第四節 現澆混凝土沼氣池施工準備

由于目前的農村戶用沼氣池一般采用現澆池體施工，應該本章主要介紹現澆池體的施工方法，而預制件池體施工可參考其他的相關標準或書籍。現澆混凝土沼氣池施工準備包括規劃、選型、選址、定容、放線、挖坑、校正等工序。

一、戶用沼氣系統規劃和選型

1．系統規劃

（1）對庭院設施進行合理規劃 發展農村庭院沼氣，要重視和解決好以沼氣池為中心的發酵料液的前、后處理環節。前處理包括廁所、豬舍、沼氣池三結合方式北方還包括太陽能豬舍的設計及建造。后處理包括沼氣池出料和沼肥的使用。通過對農戶庭院設施的優化設計，合理布局，使建池農戶擁有清潔的廚房、干凈的浴室、衛生的廁所、無蚊蠅的豬圈、高效率的沼氣池和排污系統，使庭院干凈衛生，優美高雅。

（2）將沼氣與主導產業組裝配套 要實現庭園生態農業系統內部物質和能量的良性循環，必須通過肥料、飼料和燃料這三個樞紐，因而“三料”的轉化途徑是整個生態系統功能的關鍵環節。沼氣發酵系統正好是實現“三料”轉化的最佳途徑，在生態農業中起著回收農業廢棄物能量和物質的特殊作用。通過規劃和建設，將變廢為寶的沼氣池，變成連接農、林、牧、副、漁各業的紐帶，使糧田、林果山、禽畜圈、水產池連成一片，實現無污染、無廢料、“能量流、物質流、經濟流”良性循環的生態農業體系。

（3）采用高效沼氣發酵裝置 適宜于農戶應用的沼氣池為《常用標準匯編》（二）（GB/T4750-2002）中的池型（圖1-10-16-26或附A-1, D-1）等池型。其中，曲流布料型沼氣池和D-1型等池型克服了靜態發酵沼氣池所產生的料液“短路”、不能保留高濃度活性微生物、新鮮原料和菌種不能充分接觸、池內沉渣和結殼大量積累，造成池容產氣率低，原料利用率低，出料困難等缺點，實現了自動循環、自動攪拌、自動破殼、自動增溫、微生物成膜、消短除盲和兩步發酵等動態發酵狀態，產氣量高，管理輕便，在發展農村庭園沼氣時，應優先引進和采用。

2．池型選擇

（1）與工藝配套選型 庭園沼氣池的選型與工藝選型密不可分。發酵工藝與池型往往是同時考慮、配套應用。池型的設計必須滿足工藝的要求，以發酵工藝參數為依據。如因特殊原因，選定了池型，選用的發酵工藝也必須與池型相適應。

（2）根據用戶情況選型 ①普通用戶。普通用戶建池一般為解決生活用能、積肥和綜合利用，原料大部分為人畜糞便和秸稈。這種情況下，選用“三結合”式水壓池即可。如原料多，以秸稈為主料發酵，也可選用分離浮罩式池型，配干發酵工藝或選用兩步發酵池型，增設產酸池。②養殖專業戶。常年養豬戶以豬糞為發酵主料，可選用組合式旋流布料自動循環沼氣池，結合種植、養殖、加工業，建造廁所、太陽能畜禽舍和地下沼氣池組合為一體的三位一體綜合設施。養豬不多，還可以選用其他材質的小型高效沼氣池。③禽畜養殖場。這種情況下，以糞便為發酵原料，且有充足的料源，可選用高效連續發酵裝置。如上流式厭氧污泥床反應器、厭氧過濾反應器等先進發酵裝置。

（3）根據地域選型 寒冷地區宜選用地下池，并配套地面保溫設施；水位高的地區可選建地上池、半地下池；南方地區氣溫高，可建地下池、半地下池、地上池等。

（4）據技術水平選型 設計能力強、管理水平高，盡量選建較先進的池型，實行現代化管理。技術力量薄弱，應選用易操作管理的池型。

（5）根據綜合因素選型 沼氣池選型和工藝選型一樣，不但要考慮單一因素，也要考慮多方面因素，要依建池成本、回收期、經濟效益和社會效益等，因地制宜、因戶制宜決定。遵循選型依據，緊密結合自己的實際情況，如原料的多少、場地的大小、建池目的等來選建符合農戶的條件和要求的池型。充分比較各種池型的利弊，遠近結合，不要只顧眼前利益，忽視未來的發展。建多大池容，使用何種池型，建在何處都應反復比較，應根據農戶的需要和條件，確定池型。在條件允許的情況下，應盡量選擇便于進行綜合利用的池型。

3．參考模式

在系統規劃和選型時，要以沼氣為紐帶，盡量構建和形成以下典型能源生態模式：

（1）南方“豬—沼—果”能源生態模式 以農戶為基本單元，利用房前屋后的山地、水面、庭院等場地，主要建設畜禽舍、沼氣池、果園等幾部分，同時使沼氣池建設與畜禽舍和廁所三結合，形成“養殖—沼氣—種植”三位一體庭院經濟格局，形成生態良性循環，增加農民收入。

（2）北方“四位一體”模式 在農戶庭院內建日光溫室，在溫室的一端地下建沼氣池，沼氣池上建豬圈和廁所，溫室內種植蔬菜或水果。該模式以太陽能為動力，以沼氣為紐帶，種植業和養殖業相結合，形成生態良性循環，增加農民收入。

（3）西北“五配套”模式 由沼氣池、廁所、太陽能暖圈、水窖、果園灌溉設施等5個部分配套建設而成。沼氣池是其核心部分，通過高效沼氣池的紐帶作用，把農村生產用肥和生活用能有機結合起來，形成以牧促沼，以沼促果，果牧結合的良陛生態循環系統。

4．注意事項

（1）重視和搞好以沼氣池為核心的庭院設施系統規劃和配套設計。

（2）北方地區發展沼氣一定要做好地面設施的保溫增溫設計和建設。

二、戶用沼氣池定容和備料

1．確定建池容積

沼氣池容積是沼氣池設計中的一個重要問題，應根據用戶所擁有的發酵原料、所采用的發酵工藝和用氣要求等因素確定。小型戶用沼氣池一般根據用氣要求確定建池容積。滿足一個農戶全家人口生活用能的沼氣池池容，可用下列公式計算：

式中：V—沼氣池凈空總容積（m3）；

V1—發酵間容積（m）3；

V2—貯氣間容積（m）3，一般可取V2=0.15V1；

n—氣溫影響系數，南方取0.8～1.0，中部取1.0～1.2，北方取1.2～1.5；

k—人口影響系數，2～3口之家取1.8～1.4, 4～7口之家取1.4～1.1；

r—每戶人口數。

沼氣池容積與人口的關系如表2-8所示。

2．準備材料

建一個8m3曲流布料沼氣池，用現澆混凝土法建池，實際用料量為：425號普通硅酸鹽水泥1000kg左右，中砂1.5m3左右，5～20mm卵石2.2m3左右，直徑6mm鋼筋5kg左右（表2-9）。如遇到池坑浸水量大或土質松軟的地方，建材用量應增加10%～20%。

根據池型結構，確定施工工藝，準備建池所需的材料、模具和工具等。所選用的建池材料質量應符合前面的相關要求。

3．注意事項

（1）修建沼氣池的卵石要干凈，含泥量不大于2%，不含柴草等有機物和塑料等雜物。

（2）砂子要求質地堅硬、潔凈，泥土含量不超過3%，云母允許含量在0.5%以下，不含柴草等有機物和塑料等雜物。

（3）不能用酸性或堿性水拌制混凝土、砂漿以及養護。

（4）混凝土中使用的鋼筋應清除油污、鐵銹并矯直后使用。

三、戶用沼氣池定位和放線

1. “三結合”

設計和建設根據農戶庭院的方位、走向和布局，確定庭院沼氣設施的建造位置。在沼氣池與豬圈、廁所“三結合”的前提下，做到住房、豬欄、廁所、沼氣池等科學規劃，合理布局（圖2-13）。先建沼氣池，后建豬圈和廁所，使人畜糞便隨時流入沼氣池，以達到連續進料、冬季保溫和美化優化庭院的目的。

2．先確定地面設施方位，再確定沼氣池位置

根據庭院沼氣系統規劃設計圖紙，在選定的池坑區域地面上，畫出畜禽圈和廁所的位置外框灰線（圖2-14）。在畜禽圈外框灰線內，確定沼氣池中心位置，畫進料口平面、發酵池平面、水壓間平面三者的外框灰線。根據南北方的氣候特征和生活習慣，北方庭院沼氣系統放線時，應將水壓間布局在畜禽圈內，將出料管和儲肥間布局在畜禽圈外；南方庭院沼氣系統放線時，可將水壓問、出料管和俐巴間布局在畜禽圈外，但要布局整齊、美觀，和農戶庭院的方位和走向一致。

3．確定沼氣池中心點和標高基準點

在沼氣池池坑尺寸線外0.8m左右處釘4根定位木樁，分別釘上釘子以便牽線，兩線的交點便是圓筒形沼氣池的中心點，該點可以在施工中隨時校正池體的圓整性。選1個定位樁為標高基準樁，在其上標定±0.000點，作為校正沼氣池各部分垂直高度的基準點。

按照上面說的辦法進行定位，這只是解決了平面位置的問題，而在豎向則要進行空間定位，也就是要進行標高測定。房屋標高的測定一般有兩種方法：一種是利用周圍地段現有的標高來測定房屋的標高；另一種是引進水準基點來測定房屋的標高。這兩種方法都是依據新建筑附近的已知標高的建筑或水準基點來測定房屋的標高。如果距離較遠，就要周折幾次，將標高引至附近后，設置木樁或木尺為標志，并明確標示出新建筑±0.000的標高線，以后抄平時就以此為基準。

4．放線施工

放線施工的目的，歸納起來就是按照施工圖紙上的數據，定出房屋澆筑各部位的施工尺寸。從總體上講，就是定出房屋的位置尺寸，這些尺寸就是平面位置。從局部上講，就是定出基礎、柱子、墻、門窗、屋架等施工尺寸，這些尺寸就是平面位置與豎向標高。在放線施工中，基礎放線是關鍵。基礎放線施工有三項工作，即軸線控制、基槽標高測定、把軸線和標高引入基礎。

四、戶用沼氣池土方和基礎施工

1．池坑開挖

沼氣池池坑開挖時，首先要按設計圖紙尺寸（圖2-15、表2-10、表2-11）定位放線，放線尺寸為：“池身外包尺寸”+“2倍池身外填土層厚度（或操作現場尺寸）”+“2倍放坡尺寸”。當定位灰線劃好后，在灰線外四角離灰線約1m處釘4根定位木樁，作為沼氣池施工時的控制樁。在對角木樁之間拉上連線，其交點作為沼氣池的中心。關于放坡尺寸，可根據不同土質確定挖方最大坡度：當土層具有天然濕度，構造均勻，水文地質條件良好，在無地下水時，深度在5米以內，不加支撐的基坑，可分別確定邊坡坡度（高：寬）為：砂土1∶1；亞砂土1∶0.67；亞黏土1∶0.5；黏土1∶0.33；含礫石或卵石的土1∶0.67；干黃土1∶0.25。在實際應用中，砂質較多的應加大邊坡坡度，如遇地下水時，也要求放大坡坡度。當所要求的坡度較大而又限于場地位置時，要注意土方的開挖對鄰近房屋基礎的影響，必要時應使用臨時支撐。因建沼氣池時只用內模、外模以待替，所以池坑的下面一米深應盡可能圓，且坡度盡可能小。

基坑開挖過程和敞露期間，應防止塌方，必要時應加以保護。堆土或移動施工機械時，應與挖方邊緣保持一定的距離，以保持邊坡和直立壁的穩定。當土質良好時，堆土距挖方邊緣0.8m以外，高度不超過1.5m。

2．地基加固

在軟弱地基土質上建造沼氣池，應采取地基加固處理，并在土方工程施工階段完成。常用的處理方法如下：

（1）用砂墊層和砂石墊層加固 選用質地堅硬的中砂、粗砂、礫砂、卵石或碎石作為墊層材料，在缺少中、粗砂或礫砂的地區，也可采用細砂，但應同時摻入一定數量的卵石、碎石、石碴或煤渣等廢料，經試驗合格，亦可作為墊層材料；選用的墊層材料中不得含有草根、垃圾等雜質；在鋪墊墊層前，應先驗坑（包括標高和形狀尺寸），將浮土鏟除。然后將砂石拌和均勻后，進行鋪筑搗實。

（2）用灰土加固 灰土中的土料，應盡量采用池坑中挖出的土，不得采用地表耕植層土，土料應予過篩，其粒徑不得大于15mm；熟石灰應過篩，其粒徑不得大于5mm，熟石灰中不得夾有未熟化的生石灰塊，不得含有過多的水分；灰土比宜用2∶8或3∶7（體積比），灰土質量標準如表2-12所示。灰土的含水量以用手緊握土料能成團，兩指輕捏即碎為宜（此時含水量一般為23%～25%），含水過多、過少均難以夯實；灰土應拌和均勻，顏色一致，拌好后要及時鋪設夯實；灰土施工應分層進行，如采用人工夯實，每層以虛鋪15cm為宜，夯至10cm左右表明夯實。

（3）用灰漿、碎磚三合土加固 三合土所用的碎磚，其粒徑為2～6cm，不得夾有雜物，砂泥或砂中不得含有草根等有機雜質。灰漿應在施工時制備，將生石灰臨時加水化開，按配合比摻入砂泥，均勻攪和即成；施工時，碎磚和灰漿應先充分拌和均勻，再鋪人坑底，鋪設厚度20cm左右，夯打至15cm；灰漿碎磚三合土鋪設至設計標高后，在最后一遍夯打時，宜澆濃灰漿，待表層灰漿略為曬干后，再鋪上薄層砂子或煤屑，進行最后夯實。

3．淤泥土質土方工程

淤泥土質的特點是含水量大而易淤，在挖掘土方時，會有不同程度的回淤，使池坑不易按設計尺寸成形，甚至會由于坑底土掏松或破壞而使沼氣池建成后下沉，造成進、出料管與池身聯結處發生拉裂事故。如果坑壁側淤，宜用適當支撐或改用沉井做池身。如坑底升淤，發生回淤量過大時，挖到設計標高后，以大卵石進行地基加固處理。

4．流砂土質土方工程

流砂地區的沼氣池土方工程施工，事先須認真分析，制定可靠的施工方案，以避免流砂現象的產生。流砂地區沼氣池土方工程施工有以下幾種方案：

（1）避 流砂現象的產生和地下水緊密相關，所以，可采取“避“的作法：在時間上，避開高水位季節施工；在池址選擇上，避開高水位地區；改變原設計的池坑底部標高，將沼氣池升高，采用半埋式或地上式沼氣池。

（2）降 將集水坑設置于沼氣池池坑外，并且先降水，后開挖池坑中土方，由于地下水的臨時陛下降，使砂層失水而穩固下來，避免砂子的流動。

（3）隔 采用沉井法施工，將池坑外的砂用沉井筒隔開。隨著池坑土方的開挖，沉井也隨之下沉，這樣始終將砂隔于沉井之外，避免土體的垮塌。

在具體情況下，降不低地下水位，而流砂土已造成時，則會增加土方工程量而且會把池底下及池坑四周的土掏松，影響建池和池旁建筑物的質量問題，故不宜再挖；應改變池身的設計標高，將沼氣池升高。如果能抽水降低地下水位來開挖土方，也要注意因降低水位而對緊緊相鄰的建筑物發生不均勻沉降的影響。

5．膨脹土質土方工程

膨脹土是指粘粒成分主要由強親水性礦物組成，具有較大脹縮性能的土質，它吸水膨脹，失水收縮。膨脹土地基沼氣池坑開挖中，如果不采取相應的技術措施，會導致沼氣池池體開裂漏水，甚至池體結構破壞。膨脹土地區進行沼氣池土方工程施工，要掌握以下技術要點：①堅持“快挖快建”、“連續施工”的原則，以減少脹縮變形的可能和速度；② 避免雨天施工，并在開挖前作好排水工作，防止地表水，施工用水等浸入施工場地或沖刷坑壁和邊坡；③ 池坑土方開挖結束后，其坑底基土不得受烈日暴曬或雨水浸泡，必要時可預留一層不挖，待作池底底板墊層和底板結構層時挖除；④ 對于設計中在膨脹土地基上采取砂墊層或砂塊卵石、碎石層者，應先將上述墊層材料澆水至飽和再鋪填于坑底夯實，不得采用向坑底澆水使墊層沉落密實的施工方法；⑤ 回填土應采用非膨脹性土、弱膨脹土或摻有改性材料（如石灰、砂或其他松散類材料）的膨脹土。

6．高地下水基工程處理

地下水位較高地區建池，應盡量選擇在枯水季節施工，并采取有效措施進行排水。建池期間，發現有地下水滲出，一般采取“排、降”的方法。池體基本建成后，若有滲漏。可采用“排、引、堵”的方法，或進行綜合處理。

（1）盲溝及集水坑排水 當池坑大開挖，池坑壁浸水時，池坑適當放大，在池墻外側做環形盲溝，將水引向低處，用人工或機械排出。盲溝內填碎石瓦片，防止泥土淤塞，待池墻砌筑完成后，池墻與坑壁間用黏土回填夯實，起防水層作用。

當池坑開挖后，池底浸水時，池底可做十字形盲溝，在池底中心設集水坑，使浸水集中排出。待池底建成，做好抹灰，最后填坑堵水。

（2）深井排水 若地下水流量較大。在池坑2m以外設1～3個深井，使井底比池底低800～1000mm，由池壁盲溝或池底十字形盲溝將水引至深井，用人工或機械抽出深井集水，使水位降至施工操作面以下。

（3）沉井排水 在高地下水位地區建池，池坑開挖時，由于水位高，土壤浸水飽和，坑壁不斷垮坍，如果坑中抽水，由于坑壁內外水的壓差造成坑壁外的砂子連續不斷地由水帶入坑內，此現象稱為流砂。產生上述問題后，池子無法繼續施工。面對這種情況，可照沉井施工原理，進行擋土排水，防止流砂和土方倒塌，確保施工的順利進行。

簡易的沉井方法是用無底無蓋的混凝土圓筒放人，隨土方開挖，圓筒隨之下沉，直至設計位置，最后向筒底拋以卵石，并在沉井法施工的集水井內不斷抽水，同時澆灌混凝土池底，并填塞集水井，直至全部完成。

7．注意事項

（1）開挖池坑時，嚴禁挖成上凸下凹的“洼巖洞”，挖出的土應堆放在離池坑遠一點的地方，禁止在池坑附近堆放重物。對土質不好的松軟土、砂土，應采取加固措施，以防塌方。如遇地下水，則需采取排水措施，并盡量快挖快建。

（2）用灰土加固地基完畢后，其上應蓋以塑料布、草墊之類，以防日曬雨淋影響質量。剛夯實完畢的灰土如突然遭受雨淋浸泡，則應將積水及松軟灰土鏟除后補填夯實。稍受浸濕的灰土，可在曬干后再補夯。

（3）冬季施工時，不得采用凍土或夾有凍土塊的土料作灰土，并應采取有效的防凍措施。

（4）開挖地坑、運送石料和建池砌筑時，要防止石料滑落、掉磚和工具失手砸傷施工人員。運輸石料和搭腳手架的繩索，必須堅實、牢固，防止落架或斷裂傷人。