农村家用沼气池设计规范样本.docx
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农村家用沼气池设计规范样本
农村家用沼气池设计规范
1、范畴
本原则规定了农村家用沼气池（如下简称沼气池设计原则规定几何尺寸拟定和构造设计。
本原则合用于砖、水泥为建筑材料,人畜粪便为重要发酵原料半持续发酵家用小型（发酵间10m3以内水压式沼气池设计。
2、引用原则
下列原则所包括条文,通过在本原则中引用而构成为本原则条文。
在原则出版时,所示版本均为有效。
所有原则都会被修订,使用本原则各方应探讨使用下列原则最新版本也许性。
GB/T4750---1984农村家用水压式沼气池原则图集
GBJ3---88砌体构造设计规范
GBJ9---87建筑构造荷载规范
GBJ10---89混凝土构造设计规范
3、设计原则
3.1沼气池宜建在畜圈或厕所地表如下,进料间与人、畜粪入口相连通。
3.2坚持合用、卫生、平面布局合理,外型美观。
3.3池盖顶端复土厚度不不大于200mm。
3.4强度安全系数K≥2.65。
3.5正常使用寿命以上。
4、设计规定
4.1设计技术参数。
4.1.1沼气压力。
4.1.1.2最大工作压力13KPa。
4.1.2产气率:
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最小投料量按发酵间总容积50%。
4.1.3.2最大投料量按发酵间总容积90%。
4.1.4贮气量正常贮气量为日产气量50%。
4.2工艺流程
人畜粪便（青草及农业废物→进料间→厌氧发酵间→水压（出料间→农田。
在有条件地方,可将人粪便和牲口粪便分两处进料口进入厌氧发酵间。
4.3形状及平面布局
形状及平面布局按GB/T4750选用。
4.3.1发酵间形状以圆形为主,受占地面积限制或地下水位较高,可将发酵间设计成椭球形或单跨拱长方形。
4.3.2平面布局
4.3.2.1沼气池应有平面布局设计,在征得顾客批准后,方可进行施工设计。
4.3.2.2平面布局应符合下列规定:
a充分运用土地资源,平面布局紧凑;
b厕所与畜圈分设;
c进、出料以便;
d导气管和输气管不被损害;
e进、出料间中线夹角应不不大于90°,进料间蹲位板面应高于发酵间平面,出料间应低于发酵间平面。
4.3.2.3采用钢筋混凝土板建池或有进草料习惯沼气池应增设活动盖。
4.3.2.4进、出料间都必要加盖板,盖板应采用品有足够强度级别构件。
进、出料间四周应作表面解决。
4.4厌氧发酵间容积
4.4.1发酵间容积计算公式
V=（V1-V2K1-----------------------------------------------------（1
式中:
V---发酵间容积m3;
V1---发酵料液体积m3;
V2---气室容积m3;
K1---容积保护系数,取0.9~1.05。
4.4.1.1发酵料液体积;
V1=[（n1+n2k2+n3]T---------------------------------------------（2
式中:
V1---发酵料液体积m3；n1是产人粪便总量。
按常住人口×0.006m3/头，d~0.0013m3/头，d取值m3;
n2—是产牲口粪便总量。
按养猪头数×0.006m3/头，d~0.15m3/头，d取值m3;
n3---每日舍外能定量收集粪便总量m3
k2---收集系数,取值0.5~1.0;
T—原料滞留期（d;蔬菜区t取30,平坝农业区取35,丘陵农区取40。
4.4.1.2气室容积
V2=1/2V1K3---------------------------------------------------------（3
式中:
V1---发酵料液体积m3;
V2---气室容积m3;
K3---原料产气率,按本规范4.1.2取值。
4.4.2发酵间容积不不大于6.0m3，（养猪超过10头或养牛超过3头农户应采用其他工艺,进行施工设计时,应在关于参数上作调节。
5、沼气几何尺寸拟定
5.1发酵间容积和几何尺寸
按4.4.1计算出容积后,再按下式计算池盖削球体,池底削球体和圆柱体池身几何尺寸。
发酵间总容积按下式计算:
5.1.1沼气池直径依照顾客平面布置拟定。
5.1.2.1按下式计算池盖削球体矢高。
f1=D/a1---------------------------------------------------------------（4式中:
f1---池盖削球体矢高m;
D—圆柱体形池身直径m;
a1—直径矢高比值,取5~6。
5.1.2.2按下式计算池盖削球体净容积
Q1=π/6f1（3R2-R----------------------------------------------（5式中:
Q1—池盖削球体净容积m3;
π—圆周率,取3.1416;
f1—池盖削球体矢高m;
R—池身圆柱体内半径m。
5.1.3发酵间池身圆柱体将容积和池墙高度
5.1.3.1发酵间池身圆柱体净容积
Q2=V-Q1-Q3--------------------------------------------------------（6式中:
Q2—发酵间池身圆柱体净容积m3;
V—发酵间总容积m3;
Q1—池盖削球体净容积m3;
Q3—发酵间池底削球体净容积m3。
5.1.3.2发酵间池身圆柱体同度
H=Q2/πR2-----------------------------------------------------------（7式中:
π—圆周率,取值3.1416;
R—发酵间池身圆柱体半径m;
H—发酵间池身圆柱体高度m。
5.1.4发酵间池底削球体矢高和净容积。
f2=D/α2---------------------------------------------------------------（8
式中:
f2—池底削球体矢高m;
D—池身圆柱体直径m;
α2—直径与池底矢高比值,取值8~10。
5.1.5按下式计算池底削球体净容积。
Q3=π/6f2（3R2-f22--------------------------------------------------------------（9式中:
Q3—发酵间池底削球体净容积m3;
π—圆周率,取3.1416;
f2—池底削球体矢高m;
R—池身圆柱体内半径m。
5.2表面积
发酵间内总表面积按下式计算
S=S1+S2+S3-----------------------------------------------------------------（10式中:
S—内总表面积m2;
S1—池盖削球体内表面积m2;
S2—池身圆柱体内表面积m2;
S3—池底削球体内表面积m2。
5.2.1池盖削球体球面内表面积计算。
5.2.1.1按下式计算池盖削球面曲率半径:
ρ1=D2+4f12/8f1=R2+f1/2f1--------------------------------------------------（11式中:
ρ1—池盖削球面曲率半径m;
R—池身圆柱体内半径m;
D—池身圆柱体内直径m;
f1—池画削球体内表面矢高m。
S1=2πρ1f1=π（R2+R----------------------------------------------------（12式中:
S1—池盖削球面内表面积m2;
R—池身圆柱体半径m;
ρ1—池盖削球面曲率半径m;
f1—池盖削球面矢高m;
π—圆周率,取3.1416。
5.2.2圆柱体池身内表面积
S2=πDH------------------------------------------------------------（13式中:
S2—池身圆柱体内表面积m2;
D—池身内圆柱体直径m;
H—池身圆柱体高度m;
π—圆周率,取3.1416。
5.2.3池底削球体内表面积
5.2.3.1按下式计算池底削球体曲率半径
ρ2=D2+4f1α2/8f2=R2+f22/2f2------------------------------（14式中:
ρ2—池底削球体曲率半径m;
D—池身圆柱体内直径m;
R—池身圆柱体内半径m;
f2—池底削球体内矢高m。
5.2.3.2按下式计算池度削球体内表面积
S3=2πρ2f2=π（R2+f22---------------------------------------（15
式中:
S3—池底削球体内表面积m2;
ρ2—池底削球体曲率半径m;
f2—池氏削球体矢高m;
R—池身圆柱体内半径m；π—圆周率，取3.1416。
5.3进料间5.3.1进料间由蹲位板，进料口（管构成。
5.3.1.1蹲位板几何尺寸。
蹲位板分普通蹲位板和防蛆蹲位板。
a普通蹲位板几何尺寸是：
长×宽×厚＝720mm×420mm×80mm，中部预留长×宽＝360mm×150mm和长方形孔；b防蛆蹲位板几何尺寸：
防蛆蹲位板平面和中部方孔尺寸相似，为达到防蛆效果，应在中部方孔下增长高度120mm，宽度为40mm防蛆线。
有条件应在内表面贴光面瓷砖或玻璃。
5.3.1进料口（管由上部长方形槽和下部园管构成。
a上中长方形槽几何尺寸是长×宽×深＝600mm×320mm×500mm；b下中园管宜采用Φ200-Φ300预制混凝土管或现浇混凝土管，管与池墙角不不大于30°5.3.2有条件农户应在进料前增设人粪解决装置，其容积按下式计算：
Q4＝n1×m×30÷1000-----------------------------------------------------------（16式中：
Q4—人粪解决坑容积m3；n1—人均日产粪便量kg；m—进厕人数，人；30—粪便解决时间，天。
5.4出料间（水压间5.4.1出料间有三个作用：
a出渣；b进池维修；c调节池内压力；d控制最小投料量。
5.4.2出料间设计应符合下列规定：
a最大投料量水平线以上为水压间，水压间断面（水平断面可以是圆形，也可以是椭圆形或长主形；b发酵间与出料间相连通门洞几何尺寸是：
高度按4.1.3最小投料量计算，宽度500mm～700mm。
5.5发酵间与出料间几何尺寸，可按附表选用。
6、沼气池构造设计6.1构造设计普通规定6.1.1可采用砖与现浇混凝土、石料与现浇混凝土、钢筋混凝土预制砌块与现浇混凝土组合构造，也可采用全混凝土构造。
按GBJ3规定月平均气混低于-50C地区，沼气池外露某些，不得采用砌块构造。
6.1.2使用本规范时，对于普通性荷载拟定、构件截面计算和地基基本设计等，应按相应国标或规范规定执行。
对于兴建在地震区、湿陷性黄土或膨胀土等地区沼气池构造设计，还应符合现行关于原则和规范规定。
6.2荷载6.2.1沼气池设计荷载，按GBJ9原则，按其性质可分为下列两类：
a恒荷载：
涉及构造自重、土压力（土竖向和侧向压力等；b活荷载：
涉及水压力（池内料液液压力、地下水压力、浮托力、设计水压力等设施（畜栏、食槽等荷载和
人、畜荷载等。
6.2.2作用于各部荷载6.2.2.1作用于池盖上荷载a自重荷载：
自重荷载按池盖材料而定，普通状况下，砖体容重取19kN/m3，水泥砂浆20KN/m3，混凝土23～24KN/m3；b覆土荷载：
由于池盖是削球形，因此覆土荷载是一种变量，它随半张角减少而相应减少，设计时，填土容重普通取18KN/m3c活荷载：
地面均布荷载原则值普通取2KN/m2；d气压荷载：
普通取12kp。
6.2.2.2作用于池墙上荷载：
a由地面活荷载引起土压力；b地下水位以上土压力；c地下水位如下土压力；d地下水产生静水压力；e池内发酵料液液压荷载；f池内气压荷载。
6.2.2.3作用于沼底上荷载：
a垂直于池底内壁池气气压荷载；b池内发酵料液液压荷载；c池底边界以上所有能传来垂直荷载；d池底自重荷载；e地基土对池底反作用力；f地下水上浮力。
6.3荷载组合、在设计中应按最不利荷载组共计算。
6.3.1池盖荷载组合6.3.1.1对池盖径向力最不利组合是：
池盖自重＋覆土荷载＋地面活荷载。
6.3.1.2对池盖环向力最不利组合是：
池盖自重＋覆土荷载＋气压荷载。
6.3.2池盖支座荷载组合池盖支座荷载最不利组合是：
池盖自重、覆土荷载、地面活荷载联合伙用产生水平推力。
6.3.3池墙荷载组合。
6.3.3.1施工阶段：
强度未达设计标号，应按实际标号进行验算，其荷载除自重外，还应考虑墙外回填土时夯实预压力。
6.3.3.2使用阶段：
a对环向拉力，无地下水作用，无地面活荷载作用时投料产气阶段为最不利；b对弯矩，空池状况在地下水、地面荷载、土压力联合伙用下为最不利状况。
6.3.4池底荷载组合空池为最不利状况，此时荷载为池底地基反力及沿圆周均匀分布池身线荷载。
在进行池底地基强度验算时，投料产气阶段为最不利状况；在沼气池抗浮验算时，空池为最不利状况。
6.4构造规定6.4.1用于修建沼气池砌块和砂浆，按GBJ3－88211规定，应符合下列强度级别规定：
a烧结普通砖强度级别：
MU10~MU15b混凝土砌块强度级别：
MU15~MU20c石材强度级别：
MU30~MU40d砂浆强度级别：
砌筑砂浆＞M7.5、抹灰砂浆＞1：
3。
6.4.2用于修建沼气池混凝土，扫GBJ10－8921.1规定，应符合下列强度规定：
a现浇混凝土强度级别不低于C15；b预制钢筋混凝土强度级别不低于C20。
依照GBJ10－89第7.1.1条规定，预制钢筋混凝土板厚度不大于150mm时，钢筋间距不不不大于200mm，钢
筋直径不不大于6.5mm。
6.4.3各部位断面规定：
a球形池盖混凝土厚度不不大于60mm；b池墙厚度：
用于弧形墙砌块不不大于60mm；混凝土现浇不不大于60mm，方形池墙：
砌块砌筑厚度不不大于120mm，现浇混凝土厚度不不大于100mm；c削球池底板混凝土厚度不不大于60mm。
6.5沼气池采用密封防腐涂料时，涂料应符合下列规定：
a具备湿固性能好，吸水能力强水性涂料；b透气系数应不大于1010cm3，cm/cm2，s，dapa；c具备与水泥砂浆良好亲合性。
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