专利名称：建筑用沼气池的制作方法
技术领域：
能源 三技术背景-
农村的沼气技术，经过一白多年地发展，已经是一项成熟的技术，在i984年我国设计了一套农村家用 水压式沼气池标准图集，在我国农村得到广泛地推广和应用。沼气池是利用人畜禽的粪便和植物的根茎叶 按适当的比例混合在一起，在池内加入适当的水形成合适的浓度，在8"—65QC的温度，在厌氧的条件下， 经过液化阶段、产酸阶段和产甲垸阶段，完成这三个阶段需要几十天的时间，有几十种微生物将复杂的有 机物变成简单的小分子量的物质。沼气的成份主耍是甲垸和二氧化碳，还有少量的一氧化碳、氢、硫化氢、 氮和氧等气体，是一种清洁的再生能源。农村四口之家的农户，有一座81113的沼气池，每曰所产生的沼气， 可供一日三餐的用气需要，给农民在生活上带来很大的方便，提高了农民的生活质量。大型酒精厂、大型 畜牧养殖场建的大型沼气池产生的沼气可用来发电。池内的沼液可以用于农作物的肥料，是一种优质有机 月巴，能提高农作物的品质和产量，沼渣可当作猪、鱼饲料，养蚯蚓和种植蘑菇等。
化粪池是建筑物的配套设施，是用来处理人的粪便，它处理粪便的原理和沼气池完全一样。粪便污水 经化粪池处理后，减轻了对江河湖海等水体和土壤的污染程度，同时还减轻了污水泵的提升工作量，化粪 池的大小是按容积以立方米来确定的，容积的大小与使用人数、每人每日用水量的多少、清掏周期有关。 池内的浮渣和污泥规定三个月至十二个月清掏一次，以前用人工请掏，现在多用粪便泵车请掏，并运送到 适当地点。 四
发明内容
四.i ;技术方案化类泡的作用只是对所排放的水体或土壤减轻污染，而它所产生的沼气没有收集和利用， 为此，将化粪池改为沼气池就可以达到这两个目的，并冠名建筑用沼气池。
四.l.l:具体做法把新规划的未施工的化粪池取消，在化粪池原位或在排水管线上适当的地方建一座 截粪池，像化粪池一样在截粪池内进水管和出水管上各设一个90。的弯头，向下深入到水面以下，把粪便 截留在池内，而让污水不间断地排入市政下水道，在截幾池的旁边建水压式沼气池，此为建筑用水压式沼 气池，(如在截粪池旁建浮罩式沼气池，则为建筑用浮罩式沼气池)使沼气池的进料口靠近截粪池，定期用
人工或泵把粪便从截粪池送入沼气池。沼气池可以釆用农村户用沼气池，标准图集图号GB4750--2002. 有圆形、球形和椭圆形三种，容积分6m3、 8m3、 i0m3、 12n^可供选择，大于i2m3时，可自行设计。
四.1.2:在水压间设隔墙和四根管在沼气池水压间(水压池)设一隔墙，将水压间分成大小相等的两
个格，有出料口的一格为前格，无出料口的一格为后格。在隔墙的底部设--根dn75的软管，墙外部分在后 格，长l.l米，此管为连通管。在前格的池底部设一根dn75塑料管，通到水压间外，池内靠池壁向上安装， 管口与最高水位一平，是溢水管。在后格的池底部设一根dnllO塑料管，通到水压间外，与前格的dn75溢 水管连接后，通到市政排水管道，池内接dnllO软管，长l.l米，这跟软管平时吊起，管口与水压间最高水 位一平，可起到溢水的作用，若将软管放平可达到排水的目的，是排溢管。在后格池底部再设一根dn160 塑料管，池内接dnl60软管，长l. l米'，塑料管的下部通至沼气池底，此为排渣管。软管用胶管或'塑料软管。 三根软管的具体操作1 :把三根软管吊起，使管口与水压间最高水位一平。2 :当前格的沼液升到最高 水位时，把dnl60软管放平，靠水位差将沼渣从池底提升到(压倒)后格。3:前后两格的水位持平时，将 dnl60软管吊起。4:沉淀几个小时后，用dnllO排溢管把上清水排入市政下水道，再把排溢管吊起。5:沼 渣风干几天后，从后格内清除。(大出料时，应从出料口出渣)6:平时(不排渣时)dn75连通管放平,dnl60 排渣管-吊起，dnllO排溢管也吊起，这样，前后两格都是水压间有效容积。由于排渣时水压间的容积只用 前格，容积只有平时的一半，故建筑用沼气池的水压间容积，应比农村家用水压式沼气池的7乂压间的容积 增加20%。溢水管、排溢管、和排渣管除用塑料管外也可用钢管、铸铁管和玻离钢管，它们的管径依建筑 用沼气池容积的大小根据经验或计算确定。
四.1.3:沼气池容积的确定先计算产气量，以住宅楼居主300人为例，￥气-0.51;8/人.日*300人 *20%*70%*0.24m3/kg=5.04m3/S,式中，每人每日产粪量0.5kg,粪便的千物质含量为20%,粪便的收集 率为70%，每kg干人粪产气量为0.24 m3/kg 。沼气池的产气率为0.15~ 0.40 m"m气日。产气率的大小受 '池水温度影响很大，我国北方采采用较小值，南方采用较大值，本例采用0.25，则沼气池的容积V池-5.04/0.25=20m' 如树叶、青草等原料充足，可将池容加大，如每日添加5Kg树叶，则可多产生lm3沼气， ^fe容应增加4m'，故沼气池的池容积定为24m3，但不能无限的增加，受池中沼液C:N =25:1的限制。
四.1. 4 :截粪池容积的确定参照隔油池计算公式，V-Q60T ,式中:Q是污水的最大秒流量， T是污水在池内停留时间，一般停留4~10分钟，污水流速小于0.005 m/s ,以住宅楼居住300 人(IOO户计)污水虽大秒流量为11.48L/s，停留时间采用7分钟，V=11.48*60*7=4.82 m3，选用 截粪池长*宽*深=2.3*1.8*1.2=4.97 m3,式中1.2m为有效水深，管道埋深按1.3m计，总深则
为:5m。
四.1.5:出水水质用沼气池代替化粪池后，生活污水的排放水质有了改善。很多化粪池疏于 管理，常年不清淘，只要不堵，能流水就行，已经失去了化粪池的作用，既便是定期请掏管理 好的化粪池，由于污水不间断地从池的中部穿流而过，污水将液化阶段产生的溶于水的有机物 带出化粪池，在池内来不及完成产酸阶段和产甲烷阶段，使出水的BOD很高，这是化粪池本身 的缺陷造成的。建筑用沼气池处理粪便的三个阶段是在池内完成的，并且不再和污水混合。从 截粪池排出来的水，符合隔油池对沉淀时间和流速的要求，可以直接排入市政下水道。 四.2:经济效益仍以居住300人的住宅楼设401113化粪池与设241113建筑用沼气池作比较。 四.2.1:化粪池和沼气池造价的比较砖砌化粪池(40m 33200.元，沼气池(24m": 9000元， 截粪池(2.3m*1.8m*2.5m): 2900元，室外埋设沼气管(PE管，dn25*100m): 2800元，室内安 装沼气管(镀锌钢管dnl5*20m): 300元，埋设塑料管(upvc共18m): 700元，安装塑料软管(共 3.3m): 50元，双眼灶具(4台)880元。燃气表(四块)720元。建筑用沼气池造价合计17350 元，两相比较可以看出建筑用沼气池造价只是化粪池的一半。建筑用沼气池造价低， 一是埋设 浅。二是圆形池受力好，池壁薄，只有60mm (造价按120mm计)，化粪池池壁厚500mm (因承 受汽车荷载，故壁厚)。三是容积小。化粪池是建筑物的配套设施，在土建工程中已列有它的预 算，可以用这笔钱修建建筑用沼气池。
四.2.2:沼气的效益沼气池除产生沼气外，还产生沼渣和沼液，沼渣和沼液可以当作农业和 林业的肥料，养猪、养蚯蚓的饲料，沼渣还可袋装销售用于盆花的肥料，这方面效益略而不计， 只计算沼气的效益。沼气池产气的多少与池水温度、发酵原料的碳氮比、池液的浓度和对发酵 原料的搅拌等因素有关。产沼气的多少从两方面估算用产气率估算每一立方米池容量可产
生沼气0.15—0.40mVm气日，选用较小值估算0.25m3/m3.S *24m3=6.00m3/S 。用产气量估算 300人每日抹泄的粪便可产生多少沼气呢？前面已计算过可产沼气5.04m3。比较这两个数， 沼气的实际产气量应为5.04 m"日，如向池内投入树叶、青草等可提高产气率和产气量。5.04m3 沼气折算多少钱呢？以天然气作参考，天津市天然气民用每立方米2.20元，发热量39000 k 焦/m3 ,沼气的发热量:20000-29000 k焦/m3 ,根据发热量的比较，沼气的价格为1.13—1.63 元，取最小值定为沼气的价格1.10元/m3。 一座24n^的沼气池每月可收入I.IO元/ m"5.04m3 /日*30日=166元。沼气池需要雇用沼气工管理，管理费按每管理一座沼气池90元计，设备维 修材料、工具磨损每月每池按5.0元计， 一个人按管理l 2座沼气池计(如向池内添加树叶、青 草等发酵原料，管理的沼气池则少)沼气工人月收入:90元*12座=1080元。管理单位(沼气公 司)从每座沼气池中， 一年可获利(166-90-5)*12月=842元。 四.3:社会效益
四.3.1:秋天的落叶，夏天修剪下来的青草，厨余废物等给环卫工作带来很大的工作量，这些
垃圾需要收集运至郊区，并须进行处理，少数环保意识差的单位在院内以烧了之，如把它送入 沼气池，则是一举两得。
四.3.2: —幢300人的住宅楼，它的沼气池每日可产沼气5.04m3,可供三口之家四户的用气量 (冬夏有很大变化)约占全楼的用气量的4% 。我国是一个富煤、贫油、少气的国家，开发沼 气在农村、在城市具有长远的意义。
四.3.3: —个人可以管理十二座沼气池，十二座沼气池可供300人*12座=3600人用于排泄粪便 和生活污水，也就是说3600居民中，可以有一人从事沼气工作，有一个就业的机会，产生了一 个新职业沼气工， 一个新的产业诞生了沼气公司。
五
附图为建筑用沼气池的原理图和工艺流程图。图中标记说明如下1:进水管 来自建筑物。2;截粪池。3:沼气池的进料口。 4;水压式沼气池。5:水压间(水压池)。6: 出料口。 7:水压间隔墙。8:前格。9:出渣管dnl60 ，池内用塑料软管，长l.lm，池外用塑
料管，至沼气池底.10:后格.lh连通管dn75,设在隔墙的底部，墙外部分在后格，长l.lm, 用塑料软管。12:抹溢管dnl10，池内用塑料软管，长Um,池外用塑料管，通至市政下水道。 13:溢水管cta75，用塑料管，沿池壁向上安装，管口与最高水面一平，下部至池底，引出池 外.与dnllO管连接。14:沼气管通至用户，室外埋设用PE管，dn25，约100m，室内用镀锌 钢管，dnl5,约20m。 15:出水管截粪池内设90。向下弯头及短节，池外通至市政下水道。 六
具体实施例方式建筑用沼气池的实施，应取得建筑、能源、环保、环卫、排水、施工等单 位的支持。具体实施应首选没有煤制气、天然气的城镇，这里的居民用煤球、蜂窝煤或石油液 化气作为厨房的燃料，沼气和它们竞争是有优势的。具体实施由市政排水单位实施，他们有管 理排水管道和化粪池的经验和机具，有些单位已委托他们长年维修排水管道和化粪池，既便是 没有委托的单位，他们的排水管道也要和市政管道连接，在业务上有密切的联系。实施前首先 征得建设单位的同意，将原设计的化粪池及其费用改为和用于建筑用沼气池。对于新建住宅小 区，也可由开发商实施，由他们组织设计和施工，竣工后交小区物业或排水单位管理。
权利要求
1、建筑用水压式沼气池前序部分主题名称建筑用水压式沼气池。化粪池和沼气池都是在厌氧的条件下，池水温度80—650C时，通过微生物对粪便和其他有机物进行发酵分解，从而达到处理它们的目的。沼气池是利用处理后的产物沼气、沼液和沼渣为目的。化粪池是为建筑物排放的粪便和生活废水不间断的流入池内，经处理后再排入市政下水道，以减轻对所排入的水体和土壤的污染。特征部分建筑用水压式沼气池，其特征是既能达到化粪池对粪便处理的目的，又能达到沼气池产沼气的目的。具体做法把新规划的未施工的化粪池取消，在化粪池原位或在排水管线上适当的地方建一截粪池，把粪便截留在池内，而让污水不间断地排入市政下水道，在截粪池的旁边建水压式沼气池，使沼气池的进料口靠近截粪池，定期用人工或泵把粪便从截粪池送入沼气池。
2、 建筑用浮軍式沼气池前序部分主题名称建筑用浮罩式沼气池。化粪池和沼气池都是在厌氧的条件下，池 水温度8° ~65QC时，通过微生物对粪便和其他有机物进行发酵分解，从而达到处理它们 的目的。沼气池是利用处理后的产物沼气、沼液和沼渣为目的。化粪池是为建筑物排放的 粪便和生活废水不间断的流入池内，经处理后再排入市政下水道，以减轻对所排入的水体和 土壤的污染。特征部分建筑用浮罩式沼气池，其特征是既能达到化粪池对粪便处理的目的。又能 达到沼气池产沼气的目的。具体做法把新规划的未施工的化粪池取消，在化粪池原位或在 排水管线上适当的地方建一截粪池，把粪便截留在池内，而让污水不间断地排入市政下水道， 在截粪池的旁边建浮罩式沼气池，使沼气池的进料口靠近截粪池，定期用人工或泵把粪便从 截粪池送入沼气池。
3、水压间设隔墙和四根管引用部分引用的权利，1 、建筑用水压式沼气池。限定部分水压间设隔墙和四根管的做法、目的、操作在水压间设隔墙和四根管在 沼气池水压间(水压池)设一隔墙，将水压间分成大小相等的两个格，有出料口的一格为前 格，无出料口的一格为后格。在隔墙的底部设一根dn75的软管，墙外部分在后格，长1.1 米，此管为连通管。在前格的池底部设一根dn75塑料管，通到水压间外，池内接dn75塑料 管，靠池壁向上安装，管口与最高水位一平，是溢水管。在后格的池底部设一根dnllO塑料 管，通到水压间外，与前格的dn75管连接后，通到市政排水管道，池内接dnllO软管，长 1.1米，这根软管平时吊起，管口与水压间最高水位一平，可起到溢水的作用，若将软管放 平，可达到排水的目的，是排溢管。在后格池底部设一根dnl60塑料管，池内接dnl60软管， 长1.1米，塑料管的下部，通至沼气池底，此为排渣管。塑料管用upvc ，软管用胶管或塑 料软管。三根软管的具体操作①把三根软管吊起，使管口与水压间最高水位一平。②当 前格的沼液升到最高水位时，把dnl60软管快速放平，靠水位差将沼渣从池底提升到(压到) 后格。③前后两格的水位持平时，将dnl60软管吊起. 沉淀几个小时后，用dnllO排溢 管将上清水排入市政排水管道，再把排溢管吊起。⑤沼渣风干几天后，从后格内清除。(大 出料时，应从出料口出渣)◎平时(不排渣时)dn75连通管放平，dnl60排渣管也放平， dnllO排溢管吊起，这样，前后两格都是水压间有效容积。由于排渣时，水压间的容积只用 前格，容积只有平时的一半，故建筑用沼气池的水压间比农村家用水压式沼气池的水压间的 容积增加20% 。溢水管、排溢管和排渣管除用塑料管外也可用钢管、铸铁管、玻璃钢管， 它们的管径依建筑用沼气池容积的大小根据经验和计算确定。
全文摘要
沼气池给农民在生活上带来方便，在生产上提高了农作物的品质和产量；化粪池是处理建筑物排出来的粪便，它们的作用原理是一样的。由于化粪池本身的缺陷，不能收集沼气，为此将化粪池取消，而用“建筑用沼气池”代替，它是由截粪池和沼气池组成的，污水经截粪池沉淀后排入市政下水道，而截留的粪便用人工从截粪池送入沼气池。它的造价比化粪池还低。一座300人(100户计)用的建筑用沼气池，每月产生的沼气折合人民币约166元，扣除工料费95元，还可获利71元，产生的沼气可供4户居民使用，占居民的4％，并能处理树叶和青草，还产生一个就业的机会(约3600人中有一人从事沼气工作)。
文档编号C02F11/04GK101386462SQ20071005960
公开日2009年3月18日 申请日期2007年9月13日 优先权日2007年9月13日
发明者强 宫 申请人:宫振厚;于淑珍;宫振尧