摘 要: 4m3 商品化户用玻璃钢沼气池为水压式沼气池,最大贮气量为1.1 m3 ,最大压力100cm 水柱,设置进料口水压间和出料口水压间,不设天顶盖,实现自动进出料。该沼气池密封性好,使用寿命可达20a ,整池重量轻,仅120kg ,建池方便快捷,不受地下水位的影响,发酵启动快,产气率高。
关键词:商品化;玻璃钢;沼气池;结构;性能
在实验型水压式厌氧消化装置研制的基础上,2000年5月着手开发4 m3 商品化户用玻璃钢沼气池,并于2000年11月申请了国家实用新型专利。自从2000年7月31日第一口4m3商品化户用玻璃钢沼气池在农村投入使用以来,目前已有500多口商品化玻璃钢沼气池在云南省农村使用,效果良好,深受农民的欢迎;初步试验结果表明,产气水平与现行使用的6～8 m3混凝土沼气池不相上下,沼气中甲烷的含量明显高于混凝土沼气池。
1 商品化户用玻璃钢沼气池的结构
①发酵容积4m3 ,发酵池高117m ,最大直径210m ,外形为椭球形,水压间、进料间设置在发酵池上部,三间(水压间、进料间和发酵间) 设计紧凑,不分离,浑然成一整体；
②设置双水压间,即进、出料口均设计为水压间,进料口水压间高于发酵池顶20cm 左右,最大贮气量1.1m3 ,最大压力100cm 水柱；
③不设置天顶盖,整体密封,水压间出料口较大,出料口与发酵间连接处直径为45～50cm ,出料口位于发酵池中部,人可从出料间进入沼气池体进行检修,同时可用长把(2m 以上) 粪瓢直接出渣,人无需入池,出渣方便；
④进料间体积小于出料间体积,进料间与发酵池相连的进料口直径约为30cm ,进料间整体高于出料间5～10cm ,料液不会倒流,进料口伸入发酵池底部,距池底约20～30cm ,形成底层进料,中层出料的发酵工艺；
⑤池型设计合理,完全符合厌氧消化的特点,挖方量小,易于施工安装,若有地下水,也不影响沼气池的安装。4m3商品化户用玻璃钢沼气池总高1.9m,外形最大直径2.3m ,两水压间镶嵌在发酵池的上半球上,在研究开发过程中,先后开发了三种池形,即单水压间沼气池、双水压间沼气池和收口双水压间沼气池,其中收口双水压间沼气池池型最好。为了方便运输,将沼气池制作成标准化的4 个部件,即发酵池的上、下半球和两个水压间,现场组装方便快捷,一个熟练工人至多两小时即可组装完毕并可进行投料。
2 商品化户用玻璃钢沼气池的性能
玻璃钢是一种高分子复合材料,用这种材料制作沼气池,易成型,工艺较为简单,便于机械化操作、工厂化生产,建池速度快,沼气池整体性能好,具有抗拉、抗压、抗弯曲、抗暴晒、耐酸碱、抗腐蚀、密封性能好、不透水、不透气、使用寿命长等优点,池体轻,便于移动和运输。
制作沼气池选用的树脂材料为HR2191通用型不饱和聚酯树脂,该材料通过劳氏质量认证，符合ISO9001 :1994 和GB/ T19001 - 1994 质量管理体系标准。HR2191 通用型不饱和聚酯树脂是一种粘度适中的通用型树脂,具有较高的机械强度和延伸率,相关性能指标如下:
①技术指标
外观 透明淡黄色液体
酸值/ mgKOH·g - 1 25.0～30.0
25 ℃粘度/ Pas 0.25～0.45
固体含量/ % 61.0～65.0
25 ℃胶凝时间/ min 10.0～16.0
80 ℃热稳定性/ h ≥24
②浇铸体性能(实测数据)
弯曲强度/MPa 112
拉伸强度/MPa 69.5
断裂伸长率/ % 3. 73
巴柯硬度 41
热变形温度/ ℃ 66. 0
③玻璃钢性能(实测数据)
弯曲强度/MPa 390
拉伸强度/MPa 295
巴柯硬度 59
以HR2191 树脂、玻璃纤维布、滑石粉等原料,自制模具,应用喷枪设备与手糊相结合制作玻璃钢沼气池,对成型沼气池的玻璃钢材料进行了相关性能检测,委托昆明冶金研究院金属材料研究所进行了力学性能测试,结果如下:
弯曲强度: 471MPa
抗拉强度: 230MPa
压缩强度: 188. 9MPa
成型后的沼气池进行了容积测定、密封性能检测和试压试验,装水封池后,用空压机打压至800cm 水柱,保压24h 压力不变。关于玻璃钢的使用寿命问题,有关资料报道,美国玻璃钢管道已成功使用25a ,玻璃钢在许多行业中的应用,如脱硫处理、氯气行业、盐水系统、碱液处理、城市污水排放管道等,玻璃钢的使用年限大都可达20a 以上。
