摘 要: 4m3 商品化戶用玻璃鋼沼氣池為水壓式沼氣池,最大貯氣量為1.1 m3 ,最大壓力100cm 水柱,設置進料口水壓間和出料口水壓間,不設天頂蓋,實現自動進出料。該沼氣池密封性好,使用壽命可達20a ,整池重量輕,僅120kg ,建池方便快捷,不受地下水位的影響,發酵啟動快,產氣率高。
關鍵詞:商品化;玻璃鋼;沼氣池;結構;性能
在實驗型水壓式厭氧消化裝置研制的基礎上,2000年5月著手開發4 m3 商品化戶用玻璃鋼沼氣池,并于2000年11月申請了國家實用新型專利。自從2000年7月31日第一口4m3商品化戶用玻璃鋼沼氣池在農村投入使用以來,目前已有500多口商品化玻璃鋼沼氣池在云南省農村使用,效果良好,深受農民的歡迎;初步試驗結果表明,產氣水平與現行使用的6～8 m3混凝土沼氣池不相上下,沼氣中甲烷的含量明顯高于混凝土沼氣池。
1 商品化戶用玻璃鋼沼氣池的結構
①發酵容積4m3 ,發酵池高117m ,最大直徑210m ,外形為橢球形,水壓間、進料間設置在發酵池上部,三間(水壓間、進料間和發酵間) 設計緊湊,不分離,渾然成一整體；
②設置雙水壓間,即進、出料口均設計為水壓間,進料口水壓間高于發酵池頂20cm 左右,最大貯氣量1.1m3 ,最大壓力100cm 水柱；
③不設置天頂蓋,整體密封,水壓間出料口較大,出料口與發酵間連接處直徑為45～50cm ,出料口位于發酵池中部,人可從出料間進入沼氣池體進行檢修,同時可用長把(2m 以上) 糞瓢直接出渣,人無需入池,出渣方便；
④進料間體積小于出料間體積,進料間與發酵池相連的進料口直徑約為30cm ,進料間整體高于出料間5～10cm ,料液不會倒流,進料口伸入發酵池底部,距池底約20～30cm ,形成底層進料,中層出料的發酵工藝；
⑤池型設計合理,完全符合厭氧消化的特點,挖方量小,易于施工安裝,若有地下水,也不影響沼氣池的安裝。4m3商品化戶用玻璃鋼沼氣池總高1.9m,外形最大直徑2.3m ,兩水壓間鑲嵌在發酵池的上半球上,在研究開發過程中,先后開發了三種池形,即單水壓間沼氣池、雙水壓間沼氣池和收口雙水壓間沼氣池,其中收口雙水壓間沼氣池池型最好。為了方便運輸,將沼氣池制作成標準化的4 個部件,即發酵池的上、下半球和兩個水壓間,現場組裝方便快捷,一個熟練工人至多兩小時即可組裝完畢并可進行投料。
2 商品化戶用玻璃鋼沼氣池的性能
玻璃鋼是一種高分子復合材料,用這種材料制作沼氣池,易成型,工藝較為簡單,便于機械化操作、工廠化生產,建池速度快,沼氣池整體性能好,具有抗拉、抗壓、抗彎曲、抗暴曬、耐酸堿、抗腐蝕、密封性能好、不透水、不透氣、使用壽命長等優點,池體輕,便于移動和運輸。
制作沼氣池選用的樹脂材料為HR2191通用型不飽和聚酯樹脂,該材料通過勞氏質量認證，符合ISO9001 :1994 和GB/ T19001 - 1994 質量管理體系標準。HR2191 通用型不飽和聚酯樹脂是一種粘度適中的通用型樹脂,具有較高的機械強度和延伸率,相關性能指標如下:
①技術指標
外觀 透明淡黃色液體
酸值/ mgKOH·g - 1 25.0～30.0
25 ℃粘度/ Pas 0.25～0.45
固體含量/ % 61.0～65.0
25 ℃膠凝時間/ min 10.0～16.0
80 ℃熱穩定性/ h ≥24
②澆鑄體性能(實測數據)
彎曲強度/MPa 112
拉伸強度/MPa 69.5
斷裂伸長率/ % 3. 73
巴柯硬度 41
熱變形溫度/ ℃ 66. 0
③玻璃鋼性能(實測數據)
彎曲強度/MPa 390
拉伸強度/MPa 295
巴柯硬度 59
以HR2191 樹脂、玻璃纖維布、滑石粉等原料,自制模具,應用噴槍設備與手糊相結合制作玻璃鋼沼氣池,對成型沼氣池的玻璃鋼材料進行了相關性能檢測,委托昆明冶金研究院金屬材料研究所進行了力學性能測試,結果如下:
彎曲強度: 471MPa
抗拉強度: 230MPa
壓縮強度: 188. 9MPa
成型后的沼氣池進行了容積測定、密封性能檢測和試壓試驗,裝水封池后,用空壓機打壓至800cm 水柱,保壓24h 壓力不變。關于玻璃鋼的使用壽命問題,有關資料報道,美國玻璃鋼管道已成功使用25a ,玻璃鋼在許多行業中的應用,如脫硫處理、氯氣行業、鹽水系統、堿液處理、城市污水排放管道等,玻璃鋼的使用年限大都可達20a 以上。
