小型沼氣工程的沼氣池類型淺析

吳 鳳

(湖北省農村能源辦公室， 武漢 430070)

小型沼氣工程的沼氣池類型淺析

吳 鳳

(湖北省農村能源辦公室， 武漢 430070)

湖北省小型沼氣工程的沼氣池類型主要有4種：地下圓柱水壓式沼氣池、地下隧道水壓式沼氣池、一體化沼氣池和分離濕式貯氣柜沼氣池。文章結合建設條件、施工難度等因素，對不同沼氣池建設類型進行總結，旨在推動湖北省小型沼氣工程項目發展。

小型沼氣工程； 建設； 類型

近年來，隨著農村生產生活方式的轉變和城鎮化的推進，湖北省以家庭為主的分散式養殖模式正向集中養殖小區和規?；B殖場發展[1]。規模化、集約化、標準化養殖以其經濟效益好的優勢得以快速發展，畜禽養殖的廢棄物也隨之加劇，對環境造成的面源污染也越來越嚴重[2]。畜禽糞便作為一種生物質能源，經厭氧消化產生沼氣的轉化率為20%～40%[3]，截至2013年底，處理農業廢棄物沼氣集中供氣戶已經達到158萬戶[4]。

小型沼氣工程單體發酵容積為20 m3～300 m3[5]，湖北省實際建設的單體發酵容積是50 m3～300 m3。沼氣池池體按儲氣方式、幾何形狀、埋設位置、建池材料等分類[6]。目前湖北省實際推廣應用的小型沼氣工程主要有地下圓柱水壓式、地下隧道水壓式、半地下產氣貯氣一體化及地下圓柱式或地下隧道式配套分離濕式貯氣柜4種不同類型[7]。

1 不同池型沼氣池結構

1.1 地下圓柱水壓式沼氣池

類似于傳統的戶用沼氣池放大，主要由進料間、圓柱形發酵間、削球殼池拱、反削球殼池底和出料間組成[7]，具體見圖1。

1.2 地下隧道水壓式沼氣池

主要由進料間、長方形池體、拱形池頂、斜底和出料間組成，可兩池或多池并聯[7]，單池結構示意見圖2。

圖1 地下圓柱水壓式沼氣池結構示意圖

圖2 地下隧道水壓式沼氣池結構示意圖

1.3 一體化沼氣池

主要由發酵間和貯氣間組成。發酵間與貯氣間合建，發酵間為圓柱形建于地下，發酵間頂部采用半球形柔性氣囊作為貯氣裝置[7]，氣囊外部由鋼制薄壁筒體保護外殼，具體見圖3。

1.4 分離濕式貯氣柜沼氣池

由地下圓柱式或地下隧道式發酵池和濕式貯氣柜組成，發酵池構造是在地下圓柱水壓式或地下隧道水壓式基礎上去掉水壓間，同時配套濕式貯氣柜[8]，濕式貯氣柜由浮罩和水封池組成具體見圖4。

圖3 一體化沼氣池結構示意圖

圖4 濕式貯氣柜結構示意圖

2 4種不同池型的實踐比較

2.1 地下圓柱水壓式沼氣池

該類沼氣池多采用鋼筋混凝土結構。發酵間結構為圓柱形，單體容積通常設計為50 m3～80 m3，灌頂蓋的活荷載標準值可取2.0 kN·m-2[9]，單體容積增加，將加大設計和施工的難度。池體主體多建在地下保溫層(地下6 m為恒溫[1])，多用于丘陵地帶，山區及地下水位低的平原地區，我省鄂州和團風縣等地多建這種類型的小型沼氣池。

2.2 地下隧道水壓式沼氣池

該類沼氣池多采用鋼筋混凝土，混凝土灌注時需內外夾模，制模成本高。單節池體長度不宜超過20 m，對于建設較大池容、建設場地長度受限和地下水位高的地區，可采用兩池或多池并聯方式降低池體長度和埋地深度[7]。實際建設中可設計傾斜角度或多個進料口，通過物流流動及進料沖擊力，預防結殼；實際發酵使用的糞源如果泥沙含量高，一般選用沉砂池或除砂器[9]。該類池型可用于地下水位較高的江漢平原，湖北省洪湖市、公安縣等地多建這種類型的小型沼氣池。

2.3 一體化沼氣池

該類沼氣池多采用鋼筋混凝土和鋼結構[9]。發酵間和貯氣間合建，用氣囊作為發酵間的頂蓋減少了拱頂的施工難度和建造周期，同等容積造價比分離濕式貯氣柜式便宜。該類沼氣池工作壓力較低，沼氣需采用增壓風機輸送，以保證供氣壓力穩定，通常用于池容較大、供氣距離較遠的地區，湖北省保康縣等地多建這種類型的小型沼氣池。

2.4 分離濕式貯氣柜沼氣池

該類沼氣池同等容積發酵間的最大投料量大于水壓式沼氣池，出料間容積小于水壓式沼氣池的水壓間容積，沼氣池的工作壓力為3000 Pa～3500 Pa，因此發酵間的建池結構強度要求低于水壓式沼氣池。儲氣裝置是解決沼氣發酵系統沼氣均衡生產與用戶對沼氣不均衡使用之間的矛盾，保證沼氣均衡供應[9]，我省東寶區等地多建這種類型的小型沼氣池，1處15 m3標準的濕式貯氣柜建設成本約為2萬元。

3 結論

地下圓柱水壓式沼氣池一般適用于發酵容積小于等于100 m3，地下水位低，建設場地面積有限的小型沼氣項目，與隧道式沼氣池相比，同等容積下造價比隧道式低。

地下隧道水壓式沼氣池由于其結構特點易于線性放大，可增加池容積，適用于發酵容積大于100 m3、地下水位高、建設場地充裕，尤其以沉渣含量少的糞源為主要發酵原料的小型沼氣項目。

一體化沼氣池占地小、施工便捷，沼氣貯量大，適用于發酵容積大于200 m3，地下水位高、建設場地面積有限、供氣距離較遠、有電力保障和業主資金相對充裕的小型沼氣項目。

分離濕式貯氣柜沼氣池適用于發酵容積大于100 m3，場地面積充裕，以穩定供氣為主且供氣距離較遠的小型沼氣項目。

[1] 蔡曉勇.淺析小型沼氣工程建設與管理[J].農業工程技術，2014(21)：61.

[2] 劉寶存，趙同科.農業面源污染綜合防控技術研究與應用[M].北京：中國農業科學技術出版社，2011.

[3] 楊廣忠.城市生物垃圾與畜禽糞便中溫聯合厭氧消化研究[D].沈陽：沈陽航空工業學院，2010.

[4] 農業部農業生態與資源保護總站.2014農業資源環境保護與農村能源發展報告[M].北京：中國農業出版社，2013.

[5] NY/T667-2011，沼氣工程規模分類標準[S].

[6] 徐長存.《全國農村沼氣工程建設規劃》貫徹實施與農村沼氣服務體系建設方案及鄉村服務網點建設標準全書[M].北京：中國農業出版社，2007.

[7] 蔣麥峰.新農村沼氣工程建設新技術、新工藝優化設計與工程規劃、預算定額編制及工程審批、資金監控稽查應用手冊[M].北京：中國農業出版社，2009.

[8] 鄧良偉，等.沼氣工程[M].北京：科學出版社，2015.

DigesterTypesofSmallBiogasProjectsinHubeiProvince/

WUFeng/

(RuralEnergyOfficeofHubeiProvince,Wuhan430070,China)

There are mainly four digester types in small biogas project development in Hubei province, including the hydraulic style of cylindrical biogas digester, the hydraulic style of tunnel biogas digester, integrate biogas digester and wet gas holder separated biogas digester. The construction condition and construction difficulties of these digester type were summarized and compared, aiming at promoting the development of small biogas project in Hubei province.

Small biogas project； construction； type

2016-06-28

2016-10-25

吳 鳳(1982-)，女，山東萊州人，碩士，主要從事沼氣工程類項目管理和秸稈利用類項目管理工作，E-mail: nyxw721@163.com

S216.4

B

1000-1166(2017)04-0089-02