沼气池气密性检测综述

摘 要：本文主要介绍了沼气气密性的检测方法，并对各种检测方法的发展历史及演进进行了介绍，并对沼气检测方法的专利以及期刊的发表情况进行了梳理，能够利于各专业技术人员及时了解沼气气密性检测的发展历程。

1. 沼气池的泄漏检测发展

早期的沼气池的密封性能或者泄漏检测非常原始、粗暴。主要是通过工程师傅的经验来判断，比如通过目视检查。在沼气池完工后，工程师傅通过用肉眼观察沼气池是否有裂缝、裂纹【1】；再高级一点的，是通过给沼气池注水，在一定时间内，观察沼气池的水位是否下降或者泄漏；然后随着技术的发展、工程师借助许多专用设计的器件来检测沼气池内的参数，比如气压、水压、PH值、甲烷浓度等参数。那随着技术的不断进步，还产生了许多新的检测技术比如声音定位法【2】【3】；同时，还有许多新的技术诞生，比如甲烷传感器。

2.沼气池泄漏检测技术

前文简要叙述了沼气池泄漏的发展历程，以及各种检测方法的发展历史。下面从专利和各种期刊文献的角度来对各种检测技术进行总结。

2.1直观检查法

直观检查法又称目视法，该方法主要是早期检测技术发展不成熟，检测技术有限的条件下而发展出的一种简单直观的检测方法。在沼气池的主体强度达到85%以上时，才能进行上述检测。其要领是“一看、二敲、三查”，一看是检查沼气池的壁面是否有裂缝、裂纹，二敲是用手或锤敲打沼气池壁面有无空响或空鼓，三查是检查沼气池的进出料管等连接件是否有松动、池壁是否有渗水痕迹。

原始的直观检查法从技术层面上分析，确实相对落后。但是它是沼气池的密封性能检测的初级检测，也是必要的检测。

2.2水压法

水压法的操作步骤是，先向沼气池内注水，是水位线达到零压线上方20厘米处，待池体湿透后，标记水位线，观察12小时，若水位下降3%以内，表明发酵间和进、出料管口以下部分不漏水。如果出现漏水，则需要抽出池内的水，标记水迹线，然后在水迹线附近查找裂纹和裂缝，然后进行修补。待修补完成后，继续试水，重复上述步骤，直到沼气池不漏水。

水压法虽然技术成熟、可靠，但是也存在耗时长、程序繁琐、效率低下等缺陷。目前应用范围有限。该方法主要记载于一些早期的期刊文献中，在专利文献中，发现有关水压法的仅有2篇。

2.3气压法

传统的气压法的步骤是：封堵沼气池的进料口、出料口，并将活动盖进行密封，然后向沼气池充气，当压力达到一定值后，停止充气，关好开关，进行保压，保压时间通常为24小时，然后再测试沼气池的压力，如果沼气池的压力的变化在规定的阈值范围内，则沼气池不泄漏，否则，沼气池则认定为泄漏。

目前，有部分新的气压法是：不封堵沼气池的进料口和出料口，只将活动盖与沼气池进行密封，而后，往沼气池内注水，当水将进料口和出料口封堵后，然后从活动盖上的进气装置往沼气池内充气，然后测试沼气池内的压力变化。

从检索的文献来分析，涉及气压法的期刊文献有7篇，专利文献6篇。期刊文献的发表时间主要集中在2000-2010年之间，而专利文献的申请时间主要集中在2005-2011之间，授权的专利有2篇。其中，申请的专利都存在一个共性，都是集中在沼气池的活动盖上。通过在活动盖上设计一些加气装置和充气装置，从而实现对沼气池的加气密封检测。目前，关于沼气池的密封检测，大多采用气压法。

2.4声音定位法

声音定位法是指由两个测试人员对沼气池进行测试，其中，一个人位于沼气池外，负责向沼气池加压，并观察气压表及时向另一个位于沼气池内的测试人员反馈信号，池内人员负责仔细检查池壁，听池壁内是否有风哨声，并用水泥浆负责标记。

声音定位法虽然简单，并且容易查找漏气部位，但是该方法仍存在较多缺陷，一是对测试人员的健康和安全不利，极易发生安全事故；二是，这种方法过于粗糙，主观性过强，不利于精细检测。

2.5传感器法

前面的四种方法是通过对沼气池的池壁的完好程度、压力等角度入手检测沼气池的密封性。

傳感器法是通过沼气池测试仪实现，沼气池测试仪的组成包括控制器、供电电路、甲烷传感器、显示器、报警器和键盘等。其工作原理是对沼气池内的甲烷气体进行采样，如果甲烷浓度超过阈值，则控制器会发出报警指令给报警器，从而使得报警器报警。

通常，沼气池检测仪除了测试甲烷浓度以检测沼气是否泄漏外，还包括其他功能，比如监测沼气池内的温度、湿度、二氧化碳浓度以及PH值等参数。传感器法主要是在沼气池投入使用后才能采用。与前四种方法存在一定区别。

2.6小结

沼气池密封检测在实际生产生活中作用非常大。目前使用广泛的测量方法包括水压法，气压法和传感器法，其他的测试方法往往是辅助方法。目前，申请的专利文献也主要集中在气压法、水压法和传感器法。

上述的沼气池的五种测量方法，应该说各有优势，其中，主流的测试方法依然是直观检查法、水压法和气压法。

从沼气池密封性检测的每年的专利申请量分析来看，从2003年以来，便陆续有专利申请被提出，并且，申请量也很稳定，总体申请量也不大，从2010年以后申请量有所增加，增加的原因与国家在2010年以后提出的知识产权强国战略相关。由于该战略的刺激，导致了与沼气池检测相关的专利申请也进一步增加。

3.甲烷传感器测漏

3.1与沼气池生产、应用过程中相关的泄漏检测

除了沼气池的建设过程中的密封性或泄露检测外，在使用过程中，或者发酵过程中也会产生泄漏。因此，对采用甲烷触感器测试沼气泄漏相关的专利文献进行了检索。共检索到了8篇文献，其中5篇专利文献是沼气综合检测仪，其集成了沼气泄漏、PH值检测和温度检测功能；2篇是沼气的储藏罐，该储藏罐上也设置了沼气泄漏检测装置，还有一篇是沼气燃烧器上设置了沼气泄漏检测装置。

而从甲烷传感器专利的授权情况分析，总共的申请量是186件，其中，实用新型100件，占比为54%；发明专利授权13件，占比6%。由此可以看出，国内的有关瓦斯监测的专利质量不高。

3.2利用甲烷传感器检测瓦斯泄漏的国外申请

德国最早在1976年申请了一篇用于矿井的甲烷传感器，该专利申请于1978年获得授权。因此，国外甲烷传感器的发展历史比中国要早将近十年。其中，日本在众多国家中，其甲烷传感器的发展应该是最成熟的，也是申请大户。其最早的专利是1985公布的气体传感器，该传感器可用于测试甲烷和氢气等气体。随后，日本的专利几乎垄断了甲烷传感器，其从1985年至今，共有112篇专利申请，占比超过所有外国专利申请的50%。其次，是美国，美国的关于甲烷传感器的申请量为37件。可以说，甲烷传感器的专利几乎被日本、美国垄断。

3.3 小结

从专利申请的情况来看，在沼气池投入使用后，其密封性或者泄漏测试中，主要是使用甲烷传感器。日本、美国在甲烷传感器这一领域处于优势地位。中国虽然在该领域的申请量也较大，但是，专利质量不高，发明专利的授权量较低。

参考文献：

【1】马跃峰. 户用沼气池质量要求和检验方法[J]，农村能源，2005（3）.

【2】郑庆卓 等. 一种户用沼气池气密性检验方法[J]，中国沼气，2007，25（5）.

【3】樊翠英 等.一种户用沼气池气密性检验新方法[J]. 河南农业，2009（3）.

作者简介：

唐松柏（1987年05月）男、四川南充人、国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心、研究实习员、硕士、专利审