摘 要：通過對北方沼氣池傳統(tǒng)越冬技術(shù)的研究與分析，設(shè)計了一種新型耐低溫沼氣池，并進行了一系列冬季產(chǎn)氣對比試驗。結(jié)果表明，采用有保溫層的沼氣池比常規(guī)保溫沼氣池料液溫度提高3℃左右，產(chǎn)氣量提高3倍左右。

關(guān)鍵詞：耐低溫；沼氣池；產(chǎn)氣量

中圖分類號：S216.4 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001—4942(2010)09—0063—03

隨著人們對能源需求的不斷增長與沼氣科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，農(nóng)村沼氣池的發(fā)展日新月異，但由于北方戶用沼氣池受溫度影響大，冬季沼氣池產(chǎn)氣少、不產(chǎn)氣、甚至部分沼氣池被凍壞，嚴(yán)重影響了北方沼氣池的正常健康發(fā)展。通常北方沼氣池多采取覆蓋柴草或暖棚與暖圈等措施增加地溫，提高冬季沼氣池產(chǎn)氣效率。但由于常規(guī)措施僅僅阻斷了沼氣池上部與空氣的熱交換，而在池墻與池底部位沒有有效控制沼氣池與外部的熱交換，很難保證沼氣池冬季正常產(chǎn)氣。筆者通過幾年實踐設(shè)計了一種新型耐低溫沼氣池，并申報了國家實用新型專利，獲得了授權(quán)，授權(quán)專利號：Z1200720325369.3。采用本項技術(shù)建設(shè)了3口耐低溫沼氣池，并按常規(guī)技術(shù)建設(shè)了3口對照池，進行了一系列對比試驗。

1 耐低溫沼氣池技術(shù)分析

耐低溫沼氣池結(jié)構(gòu)類似“夾芯做法”，由外殼和內(nèi)芯組成，其特征是：外殼由砌體和混凝土組成，是主要受力承載體系，而內(nèi)殼由保溫材料組成，是主要的保溫體系，阻斷了沼氣池與外界的熱交換，達(dá)到保溫的目的。耐低溫沼氣保溫材料主要采用珍珠巖、聚苯顆粒、泡沫加氣混凝土、爐灰渣、鋸末等廉價環(huán)保保溫材料，阻止池體與周圍進行熱交換，減少熱量損失。

1.1 耐低溫沼氣池的主要要求

沼氣池墻體為雙層夾心磚墻，內(nèi)部砌體厚為120／mm，外墻厚為53／mm。夾芯層填充珍珠巖、聚苯顆粒、泡沫加氣混凝土等保溫材料，夾層厚度為60—100mm。在墻體最下2—3層的磚砌體內(nèi)放置直徑6.5mm的通長鋼筋，保證底部墻體的承載能力。在夾芯墻的頂部設(shè)置鋼筋混凝土圈梁，池拱上的荷載通過圈梁傳給池墻及周圍地基。如有地下水，池底防水層做在砂石墊層上，面積為整個池底，池墻防水層做在外砌體內(nèi)表面，池墻防水層的高度應(yīng)高于最高水位10cm以上。

1.2 耐低溫沼氣池的技術(shù)優(yōu)點

1.2.1 解決了原沼氣池?zé)o法越冬或產(chǎn)氣量小的難題沼氣微生物在8—60℃范圍內(nèi)均可生長繁殖，但在通常條件下，隨著溫度的升高，發(fā)酵時間縮短、產(chǎn)氣量增加；隨著溫度的降低，發(fā)酵時間延長、產(chǎn)氣量減少；采用新型耐低溫發(fā)酵沼氣池，由，于保溫層阻斷了池體與外界的熱交換，使得池內(nèi)微生物處于相對恒定的溫度環(huán)境中，可以不間斷發(fā)酵，因此產(chǎn)氣量大而均衡。

1.2.2 最大限度地提高了沼氣池的防水性與保溫性普通沼氣池沒有在池體外做防水處理，因此對于地下水位較高的地區(qū)，沼氣池池底和池墻常年泡在地下水中，池體不可避免地與其進行熱交換，降低池內(nèi)溫度，影響了微生物的發(fā)酵。而新型耐低溫發(fā)酵沼氣池由于在外墻內(nèi)側(cè)與池底做了防水層，防水層不僅阻斷了地下水與內(nèi)部池體的接觸，還阻斷了內(nèi)部池體與周圍土體的接觸，況且在防水層內(nèi)還有一層保溫層，因此新型耐低溫發(fā)酵沼氣池最大限度地提高了沼氣池的防水性與保溫性。

1.2.3 沼氣池的環(huán)保與節(jié)能性得到更大發(fā)揮新型耐低溫發(fā)酵沼氣池對保溫材料沒有具體限定，用戶可以根據(jù)所處地區(qū)的氣候條件，選擇不同保溫材料和相應(yīng)厚度，如廢舊泡沫，經(jīng)粉碎后可以利用；爐渣等多孔狀的材料、粉碎的顆粒塑料垃圾，也可以作為保溫材料使用。因此新型耐低溫發(fā)酵沼氣池可以變廢為寶，更大限度地做到環(huán)保與節(jié)能。

1.2.4 使用壽命更長，一次性投資，且投資成本相對較低耐低溫發(fā)酵沼氣池由于沼氣池設(shè)有鋼筋混凝土圈梁，在內(nèi)墻下部設(shè)置了環(huán)繞通筋，把內(nèi)外池墻、池拱、池底有機的連接成一個整體，從力學(xué)結(jié)構(gòu)分析來講，結(jié)構(gòu)設(shè)計更合理，與普通沼氣池相比可以延長10年以上壽命。耐低溫發(fā)酵沼氣池所用的保溫材料價格比較低廉甚至是廢物回收利用，保溫材料和池體同時施工，因此耐低溫發(fā)酵沼氣池是一次性投資，且成本相對較低。

2 產(chǎn)氣量與溫度對比試驗

2.1 試驗設(shè)計

2009年8月在肥城義德隆沼氣試驗基地，建設(shè)了6座池容10m³的試驗用沼氣池，其中包括3個耐低溫沼氣池和3個常規(guī)沼氣池(沒有保溫設(shè)施)，分別進行產(chǎn)氣量與池內(nèi)溫度的對比試驗。發(fā)酵原料均為相同量的豬糞便，測量工具為6個氣體流量計、1個探針式溫度計，試驗時間為2009年11月6日至2010年2月15日。

2.2 池內(nèi)溫度對比試驗結(jié)果

從圖1看出，氣溫變化對采取常規(guī)保溫措施的對照池的影響相對較大，而對耐低溫沼氣池的料液溫度影響相對較小。耐低溫沼氣池的料液溫度比對照池平均高出3℃左右，基本保證了在北方冬季料液所需的發(fā)酵溫度。

2.3 日均產(chǎn)氣量對比試驗結(jié)果

從圖2看出，耐低溫沼氣池的產(chǎn)氣量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)保溫技術(shù)，產(chǎn)氣量提高3倍左右，耐低溫沼氣池冬季平均日產(chǎn)氣量0.552m³，基本可以滿足用戶早晚炊事的需求。

3 結(jié)論

耐低溫沼氣池在基本不增加投資的條件下，通過采用低廉環(huán)保的保溫材料以及池體結(jié)構(gòu)優(yōu)化等措施，料液溫度可提高3℃左右，產(chǎn)氣量可提高3倍左右，基本可以解決沼氣池冬季不產(chǎn)氣或產(chǎn)氣少的難題，是目前北方最適宜推廣的一種戶用沼氣池。