3 沼氣池的設計
3.1 沼氣池的設計原理
建造“模式”中的沼氣池，首先要做好設計工作。總結多年來科學實驗和生產實踐的經 驗，設計與模式配套的沼氣池必須堅持下列原則：
(1)必須堅持“四結合”原則“四結合”是指沼氣池與畜圈、廁所、日光溫室相連，使人畜糞便不斷進入沼氣池內，保證正常產氣、持續產氣，並有利於糞便管理，改善環境衛生，沼液可方便地運送到日光溫室蔬菜地裏作肥料使用。
(2)堅持“圓、小、淺”的原則 “圓、小、淺”是指池型以圓柱形為主，池容6∼12立方米，池深2米左右，圓形沼氣池具有以下優點：第一，根據幾何學原理，相同容積的沼氣池， 圓形比方形或長方形的表面積小，比較省料。第二，密閉性好，且較牢固。圓形池內部結構合理，池壁沒有直角，容易解決密閉問題，而且四周受力均勻，池體較牢固。第三，我國北方氣溫較低，圓形池置於地下，有利於冬季保溫和安全越冬。第四，適於推廣。無論南方、北方，建造圓形沼氣池都有利於保證建池質量，做到建造一個，成功一個，使用一個，鞏固一個，積極穩步地普及推廣。小，是指主池容積不宜過大。淺，是為了減少挖土深度，也便 於避開地下水，同時發酵液的表面積相對擴大，有利於產氣，也便於出料。
(3)堅持直管進料，進料口加箅子、出料口加蓋的原則 直管進料的目的是使進料流暢，也便於攪拌。進料口加箅子是防止豬陷入沼氣池進料管中。出料口加蓋是為了保持環境衛生， 消滅蚊蠅孳生場所和防止人、畜掉進池內。
3.2 沼氣池的設計依據
設計與“模式”配套的沼氣池，制定建池施工方案，必須考慮下列因素：
(1)選擇池基應考慮土質建造沼氣池，選擇地基很重要，這是關係到建池質量和池子壽命的問題，必須認真對待。由於沼氣池是埋在地下的建築物，因此，與土質的好壞關係很大。土質不同，其密度不同，堅實度也不一樣，容許的承載力就有差異。而且同一個地方，土層也不盡相同。如果土層鬆軟或沙性土或地下水位較高的爛泥土，池基承載力不大，在此 處建池，承受不了，必然引起池體沉降或不均勻沉降，造成池體破裂，漏水漏氣。一般自然土層，每平方米容許承載力都超過10噸以上，在這樣的自然土層上建造沼氣池，是沒有 什麼問題的。因此，池基應該選擇在土質堅實、地下水位較低，土層底部沒有地道、地窖、 滲井、泉眼、虛土等隱患之處；而且池子與樹木、竹林或池塘要有一定距離，以免樹根、竹 根紮入池內或池塘漲水時影響池體，造成池子漏水漏氣；北方乾旱地區還應考慮池子離水源 和用戶都要近些，若池子離用戶較遠，不但管理(如加水、加料等)不方便，輸送沼氣 的管道也要很長，這樣會影響沼氣的壓力，燃燒效果不好。此外，還要盡可能選擇背風向陽 處建池。
(2)設計池子應考慮荷載 確定荷載是沼氣池設計中一項很重要的環節。所謂荷載，是指單位面積上所承受的重量。如果荷載確定過大，設計的沼氣池結構截面必然過大，結果用料過多，造成浪費；如果荷載確定過小，設計的強度不足，就容易造成池體破裂。荷載的計算標准一般為：池身自重(按混凝土量計算)每立方米為2.5噸左右，拱頂覆土每立方米為2噸左右， 池內發酵原料每立方米容積為1.2噸左右，沼氣池產氣後池內每平方米受壓為1噸左右。此外，經常出現在池頂的人、畜等壓力以最大量考慮為1噸左右。所以，地基和承載力至少不能 小於每平方米8噸。
(3)設計池子應考慮拱蓋的矢跨比和池牆的質量
建造沼氣池，一般都用脆性材料，受壓性能較好，抗拉性能較差。根據削球形拱蓋的內力計算，當池蓋矢跨比在15.35時，是池蓋的環向內力變成拉力的分界線；大於這個分界線，若不配以鋼筋，池蓋則可能破裂，因此，在設計削球形池拱蓋時矢跨比(即矢高與直徑之比。矢高指拱腳至拱頂的垂直距離)一般在1?4∼1?6之間；在設計反削球形池底時矢跨比為1?8左右(具體的比例還應根據池子大小、 拱蓋跨度及施工條件等決定)。注意在砌拱蓋前要砌好拱蓋的蹬腳，蹬腳要牢固，使之能承受拱蓋自重、覆土和其他荷載(如畜圈、廁所等)的水平推力(一般說來，一個直徑為5米，矢跨比為1?5，厚度為10釐米的混凝土拱蓋，其邊緣最大拉力約為10噸)，以免出現裂縫和下 塌的危險；其次，池牆質量必須牢固。池牆基礎(環形基礎)的寬度不得小於40釐米(這是工程構造上的最小尺寸)，基礎厚度不得小於25釐米。一般基礎寬度與厚度之比，應在 1:(1.5∼2)範圍內為好。
3.3 沼氣池容積的計算
建造沼氣池，事先要進行池子容積的計算，就是說計畫建多大的池子為好。計算容積的大小 原則上應根據用途和用量來確定。池子太小，產氣就少，不能保證生產、生活的需要；池子太大，往往由於發酵原料不足或管理跟不上去等原因，造成產氣率不高。目前，我國農村沼氣池產氣率普遍不夠穩定，夏天一晝夜每立方米池容約可產氣0.15立方米，冬季約可產氣0 .1立方米左右，一般農村五口人的家庭，每天煮飯、燒水約需用氣1.5立方米(每人每天生活所需的實際耗氣量約為0.2立方米，最多不超過0.3立方米)。同時，應考慮生產用肥。因此 ，農村建池，每人平均按1.5∼2立方米的有效容積計算較為適宜(有效容積一般指發酵間和 貯氣箱的總容積)。根據這個標準建池，人口多的家庭，平均有效容積少一點，人口少的家庭，平均有效容積多一點；北方地區一般氣溫較低，可多一點，南方地區一般氣溫較高，可少一點。如一個五口人的家庭，建造一個8∼10立方米的沼氣池，管理得好，所產沼氣基本上能滿足一家人一年四季煮飯、燒水或點燈的需要，在北方即使在冬季氣溫較低，產氣量有所減少的情況下，仍可供煮兩餐飯或燒開水用。所以一般家庭養豬存欄6∼10頭，日光溫室面積在100∼150米2，可建6、8、10米3的沼氣池為宜。對於建在野外的四位一體生態型大 棚模式，一般“模式”面積為667平方米(1畝)左右，這時，養豬頭數可增加，沼氣池容積大一些為好，但這不是絕對的，因為若沼氣池容積滿足不了炊事用能及蔬菜生產用肥的需要，可由外界補充能源及肥料，從而使“模式”正常運行。
