溫下沼氣池耐低溫發(fā)酵技術(shù)的一種新型沼氣池，也是一種 為解決北方沼氣池越冬比較實(shí)用的沼氣池，可以作為在北方推廣使用的一種新型耐低溫沼 氣池。
本實(shí)用新型耐低溫發(fā)酵沼氣池與現(xiàn)有沼氣池相比有如下優(yōu)點(diǎn)
1、本實(shí)用新型的耐低溫發(fā)酵沼氣池解決了原沼氣池?zé)o法越冬或產(chǎn)氣量小的難題
通常條件下，沼氣微生物在8 6(TC范圍內(nèi)均可生長繁殖，但在常溫條件下，隨著溫 度的升高，發(fā)酵時(shí)間縮短、產(chǎn)氣量增加；隨著溫度的降低，發(fā)酵時(shí)間延長、產(chǎn)氣量減少； 采用本發(fā)明的耐低溫發(fā)酵沼氣池，由于保溫層的存在阻斷了池體熱量與外界進(jìn)行熱交換， 使得池內(nèi)微生物處于相對(duì)恒定的溫度環(huán)境中，可以不間斷發(fā)酵，因此產(chǎn)氣量大而均衡。
2、 本實(shí)用新型的耐低溫發(fā)酵沼氣池最大限度地提高了沼氣池的防水性與保溫性
通常沼氣池沒有在池體外做防水，因此對(duì)于地下水位較高的地區(qū)，沼氣池池底和池墻
常年泡在地下水中，不可避免池體要與其進(jìn)行熱交換，降低池內(nèi)溫度，影響了微生物的發(fā) 酵。而本發(fā)明的耐低溫發(fā)酵沼氣池由于在外墻內(nèi)側(cè)與池底做了防水層，防水層不僅阻斷了 地下水與內(nèi)部池體的接觸，還阻斷了內(nèi)部池體與周圍土體的接觸，況且在防水層內(nèi)還有一 層保溫層，因此本發(fā)明的耐低溫發(fā)酵沼氣池最大限度地提高了沼氣池的防水性與保溫性。
3、 沼氣池的環(huán)保與節(jié)能性
本實(shí)用新型中耐低溫發(fā)酵沼氣池對(duì)保溫材料沒有具體限定，用戶可以根據(jù)所處地區(qū)氣 候的不同，選擇不同保溫材料和相應(yīng)厚度，保溫材料如廢舊泡沫，經(jīng)粉碎后可以利用，爐 渣等多孔狀的材料都可以作為保溫材料利用，還有粉碎的顆粒塑料垃圾，也可以作為保溫 材料使用。因此本發(fā)明中耐低溫發(fā)酵沼氣池可以變廢為寶，更大限度的起到環(huán)保與節(jié)能性。
4、 使用壽命更長， 一次投資，投資成本相對(duì)較低
耐低溫發(fā)酵沼氣池由于沼氣池設(shè)有鋼筋混凝土圈梁，在內(nèi)墻下部設(shè)置了環(huán)繞通筋，把 內(nèi)外池墻、池拱、池底有機(jī)的連接成了一個(gè)整體，從力學(xué)結(jié)構(gòu)分析來講，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更合理， 與普通沼氣池相比可以延長10年以上壽命。耐低溫發(fā)酵沼氣池所用的保溫材料價(jià)格比較 低廉甚至是廢物回收利用，保溫材料和池體同時(shí)施工，因此耐低溫發(fā)酵沼氣池是一次性投 資，投資成本相對(duì)較低。


圖1是本實(shí)用新型的耐低溫發(fā)酵沼氣池平面示意圖。
圖2是耐低溫發(fā)酵沼氣池B-B剖面示意圖。
圖3是耐低溫發(fā)酵沼氣池A-A剖面示意圖。
其中，1、混凝土池拱，2、池拱防水層,3、池拱保溫層，4、鋼筋混凝土圈梁，5、內(nèi) 墻，6、鋼筋,7、外墻，8、內(nèi)、外墻之間的保溫材料，9、池底面，IO、池底保溫層,ll、池 底防水層，12、砂石墊層，13、蓄水圈，14、進(jìn)料口，15、水壓間，16、防水層，17、進(jìn)料管， 18、出料管，19、保溫層，20、活動(dòng)蓋。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型耐低溫發(fā)酵沼氣池做進(jìn)一步說明，實(shí)施例中未詳加說明 的均按本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)。
實(shí)施例l: 10立方米耐低溫發(fā)酵沼氣池
結(jié)構(gòu)如圖1一3所示，沼氣池放線半徑為L65米，池深2. 13米；
沼氣池包括池墻，池拱，池底，進(jìn)料口，水壓間，池墻為內(nèi)墻5與外墻7組成的圓柱 形夾芯結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外墻之間是保溫層，保溫層內(nèi)填充有保溫材料8粉碎的廢舊泡沫顆粒； 池墻上部是削球殼形狀的混凝土池拱1承載體，混凝土池拱1承載體外是池拱保溫層3, 保溫材料是4cm厚閉孔珍珠巖顆粒，池拱保溫層3外是池拱防水層2，在池墻與池拱的結(jié) 合處設(shè)鋼筋混凝土圈梁4。
上述混凝土池拱1的混凝土等級(jí)為C20，池拱高度為600mm，混凝土的厚度為10cm。 沼氣池池墻的外墻厚度為53mm厚，池墻高為1000mm，根據(jù)地下水位的要求在外墻內(nèi) 面做防水層，外墻防水層的結(jié)構(gòu)和做法與池底防水層一樣，防水層的高度大于全年最高地
下水位高度。
沼氣池池墻的內(nèi)墻5厚度為120mm厚，在內(nèi)墻5和外墻7間隙5cm，池墻高為1000mm, 在池墻底部四層磚砌體內(nèi)布置四根直徑為6. 5mm的通長鋼筋6，在內(nèi)墻5內(nèi)部按照常規(guī)工 藝進(jìn)行密封處理。
池墻頂部與池拱的結(jié)合處澆注鋼筋混凝土圈梁4，混凝土等級(jí)為C20，圈梁截面尺寸 為240mmx240mm，按構(gòu)造配置四根直徑為10mm的通長鋼筋,按構(gòu)造配置間距200mm直 徑6.5mm的箍筋。
耐低溫發(fā)酵沼氣池的池底是返削球形狀的保溫池底，由下往上依次為砂石墊層12、 防水層ll、保溫層IO、混凝土池底面9。池底防水層按兩層制做第一層做法為抹1.5cm 厚水泥砂漿，水灰比為0.4，水泥砂為1: 1，第二層做法為抹3mm厚素灰，水灰比為 0..3，在防水層上面鋪設(shè)3cm厚保溫材料閉孔珍珠巖，然后鋪設(shè)混凝土澆注池底，混凝土 等級(jí)為C20，對(duì)池底混凝土進(jìn)行振實(shí)，池底混凝土厚度為10cm，池底矢高為375mm。
水壓間15與進(jìn)料口 14結(jié)構(gòu)與池墻相同，先砌筑外墻，然后砌筑內(nèi)墻，放入保溫材料 廢舊泡沫顆粒，墻與保溫材料厚度同池墻。在頂部澆注素混凝土，使內(nèi)外墻成為一個(gè)整體。
進(jìn)、出料管17、 18與池頂活動(dòng)蓋20的結(jié)構(gòu)和尺寸與普通10立方米沼氣池相同，池體 澆注完畢后，開始回填土，回填土厚度要大于25cm，最后澆注地坪，地坪厚度以8-12cm 為宜，地坪的高度要與池蓋一致，地坪面積要覆蓋整個(gè)沼氣池。
本實(shí)施例適用于氣溫為冬季平均溫度為零上6度左右。
實(shí)施例2: IO立方米耐低溫發(fā)酵沼氣池 結(jié)構(gòu)如圖l一3所示。
所用的保溫材料池底為閉孔珍珠巖顆粒6cm厚，池墻為粉碎的廢舊泡沫顆粒。池頂為 保溫砂漿，沼氣池放線半徑為1. 70米，池深2. 13米。結(jié)構(gòu)如實(shí)施例1所述,不同之處在于
(1) 池底防水層ll，第一層為1.5cm厚水泥砂漿，水灰比為0.4，水泥砂為l: 2, 第二層為3mm厚素灰，水灰比為0..3，在防水層上面鋪設(shè)6cm厚抗壓強(qiáng)度比較高的保溫 材料閉孔珍珠巖，然后鋪設(shè)混凝土澆注池底面9。
(2) 池墻頂部澆注鋼筋混凝土圈梁4，混凝土等級(jí)為C20，圈梁截面尺寸為280mm x240mm，按構(gòu)造配置四根直徑為10mm的通常鋼筋,按構(gòu)造配置間距200mm直徑6.5mm 的箍筋。
其他與實(shí)施例l相同。本實(shí)施例特別適用于冬季平均溫度為零度左右的地區(qū)。 實(shí)施例3: 10立方米耐低溫發(fā)酵沼氣池(冬季平均溫度為零下4度左右) 結(jié)構(gòu)如圖1一3所示，所用的保溫材料池底為閉孔珍珠巖顆粒，內(nèi)、外墻之間填充的保
溫材料為粉碎的廢舊泡沫顆粒，池頂保溫材料為聚苯顆粒，厚6cm。沼氣池放線半徑為1. 80
米，池深2. 13米；
池底防水層11同實(shí)施例2，池底混凝土厚度為10cm，池底矢高為375mm。 內(nèi)墻和外墻間隙10cm，填充粉碎的廢舊泡沫顆粒，把內(nèi)外墻間隙充滿。 池墻頂部澆注鋼筋混凝土圈梁4同實(shí)施例2。
其他未詳加說明的均與實(shí)施例1相同。本實(shí)施例特別適用于冬季平均溫度為零下4度 左右的地區(qū)。
實(shí)施例4: 30立方米耐低溫發(fā)酵沼氣池(冬季平均溫度為零度左右)
結(jié)構(gòu)如圖1 —3所示，沼氣池放線半徑為2. 05米，池深3.4米；所用的保溫材料池 底為閉孔珍珠巖顆粒6cm厚，池墻內(nèi)、外墻之間充滿粉碎的廢舊泡沫顆粒8cm，池頂為保
溫砂漿6cm厚。
(1) 池底與實(shí)施例2相同。
(2) 池墻如實(shí)施例l，所不同的是內(nèi)墻5、外墻7的間隙8cm，在池墻底部六層磚砌 體內(nèi)每層布置兩根直徑為6. 5隨的鋼筋6，六層以上每隔兩層磚布置兩根直徑為6. 5mm的 鋼筋6。
(3) 混凝土池拱的混凝土等級(jí)為C25，池拱高度為600mm,混凝土的厚度為15cm,在 上面鋪設(shè)保溫砂漿，然后做上防水層。
其他未詳加說明的均與實(shí)施例1相同。本實(shí)施例特別適用于冬季平均溫度為零度左右 的地區(qū)。
權(quán)利要求1、耐低溫發(fā)酵沼氣池，包括池墻，池拱，池底，進(jìn)料口，水壓間，其特征在于，池墻為內(nèi)、外墻組成的圓柱形夾芯結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外墻之間是保溫層，保溫層內(nèi)填充有保溫材料；池墻上部是削球殼形狀的混凝土池拱承載體，混凝土池拱承載體外是池拱保溫層，池拱保溫層外是池拱防水層，在池墻與池拱的結(jié)合處設(shè)鋼筋混凝土圈梁。
2、 如權(quán)利要求1所述的耐低溫發(fā)酵沼氣池，其特征在于混凝土池拱承載體外的池拱 保溫層厚3-5cm,保溫材料選自珍珠巖或保溫砂漿。
3、 如權(quán)利要求1所述的耐低溫發(fā)酵沼氣池，其特征在于所述沼氣池的內(nèi)、外墻均為 磚砌體，在內(nèi)墻底部砌體內(nèi)設(shè)置鋼筋。
4、 如權(quán)利要求1所述的耐低溫發(fā)酵沼氣池，其特征在于所述的沼氣池的內(nèi)、外墻之 間保溫層的保溫材料選自珍珠巖、碎泡沫、爐灰渣、鋸末或聚苯顆粒。
5、 如權(quán)利要求1所述的耐低溫發(fā)酵沼氣池，其特征在于所述的沼氣池的內(nèi)、外墻之 間保溫層的保溫材料的厚度優(yōu)選如下珍珠巖、聚苯顆粒保溫材料厚度不低于5cm，碎泡 沫、爐灰渣或鋸末保溫材料的厚度不小于8cm。
6、 如權(quán)利要求1所述的耐低溫發(fā)酵沼氣池，其特征在于所述的池底是返削球形狀的 保溫池底，由下往上依次為防水層、保溫層、混凝土池底面。
7、 如權(quán)利要求6所述的耐低溫發(fā)酵沼氣池，其特征在于所述的池底的防水層下還設(shè) 有砂石墊層。
8、 如權(quán)利要求1所述的耐低溫發(fā)酵沼氣池，其特征在于所述的池底防水層按兩層制 做第一層為l-2cm厚水泥砂漿，水灰比為0.4，水泥與砂的重量比為1:1，第二層為2-3mm 厚素灰，水灰比為0.3。
9、 如權(quán)利要求1所述的耐低溫發(fā)酵沼氣池，其特征在于所述的池底鋪設(shè)的保溫層厚 3-5cm，選自珍珠巖或保溫砂漿。
10、 如權(quán)利要求1所述的耐低溫發(fā)酵沼氣池，其特征在于所述的進(jìn)料口和水壓間的結(jié) 構(gòu)為夾芯結(jié)構(gòu)。
專利摘要一種耐低溫發(fā)酵沼氣池，屬于沼氣池技術(shù)領(lǐng)域。池墻為內(nèi)、外墻組成的圓柱形夾芯結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外墻之間是保溫層，保溫層內(nèi)填充有保溫材料；池墻上部是削球殼形狀的混凝土池拱承載體，混凝土池拱承載體外是池拱保溫層，池拱保溫層外是池拱防水層，在池墻與池拱的結(jié)合處設(shè)鋼筋混凝土圈梁。保溫材料層發(fā)揮保溫作用阻斷池體與外界進(jìn)行熱交換，以達(dá)到北方在低溫季節(jié)沼氣池正常發(fā)酵與產(chǎn)氣。通過設(shè)置鋼筋混凝土圈梁與在砌體內(nèi)放置鋼筋，把內(nèi)外池墻與池底、池拱有機(jī)連接成一個(gè)整體，承載能力大大提高。本實(shí)用新型適于6～30立方米池容的沼氣池。
文檔編號(hào)C12M1/107GK201071366SQ200720025369

公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2007年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月24日
發(fā)明者英 劉, 利 姚, 曹德賓, 王艷芹, 袁長波, 邊文范 申請(qǐng)人:山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所