农村户用水压式沼气池是中国推广数量最多的主要池型，具有结构合理，受力均匀，整体强度好，施工方便，省工省料等优点。但由于该池型采用静态发酵工艺，导致发酵间存在“微生物贫乏区”、“发酵盲区”和“料液短路”，池内原料分层严重（图2-4），带来清渣出料困难、产气率低和管理不便等技术问题。为此，经过10多年的研究和实践，发明了以下新型高效沼气池。

一、自旋流液搅拌沼气池
    1.构 造
    自旋流液搅拌沼气池由进料口、进料管、发酵间、贮气室、活动盖、水压酸化间、旋流布料墙、单向阀、抽渣管、活塞、导气管、出料通道等部分组成。根据水压间的位置不同，自旋流液搅拌沼气池可分为侧水压式池(图2-5)和顶水压式池(图2-6)。
   ⑴进料口和进料管 进料口位于畜禽舍地面下，由设在地下的进料管与发酵间连通。进料口将厕所、畜禽舍收集的粪污，通过进料管注入沼气池发酵间。进料管内径一般为20～30厘米，采取直管斜插于池墙中部或直插与池顶部的方式与发酵间连通，目的是保持进料顺畅、便于搅拌、施工方便。
    ⑵发酵间和贮气间 是沼气池的主体部分，其几何形状为圆筒形，发酵原料在这里发酵，产生的沼气溢出水面进入上部的削球形贮气间贮存。因此，要求发酵间不漏水，
贮气间不漏气。
    ⑶水压酸化间 主要功能是为了贮存沼气，维持正常气压和便于大出料而必须设置的，其容积由沼气池产气量来决定，一般为沼气池24小时所产沼气的一半。水压间的下端通过出料通道或出料管与发酵间相连通，发酵完成的沼肥由此通道排向出料间。酸化间与水压间通过回流口连通，用于处理草料，酸化液和发酵液通过单向阀和进料管回流入发酵间。
    ⑷回流搅拌器 由抽渣管和活塞构成的回流搅拌器是户用沼气池的重要组成部分，其作用是通过活塞在抽渣管
中上下运动，从发酵间抽取沼液或沼渣，达到出料搅拌、回流冲刷的目的。抽渣管一般采用内径100毫米的厚壁PVC管，直插或斜插于池墙或池顶。
    ⑸活动盖 设置于贮气室顶部，起着封闭活动盖口的作用。活动盖口是沼气池施工时通风采光和维修时进出及排除残存有害气体的通道。
    ⑹导气管 固定在沼气池拱顶最高处或活动盖上的一根内径1.2厘米，长25～30厘米左右的铜、铝或PVC硬塑管，下端与贮气间相通，上端连接输气管道，将沼气输送至农户厨房，用于炊事和照明。
    为了贮存沼气发酵后的残余物，应在水压间的旁边设置囤肥池，以便合理地解决用肥和用气之间的矛盾。
    为了使用安全、越冬保温、改善环境卫生，在进出料间上部、蓄水圈上部应设以盖板。

2.原理与功能
    自旋流液搅拌沼气池利用沼气产气动力和动态连续发酵工艺，实现了自动循环、自动搅拌等高效运行状态。该池型将菌种自动回流、自动破壳与清渣、微生物富集增殖、纤维性原料两步发酵、太阳能自动增温、消除发酵盲区和料液“短路”等新技术优化组装配套，解决了静态不连续发酵沼气发酵装置存在的技术问题。
    ⑴消盲除短新技术 在螺旋面池底上用一园弧型旋流布料墙将进、出料隔断，使入池原料必须沿园周旋转一圈后，才能从出料通道排出，从而增加了料液在池内的流程和滞留时间，解决了标准水压式沼气池存在的微生物贫乏区、发酵盲区和料液“短路”等技术问题。
    ⑵自动旋流和搅拌新技术 利用沼气池产气动力将池内含有大量微生物的悬浮污泥压到水压间和酸化间，用气时流动性能好的含大量微生物的悬浮污泥经单向阀和进料管重新回流进发酵间，从而实现了菌种自动回流和料液自动循环。
    ⑶微生物成膜增殖新技术 利用空隙率较高的旋流布
料墙表面形成微生物生长繁殖的载体，通过沼气微生物的富集增殖，在其表面形成厌氧生物膜，从而保留了高活性的微生物，减少了微生物的流失。
    ⑷自动破壳新技术 圆弧形旋流布料墙顶部和各层面的破壳齿在沼气池产气用气时，使可能形成的结壳自动破除、浸润，充分发酵产气。
⑸强制回流与清渣出料新技术 池底沉渣通过活塞在抽渣管中上下运动，从发酵间底部抽出，既可直接取走，作为肥料施入农田，又可通过进料管，进入发酵间，达到人工强制回流搅拌的目的，从而实现轻松管理和永续利用的目标。
    ⑹太阳能自动增温新技术 通过设置在水压间和酸化间上的太阳能增温装置对发酵料液自动增温，并通过单向阀和进料管，将加热后的料液自动循环进入发酵间。从而提高了发酵原料的温度，促进了产气率的提高。
    ⑺两步发酵新技术 将秸秆等纤维性原料在敞口酸化池里完成水解和酸化两个阶段，酸化液通过单向阀和进料管自动进入发酵间发酵产气，剩余的以木质素为主体的残渣在酸化间内彻底分解后直接取出，从而解决了纤维性原料入池发酵出料困难的技术难题。

3.关键技术
    ⑴旋流布料墙
      1)旋流布料墙是实现发酵原料旋转流动、自动破壳、自动循环和滞留菌种的重要装置，用砖在密封好的发酵间内筑砌而成。
      2)为保证旋流布料墙的稳定性，底部50厘米处用12厘米砖砌筑，顶部用6 厘米砖十字交差砌筑，以增强各个水平面的破壳和流动搅拌作用。
       3)旋流布料墙半径约为6/5池体净空半径，要严格按设计图尺寸施工，充分利用池底螺旋曲面的作用，使入池原料即能增加流程，又不致阻塞。
     ⑵料液循环装置
       1)单向阀是保证发酵料液自动循环的装置，可选用作者研制的成品单向阀，也可以用1～2毫米厚的橡胶板制作，通过预埋在酸化间墙上的直经8～10毫米螺栓固定。
        2)单向阀盖板为双层结构，里层切入预留在酸化间墙上的园孔内，尺寸与园孔一致，外层盖在园孔外，两层之间用胶粘合。
        3)水压间和酸化间隔墙上的回流口底部距零压面50厘米。
    ⑶清渣与回流搅拌装置
        1)清渣和回流搅拌装置由抽渣管和抽渣活塞构成，是抽取发酵间底部沉渣和人工强制回流搅拌的重要装置，抽渣管一般选用内径10厘米的厚壁PVC管或陶瓷管。
         2)抽渣管采用直插或斜插方式直接和发酵间连通，下部距池底20～30厘米，上部距地面5～10厘米。
         3)应特别注意抽渣管与池体连结处的密封处理，确保此处不漏水、不漏气。

二、强旋流液搅拌沼气池
    强旋流液搅拌沼气池是在自旋流液搅拌沼气池的基础上取消由酸化间、单向阀、极限回流位等部分组成料液自动循环装置，通过人力，实现强制回流搅拌的庭院沼气池（图2-7），其结构和自旋流液搅拌沼气池基本相同。

三、自旋流气液搅拌沼气池
    1.构 造
    自旋流气液搅拌沼气池是在自旋流液搅拌沼气池构造的基础上设置了气动搅拌装置而形成的新型高效沼气发酵装置。气动搅拌装置由3～5根支柱和带导流槽的集气罩构成，通过支柱将集气罩固定在发酵间。根据水压间的位置不同，自旋流气液搅拌沼气池也可分为侧水压式池(图2-8)和顶水压式池。
 2.原理与功能
    沼气池在不搅拌的情况下，原料因其比重和自然沉降规律，从下至上逐步分为沉淀层、活性层、清液层和浮渣层。使有效容积减小，微生物不能和原料及时见面，所产沼气不能顺利上浮进入贮气室，从而影响了产气和使用。
气动搅拌自动循环太阳能增温高效沼气池解决了静态发酵沼气池存在的上述技术问题，依靠沼气原料发酵所产沼气的动力，实现自动搅拌和自动循环。
从进料口投入的沼气原料，经进料管进入发酵间。进入发酵间的原料，需沿圆弧形布料板做圆弧形旋转流动，才能到达出料通道的下部，从而延长了料液流程，增加了原料在发酵间内的滞留时间。原料在发酵间内通过厌氧发酵产生沼气，所产沼气将发酵料液经出料通道压入水压间和酸化间。酸化间和进料间隔墙上的单向阀，使发酵料液只能从酸化间回流入进料间，而不能逆流。所产沼气通过导气管送往沼气灶。在送出沼气，发酵间内压力减少的情况下，酸化间内的料液在液体压力的作用下，经单向阀和进料管流入发酵间，形成料液自动循环和自动搅拌。圆弧形布料板的顶部位于发酵间的零压面，当发酵间液面随着池内压力上下波动时，对发酵间内可能形成的结壳进行自动破壳。旋流布料板可用砖等多孔材料制作，粗糙多孔的表面，形成沼气菌种附着和繁殖的载体，具有固定和保留菌种的作用。
    沼气池产气后，位于集气罩下部发酵原料所产生的沼气，汇集于集气罩内，当沼气汇集到一定数量，气压大于沼气池内压力，或者使用沼气使池内压力降低时，集气罩内具有一定压力和能量的沼气通过底部的导流槽向出释放，形成旋转气流，冲动池内中上层料液，引动底层料液，从而实现对池内料液的自动搅拌。
    3.关键技术
    1)气动搅拌装置是实现发酵料液自动搅拌的重要装置，在没有实现工厂化生产的目前，暂时用混凝土和砖现场制作，由圈梁、支柱和集气罩构成
    2)圈梁为两个半圆环结构，提前预制，尺寸和结构见设计图。预制时，加直径为８毫米的钢筋以增加强度，并预留好3～4个导流槽。
    3)支柱用24厘米×24厘米砖柱砌筑，应垂直，不偏斜，以保证集气罩的稳定性，表面不粉刷。
    4)将预制好的两个半圆环圈梁固定在砌好的砖柱上（导流槽向下），然后用伞形架法制作集气罩模型。
    5)在集气罩模型上铺好塑料薄膜隔离层，然后用200号细石混凝土浇5厘米厚，压实拍紧，再用1:2.5细砂浆内外收光，确保密封。