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中华人民共和国国家标准
户用沼气池设计规范
Criteria for designing of household anaerobic digesters
GB/T 4750-2016
发布部门：中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会
发布日期：2016年10月13日
实施日期：2017年05月01日
前 言
本标准与GB/T 4752-2016和GB/T 4751-2016以及拟制定的《用户沼气池运行维护规范》共同构成用户沼气池设计、建造、验收、运行的系列国家标准。
本标准按照GB/T 1．1-2009给出的规则起草。
本标准代替GB/T 4750-2002《用户沼气池标准图集》，与GB/T 4750-2002相比主要技术变化如下：
——增加了池型发酵间及部件结构设计要求；
——修改了气密性、工作气压、检验气压、最大气压限制值；
——修改了单位有效容积产气量、寿命及安全措施；
——增加了旋流布料沼气池设计；
——增加了工程塑料、玻璃纤维增强塑料等新材料商品化沼气产品参照应用的相关内容；
——将材料图例、图注符号、常用量名称列为规范性附录；
——将原标准图集中应用较广泛，仍适合当前实际的池型和本规范吸收的新池型均列为资料性附录。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。
本标准由农业部提出。
本标准由全国沼气标准化技术委员会(SAC/TC 515)归口。
本标准起草单位：农业部农业生态与资源保护总站、昆明能源研究会、西北农林科技大学、农业部沼气产品及设备质量检验中心、中国沼气学会、云南师范大学。
本标准主要起草人：李景明、张万俊、丘凌、郑时选、谢建、董保成、孙丽英、刘耕、李冰峰、周玮、徐文勇、刘欣庆。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为：
——GB/T 4750-1984、GB/T 4750-2002。
1 范围
本标准规定了户用沼气池的设计规范及必要配套设施的设计要求、指标参数。
本标准适用于混凝土、砖混、工程塑料及玻璃纤维增强塑料等材料户用沼气池的设计建造和生产。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 4751 户用沼气池质量检查验收规范
GB/T 4752 户用沼气池施工操作规程
3 规范内容
3．1 池型各部位结构
3．1．1 发酵间结构形状
宜选用相同体积用材较少、内外受力合理，有利料液流动，不易产生死角容积，方便加工、运输、施工和使用管理的机构形状，图例、符号见附录A，结构形状参见附录B。
3．1．2 进、出料管
进出料管内径在200mm～300mm范围；采用混凝土预制管时，内径不应小于250mm，采用PVC管时，内径不应小于200mm。进、出料流向原则上要求对直流出，特殊地形情况，若发酵间内部无有效导流装置，其进、出料管（口）水平投影夹角不小于120°。
3．1．3 天窗口、活动盖
户用沼气池设置天窗口、活动盖。其形状可以根据池型和建造工艺的需要选择为：圆形、椭圆形、正方形、长方形等形状；密封方式可为瓶塞式、平板式正盖（即由上往下盖）、反盖（即由下往上盖）。参见附录B，图B．9构件图。
3．1．4 水压间
水压式沼气池的水压间有效容积不小于日产气量的50％。按平面形状可分为：圆形、椭圆形、正方形、长方形，可根据池型、建池地形因地制宜设计。在料液可排泄反向应设有溢流口。
3．1．5 贮气浮罩
分离贮气浮罩沼气池的贮气浮罩有效容积不小于日产气量的50％。
3．2 相关参数指标
3．2．1 单位有效池容日产气量
当满足发酵工艺要求和正常使用管理的条件下，每立方米池容日产气量南方不小于0．2m³。北方及高寒地区不小于0．15m³。
3．2．2 气密性
水压式沼气池池内设计最大贮气气压为12kPa；分离贮气浮罩沼气池池内设计，最大贮气气压为6kPa。沼气池建池完工，应进行气密性检验检测压力为：水压池8kPa；浮罩贮气池4kPa，要求24h漏损率小于3％。
3．2．3 池内正常工作气压及最大气压限值
水压池正常工作气压≤8kPa；池内最大气压限值≤12kPa。浮罩贮气正常工作气压≤4kPa，贮气压力最大限值≤6kPa。
3．2．4 强度安全系数k
混凝土水压式沼气池强度安全系数k≥2．65；工厂生产的新材料沼气池按经省级以上技术质量监督部门备案的企业生产标准设计，安全系数k≥1．3（空池上拱静荷载≥20kN/㎡）。
3．2．5 正常使用年限
户用沼气池主要构筑物设计使用年限应在25年以上。
3．2．6 活荷载
混凝土现浇沼气池活荷载2kN/㎡；工厂化生产的新材料沼气池按经省级以上质量技术监督部门备案的企业生产标准设计。
3．2．7 地基承载力及适用土质要求
地基承载力设计值应≥50kPa。本规范适用于土质均匀、承载力达到要求的地址条件下建设户用沼气池的设计。特殊地基建池的设计按GB/T 4752的要求进行。
3．2．8 池拱顶覆土厚度
池拱顶覆土最薄处厚度≥200mm。
3．2．9 最大投料量
最大投料量不大于水压式沼气池发酵间池容的85％。浮罩式沼气池最大投料量不大于发酵间池容的90％。
3．2．10 发酵间
发酵间容积小于50m³，宜选为6m³～12m³。
4 选用条件
本规范主要适用于我国各地农村农户建池；选用时应综合考虑家庭人口、使用要求、发酵原料、产气率、地形、地质、地下水位、气候特点、建池条件和材料、施工技术等，合理地选定池形、池容和类型。
5 安全措施
5．1 户用沼气池应设有保障施工、检修及大换料的安全装置。新材料沼气池按经省级以上技术质量监督部门备案的企业标准设计、制造。
5．2 设计主体（发酵间）应尽可能采用浅池体，并满足池内最大气压限值要求。
5．3 沼气池进出料等敞开口应加盖，盖子的提手应牢固、隐蔽（使用时拉出，不用时按下）。
5．4 本标准不包括抗震设计。
6 质量检验
沼气池的质量检查与验收按GB/T 4751要求进行。
附录A
（规范性附录）
材料图例、图注符号、常用量名称
附录B
（资料性附录）
部分户用沼气池型具体设计要求
B．1 曲流布料沼气池
B．1．1 池型结构特点
曲流布料沼气池有A、B、C三型。池顶部为削球壳池拱，池身为圆筒形，池底由进料口向出料口倾斜；池底部最低点设在出料间底部，在倾斜池底作用下，形成一定的流动推力，实现主发酵池进出料自流，可以不打开天窗口盖把全部料液由出料间取出（见图B．1 A型）。B型在A型基础上，天窗口活动盖设计为反盖（见图B．3 B型）增设塞流固菌板，塞流固菌板有利于控制发酵原料在底部的流速和滞留期；C型在B型基础上，活动盖设计为有中心进、出料管结构，增设布料板、中心破壳输气吊笼和原料预处理池（见图B．5）。这些装置有效增加新料扩散面，充分发挥池容负载能力，提高产气率和延长连续发酵运转周期。
B．1．2 发酵工艺及其特点
B．1．2．1 工艺流程
发酵启动工艺流程：
正常运转池工艺流程：
B．1．2．2 工艺特点
发酵原料为人、畜、禽粪便；采用连续发酵工艺能维持比较稳定的发酵条件，使沼气微生物（菌群积累）区系稳定，保持逐步完善的原料消化速度，提高原料利用率和沼气负荷能力，达到较高的产气率；工艺自身耗能少，简单方便，容易操作。
B．1．3 设计原则
B．1．3．1 按照“三结合”（沼气池、厕所、猪舍相连通），圆筒形池身、削球壳池拱、斜底、水压间、天窗口、活动盖（见图B．9构件图）、斜管进料（地基限制时，可采用直管进料设计，减少占地面积。“三结合”地面布置图见图B．17），底层出料，各口加盖。
B．1．3．2 池型结构符合发酵工艺流程要求，实行自流进出料；充分发挥池容负载能力；管理操作简便易行；实现小型高效（池容规模：4m³、6m³、8m³、10m³、20m³、30m³、40m³、50m³、100m³）。
B．1．4 材料
沼气池的池墙、池拱、池底、上、下圈梁采用现浇混凝土，也可采用新材料制造池拱、池墙等部件，安装在混凝土池底上。水压间采用现浇混凝土，或砖砌；进料管可采用现浇混凝土，也可采用混凝土预制管或PVC管；各口盖板采用钢筋混凝土预制板或新材料标准件。
B．1．5 施工要点
整体现浇大开挖支模浇筑法，按图纸放线并挖去全池土方。先浇池底圈梁混凝土，然后浇注池墙和池拱混凝土。池墙外模可利用原状土壁，池墙和池拱内模用钢模（不具备钢模条件时，可采用砖模 或木模）。混凝土浇注要连续，均匀对称，振捣密实，由下而上进行，池拱外表面采用原浆反复压实抹光，注意养护（详见GB/T 4752）。工厂化生产的型材料沼气池标准部件与混凝土池底组装时，连接部位要保证牢固密实。
B．2 旋流布料沼气池
B．2．1 池型结构特点
自动循环型由进料口、进料管、发酵间（带贮气室）、水压酸化间、旋流布料墙、单向阀、抽渣管、活塞、导气管、出料通道等部分组成。根据料液循环方式和不同，分为旋流布料自循环两型（见图B．10）。
B．2．2 工艺流程及特点
B．2．2．1 自动循环工艺
B．2．2．2 工艺特点
B．2．2．2．1 通过螺旋形池底和圆弧形布料墙的合理布局及配合，消除了料液短路，发酵盲区和微生物贫乏区，延长了原料在发酵间中的滞流路程时间。
B．2．2．2．2 通过圆弧形布料墙表面的微生物附着膜技术，固定和富集高活性厌氧微生物，避免了微生物随出料流失的发生。
B．2．2．2．3 应用厌氧消化的产气动力和料液自动循环技术，实现了自动搅拌、循环、破壳等动态连续发酵过程；减轻了人工管理的强度。
B．2．2．2．4 通过出料搅拌器和料液回流系统，达到人工强制回流搅拌和清渣出料的目的，从而实现轻松管理和系统利用的目标。
B．2．2．3 施工要求
统一按GB/T 4752的混凝土、砖砌工程规定施工。
B．3 分离贮气浮罩沼气池
B．3．1 池型结构特点
分离贮气浮罩沼气池的发酵池与气箱分离，没有水压间，设有抽料贮粪池。采用浮罩与配套水封池贮气；有利于扩大发酵间装料容积；浮罩贮气相对水压式沼气池其气压在使用过程中是稳定的。
B．3．2 发酵工艺特点
发酵原料为人、畜、禽粪便；出料一根管为底部抽料入贮粪池或回流到进料口，另一根管采用中上部抽料入贮粪池，实现上部料液流动。料液浓度不能高，便于抽取料液（见图B．11）。
B．3．3 材料
沼气池的池墙、池拱、池底，上、下部圈梁均采用现浇混凝土；贮粪池、水封池可用现浇混凝土也可以用砖砌；抽料器可用预制管，也可用钢管或PVC管；贮气浮罩为钢丝混凝土预制也可采用新材料工厂化生产。
B．3．4 施工要点
主体现浇大开挖支模浇注法与水压式混凝土沼气池相同；不同的是抽料器制造安装和贮气浮罩的制造安装要按图纸技术要求。
B．4 预制钢筋混凝土板装配沼气池
B．4．1 特点
主要特点是把池墙、池拱、进出料管、水压间墙、各口及盖板等都先做成钢筋混凝土预制件，运输到建池现场，在大开挖的池坑内进行组装（见图B．12）。池底和水压间底部为现浇混凝土。该池有利于工厂化生产，商品化运作，降低建池成本。
B．4．2 设计原则
按照“三结合”（沼气池、厕所、畜厩相连通），圆筒形池身、削球壳池拱、斜底、水压间、天窗口、活动盖（见图B．17）、斜管进料、底层出料、各口加盖的原则设计。池拱矢跨比ƒ1/D＝1/5，池底由进料口向出料口5°倾斜，池墙高H＝1．0m。
B．4．3 施工要点
按图纸放线并挖去全池土方。先浇池底圈梁混凝土，然后按池墙、池拱预制板编号和进、出料管位置方向组装。关键是各部位垂直度、水平度要符合要求；安装池墙和池盖时，两块之间的缝隙最小要有20mm，以利于更好地连接缝口；特别注意接头处粘结牢固、密实（详见GB/T 4752）。
B．4．4 预制钢筋混凝土板装配沼气池标准图
预制钢筋混凝土板装配沼气池池型及构件标准见图B．12，并图B．13～图B．16。
B．5 沼气池、禽、猪舍、厕所“三结合”布置