摘要 针对农村沼气池建设中存在的冬季受低温影响不能正常使用的问题,开发出新型辅助燃烧式沼气池建造技术。通过技术改造,可完善沼气池功能,克服气温对沼气池的影响,并取得较好的经济效益和社会效益。介绍了该项技术的内容、技术路线方法、结构和功能。

关键词 辅助燃烧式;沼气池;建造技术;高寒地区

中图分类号 S216.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2009)13-0260-02

随着国家构建生态文明、节约型社会,可持续发展战略的实施,沼气池建设作为解决农村生产生活用能、提供清洁能源、保护生态环境、发展农村庭院经济、促进种养业发展、提高群众生活质量、改善城乡卫生状况的重要设施,在全国范围内受到高度重视,各地区都将沼气池建设确定为社会主义新农村建设、农村可持续循环发展、构建和谐社会、环境保护、节能环保的重要工程来抓。2003年以来,青海省在农村沼气国债项目的支持下,在基层进行了大面积推广,各地区从实际出发,把沼气建设与调整农业产业结构结合起来,积极推广了“猪-沼-粮(果蔬)”等循环能源模式,为农民节支增收开辟了广阔的空间。沼气池的发展和综合利用,有力地促进了农村可再生能源建设,取得了显著的经济效益、生态效益、社会效益。经过几年的建设,沼气建造技术日趋成熟,质量不断提高,沼气池综合利用在广大农村效果明显,取得了一定成效,深受广大农村和群众的欢迎。但在应用中受青海省地理气候的影响,出现了一些问题,现将其存在的问题及原因总结如下,并对新型辅助燃烧式沼气池建造技术进行介绍。

1 普通沼气池存在的问题及原因

1.1 主要问题

较为突出的问题是,沼气池受冬季低温影响,池内发酵放缓或停止,导致沼气池因供气不足或供气停止而不能正常使用。夏秋两季,沼气池内温度高、发酵快,沼气池产气量大、供气足,使用效果好。11月进入冬季后,池温随着外界气温的变化而不断降低,池内发酵逐步减缓,产气量开始下降,出现供气不足、燃烧不完全等情况;进入隆冬,池内温度降致发酵停止温度,产气终止,致使沼气池不能使用;翌年3～4月随着气温回升又逐步恢复正常。这种现状形成了部分地区沼气池“用半年停半年”的局面,沼气池使用率大大降低,年使用时间只有7～8个月,产气量为220～260m3,设施没有得到充分利用,沼气池未能最大化发挥作用。沼气池的闲置浪费,在群众中造成了不良的负面影响,制约了沼气池项目的推广普及。

1.2 主要原因

沼气池产气和使用与温度密切相关,夏秋两季气温相对较高,池内温度在10℃以上,沼气池内部发酵温度适宜,池内细菌、甲烷菌状态活跃,处于厌氧消化和生长繁殖状态,进行原料分解、消化、发酵、产生沼气等一系列活动,具有发酵速度快、产气量大、供气足的特点。进入冬季,池内温度受外界低温影响降至10℃以下,池内细菌、甲烷菌停止厌氧消化和生长繁殖活动,处于静止状态,无法进行原料的分解、发酵、产气,出现供气中断现象,造成沼气池不能使用。为解决沼气池越冬问题,通常采用畜禽舍下建造沼气池、覆盖塑料薄膜、池体进出口加盖等办法来给沼气池加温,但青海互助地处高寒,冬季气温过低,以上措施不能克服气温对沼气池的影响,造成部分地区沼气池冬季不能使用的现状。青海省地处青藏高原,气候寒冷,境内海拔落差大,地区气温差异大,局部地区冬季气温达零下27℃,沼气池冬季不能使用,是青海省沼气池普及和推广工作亟需解决的问题。

2 新型辅助燃烧式沼气池的优点及效益分析

2.1 主要优点

一是能够有效解决高寒地区沼气池由于气温低不能产气的现状;二是适用于任何容积和类型沼气池;三是燃池结构合理对沼气池无影响;四是池内燃烧部位,设计合理得当,可进行反复安装、拆卸,便于装填燃烧物和除灰,日常管理简便;五是燃烧池内燃烧原材料为农村生物质能资源,可就地解决,成本低、经济负担小;六是辅助燃烧式沼气池,建造材料较为普遍,没有特殊限制,适合在任何地方建设,便于推广;七是较普通沼气池增添了自动破壳装置,增强了产气和使用效果,减少了农户劳力付出。

2.2 效益分析

(1)经济效益。辅助燃烧式沼气池建造技术,可充分发挥燃池作用,向池内持续提供热能,使池内温度高于8～10℃,保证池内正常发酵,完全可抵御外界低气温的影响,使沼气池年产气达到350～400m3,年完全使用时间达到12个月。节约农户年生活用能支出600～800元,沼气池的综合利用延长了农业产业链,为发展农村庭院经济、发展养殖业、减少化肥农资支出、增强农作物抗虫和抗病能力、增加农业产值、保护生态环境、减少对植被的破坏、改善城乡卫生状况、增加农民副业收入、提高生活质量发挥积极的作用。

(2)社会效益。沼气池建设已成为青海省农村能源和社会主义新农村建设的重要方面,是提高群众生活水平、保护自然环境、促进广大农村和谐发展的有效途径。辅助燃烧式沼气池建造技术,采取技术创新、利用技术手段,合理有效解决了沼气池建设中突出的瓶颈技术难题,完备和丰富了青海省沼气池建造技术,完善了沼气池各项功能,为促进沼气事业深层次健康发展、向高寒农牧区推广普及沼气池提供了有力的技术支撑。

3 新型辅助燃烧式沼气池建造技术

3.1 主要技术内容

针对沼气池存在的问题,研究和开发出辅助燃烧式沼气池,完全可解决冬季沼气池受低温影响不能正常使用的问题。辅助燃烧式沼气池集燃烧池、沼气池为一体,利用生物质能在特定燃池内有序燃烧,产生温度,经设施能量转化,给池内持续输送热能,提升池内温度,达到细菌可活动及发酵温度,促进池内细菌、甲烷菌活动、繁殖、分解、发酵,厌氧消化有机物、产生沼气,从而保证沼气池冬季能够正常产气和使用。通过技术改造,可完善沼气池功能,克服气温对沼气池的影响。

3.2 技术路线方法

辅助燃烧式沼气池是在原有沼气池的基础上建造燃烧池,燃烧池可分为全包围、半包围2种建造类型。全包围型燃烧池呈圆形,与沼气池四周相连,内设进气口、排气口和活动顶盖,有反复使用的特点。利用生物质能资源,如牛马粪、树叶、锯末等烘干后,放置在燃烧池内无焰燃烧,燃烧所产生的热能经燃烧池传入沼气池,向沼气池内持续提供热能,提升池内温度,促进池内细菌、甲烷菌的发酵和活动。装料一次可连续无焰燃烧20～40d,提升沼气池内温度6～10℃,燃烧速度由人工在进气口和排气口调节,达到不需人工阶段性添料、出灰,利用燃烧池向沼气池供热。

3.3 结构和功能

燃烧式沼气池是由沼气池、自动破壳器、燃烧池、燃烧池顶盖、燃烧池进排气口、进排气口调节装置、进排气管道等部位组成的。

(1)发酵间、贮气间是沼气池的主体部分,呈圆桶形几何形状,发酵原料在这里发酵,产生的沼气进入上部半球形贮气间贮存。

(2)出料间、水压间的建筑形状为圆柱形,设在与池体相连接的日光温室或猪圈内,功能是利用水压储存沼气,维持正常气压和出料,底层通过出料口与发酵间连接,发酵完的沼肥由此流向出料间,进行出料。要设置盖板防止人畜掉入池内,此池型去掉了活动盖,因为在北方冬季寒冷、干燥,使沼气池口盖易干燥裂缝,造成贮气外漏,重新安装农户不易掌握,所以加大出料间,池盖功能由出料间代替。

(3)进料口设在畜禽舍地面,与进料管、发酵间相连,人畜粪便以及冲洗污水,通过进料管注入发酵间。

(4)自动破壳装置,是一种辅助农户正常使用的设施,沼气发酵后,在池内最上层会形成浮渣层,具有发酵原料多、难溶于水、细菌少的特点,有机物聚在一起得不到消化,形成结壳面,沼气难以自行进入气箱,进而影响到农户正常使用。池内自动破壳装置是在池内合适部位建造破壳装置基座,可利用PVC钢管等材料安装破壳器,利用沼气池产气与农户用气形成的压力差,造成结壳面以上升下降的方式运动;同时,利用破壳器预破结壳面,使池内沼气顺利进入顶部气箱。破壳器与出料器配套使用,能够发挥破壳产气、搅拌发酵原料的作用,安装后无需调节、维护,使用效果明显,有效率达100%。

(5)燃烧池呈圆形,与沼气池四周相连,内设进气口、排气口和活动盖,是燃池型沼气池的关键部位。将燃烧物烘干后,放置在燃池内燃烧,一般装料1次可燃烧20～40d,燃烧速度由进气口和排气口调节,燃烧所产生的热能通过烧燃池传入沼气池,使池内温度增高,达到甲烷细菌活动所需的温度,促进沼气池正常发酵和产气。

(6)燃烧池顶盖可进行反复安装、拆卸,便于装填燃烧物和除灰,日常管理简便。

(7)燃烧池进排气口、进排气口调节装置、进排气管道,是为燃烧池内燃烧物无焰燃烧提供氧气、排除燃烧烟雾、形成供氧排气循环、控制燃烧速度、调节燃烧温度的关键设施。

4 参考文献

[1] 田德宁,彭发基.高寒地区辅助燃烧式沼气池建造技术[J].青海科技,2009(1):20-22.

[2] 邱方吉,包金泉,孙范军,等.燃池式沼气池建造技术[J].现代农业,2007(12):154-155.

[3] 郭继业,刘中秋,北方农村户用沼气池与燃池结合建造技术[J].新农业,2004(8):56-57.