[轉帖]微生物厭氧發酵裝置的設計與施工技術要點

鶯

　　微生物厭氧發酵裝置是以畜禽糞便、植物秸稈、生活垃圾等為原料，通過微生物生化作用進行厭氧發酵，使之轉化成人們生產和生活所需要的微生物能源、微生物飼料、微生物肥料的嚴格密閉裝置，是畜禽飼養場、戶實現養殖場所生態化的新型設施，是生物資源良性循環的關鍵鏈條。它的市場化應用對養殖場、戶改善飼養環境，強化畜禽防疫，降低飼養成本，提高飼養效益意義重大。

　　1 裝置設計

　　微生物厭氧發酵裝置設計的基本原則是：依據養殖場、戶畜禽飼養數量和發酵原料的多少，發酵工藝及用氣量的需求，科學合理地設計裝置的類型和容積，包括進料間、發酵間、水壓間、貯氣間、出料間，以及池底、池墻、池蓋、活動蓋、導氣管等的設計，表面積、容積、荷載、內力、截面強度、混凝土構件強度等的設計，及其施工工藝和技術路線設計等。一般飼養戶農家小院條件下飼養可分別不同情況設計8、10、12m3小型裝置，中型、大型飼養場可根據不同規模情況分別設計100、300、600、1 000、2 000m3中型裝置。

　　1.1 小型裝置設計
　　分為水壓式、浮罩式和氣袋式3種類型。其中水壓式裝置又可分為側水壓式、頂水壓式、分離水壓式裝置。按裝置的幾何形狀分，又可分為圓形、球形、方形、長方形、拱形、圓管形、橢球形、仿錘形、扁球形等裝置。目前在市場上，除江浙一帶適宜用球形裝置外，大都分地區采用的是圓形、地下式裝置，因其具有受力性能好，占用地表面積少，施工簡易等優越性，而成為全國眾多畜禽飼養戶及生態家園青睞的類形。

　　1.2 中型乃至大型裝置設計
　　目前此類裝置除采用削球形池蓋，圓柱形池墻，削球形池底的圓形裝置外，按結構力學的觀點一般都采用拱形結構。拱形結構裝置的橫截面由兩個拱組合而成。拱軸既可采用圓弧拱，也可采用拋物線拱。其橫截面積、容積、幾何特征及其內力計算分拱頂、端墻、底版和拱支座4部分。同圓形裝置一樣，埋設于地下的拱形裝置以通過縱軸線的平面為對稱面，作用有池自重、復土重、地面活荷載、地基土側向壓力，池外地下水靜壓力，池內料液液壓、氣壓，地基反力，地下水上浮力荷載。拱頂和反拱池底的計算可截取單位長度的拱帶，拱腳口連接可假定為鉸支，因而可按雙鉸拱的假定進行內力分析。對于容積較小，矢高與跨度的比≥1/6時，因拱腳水平推力較小，可以采取加大拱腳處混凝土斷面，用塊石填實拱腳四周空隙等辦法解決。但對于跨度較大，矢跨比＜1/6時，需設置水平拉桿。為防止鋼筋腐蝕，最好采用預應力混凝土拉桿，拱形池兩端墻可用周邊鉸支的拱形板計算方法。

　　1.3 貯氣柜設計
　　中型、大型微生物發酵工程的厭氧發酵池一般容積都比較大，加之目前不少地方要求采取中、高溫微生物能源發酵技術，這就勢必使產氣發酵料液的料容產氣率大幅度增加，因而要求設計具有一定容積的貯氣裝置。該裝置有水壓式固定貯氣柜、貯氣袋、浮沉式貯氣柜3種。浮沉式貯氣柜是目前市場流行的樣式，其建筑材料為鋼、鋼筋混凝土、紅泥塑料、鋼絲網水泥、抗堿玻璃纖維水泥等。主要部分為水封池、浮罩。圓筒形浮罩未充氣和充氣狀態在均布荷載作用下的內力計算按已有公式。至于受有風荷載作用的浮罩內力計算可仿照已有公式和現行方法推導。還有大容積浮罩因維修和施工的需要，在浮罩頂板的中央往往開設活動入口孔并蓋以活動蓋板，這種形式實際上是開孔圓板的計算。另外，浮罩頂蓋也有采用削球形殼體的。以上結構形式浮罩均可采用文中所述的基本原理進行內力計算，以確保裝置最佳效能和安全。

　　2 建筑材料

　　2.1 普通粘土磚
　　經干燥、入窯、高溫（900~1 000℃）焙燒而成的青磚、紅磚、手工磚、機制磚均可。其主要技術要求：一般選用50、75、100號3種，但50號只限于手工磚，均需達到一定強度；幾何尺寸為240mm×115mm×53mm，容重1 600~1 800kg/m3，要求外觀尺寸整齊、平整、無裂紋、敲擊聲脆、斷面組織均勻。

　　2.2 石材
　　多選用組織緊密、均勻、無裂紋、無風化或弱風化的砂巖或石灰巖。抗壓強度為5cm×5cm×5cm的立方試件用標準試驗方法所得的抗壓極限強度。其耐水性要求一般取軟化系數為0.7~0.9，方能保證建筑質量。

　　2.3 石灰
　　含氧化鎂小于7%的鈣石灰，其熟化速度較鎂質石灰快，宜于選用。過火石灰熟化速度慢，且未熟化顆粒多，禁用，否則會造成嚴重危害。

　　2.4 水泥
　　可選用普通硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥。

　　2.5 普通混凝土
　　組成材料為：325、425號水泥，天然砂卵石和碎石，飲用水（井水、河水、自來水），注意和易性和強度，以及抗滲性、抗凍性、耐熱性、脹縮性等。使用前注意先行試配，以確保和易性、容重、強度、質量要求。

　　2.6 砌筑砂漿
　　由膠凝材料水泥、細骨料砂和水調制而成，一般常用水泥砂漿，池蓋部加少量石灰膏。

　　2.7 密封材料
　　微生物厭氧發酵裝置要求整個裝置內密閉不漏水、不漏氣，而目前裝置建筑大都采用混凝土、磚、石材等建筑材料，均存在相當數量的毛細孔道，因此必須在結構層上罩以密封層，以確保性能和使用要求。
　3 施工技術

　　對于微生物厭氧發酵裝置這樣一個密閉裝置，要達到結構嚴謹、牢固、可靠、安全、不漏水、不漏氣，良好運行的目的，除了精準設計，精心配料以外，精致施工是十分重要的一環，甚至是關乎成敗的一環。因此必須按設計圖紙要求，精細施工，確保質量。

　　3.1 土方工程
　　首先按設計裝置尺寸定位放線，放線尺寸為：裝置外包尺寸加2倍裝置外填土層厚度、2倍放坡尺寸；砂性較強，地下水位較高時則要求邊坡坡度放大；對淤泥土質，挖到設計標高后，以大卵石進行地基加固處理；挖出土方要堆放在離池坑遠一點的地方，同時也禁止池坑附近堆放重物，以防萬一發生塌方招致不測。

　　3.2 地下水處理
　　地下水位較高地區建筑微生物發酵裝置，應盡量選擇在枯水季節施工，并采取有效措施進行排水、防洪。建筑過程中，如發現有地下水滲出，一般采取“排”“降”的方法。裝置基本建成后，若有滲漏，可采用“盲溝及集水坑排水”、“深井排水”、“沉井排水”等方法處理，確保施工順利進行。

　　3.3 小型圓形微生物厭氧發酵裝置施工技術
　　3.3.1 砌塊建筑
　　首先放線、挖坑，用事先預制好的預制塊體，進行底板施工,待池底混凝土強度達到50%設計強度后，迅速砌筑池墻,爾后進行墻外回填土。回填土要有一定的濕度，含水量在20%~25%間；砌體墻與回填夯實的間隙時間，夏季不超過3h，冬季不超6h，決不允許過夜，確保夯實。進出料管的施工和回填土應與池墻施工在同一標高處進行,之后進行池蓋支座、密封層施工。
　　3.3.2 整體澆筑
　　即整體現澆混凝土施工，其要點如下。挖池坑時，要求池坑按設計圖尺寸修挖圓直。池底現澆與砌塊建池相同。池墻和池蓋現澆混凝土，要求模板尺寸準確并具有足夠的剛度，注意在模板的外表面做好隔離層。混凝土要拌和均勻，控制好水灰比。為便于操作，在混凝土內加入減水劑是較好的方法，混凝土注入模板內，要求密實，不允有蜂窩麻面現象。期間要注意加強池體的澆水養護，以便混凝土的強度得到充分發揮，之后進行內壁密封層施工。

　　3.4 中型拱形微生物發酵裝置的施工技術
　　首先，進行地址選擇，盡量選擇地基比較均勻的地帶，施工前，應事先作好池蓋、池底拱形模架。其次，待池蓋和蹬腳達到設計強度70%以后，方能進行池底施工。最后，進行端墻施工，端墻可用磚砌筑或現澆混凝土，端墻回填土質量一定要保證，而且應在端墻達到設計強度后方可進行。進行池內壁密封層施工時，要注意端墻和池蓋、池底交接處應局部加厚成圓弧形。拱支座是整個裝置受力的主要部位，要特別注意其施工質量，其中鋼筋混凝土拉桿或預應力鋼筋混凝土拉桿的施工參見有關標準實施。

　　4 質量檢查

　　整個裝置建造完畢后，待材料強度達到設計標號的70%時，需進行試壓、試氣檢驗，合格后方可投料使用。主要檢驗方法有以下4種。
　　4.1 直接檢查
　　仔細觀察池內壁有無裂縫，導氣管是否松動。用手指或小木棒輕擊，看池內各部位有否空響，若有空響聲，則說明抹灰層有翹殼。另還可在池壁表面均勻的撒上一層水泥粉，凡出現濕點或濕線的地方，便是漏水孔或漏水縫的標志。

　　4.2 池內裝水刻記
　　裝水一晝夜后觀察，如水位不下降即說明不漏水；如下降過多，則說明漏水。

　　4.3 氣壓法
　　根據上述方法，查明全池不漏水后，還要檢查氣箱部分是否漏氣。方法是用膠管接上導氣管、連接三通及氣壓表，另一端接到打氣裝置，向池內打氣至氣壓表上下水柱液面差所設計水柱，此時停止打氣、關閉打氣的開關，在出料間液面處作一標記，經２４h觀察氣壓表或出料間液面是否下降，以確定是否漏氣。

　　4.4 水壓法
　　由進料口或出料間向池內灌水。由于池內水位上升，氣箱部分容積減少，池內氣壓增加，直至氣壓表液面差達到設計要求為止。停止加水，24h后觀察液面是否下降，以確定漏氣與否或漏氣多少。發現漏水、氣部位后，注上標記，予以維修，之后再次進行氣、水壓檢驗，確認不漏水、漏氣后，方可正式投料啟動運行。