馬翠忠 周正穎

摘 ?要：集化糞池、垃圾池、沼氣池于一體，以污水、垃圾處理為重點(diǎn)，是新農(nóng)村建設(shè)的必備裝置。沼氣的生產(chǎn)與儲存在空間上分離，發(fā)酵池?zé)o氣室、不結(jié)殼、無氣密性要求、不存在漏氣故障，使用壽命長，儲氣罐壓力穩(wěn)定。長方形替代圓形以適應(yīng)有限的空間，平頂替代拱頂以降低施工難度。上下格化糞池產(chǎn)生的沼氣可以回收利用，減少了大氣污染。自動循環(huán)系統(tǒng)方便管理，產(chǎn)氣率高。

關(guān)鍵詞：長方形;沼氣池;垃圾處理;兩步發(fā)酵;引射循環(huán);上下格;化糞池

中圖分類號：S216.4 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

圓筒形水壓式沼氣池在我國應(yīng)用已有半個(gè)多世紀(jì)，有許多優(yōu)點(diǎn)，但也有4個(gè)弊端。1）施工難度較大，需要專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行建造，施工人員需要經(jīng)過培訓(xùn)并獲取資格證書、持證上崗。2）故障率高?；炷潦欠菤饷苄圆牧?，需要進(jìn)行多遍密封作業(yè)才能勉強(qiáng)不漏氣，加上水壓式沼氣池設(shè)計(jì)壓力較高，更增加了漏氣的風(fēng)險(xiǎn)，一旦漏氣將導(dǎo)致沼氣池停用甚至報(bào)廢。3）不適應(yīng)秸稈原料，出料難，同樣也不適宜處理生活垃圾。4）建造工序多，工序之間需要停工等待，多次施工，工期長。另外，由于大多數(shù)農(nóng)戶住宅前只有1 m～2 m的空地，沒有足夠的空間建造圓形沼氣池。

材料的性能與功能匹配是選材的基本原則，利用混凝土容器儲存沼氣是不適宜的，與其采取復(fù)雜的工藝彌補(bǔ)性能的不足，不如選擇性能匹配的材料。將沼氣的生產(chǎn)與儲存在空間上分離，采用氣密性能好的材料制作儲氣罐才是最佳選擇。

1 長方形沼氣池的構(gòu)造

沼氣池由發(fā)酵池（圖1）和濕式儲氣罐（圖2）構(gòu)成，屬于國標(biāo)中的分離儲氣浮罩沼氣池。

發(fā)酵池為長方形，典型尺寸3×1×2m3，池底為現(xiàn)澆混凝土，池墻為預(yù)制空心磚砌筑，池墻的一端為斜面，作為垃圾的入口。預(yù)制混凝土板砌筑在池墻中部，將發(fā)酵池分為上下2個(gè)部分，上部為固體垃圾酸化池，下部為厭氧發(fā)酵間，與便池相連，污水管連接便池，污水經(jīng)便池進(jìn)入?yún)捬蹰g。

厭氧間蓋板底面四周凸起，用于阻擋沼氣外溢，沼氣從蓋板中間孔溢出進(jìn)入集氣罩，集氣罩用塑料盆代替，用繩索固定于蓋板上，集氣罩下部放置細(xì)濾網(wǎng)（防蚊蠅網(wǎng)）阻擋浮渣，防止管道堵塞。

擋料管放置于出料孔上部。1） 阻擋垃圾進(jìn)入?yún)捬蹰g。2）防止出料孔堵塞，保持循環(huán)水路暢通。垃圾堆積達(dá)到擋料管高度時(shí)應(yīng)及時(shí)出料，出料時(shí)移開檔料管，使酸化池內(nèi)固液分離，方便清理。

引射器用PVC三通制作，出水管與便池相連，所在區(qū)域用粗濾網(wǎng)（孔徑1 cm左右）與酸化池隔離。

濕式儲氣罐由蓄水池和儲氣罐組成，蓄水池為磚混結(jié)構(gòu)，φ1.2m×H1.2m;儲氣罐為鋼結(jié)構(gòu)，φ1m×H1m，平頂內(nèi)設(shè)加強(qiáng)筋，外部均布4個(gè)圓鋼導(dǎo)向桿，環(huán)氧樹脂漆防腐處理，工作壓力2 kPa，下部為混凝土預(yù)制配重環(huán)。罐體重心在下部，自動保持直立狀態(tài)，導(dǎo)向桿用于防止罐體與水池摩擦，保護(hù)防腐涂層。

配重計(jì)算：罐體+配重-浮力=罐體截面積0.785 m2×壓力200 kg/m2=157 kg。罐體按3 mm鋼板計(jì)算自重92 kg，配重在水中的重量應(yīng)為65 kg，體積=重量/（混凝土密度-水密度）=0.046 m3，外徑φ110 cm，厚度按10 cm計(jì)算，內(nèi)徑φ79 cm。

2 發(fā)酵工藝

沼氣池采用兩步發(fā)酵工藝，以垃圾、污水處理為重點(diǎn)，不再以單純獲取能源為目的。

糞便、污水（不包括洗浴污水）進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵間，厭氧間為非密閉空間，產(chǎn)生的沼氣隨時(shí)溢出，暫存在集氣罩內(nèi)。固體懸浮物全部集中在厭氧間蓋板下，長期浸泡于水中，水解后下沉，不會出現(xiàn)浮渣結(jié)殼現(xiàn)象。

餐廚垃圾、果皮果核、打掃庭院的雜草、樹葉包括塵土、爐灰渣等進(jìn)入酸化池，可降解物質(zhì)經(jīng)水解、酸化后，酸化液由引射循環(huán)系統(tǒng)輸送進(jìn)入?yún)捬蹰g繼續(xù)發(fā)酵。

酸化池水位應(yīng)高于引射器出水口20 cm，利用水封以保持儲氣罐壓力。

新建沼氣池啟動時(shí)應(yīng)用新鮮的豬、牛糞便，在池內(nèi)堆漚發(fā)酵，以便快速產(chǎn)氣，切忌使用存放時(shí)間過長的原料或碳氮比低的雞糞等原料。

當(dāng)獲取啟動原料有困難時(shí)，也可不投放任何原料，按比例加入接種物，加水后直接使用。此時(shí)沼氣產(chǎn)量較少，可用污水泵帶動引射器沖廁。

冬季應(yīng)采取保溫措施，確保沖廁管道暢通。也可提高溢流水位，讓沖廁管道淹沒在冰凍層以下。

3 引射循環(huán)系統(tǒng)

引射循環(huán)系統(tǒng)如圖3所示，根據(jù)不同情況，有3種循環(huán)方式。

3.1 自動循環(huán)

集氣罩、“U”形管、引射器共同構(gòu)成間歇式引射循環(huán)系統(tǒng)，隨著沼氣的積累，集氣罩內(nèi)的水位逐漸下降，當(dāng)水位低于“U”形管的最低點(diǎn)時(shí)，沼氣從“U”形管排出，帶動引射器工作，將酸化液送入?yún)捬蹰g，同時(shí)對便池進(jìn)行沖洗。隨著沼氣的排出，集氣罩內(nèi)的水位逐漸上升，當(dāng)水位到達(dá)“U”形管的端口時(shí)，污水進(jìn)入“U”形管，阻斷沼氣通道，引射器停止工作。

3.2 手動循環(huán)

打開沖廁開關(guān)，集氣罩中的沼氣立即排出，帶動引射器工作，沖洗便池。

3.3 水泵循環(huán)

冬季或產(chǎn)氣較少時(shí)可用污水泵帶動引射器工作進(jìn)行沖廁。引射器可以使循環(huán)流量增加到水泵流量的數(shù)倍，可以選擇流量較小的水泵。

4 長方形沼氣池的特點(diǎn)

長方形沼氣池的特點(diǎn)如下。1）結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)門檻低，普通建筑工人即可完成作業(yè)。2）用工少，工期短。預(yù)制件工廠化生產(chǎn)，現(xiàn)場施工一個(gè)工作日即可完成。不含土方開挖工程量，工期由原來的10天以上縮短為1天，用工由原來的8個(gè)減少為2個(gè)。3）可以處理生活垃圾。酸化池容積大，使用時(shí)間長，垃圾分解徹底，深度淺且廣口的酸化池出料容易?？纱蟠鬁p少垃圾集中外運(yùn)量，又獲得了有機(jī)肥。4）自動循環(huán)，管理方便。5）沼液沖廁，節(jié)約用水，減少排放。6）厭氧間無氣室，不承壓，不存在漏氣故障，使用壽命長。儲氣罐壓力穩(wěn)定，存量一目了然。7）使用安全。平時(shí)應(yīng)蓋好頂蓋板，防止人畜掉入池內(nèi);人員進(jìn)入發(fā)酵池后不存在缺氧情況，無人身安全隱患;儲氣罐在水中，空氣被排空，沼氣中不會混入空氣，無爆炸危險(xiǎn)。

5 上下格化糞池

傳統(tǒng)化糞池的每一格為水平排列，該設(shè)計(jì)為上下結(jié)構(gòu)（圖4），上格為沉淀池，下格與空氣完全隔離，為厭氧發(fā)酵間。

污水直接進(jìn)入下格的厭氧環(huán)境，滯留時(shí)間長，蟲卵殺滅效果好。固體懸浮物被攔截在厭氧間蓋板以下浸泡在水中，水解后下沉，不會浮出水面。污泥存儲空間大，不會造成堵塞。上格沉淀池面積大，抗沖擊能力強(qiáng)，出水路徑長、流速慢，沉淀池中污泥含量少，氣體產(chǎn)生少，沉淀效果好。

厭氧間前部的進(jìn)水管深入中間位置，使污水直接進(jìn)入富含厭氧污泥的區(qū)域，反應(yīng)速度快。間歇式引射內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)對中部的厭氧污泥自動攪拌，使污水與厭氧菌混合均勻，反應(yīng)完全。后部為沉淀區(qū)，降低了出水中污泥含量。

化糞池啟用前要加入足量的接種物，產(chǎn)生的沼氣回收利用，以減少對大氣的污染，居民小區(qū)內(nèi)的多個(gè)化糞池可以共用一個(gè)儲氣罐。出料時(shí)當(dāng)上格中的污水全部回流到下格時(shí)即停止，以保留充足的活性污泥。

6 在養(yǎng)殖污水處理上的應(yīng)用

以“一圈一池，糞不出圈，就地處理，集中利用”為指針，以上下格化糞池為基礎(chǔ)，為圈內(nèi)的每一條下水道分別設(shè)置一個(gè)引射器，利用手動循環(huán)沖洗下水道。與傳統(tǒng)水壓式沼氣池相比，成本降低，可靠性提高。

沼液沖洗圈舍雖然可以節(jié)水減排，但會積累氨氮，抑制厭氧菌活性，降低沼氣產(chǎn)量，在水資源不是特別貧乏的地區(qū)，不建議采用。一例沼氣工程，沼液全部回流，一年后反應(yīng)幾乎完全停止，教訓(xùn)深刻。

參考文獻(xiàn)

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[4]馬翠忠.分布式養(yǎng)殖污水處理系統(tǒng)[J].中國沼氣，2012（2）：29-30.