供家庭使用的小型产沼气设施，俗称沼气池。家庭以沼气为燃料，主要用于炊事和照明等。由于沼液和沼渣有多种用途，促进了以沼气池为中心的庭园经济的发展。国际上，户用沼气池发展数量最多的国家是中国和印度，已分别拥有约500万个和10万多个。

沼气池须能满足厌氧条件，有圆形、长方形、椭圆形等不同形状。要求有较好的密封性能，不漏气，不漏水，进出料方便，结构合理，造价低。中国使用较多的有水压式池和浮罩式池两类及其变型。

水压式沼气池是中国创造的，在国内推广使用最多，其结构如图1所示，多制成圆形或椭圆形。池内用于装料发酵和贮气，即发酵间和贮气室合一，进料口和出料口分布在各池体两侧，出料口上有一定容积的敞口池，称为水压间。当发酵间产气时，气压使池内液面下降，水压间的液面随之上升。二者的液面差即池内压力，是输送沼气的压力。水压式沼气池结构简单，造价较低，适用于多种发酵原料，但大量出料不甚方便，用气时，气压将随液位差变动。

图1 中国水压式沼气池

浮罩式沼气池首创于印度，称为哥巴（Gobar）式，是一圆柱形敞口池，池上加一圆桶浮罩用于贮气，两侧有进出料口，结构简单。气压由浮罩重量和配重决定，基本稳定。浮罩内装有搅拌杆，旋转浮罩可破碎浮渣层，有利于产气。浮罩与池间靠料液密封，小部分料液外露，有碍卫生。这类沼气池适合于气温较高的地区。

分离浮罩式沼气池是利用浮罩贮气原理和水压式沼气池相结合的一种池型，如图2所示。由于贮气间分离，便于沼气池满装料，减少浮渣层，池容可相应减小。气压由水封的浮罩重量决定，较为稳定而且卫生。其造价高于水压式沼气池。

图2 分离浮罩式沼气池

半塑式沼气池用红泥塑料制作顶罩，池体仍是混凝土结构的沼气池，如图3所示。这种沼气池结构最为简单，无进出料口而直接揭开红泥塑料顶罩完成进、出料。属于批量进、出料沼气池。顶罩能吸收部分太阳能，有利于提高池温，但气温下降后，不利于保温。由于顶罩是柔性的，用气时，压力不稳定，需在顶罩上压以重物。这种沼气池供气时间短，红泥塑料易老化和被虫蛀。

图3 半塑式沼气池

罐式沼气池是以铁板制成，一米高的容积约为2立方米的柱形罐，一次投料后封口，属于干发酵厌氧工艺。干物质浓度可高达25%左右，加入约20%的接种物，可使用2～3个月。由于容积小，便于保温，适用于寒冷地区，但产气不均衡。

自动回流循环式沼气池，将水压式沼气池的水压间位置提高，或把水压间置于沼气池上部，由池底引一直管道与水压间相通。当沼气池产气时，一部分沼渣和沼液将由管道压入水压间。水压间向进料口倾斜，使沉淀后的一部沼渣回流，回流处可放置一U形管气封，其结构如图4所示。这种沼气池的特点是在用气压力下降时，水压间的沉渣由U形管回流进池，使沉渣中的菌种能直接接触进料，起到接种作用，从而提高了沼气池的产气率。中国南方已有多种类似池型，原理基本相同，一般都适用以纯粪便作为原料。

图4 自动回流式沼气池

为解决秸秆粪便混合出料难的矛盾，可采用两种途径：一是按两步发酵工艺进行，分别建秸秆酸化池和甲烷化池；另一种使原料全部压在沼液中，沉渣由出料口排出。

沼气池容积的大小首先宜根据用户需要的用气量考虑。如一个五口之家中国农户的用气量，一天约需1～1.5立方米，在常温下的沼气池产气率平均约为0.15立方米/米³·天，池容一般为8～10立方米。沼气池正常的产气量与诸多因素有关，首先要有充足的原料，即有定量的干物质（TS）；适当的碳氮比（C∶N），一般在15～30∶1范围内均可适用；适当的干物质浓度，一般为6%～10%。浓度过高，容易酸化，应保证pH值在6～7.5范围内。池容积还由物料的滞留期确定，滞留期愈长，池容积就愈大。滞留期又和在一定温度下的发酵速度有关。粪便可按40～60天，秸草可按4～6个月考虑。沼气池的池容积可按下式计算：

户用沼气装置

式中 V为沼气池的池容积（立方米）；Q_i为每日提供i种原料的重量（千克/日）；TS_i为i种原料的干物质含量（%）；T为滞留期（日）；TS₀为进料液的干物质浓度（%）；r为进料液的容重（千克/米³）；α_V为装料容积系数（即沼气池内，最大装料容积与池容积之比值），一般取0.85～0.95。

上式也可在池容积确定后，算出每日所需发酵原料的总量乏Q_i。

此原料的配比是否恰当，应对其总C∶N进行核算，（C：N）_总按下式计算：

户用沼气装置

式中 C_i和N_i代表所配原料各自的碳氮百分数；m_i为原料干物质含量。还需根据富氮原料（粪便类）比富碳原料（秸秆）产气速度快的特点考虑配料，使发酵过程能高而均衡地产气。下表列出各类常用发酵原料的干物质含量百分数，碳、氮百分数以及其产气率的近似值。

常用发酵原料的干物质含量

沼气池可用不同材料修建，但所用材料须考虑池的寿命和经济性等因素。沼气池的使用寿命一般应不低于10年。中国主要采用砖石或混凝土作建池材料。砖石建造采用砌块施工法，无需拱架和支模。混凝土建造采用模具定形浇灌，混凝土强度的平均值不低于标号150号，壁厚一般为6厘米。为保证沼气池的密封性能，，需采用三灰四浆涂抹，最后再增加一层密封涂料，具体施工法详见国家标准GB4750-4752-84。

为实现沼气池商品化、降低成本，可采用掺有抗碱玻璃纤维的早强水泥材料（池壁厚度减至2厘米），或组合式结构的沼气池，省工省料，成本约低于整体浇铸池20%。

沼气池建成后，需试水、试压、确保沼气池不漏水、不漏气后才能进料。事前应按池容准备好充足原料，若利用部分秸秆，则需将其铡成3～5厘米长的短节，然后同粪便和适量的水（以淋湿为准）相混合，原料的配比应满足C∶N的要求。混合料中应添加接种物，约占总原料的10%～30%。取自湖泊、池塘底部污泥，粪坑内的沉渣，或旧沼气池的沼渣，使新沼气池迅速产气。混好的原料由沼气池顶部活动盖加入，最好边进料，边压实，使原料在池内停留3～5天。在好氧和兼性微生物作用下，堆沤的原料温度可提高到40～60℃。然后封盖加水，适当用试纸检查其酸碱度，当pH值低于6时，可加适量草木灰、氨水和石灰水，调整pH值到7左右。一般情况下，沼气池封盖后2～3天便能产气，可在炉具上作点火试验。

沼气池的日常管理是影响稳定产气的关键。主要应做到适时加料，检查酸碱度，调整pH值；随时注意产气情况，并检查各连接部位的密封性，有漏气时应即排除。新沼气池使用约30天后，产气量便会显著下降，缩短补充原料的时间，产气波动就小。一般应5～7天加料一次，其投入量应为每日所需量的5～7倍。中国推行沼气池和猪圈、厕所相结合，谓之三结合沼气池，使逐日有定量的粪便直接进入沼气池，周围的卫生条件也得以改善。

户用沼气池的沉渣，平时不易排出，可根据季节施肥需要，一年揭盖大出料1～2次。出料前10天停止进料，出料时保留10%～30%的细碎污泥于池中，有利于下次起动，须特别注意安全，人不要入池，避免因窒息或吸入磷化三氢（PH₃）剧毒气体而导致死亡。为使沼气池正常产气，严禁有毒农药和各种杀虫剂以及电石（CaC₂）等物入池。

由沼气池产生的沼气须经输气元件送达炉具和灯具。输气元件包括管道、管接头、阀门和气压表，其布置如图5所示。

管道是影响压力降的主要部件，管径愈细，线路愈长，压力降愈大。管材采用内径8～12毫米的塑料软管、聚氯乙烯硬管或水、煤气钢管。管道布置应避免弯曲，有一定坡度，以防沼气的凝结水堵塞。管接头有塑料、金属或玻璃制成的二通、三通和四通的几种，以铜制品较好，其内径要和管径相配。阀门是控制沼气流量的部件，常用的有锥形阀和旋塞阀，多以金属和塑料制成。气压表一般装在炉具前，便于查看供炉具使用的沼气压力，也间接了解水压式沼气池内沼气的贮量，一般多采用U形玻璃管压力表。

图5 户用沼气池的应用系统

炉具和灯具是利用沼气直接燃烧的主要设备，对一般家用炉具，取热负荷为10000千焦/小时为宜，灯具的热负荷为1700千焦/小时。