专利名称：：一种环流布料沼气池的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种有机废水厌氧发酵制备沼气的装置，特别是一种环流布料沼气池。
背景技术：
：我国农村中，以户用型沼气池为中心的生态农业正在方兴未艾的开展，沼气池一方面能够处理有机废弃物产生生物能源，另一方面能够发酵畜牧业产生的粪便为有机肥料，同时能够将影响农村环境中的污染物统统纳入沼气池中厌氧降解和转化，具有美化生态环境的作用，因而沼气已经成为新农村建设的关键技术，势必在我国农村发展中发挥越来越大的作用。结合我国农户的特征，一般使用的户用型沼气池有6m3、8m3和10m3三种形式。1984年中国标准出版社出版了国家标准局发布的GB/T4750-1984《农村家用水压式沼气池标准图集》提出了农村沼气池的结构，形状为圆形或球形，设有进料口、出料口、发酵间、气箱、活动盖、导气管、出料间兼用水压箱，因此称之为水压式沼气池。2002年中国标准出版社出版了国家质量监督检验检疫局发布的GB/T4750-2002《户用沼气池标准图集》中提出"曲流布料沼气池"，其特点是池底由进料口向出料口倾斜，在池底面设置了布料板，使发酵原料呈曲线流动，增加了扩散面，延长了发酵原料的运转。2007年科学技术文献出版社出版的西北农林科技大学邱凌在《庭院沼气高效生产与利用》书中叙述了"旋流布料沼气池"，其特点是，在底池上建设一个曲率半径为5D/8的圆弧型导流板将进出料隔断，使入池原料在导流板的导流作用下，必须沿导流板旋动才能到达循环管和抽渣管的下部，从而延长了入池发酵原料的流动路程和滞留时间，并且西北农林科技大学邱凌也提出了中国专利ZL97243731.2"旋流布料自动循环沼气池"，对旋流布^l"沼气池进行了技术描述。目前我国农村主流上推广使用这几种沼气池，但是在建造过程中有如下缺点l.需要设置一个进料口、一个出水口兼水压间、一个活动盖，一共三个开口，三个开口的建设需要设计和施工，所需要的费用大约需要总体造价的1/3，如果减少开口的数量，可能会减少造价和节省材料；2.活动盖建设不好，会发生漏气，如果漏气，容易引起火灾、或对人体健康造成危害；3.由于进料口建筑面积小和坡度小，容易造成进料漂浮、进料很难入池、进料被阻挡现象；4.由于进料口起水压间作用，会随沼气池内的气压大小而起伏，这样对进料造成不方便，如果沼气池内气压很大，会造成不能进料；5.由于沼气池下半球是凹型结构，沼渣不易外排。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种使用和建设简单，形状为圆球型，沼气发酵效率较高的环流布料沼气池。本实用新型的目的是通过提供一种具有如下结构的沼气池而实现的。本实用新型的环流布料沼气池包括以下部分组成进水活动盖系统、沼气池主体和出水系统组成。进水活动盖系统包括进水口(天窗)和中央进水管；进水口，是处理水的入口，起收集和汇集处理水的作用，本实用新型取消了传统沼气池的进水口和进水管，采用天窗进水，进水后使用中央进水管；进水管，是联结天窗的水泥管，是处理水进入沼气池的管道，中央进水管直接进入沼气池底端中央，进水管内径300mm，底端开口200X200mm，这样的开口与蜗壳型布料墙联结，并形成环流布料。沼气池主体是一个圆球形的闭合罐体，分为两个部分，一是沼气池上半球，一是沼气池圆柱体。这两个部分与传统的水压式沼气池的结构是一致的，但是本实用新型的特点是沼气池底部不采用下凹的半球形，而是采用略有凸型的结构。这个凸型的结构上面布置一个蜗壳形的导流墙，目的在于造成环流布料功能，增加布水流长度。导流墙之间的距离不是固定的，是典型的蜗壳形结构，需要按照图4进行布置。导流墙的设置要使通过进水管的原料在沼气池沿着导流墙旋转流动一周，之后再分别从导流墙的出口处沿着沼气池内壁向前或向后自由流动半圈到沼气池的出水口。蜗壳形导流墙可以顺时针设置，也可以逆时针设置，本实用新型推荐顺时针设置。假设把沼气池按圆点分为四个数学象限，在图形的下半部即第三、四象限中有两条蜗壳形导流墙，而在图形的上半部即第一、二象限中只有一条导流墙，这个单条导流墙从2/5半径处开始到3/5半径处结束。而出现两条导流墙的象限，是从进水管开口处开始，经过半径的l/5处，至半径的2/5处与单条导流墙相接，最后一段导流墙是在半径4/5处结束，在半径的3/5处与单条导流墙相接。导流墙是蜗壳形结构，从而保证了环流布料。进水管的进水开口是与出水口相对位置的，而蜗壳形导流墙是在相对出水口最远端结束的。导流墙的高度要高于沼气池池身，但是不超过沼气池气室拱高的1/3。在沼气池出口前面O.5米处设置一个稳流墙，以保证有更长时间和有效的厌氧污泥能够停留在沼气池内。沼气池上盖为传统的水压式沼气池天窗兼做进料口，其密封方法与传统沼气池一样。在天窗旁边离进料管一定距离内，插设一个金属沼气管，这个金属管构成了沼气的起始接头。沼气池底板总体为一个凸形结构，为两层混凝土结构，并向出水口处的坡度为5V以保证污泥向出口流动。出水系统包括出水口、出水间和水压间；出水口是在圆形沼气池的末端设置的一个长方形水口，是处理水的出口，在圆形沼气池的下方，设置形状为长方形，出口宽为1米，高根据沼气池设计的压力而定，一般而言，出水口的顶端距离沼气池顶盖有至少l米以上的距离，这样保证了沼气气压的稳定。出水间是建设在出水口之外，长宽各为l米的一个圆柱体或长方体管道，高度要高于出水口；水压间是出水间之外的供产气水压调节之用的，大小为本平流布料沼气池气室的1/3，一般设置为圆形或长方形，直径为沼气池半径的大小左右，深度为l米左右。本实用新型的优点是1.结构简单，可降低建设成本；2.取消传统沼气池的进料口，用天窗做进料口，这样减少漏气；3.由于取消了进料口，解决了进料口当气压高的时候，不能进料的问题，减少了进料漂浮问题，解决了进料水压阻碍问题；4.取消了传统沼气池圆柱体下半部的半球形结构，釆用凸形结构，从而解决了沼渣滞留问题。图l为本实用新型沼气池实施的总体结构图(见图l);图2为本实用新型沼气池的俯视图(图2);图3为本实用新型沼气池的侧视图(图3);图4为本实用新型沼气池的蜗壳形导流墙结构剖面图(图4);图5为进水天窗结构与内部结构布置图(图5)。具体实施方式以下结合附图对本实用新型作进一步说明。本实用新型属于能源生态型沼气利用模式，处理后的沼液和沼渣可以用于肥料或者养鱼。建设材料根据沼气池大小不同，采用不同的混凝土结构。本实用新型沼气池容积计算方法，总体形状为圆柱削球型，设沼气池容积为V(立方米)，P为曲率半径(米)，f矢高(米)，H为池墙高(米)，D为池内直径(米)，R为池内半径(米)。那么，沼气池主池圆柱体Vl二:iR21]，池盖的曲率半径为P:(4f2+D2)/8f,则削球池盖V2^f2(3p-f)/3池底凸型体积忽略不计，那么，沼气池总体积为V:V1+V2表l环流布料沼气池几何尺寸(米)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本实用新型沼气池主要为户用型，体积不易太大。应用对象为农户、小型养殖场、小型食品加工厂等有机污水排放处理产生沼气使用。进水口与活动盖天窗是共用的，本实用新型不设单独的进水口，进水天窗是内径为1米的圆形或者边长为1米的长方形，其设计和建造方式与传统的水压式沼气池一致(图5)。天窗中央设置一个中央进水管，中央进水管是一个内径为300mm的水泥管道，水泥管道最底端侧面开口大小为200X200mm，开口处正对沼气池的出水口，中央水泥管放置到沼气池中心，形成了一体化的天窗/进水装置。可见，本实用新型取消了传统沼气池的进水口和进水管，采用天窗进水，进水后使用中央进水管。进水管，是联结天窗的水泥管，是处理水进入沼气池的管道，中央进水管直接进入沼气池底端中央，进水管内径300mm，底端开口200X200mm，这样的开口与蜗壳型环流布料墙联结，并形成环流布料。关于沼气金属管位置的问题，在沼气池上盖部位设置一个沼气管，是一个插设在天窗或者沼气池气室上部的一个金属沼气管，这个金属管构成了沼气的起始接头。环流布料墙是建筑在主沼气池凸形池体上的导流墙，如图4所示。这个凸型的结构上面布置的导流墙是蜗壳形结构，其目的在于造成环流布料功能，增加布水流的长度。导流墙之间的距离不是固定的，是由进水管开口开始，沿着顺时针或逆时针方向旋转的蜗壳形结构墙，导流墙由进水管开口处的外侧开始，由沼气池的中央部位向沼气池外围扩张，并逐渐增加曲率半径。导流墙的设置要使通过进水管的原料在沼气池沿着导流墙旋转流动一周，之后再分别从导流墙的出口处沿着沼气池内壁向前或向后自由流动半圈到沼气池的出水口。蜗壳形导流墙可以顺时针设置，也可以逆时针设置，本实用新型推荐顺时针设置。假设把沼气池按圆点分为四个数学象限，如图4所示，在图形的下半部即第三、四象限中有两条蜗壳形导流墙，而在图形的上半部即第一、二象限中只有一条导流墙，这个单条导流墙从2/5半径处开始到3/5半径处结束。而出现两条导流墙的象限，是从进水管开口处开始，经过半径的l/5处，至半径的2/5处与单条导流墙相接，最后一段导流墙是在半径4/5处结束，在半径的3/5处与单条导流墙相接。导流墙是蜗壳形结构，从而保证了环流布料。进水管的出水口是与沼气池的出水口位置相对的，而蜗壳形导流墙是在相对于沼气池出水口最远端结束的，也就是说蜗壳形导流墙的末端是在沼气池出水口的相反一侧。本实用新型使用原料流动一圈的蜗壳形导流墙，太短显得作用不大和太长显得没有必要。所以导流墙长度可根据情况确定，如果水质可溶性好导流墙长度可长些，如果处理粪便等SS含量高的粪污，导流墙长度益短，以免造成堵塞和沉淀。蜗壳形导流墙的建设高度要高于沼气池池身，但是不超过沼气池气室拱高的1/3，可参考表l数据。蜗壳形导流墙上面设置有破壳齿(图4)，破壳齿的结构是这样的，蜗壳形导流墙是砖混结构，砖为标准砖。主体墙宽120mm，在凸型沼气池底面上构筑而成，蜗壳形导流墙下面墙高300irnn内没有破壳齿，即从凸形表面上平砌5层顺砖，而后每隔120mm高和120mm长处横砌一块侧立砖，由于砖长240mm,所以侧立砖分别伸出蜗壳形导流墙两面各60mm，从而形成破壳齿。破壳齿交叉排列，交错排列。只有蜗壳形导流墙下面300mm内不需要破壳齿，而从蜗壳形导流墙下面300mm以上，一直交叉排列破壳齿。由于蜗壳形导流墙两面均有破壳齿，从而使沼气池结壳自动破除。沼气池主体是一个圆柱体和一个半球体组合的封闭水泥池，是不漏气的罐体结构，沼气池圆柱体和上半球的数据结构见表l，与传统的水压式沼气池一致，只是进水口与天窗组合在一起。沼气池的池底取消了传统沼气池的凹型结构，因为这样不利于沼渣的排放。本实用新型沼气池池底采用凸形结构，这样一方面有利于原料从进水口向边缘的环流运动，另一方面免除了沼渣在沼气池池底不能外排的问题。本实用新型沼气池凸形底部的矢高为200-300mm(见表l)，从而使环流顺畅进行。本实用新型沼气池池底的建设还有另外一个特点就是，沼气池池底有一个5%的坡度，这个坡度走向沼气池出水口，从而保证了沼液和沼渣向外流动的畅通。通过以上的环流装置和5%的坡度走向，使解决了沼渣外排问题(附图l)。在沼气池出口前面O.5米处设置一个稳流墙，以保证有更长时间和有效的厌氧污泥能够停留在沼气池内。稳流墙高度为0.5米，长度为沼气池宽度的1/3-出水口宽度的2倍。出水口是在沼气池的末端设置的一个长方形水口，位于沼气池后壁中央，是处理水的出口，在沼气池后壁末端的中央下方，是一个长方形出口，出口宽为1米，高根据沼气池设计的压力而定，一般而言，出水口的顶端距离沼气池顶盖有至少1米以上的距离，这构成了本实用新型的环流布料沼气池的气室，并保证沼气气压的稳定。出水间是建设在出水口之外，半径为1米或长宽各为1米的一个长方体管道，高度要高于出水口；水压间是出水间之外的供产气水压调节之用的，大小为本平流布料沼气池气室的1/3，一般设置为直径为沼气池半径的圆形或者长宽为沼气池半径的方形，深度为1米左右。水压间上盖需要使用防护装置，以免有人为危险，一般的防护装置为一个中间有1米方孔的水泥盖板，方孔是排放沼渣和沼液的。沼渣和沼液可以用做肥料使用。权利要求1.一种环流布料沼气池，包括进水活动盖系统、沼气池主体和出水水压间系统三个部分；其特征在于所述的进水活动盖系统包括进水口(天窗)和中央进水管，进水系统采用天窗进水，不设专门的进水口，进水后使用中央进水管，它是联结天窗的水泥管，中央进水管直接进入沼气池底端中央；所述的沼气池主体是一个圆球形的闭合罐体，分为两个部分，一是沼气池上半球体，一是沼气池圆柱体；所述的出水水压间系统有出水口、出水间和水压间；2.根据权利要求1所述的环流布料沼气池，其特征在于沼气池底部不采用下凹的半球形，而是采用略有凸型的结构，这个凸型的结构上面布置一个蜗壳形的导流墙，蜗壳形导流墙上面设有破壳齿，目的在于造成环流布料功能，增加布水流长度，并增强水力流动范围和增加废水的混合，并自动解除所形成的表层结壳。专利摘要本实用新型公开了一种环流布料沼气池，旨在提供一种结构简单、产气效果较好的沼气池。它包括进水活动盖系统、沼气池主体和出水水压间系统。进水活动盖系统包括进水口天窗和中央进水管，进水不设专门的进水口而采用天窗进水，进水后使用中央进水管，并直接进入沼气池底端中央。沼气池主体是一个圆球形的闭合罐体，包括沼气池上半球体，沼气池圆柱体。沼气池底部采用凸型的结构，并在上面布置一个蜗壳形导流墙，在导流墙300mm以上每隔120mm处设置一个破壳齿，目的在于造成环流布料功能，增加布水流长度和自动解除表层结壳。本实用新型克服了现有的沼气池需要单独的进水口，而且会出现产气时进料困难的问题。文档编号C12M1/107GK201250232SQ20082018869公开日2009年6月3日申请日期2008年8月15日优先权日2008年8月15日发明者丘银清,张惠娜,高云超申请人:广东省农业科学院农业生物技术研究所