论文部分内容阅读
一、项目简介
为深入探索不同地区、不同原料、不同工艺、不同规模的秸秆沼气集中供气工程技术模式和管理经验，我刊记者温婧随同农业部秸秆沼气集中供气工程技术指导专家曾邦龙总工程师和董保成工程师赴江苏省金坛市汀湘村进行了实地采访调研。该项目村位于直溪镇西北部。与镇江市荣炳镇接壤，金坛通往茅山风景区的旅游公路穿村而过，交通便捷。辖区内现有耕地2583亩，粮油种植面积3258亩(稻麦两季)，7个村民小组。全村总人口2142人，其中常在人口1737人，总户数701户，2009年全村经济总收入123943万元，村级可支配收入118.2万元，农民人均纯收入12485元。先后获得了“江苏省康居示范村”、“江苏省环境整治试点村”、“江苏省新农村生态家园示范村”、“江苏省生态村”、“江苏省卫生村”等荣誉称号。
江苏省金坛市直溪镇汀湘村周边有大量的水稻田，以往稻草主要采用田间焚烧，既浪费能源，又造成空气污染。为了更好的解决这些问题。变废为宝，发展新能源，节能减排，2008年江苏省农林厅、常州农林局、金坛市财政局、农林局，直溪镇人民政府以及汀湘村委在该村实施建设了一座300立方秸秆(稻草)发酵集中供气站，通过厌氧处理方式处理秸秆(稻草)，并产生沼气，为周边百余农户集中供气。
二、工程技术
1、工艺技术路线
红泥塑料秸秆沼气技术采用的是覆模式厌氧消化进行厌氧产沼气发酵，一般在第一次进料时采用粪便和秸秆混合原料，方便发酵的快速启动和提高物料利用效率，在之后的发酵过程中就可以利用上一轮的剩余沼液作为接种物富集菌种进行沼气发酵。具体的厌氧消化和沼气处理利用的工艺流程图1和图2。
2、核心技术特点
红泥塑料秸秆沼气和集中供气技术由福州北环环保技术开发有限公司开发和改进，成功应用于各地秸秆沼气工程中，该技术采用地下砖混或混凝土结构作为厌氧发酵池，上面用红泥塑料覆盖收集沼气，集中供气采用红泥塑料贮供气系统为主的集成技术，在厌氧池内对作物采用整秸秆与畜粪预处理后进行厌氧产沼气发酵工艺，收集沼气进行净化、贮存，集中输送到农户家中用作生活燃料，沼液用于下一轮产沼气发酵菌种，沼渣肥用于养蘑菇和农田土地基肥施用。该技术有效的处理了农业废弃作物秸秆和畜禽粪便等农业废弃物原料，没有二次污染的产生，并且转化生产出沼气清洁能源沼气和优质固肥沼渣肥。
主要工艺参数为：
(1)秸秆堆场贮存周期为30～120天；
(2)秸秆预处理堆沤时间为5～10天；
(3)厌氧发酵时间为90～120天；
(4)发酵原料碳氮比(C／N)为25／1：
(5)发酵原料TS浓度为10％～20％(考虑到季节温度变化，一般春夏秋季取低值，冬季取高值)；
(6)发酵温度为常温或中温(冬季可设保温棚)：
(7)红泥塑料厌氧池覆顶气压维持在350～650Pa范围内；
(8)红泥塑料贮气袋气压保持在300～350Pa范围内：
(9)沼气输送压力：采用增压机输送(14kPa左右)，用户端沼气工作压力为3～4kPa。
3、创新点
(1)对秸秆预处理要求不高。该工艺对秸秆的预处理只需进行堆沤处理即可，对秸秆的长度没有严格要求，节省了秸秆预处理成本。
(2)管理简单易行，沼气站运行维护成本低。沼气站动力设备装置少，耗能低，在运行过程中，只需安排一人值守即可。
(3)采用机械进、出料，操作方便，解决了传统处理工艺进、出料难等问题。由于该工艺采用了柔性红泥塑料覆盖厌氧发酵池，在大换料时只需揭开红泥塑料覆皮，有利于采用机械化进、出料操作，提高了工作效率。
(4)在工艺设计上增加了补充畜禽粪便原料装置，有利于产气供气的平衡稳定。
4、应用和成果情况
目前，红泥塑料秸秆沼气和集中供气技术已成功应用于江苏、广西等地的7座秸秆沼气集中供气工程，累计年处理作物秸秆1507吨、畜禽粪便952.5吨，年产气量33.5万立方米。供气户数550户。
三、建设内容及投资成本
汀湘村秸秆发酵集中供气工程占地3.5亩，年产沼气约4.5万立方米，供气户数100户。建有稻草堆场62平方米；鲜粪堆场43平方米；沼渣堆场75.5平方米；建设顶棚138平方米；建设调浆池14.7立方米；建设厌氧发酵池300立方米；建设贮液池100立方米；建设贮气袋100立方米；增压机房12平方米；值班室9平方米；办公室12平方米。
该工程总投入82万元，(农户每家投入350元。剩余部分由中央、省、市县、村提供)，其中沼气站直接建造费54万元，沼气管网及室内配套产品费用28万元，户均工程总投入0.82万元。
四、后期运行管理模式
1、沼气站由一名村干部具体负责站内的全部工作。
2、站内聘用一名管理人员，管理员负责站内的日常运行、站内安全，常年居住在站内，每两个月收取用户的沼气费。
3、以秸秆换气，草按每10元／100斤，气按1.2元／立方算。
4、进出料时，采取临时用工、机械出料、上门收草和送草进站相结合。
5、除冬季3个月中午送气一次，其余三个季节24小时供气。
五、运行成本与效益
1、运行成本
该工程运行成本主要包括原料费、人工费及运行动力耗能费等。
(1)原料费：包括收购作物秸秆及畜禽粪便的费用
秸秆成本：作物秸秆按200元／吨计算，年收购量100吨。约2万元。
猪粪成本：猪粪价格按20元／吨计算。年用量42吨，约0.08万元。
(2)人工费：包括进、出料费用及日常管理费用
进、出料人工费用：0.8万元／年；
日常管理费用：1.2万元／年。
(3)运行动力耗能费：0.12万元／年；
年运营成本合计：4.2万元。
2、经济效益
(1)年产沼气4.5万m3，沼气价格以1.2元／m3计，合计5.4万元；
(2)年产沼液232.8吨，沼液价格以5元／吨计，合计0.1164万元：
(3)年产沼渣379.2吨，沼渣价格以80元／吨计，合计3.034万元：
年总收益：8.5504万元。
3、社会效益
本项目将秸秆变成燃气，通过管道直接送到农户家中。为秸秆的综合利用开辟了新途径，使农民像城市居民一样用上管道燃气，降低了劳动强度，提高了农户的生产生活质量，获得优质的沼肥，增产增收。
4、生态效益
本项目的实施消耗全村30％的秸秆。有效遏制了秸秆焚烧现象，节约了资源，减少环境污染，有利于促进我国新农村建设和发展。
六、存在问题与建议
1、存在问题
(1)产气不稳定，供气不均衡，尤其是到冬季低温天气时，产气量较少。不能保证农户一天24小时供气的用气需要。
(2)以作物秸秆为原料进行沼气发酵，原料易于漂浮在料液上面，不能与微生物充分接触，减缓反应速度。同时。漂浮原料的结壳阻止沼气及时逸出。
(3)没有池内加温系统。是寒季产气不正常的主要原因。
2、改进措施与建议
(1)考虑在沼气池外覆盖保温材料，在换料时添加沼气促进剂，增加冬季产气率。
(2)考虑增加格栅，防止原料漂浮，抑制浮渣产生；或者设置“竹笼导气”，防止料液结壳，方便沼气释放并减少秸秆上浮。
(3)考虑增加太阳能真空管增温和秸秆炉增温系统，可利用太阳能和未利用三分之二的秸秆增温，确保一年四季中温发酵产沼、常年24小时供气，使农户彻底告别柴灶。
为深入探索不同地区、不同原料、不同工艺、不同规模的秸秆沼气集中供气工程技术模式和管理经验，我刊记者温婧随同农业部秸秆沼气集中供气工程技术指导专家曾邦龙总工程师和董保成工程师赴江苏省金坛市汀湘村进行了实地采访调研。该项目村位于直溪镇西北部。与镇江市荣炳镇接壤，金坛通往茅山风景区的旅游公路穿村而过，交通便捷。辖区内现有耕地2583亩，粮油种植面积3258亩(稻麦两季)，7个村民小组。全村总人口2142人，其中常在人口1737人，总户数701户，2009年全村经济总收入123943万元，村级可支配收入118.2万元，农民人均纯收入12485元。先后获得了“江苏省康居示范村”、“江苏省环境整治试点村”、“江苏省新农村生态家园示范村”、“江苏省生态村”、“江苏省卫生村”等荣誉称号。
江苏省金坛市直溪镇汀湘村周边有大量的水稻田，以往稻草主要采用田间焚烧，既浪费能源，又造成空气污染。为了更好的解决这些问题。变废为宝，发展新能源，节能减排，2008年江苏省农林厅、常州农林局、金坛市财政局、农林局，直溪镇人民政府以及汀湘村委在该村实施建设了一座300立方秸秆(稻草)发酵集中供气站，通过厌氧处理方式处理秸秆(稻草)，并产生沼气，为周边百余农户集中供气。
二、工程技术
1、工艺技术路线
红泥塑料秸秆沼气技术采用的是覆模式厌氧消化进行厌氧产沼气发酵，一般在第一次进料时采用粪便和秸秆混合原料，方便发酵的快速启动和提高物料利用效率，在之后的发酵过程中就可以利用上一轮的剩余沼液作为接种物富集菌种进行沼气发酵。具体的厌氧消化和沼气处理利用的工艺流程图1和图2。
2、核心技术特点
红泥塑料秸秆沼气和集中供气技术由福州北环环保技术开发有限公司开发和改进，成功应用于各地秸秆沼气工程中，该技术采用地下砖混或混凝土结构作为厌氧发酵池，上面用红泥塑料覆盖收集沼气，集中供气采用红泥塑料贮供气系统为主的集成技术，在厌氧池内对作物采用整秸秆与畜粪预处理后进行厌氧产沼气发酵工艺，收集沼气进行净化、贮存，集中输送到农户家中用作生活燃料，沼液用于下一轮产沼气发酵菌种，沼渣肥用于养蘑菇和农田土地基肥施用。该技术有效的处理了农业废弃作物秸秆和畜禽粪便等农业废弃物原料，没有二次污染的产生，并且转化生产出沼气清洁能源沼气和优质固肥沼渣肥。
主要工艺参数为：
(1)秸秆堆场贮存周期为30～120天；
(2)秸秆预处理堆沤时间为5～10天；
(3)厌氧发酵时间为90～120天；
(4)发酵原料碳氮比(C／N)为25／1：
(5)发酵原料TS浓度为10％～20％(考虑到季节温度变化，一般春夏秋季取低值，冬季取高值)；
(6)发酵温度为常温或中温(冬季可设保温棚)：
(7)红泥塑料厌氧池覆顶气压维持在350～650Pa范围内；
(8)红泥塑料贮气袋气压保持在300～350Pa范围内：
(9)沼气输送压力：采用增压机输送(14kPa左右)，用户端沼气工作压力为3～4kPa。
3、创新点
(1)对秸秆预处理要求不高。该工艺对秸秆的预处理只需进行堆沤处理即可，对秸秆的长度没有严格要求，节省了秸秆预处理成本。
(2)管理简单易行，沼气站运行维护成本低。沼气站动力设备装置少，耗能低，在运行过程中，只需安排一人值守即可。
(3)采用机械进、出料，操作方便，解决了传统处理工艺进、出料难等问题。由于该工艺采用了柔性红泥塑料覆盖厌氧发酵池，在大换料时只需揭开红泥塑料覆皮，有利于采用机械化进、出料操作，提高了工作效率。
(4)在工艺设计上增加了补充畜禽粪便原料装置，有利于产气供气的平衡稳定。
4、应用和成果情况
目前，红泥塑料秸秆沼气和集中供气技术已成功应用于江苏、广西等地的7座秸秆沼气集中供气工程，累计年处理作物秸秆1507吨、畜禽粪便952.5吨，年产气量33.5万立方米。供气户数550户。
三、建设内容及投资成本
汀湘村秸秆发酵集中供气工程占地3.5亩，年产沼气约4.5万立方米，供气户数100户。建有稻草堆场62平方米；鲜粪堆场43平方米；沼渣堆场75.5平方米；建设顶棚138平方米；建设调浆池14.7立方米；建设厌氧发酵池300立方米；建设贮液池100立方米；建设贮气袋100立方米；增压机房12平方米；值班室9平方米；办公室12平方米。
该工程总投入82万元，(农户每家投入350元。剩余部分由中央、省、市县、村提供)，其中沼气站直接建造费54万元，沼气管网及室内配套产品费用28万元，户均工程总投入0.82万元。
四、后期运行管理模式
1、沼气站由一名村干部具体负责站内的全部工作。
2、站内聘用一名管理人员，管理员负责站内的日常运行、站内安全，常年居住在站内，每两个月收取用户的沼气费。
3、以秸秆换气，草按每10元／100斤，气按1.2元／立方算。
4、进出料时，采取临时用工、机械出料、上门收草和送草进站相结合。
5、除冬季3个月中午送气一次，其余三个季节24小时供气。
五、运行成本与效益
1、运行成本
该工程运行成本主要包括原料费、人工费及运行动力耗能费等。
(1)原料费：包括收购作物秸秆及畜禽粪便的费用
秸秆成本：作物秸秆按200元／吨计算，年收购量100吨。约2万元。
猪粪成本：猪粪价格按20元／吨计算。年用量42吨，约0.08万元。
(2)人工费：包括进、出料费用及日常管理费用
进、出料人工费用：0.8万元／年；
日常管理费用：1.2万元／年。
(3)运行动力耗能费：0.12万元／年；
年运营成本合计：4.2万元。
2、经济效益
(1)年产沼气4.5万m3，沼气价格以1.2元／m3计，合计5.4万元；
(2)年产沼液232.8吨，沼液价格以5元／吨计，合计0.1164万元：
(3)年产沼渣379.2吨，沼渣价格以80元／吨计，合计3.034万元：
年总收益：8.5504万元。
3、社会效益
本项目将秸秆变成燃气，通过管道直接送到农户家中。为秸秆的综合利用开辟了新途径，使农民像城市居民一样用上管道燃气，降低了劳动强度，提高了农户的生产生活质量，获得优质的沼肥，增产增收。
4、生态效益
本项目的实施消耗全村30％的秸秆。有效遏制了秸秆焚烧现象，节约了资源，减少环境污染，有利于促进我国新农村建设和发展。
六、存在问题与建议
1、存在问题
(1)产气不稳定，供气不均衡，尤其是到冬季低温天气时，产气量较少。不能保证农户一天24小时供气的用气需要。
(2)以作物秸秆为原料进行沼气发酵，原料易于漂浮在料液上面，不能与微生物充分接触，减缓反应速度。同时。漂浮原料的结壳阻止沼气及时逸出。
(3)没有池内加温系统。是寒季产气不正常的主要原因。
2、改进措施与建议
(1)考虑在沼气池外覆盖保温材料，在换料时添加沼气促进剂，增加冬季产气率。
(2)考虑增加格栅，防止原料漂浮，抑制浮渣产生；或者设置“竹笼导气”，防止料液结壳，方便沼气释放并减少秸秆上浮。
(3)考虑增加太阳能真空管增温和秸秆炉增温系统，可利用太阳能和未利用三分之二的秸秆增温，确保一年四季中温发酵产沼、常年24小时供气，使农户彻底告别柴灶。