专利名称：固化土结构沼气池及其建造方法
技术领域：
本发明涉及固化土结构沼气池及其建造方法。
背景技术：
沼气是一种清洁型能源，沼气的使用能大大减少燃烧薪材、煤炭或燃油等对环境造成的污染和破坏；而且，相对于其它能源，沼气的原料来源方便、无需长途运输，成本较低。因此，尤其是在广大农村，沼气得到了越来越广泛的应用。
农村户用沼气池是人工制取沼气最重要的基本设施。一般由进料口、进料管、发酵与储气室(发酵池与储气室为同一个腔体)、水压间(或称出料间)、导气管等部分组成，其中发酵池和水压间是其主要的基本结构，传统采用砖混结构建造，其缺点是抗沉降能力低，容易产生裂缝，引发漏气等；目前普遍使用的为混凝土所建，多采用砼现浇施工或砼预制施工，发酵池和水压间的池底和池墙全部采用混凝土浇筑而成。此法需要大量的水泥、粗骨料、细骨料、钢筋等材料，不仅材料本身的价格不低，而且由于全部需要运输，对广大农村、尤其是偏远的丘陵地区和山区而言，运输非常不便，甚至需要人力或畜力转运，无疑增加了建造成本，也与减少能耗、降低成本的初衷相背离。因此，在沼气池的建造材料方面还有待改进。
另一方面，在筑路工程中常用的土壤固化剂技术为我们提供了一种新的、低成本的、可以就地取材的土壤利用方法。土壤固化剂是在土壤中加入的外加剂，掺加到土壤中能够与土壤发生一系列物理—化学反应，改善土壤的物理—力学性质，提高土壤的工程性质，减小土壤的水敏感性和提高土壤的水稳性，使普通的土壤凝结成一种类似沉积岩一样致密、均匀、有较高强度、整体坚实、耐久的构筑结构。土壤固化剂目前主要应用于修筑堤坝的防渗护坡，湖泊湖底固化防渗，修筑坝顶公路、乡间公路、高速公路、铁路路基，以及港口、机场等基础设施的建设等。
发明内容
本发明的目的是提供一种固化土结构的沼气池，所用的主要材料为土壤，可就地取材，无需运输，经济方便。
本发明的另一个目的是提供上述固化土结构沼气池的建造方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是固化土结构沼气池，主要包括进料口、进料管、发酵与储气室、水压间、抽渣提料管、导气管等部分，其中，发酵与储气室和水压间的池底主要为15-20cm厚的固化土层，在固化土层表面有2-3cm厚的水泥砂浆形成池底迭合结构层；池墙采用砖砌内模或薄壳预制板内模，以固化土填充池壁与内模间的空隙形成池墙迭合结构层，固化土层厚度为15-20cm；在池底和池墙的迭合结构层表面还有1.5-2cm的水泥砂浆层。
其中，固化土为采用土壤固化剂与破碎加工的土壤拌合均匀而得；固化剂的用量为1m3疏松土壤用固化剂原液50-60ml。
固化剂用量的计算方法为以一桶土壤固化剂(5加仑/18900毫升)可固化240立方(实方)土壤计算，每1立方(实方)土壤需要固化剂78.75毫升。而一实方土＝1*1.4＝1.4方松土，即1.4方松土需固化剂78.75毫升，亦1方松土需固化剂56.25毫升。
土壤固化剂可采用美国路邦公司生产的EN-1型土壤固化剂、日本田熊公司生产的Aught-Set系列土壤固化剂、美国帕尔玛公司生产的固化酶、台湾保利路(PolyPavement)公司生产的土壤固化剂、加拿大信恒企业有限公司生产的CBR PLUS泥土固化剂等；以EN-1型土壤固化剂为优。
上述破碎加工的土壤为挖池坑时挖出的素土经破碎、晾干、过筛(筛孔＜0.3cm)，并根据土壤的不同性质添加不同的辅料(生石灰、粉煤灰和水泥)拌合加工后所得的混合料。
根据土壤的不同性质，添加辅料的具体方法和辅料用量分别为粘土按土壤重量的4％添加生石灰，或按土壤体积的10％添加生石灰；沙土按土壤重量的2％2.4％添加水泥，或按土壤体积的5％-6％添加水泥；砂质粘土按土壤重量的2％分别添加粉煤灰和现场消解生石灰，或按土壤体积的5％分别添加粉煤灰和现场消解生石灰。
本发明固化土结构沼气池的尺寸和形状可参考现有沼气池的尺寸和形状，结合用户需要等情况灵活设计。
上述固化土结构沼气池可通过包括下述步骤的方法建造(1)、确定沼气池位置后，按设计尺寸放线，下挖；在开挖池坑的同时将挖出的素土破碎、晾干、过筛(筛孔≤0.3cm)，过筛后的素土含水越低越好；根据设计要求计算出修建沼气池的用土量，备土待用；(2)、根据不同性质土壤添加不同的辅料，翻拌均匀，制成混合料备用；不同土壤添加辅料的种类及比例可分别如下粘土按土壤重量的4％添加生石灰，或按土壤体积的10％添加生石灰；沙土按土壤重量的2％-2.4％添加水泥，或按土壤体积的5％-6％添加水泥；砂质粘土按土壤重量的2％分别添加粉煤灰和现场消解生石灰，或按土壤体积的5％分别添加粉煤灰和现场消解生石灰；(3)、按每次的实际拌土量计算出所需固化剂后，按体积比1∶180-220(1∶200为低于土壤最佳含水量2-3个百分点时的标准稀释比例；实际操作可根据现场土壤含水情况不同而调整稀释比例)加水稀释；稀释操作时，先在容器中加入足量的水，再将所需量的固化剂注入水中(严禁反向操作)，搅拌均匀，得稀释后的固化剂溶液；(4)、将上述(3)步所述的稀释后的固化剂溶液均匀洒入上述(2)步所述的混合料中，翻拌均匀，制成固化土混合料备用；固化剂的用量为1m3疏松土壤用固化剂原液约50-60ml；(5)、将发酵与储气室地基按设计要求成形后与水压间地基土作夯实处理，根据设计厚度乘以1.4得出摊铺厚度后，将上述(4)步所述的固化土混合料分两次均匀摊铺至池底，经夯实后，在表面抹2-3cm厚度的水泥砂浆形成池底迭合结构层，所用水泥砂浆的重量份配比为1∶2；(6)、采用砖或预制板安装池墙内模，将上述(3)步所述的固化土混合料填充至池壁与内模的间隙中，厚度为8～15cm，在填充的过程中不断夯实，形成池墙迭合结构层；直到达到池墙设计高度，在与“拱盖”的结合部作刮平处理；(7)、在池底和池墙迭合结构层表面抹上1.5-2cm厚的水泥砂浆，以加强防渗等效果；该步骤可根据GB/T 4752-2002《户用沼气池施工操作规程》密封层施工的要求进行操作，可分3层进行第一层水泥砂浆重量份配比为1∶3，第二层水泥砂浆重量份配比为1∶2，第三层水泥砂浆重量份配比为1∶3；三层水泥砂浆的总厚度约为2cm；
(8)、拱盖和沼气池其余部分的建造按照传统方法施工即可；如拱盖可采用飘砖起拱或安装预制板拱盖等。
与现有技术相比，本发明的有益效果是本发明固化土结构沼气池所用的主要材料为土壤，利用建造沼气池挖池坑时产生的弃土代替部分建池材料，加入土壤固化剂，成为致密、均匀、防水、耐久、承载力好等性能优良的建池用材料，50％以上的建池材料实现就地取材，无需运输，大大减少常规建池材料的使用量，可大幅度降低建池成本，相对于传统的沼气池，可节约造价20％以上；可减轻各级政府推广农村户用沼气池的资金补助压力和农民的经济负担，推动农村能源技术进步，促进农村能源建设事业的可持续良性发展。而且，本发明固化土结构沼气池的建造方法也非常简单，施工操作方便，利于推广。
图1为本发明实施例1固化土结构沼气池的平面示意图；图2为本发明实施例1固化土结构沼气池的A-A剖面图；图3为本发明实施例1固化土结构沼气池的B-B剖面图；其中，1是进料口，2是进料管，3是发酵与储气室，4是水压间，5是导气管，6是抽渣提料管，7是提料器，8是桶坑，9是拱盖，10是池底，101是池底的固化土层，102是池底与固化土层形成迭合结构层的水泥砂浆层，103是池底表面的水泥砂浆层，11是池墙，111是池墙的固化土层，112是池墙的内模层，113是池墙的水泥砂浆层。
具体实施例方式
下面结合具体实施方式
对本发明作进一步的详细描述。
实施例1本实施例为一种固化土结构沼气池(砖内模)，其平面示意图、A-A剖面图、B-B剖面图分别如图1、图2、图3所示，主要由进料口1、进料管2、发酵与储气室3、水压间4、导气管5、抽渣提料管6、提料器7、桶坑8、拱盖9等部分组成，其中发酵与储气室3和水压间4的池底10主要为约15cm厚的固化土层101，在固化土层表面有约3cm厚的水泥砂浆层102，固化土层101和水泥砂浆层102形成池底迭合结构层，在此迭合结构层表面还有约2cm的水泥砂浆层103；池墙11采用砖砌内模112，以固化土填充池壁与内模112间的空隙，形成池墙迭合结构层，填充的固化土层111厚度约为15cm，内模112为由一层砖砌成；在池墙迭合结构层表面还有约2cm的水泥砂浆层113。
本实施例固化土结构沼气池的建造方法包括下述步骤(1)、确定沼气池位置后，按设计尺寸放线，下挖；在开挖池坑的同时将挖出的素土破碎、晾干、过筛(筛孔≤0.3cm)；根据设计要求计算出修建沼气池的用土量，备土待用；(2)、根据土壤性质添加辅料，该实施例中土壤为粘土，按土壤重量的4％添加生石灰，翻拌均匀，制成混合料备用；(3)、采用美国路邦公司生产的EN-1型土壤固化剂，按实际拌土量计算出所需固化剂后，按体积比约1∶200加水稀释；稀释操作时，先在容器中加入足量的水，再将所需量的固化剂注入水中，边加边搅拌，至搅拌均匀，得稀释后的固化剂溶液；(4)、将上述(3)步所述的稀释后的固化剂溶液均匀洒入上述(2)步所述的混合料中，翻拌均匀，制成固化土混合料备用；固化剂的用量为1m3疏松土壤用固化剂原液约56ml；(5)、将发酵与储气室地基按矢跨比1/8成形后与水压间地基土作夯实处理，根据固化土层设计厚度(15cm)乘以1.4得出摊铺厚度(21cm)后，将上述(4)步所述的固化土混合料分两次均匀摊铺至池底，经夯实后，在表面抹约3cm厚的水泥砂浆形成池底迭合结构层，所用水泥砂浆的重量份配比为1∶2；(6)、采用砖彻池墙内模，将上述(3)步所述的固化土混合料填充至池壁与内模的间隙中，厚度约为15cm，在填充的过程中不断夯实，形成池墙迭合结构层；直到达到池墙设计高度，在与“拱盖”的结合部作刮平处理；(7)、根据GB/T 4752-2002《户用沼气池施工操作规程》密封层施工的要求，在池底和池墙表面进行抹灰处理，分3层进行第一层水泥砂浆重量份配比为1∶3，第二层水泥砂浆重量份配比为1∶2，第三层水泥砂浆重量份配比为1∶3；三层水泥砂浆的总厚度约为2cm，以加强防渗等效果；(8)、采用飘砖起拱，按照传统方法施工；沼气池的其余部分也按照传统方法施工即可。
实施例2本实施例为固化土结构沼气池(预制板内模)的建造方法，包括下述步骤(1)、确定沼气池位置后，按设计尺寸放线，下挖；在开挖池坑的同时将挖出的素土破碎、晾干、过筛(筛孔≤0.3cm)；根据设计要求计算出修建沼气池的用土量，备土待用；(2)、根据土壤性质添加辅料，该实施例中土壤为沙土，按土壤重量的2％％添加水泥，翻拌均匀，制成混合料备用；(3)、采用美国路邦公司生产的EN-1型土壤固化剂，按实际拌土量计算出所需固化剂后，按体积比1∶220加水稀释；稀释操作时，先在容器中加入足量的水，再将所需量的固化剂注入水中，边加边搅拌，至搅拌均匀，得稀释后的固化剂溶液；(4)、将上述(3)步所述的稀释后的固化剂溶液均匀洒入上述(2)步所述的混合料中，翻拌均匀，制成固化土混合料备用；固化剂的用量为1m3疏松土壤用固化剂原液约50ml；(5)、将发酵与储气室地基按矢跨比1/8成形后与水压间地基土作夯实处理，根据固化土层设计厚度(20cm)乘以1.4得出摊铺厚度(28cm)后，将上述(4)步所述的固化土混合料分两次均匀摊铺至池底，经夯实后，在表面抹约2cm厚的水泥砂浆形成池底迭合结构层，所用水泥砂浆的重量份配比为1∶2；(6)、采用预制板安装池墙内模，将上述(3)步所述的固化土混合料填充至池壁与内模的间隙中，厚度约为20cm，在填充的过程中不断夯实，形成池墙迭合结构层；直到达到池墙设计高度，在与“拱盖”的结合部作刮平处理；(7)、根据GB/T 4752-2002《户用沼气池施工操作规程》密封层施工的要求，在池底和池墙表面进行抹灰处理，分3层进行第一层水泥砂浆重量份配比为1∶3，第二层水泥砂浆重量份配比为1∶2，第三层水泥砂浆重量份配比为1∶3；三层水泥砂浆的总厚度约为2cm，以加强防渗等效果；(8)、拱盖部分采用预制板安装，在预制板拱盖的外沿口浇筑一圈混凝土，使边沿密封；沼气池的其余部分按照传统方法施工即可。
权利要求
1.固化土结构沼气池，主要包括进料口、进料管、发酵与储气室、水压间、抽渣提料管、导气管，其特征在于所述的发酵与储气室和水压间的池底主要为15-20cm厚的固化土层，在固化土层表面有2-3cm厚的水泥砂浆形成池底迭合结构层；池墙采用砖砌内模或薄壳预制板内模，以固化土填充池壁与内模间的空隙形成池墙迭合结构层，固化土层厚度为15-20cm；在池底和池墙的迭合结构层表面还有1.5-2cm的水泥砂浆层。
2.根据权利要求1所述的固化土结构沼气池，其特征在于所述的固化土为采用土壤固化剂与破碎加工的土壤拌合均匀而得；固化剂的用量为1m3疏松土壤用固化剂原液50-60ml。
3.根据权利要求2所述的固化土结构沼气池，其特征在于所述的土壤固化剂为EN-1型土壤固化剂。
4.根据权利要求2所述的固化土结构沼气池，其特征在于所述的破碎加工的土壤为挖池坑时挖出的素土经破碎、晾干、过筛，并根据土壤的不同性质添加不同的辅料拌合加工后所得的混合料。
5.一种权利要求1-4中任一项所述的固化土结构沼气池的建造方法，包括以下步骤(1)、确定沼气池位置后，按设计尺寸放线，下挖；在开挖池坑的同时将挖出的素土破碎、晾干、过筛，过筛后的素土含水量越低越好；根据设计要求计算出修建沼气池的用土量，备土待用；(2)、根据土壤的不同性质添加不同的辅料，翻拌均匀，制成混合料备用；(3)、按每次的实际拌土量计算出所需固化剂后，按体积比1∶180-220加水稀释；稀释操作时先在容器中加入足量的水，将所需量的固化剂注入水中，搅拌均匀，得稀释后的固化剂溶液；(4)、将上述(3)步所述的稀释后的固化剂溶液均匀洒入上述(2)步所述的混合料中，翻拌均匀，制成固化土混合料备用；(5)、将发酵与储气室地基按设计要求成形后与水压间地基土作夯实处理，根据设计厚度乘以1.4得出摊铺厚度后，将上述(4)步所述的固化土混合料分两次均匀摊铺至池底，经夯实后，在表面抹2-3cm厚度的水泥砂浆形成池底迭合结构层；(6)、采用砖或预制板安装池墙内模，将上述(3)步所述的固化土混合料填充至池壁与内模的间隙中，厚度为8～15cm，在填充的过程中不断夯实，形成池墙迭合结构层；直到达到池墙设计高度，在与“拱盖”的结合部作刮平处理；(7)、在池底和池墙迭合结构层表面抹上1.5-2cm厚的水泥砂浆；(8)、拱盖及沼气池其余部分的建造按照传统方法施工即可。
6.根据权利要求5所述的固化土结构沼气池的建造方法，其特征在于所述的(2)步中根据土壤的不同性质添加不同的辅料，其具体的添加方法和辅料用量分别为粘土按土壤重量的4％添加生石灰，或按土壤体积的10％添加生石灰；沙土按土壤重量的2％-2.4％添加水泥，或按土壤体积的5％-6％添加水泥；砂质粘土按土壤重量的2％分别添加粉煤灰和现场消解生石灰，或按土壤体积的5％分别添加粉煤灰和现场消解生石灰。
7.根据权利要求5所述的固化土结构沼气池的建造方法，其特征在于所述的(7)步在池底和池墙迭合结构层表面抹水泥砂浆，该步骤按照GB/T4752-2002《户用沼气池施工操作规程》密封层施工的要求进行操作。
全文摘要
本发明公开了固化土结构沼气池及其建造方法，该沼气池主要包括进料口、进料管、发酵与储气室、水压间、抽渣提料管、导气管等部分，其中，发酵与储气室和水压间的池底主要为15－20cm厚的固化土层，在固化土层表面有2－3cm厚的水泥砂浆层，形成池底迭合结构层；池墙采用砖砌内模或薄壳预制板内模，以固化土填充池壁与内模间的空隙形成池墙迭合结构层，固化土层厚度为15－20cm；在池底和池墙的迭合结构层表面还有1.5－2cm的水泥砂浆层。该沼气池所用的主要材料为土壤，可就地取材，无需运输，经济方便。
文档编号E02D27/38GK1904295SQ200610021499
公开日2007年1月31日 申请日期2006年7月31日 优先权日2006年7月31日
发明者屈锋, 尹勇, 曾露瑶, 何万宁, 尹显智, 唐和建 申请人:四川省沼气协会