1、無農村家用沼氣池設計規范1、范圍本標準規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。本標準適用于磚、水泥為建筑材料，人畜糞便為主要發酵原料的半連續發酵的家用小型(發酵間 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GBJ 3-88 砌體結構設計規范GBJ9-87 建筑結構荷載規范GBJ10-89 混凝土結構設計規范3 、設計原則3.1 沼氣池宜

2、建在畜圈或廁所地表以下，進料間與人、畜糞入口相連通。3.2 堅持適用、衛生、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 K2.65。3.5 正常使用壽命 20 年以上。4、設計要求4.1 設計技術參數。4.1.1 沼氣壓力。4.1.1.2 最大工作壓力 13KPa。4.1.2 產氣率：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 最小投料量按發酵間總容積的 50%。4.1.3.2 最大投料量按發酵間總容積的 90%。4.1.4 貯氣量 正常貯氣量為日產氣量的 50%。4

3、.2 工藝流程人畜糞便(青草及農業廢物)進料間厭氧發酵間水壓(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厭氧發酵間。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，可將發酵間設計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

4、高于發酵間平面，出料間應低于發酵間平面。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。無4.4 厭氧發酵間容積4.4.1 發酵間容積計算公式V=(V1-V2)K1 -（1）式中：V-發酵間容積 m3；V1-發酵料液體積 m3；V2-氣室容積 m3；K1-容積保護系數，取 0.91.05。4.4.1.1 發酵料液體積；V1=(n1+n2)k2+n3T-（）式中：V1-發酵料液體積 m3；n1 是產人糞便總量。按常住人口0.006m3/頭，d0.0013m3/頭，d 取值

5、 m3；n2是產牲畜糞便總量。按養豬頭數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，取值 0.51.0；T 原料滯留期(d)；蔬菜區 t 取 30，平壩農業區取 35，丘陵農區取 40 。4.4.1.2 氣室容積V21/2V1K3-(3)式中：V1-發酵料液體積 m3；V2 -氣室容積 m3；K3 -原料產氣率，按本規范 4.1.2 取值。4.4.2 發酵間的容積不小于 6.0m3，(養豬超過 10 頭或養牛超過 3 頭的農戶)應采用其它工藝，進行施工設計時，應在有關參數上作調整。5、沼氣幾何尺寸的確定5.1 發酵間容積和幾何

6、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何尺寸。無發酵間總容積按下式計算：5.1.1 沼氣池的直徑根據用戶平面布置確定。5.1.2 發酵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。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池身圓柱體內半徑 m。5.1.3 發酵間池身圓柱體將容積和池墻高度5.1.3.1

7、發酵間池身圓柱體凈容積Q2=V-Q1-Q3-(6)式中：Q2發酵間池身圓柱體凈容積 m3；V發酵間總容積 m3；Q1池蓋削球體凈容積 m3；Q3發酵間池底削球體凈容積 m3。5.1.3.2 發酵間池身圓柱體同度H=Q2/R2-(7)式中：圓周率，取值 3.1416；R發酵間池身圓柱體半徑 m；H發酵間池身圓柱體高度 m。無5.1.4 發酵間池底削球體矢高和凈容積。5.1.4.1 按下式計算池底削球體矢高。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 按下式計算池底削球體凈容積。Q3=/6f2(3R2-f22)-(9)式

8、中：Q3發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池身圓柱體內半徑 m。5.2 表面積發酵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池蓋削球體內表面積 m2；S2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：1=D2+4f12/8f1=R2+f1/2f1-(11)式中：1池蓋削球面曲率半徑 m;R池身圓柱體內半徑 m；無D池身圓柱體內直徑 m；f1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

9、=21f1=(R2+R) -(12)式中： S1池蓋削球面內表面積 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 圓柱體池身內表面積S2DH-(13)式中：S2池身圓柱體內表面積 m2；D池身內圓柱體直徑 m；H池身圓柱體高度 m；圓周率，取 3.1416。5.2.3 池底削球體內表面積5.2.3.1 按下式計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池身圓柱體內直徑 m；R池身圓柱體內半徑 m；f2池底削球體內矢高 m。5.2.3.2 按下式計算池度削球

10、體內表面積S3=22f2=(R2+f22)-(15)無式中：S3池底削球體內表面積 m2；2池底削球體曲率半徑 m；f2池氏削球體矢高 m；R池身圓柱體內半徑 m；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：長寬厚720mm420mm80mm，中部預留長寬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。

11、5.3.1 進料口(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 預制混凝土管或現澆混凝土管，管與池墻角不小于 305.3.2 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：Q4n1m301000-(16)式中：Q4人糞處理坑容積 m3；n1人均日產糞便量 kg；m進廁人數，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

12、(水平斷面)可以是圓形，也可以是橢圓形或長主形；b)發酵間與出料間相連通的門洞幾何尺寸是：高度按 4.1.3 最小投料量計算，寬度 500mm700mm。5.5 發酵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 結構設計的一般規定6.1.1 可采用磚與現澆混凝土、石料與現澆混凝土、鋼筋混凝土預制砌塊與現澆混凝土組合結構，也可采用全混凝土結構。按 GBJ3 規定月平均氣混低于-50C 的地區，沼氣池的外露部分，不得采用砌塊結構。6.1.2 使用本規范時，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無范的規定執行。對于興建在地震區、濕陷性黃土或膨脹土

13、等地區的沼氣池結構設計，還應符合現行的有關標準和規范規定。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變量，它隨半張角的減少而相應減少 ，設

14、計時，填土容重一般取 18KN/m3c)活荷載：地面的均布荷載標準值一般取 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)地下水產生的靜水壓力；e)池內發酵料液液壓荷載；f)池內氣壓荷載。6.2.2.3 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。6.3.1 池蓋荷載組合6.3.1.1 對

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 對池蓋環向力最不利組合是：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、地面活荷載的聯合作用產生的水平推力 。6.3.3 池墻荷載組合。6.3.3.1 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。6.3.3.2 使用階段：a)對環向拉力，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。在進行池底地基強度驗算時，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6.4.1 用于修建沼氣池的砌塊和砂漿，按 GBJ388211 的規定，應符合下列強度等級要求：a)燒結普通磚的強度等級：MU10MU15無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 GBJ10892 1.1 的規定，應符合下列強度要求：a)現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 C20。根據 GBJ1089 第 7.1.1 條的規定，預制鋼筋混凝土板的厚度小于 150mm 時，鋼筋