秸秆变沼气

秸秆变沼气

2010年02月25日 09:57  往期文稿 我要评论

　　

 

对于沼气，大家并不陌生，作为新兴清洁能源，国家出台了很好的扶持政策，2008年国家就追加沼气建设投资30亿元。一个沼气池就相当于一个能源工厂，如何把沼气产业做大，确实吸引了许多人的目光，湖北武汉的方朝阳就把眼光放在了新型沼气池的开发上。

大家知道，沼气池最常见的原料是人和畜禽粪便。这些粪便在密闭的沼气池里，被甲烷菌不断分解，甲烷菌自身不断繁殖并释放出沼气。这粪便是甲烷菌最好的营养源。不过，现在在我国的一些地区，搞养殖的散户是越来越少，这样，沼气的原料倒成了问题。

湖北武汉的方朝阳多年来致力于沼气研究，最近他把目光放在了秸秆上，在武汉、扬州等地搞起了秸秆沼气。

要说秸秆在农村可以说是取之不尽。以前每到庄稼收获的季节，大量的秸秆被遗弃在地边路旁，有些地方焚烧秸秆的现象还是屡禁不止。浪费能源不说，还污染环境。

扬州市农村能源生态环保技术推广站朱庆平站长：如果要解决这个问题，从资源上来说，怎么样充分利用秸秆，让秸秆有出路。从资源来说有消耗的地方，所以，我们秸秆沼气就是一种利用，资源的利用。

据统计，仅扬州一年就有400万吨的秸秆，将近98万农户，如果有1/3的农户用上秸秆沼气的话，一年可以消耗秸秆100多万吨。

如果能把这些秸秆变成沼气，不仅解决了秸秆焚烧带来的环境污染问题，农户也有了很好的清洁新能源。那怎么用秸秆来生产沼气呢？

过去有人利用传统的沼气池搞秸秆沼气生产，可是由于这种沼气池的进料口很小，直径不过25厘米，很难把蓬松的秸秆放到沼气池里边，进料和出料都很困难，难以操作。

方朝阳打破常规，试着改变以往建小口沼气池的做法，改用方形池，他要建造大型的秸秆沼气池。

湖北武汉某生态能源有限公司方朝阳总经理：我们这个池子的工艺就是池子有多大，口就有多大，极为便利，那个料大进大出。这一个就是100立方米，两个连体就是200立方米，包括储气罐加起来是300立方米。

记者：那么它吞吐稻草有多少？

方朝阳：它这两个池子一年可以吞吐80吨，一年80吨干秸秆。

正常情况下，两个100立方米的沼气池可以为100个农户集中供气。一次填料，可以连续使用半年。

这种利用秸秆进行沼气发酵在沼气行业里被称作干式发酵。而传统的利用畜禽粪便的沼气发酵叫做湿式发酵。

它们到底有什么不同呢？

方朝阳：湿式发酵它用的是人畜粪便，它的干物质占了整个发酵物里面的只有6%。

那秸秆干式发酵是不是就不需要水了呢？那倒不是，只是干物质的比例比湿式发酵高。

方朝阳：我们这秸秆干式发酵的干物质，指的是干稻草、干玉米秆，它的干物质是20%。

我们知道，沼气的主要成分是甲烷，沼气发酵离不开甲烷菌。和粪便相比，秸秆并不是甲烷菌最好的营养源。不经过处理的话，甲烷菌是很难利用的。

秸秆进沼气池以前必须有一个预处理的过程，需要对秸秆进行堆沤。堆沤前先把秸秆粉碎好。

方朝阳：它要铡成一段一段，越小越好。铡碎秸秆主要是破坏它的粗纤维。

粉碎秸秆的同时，还要加水湿润，搅拌均匀，让秸秆充分吸水。

方朝阳：加水加到那个手抓了以后，能滴水为宜，不能多也不能少。

加好水，把秸秆封严、堆沤。一天以后，接着在料堆上添加石灰水。

方朝阳：因为这个稻草的木质纤维素含量比较高，而且表面有一层蜡质不容易分解，所以我们前期必须用生石灰水来进行预处理，生石灰主要是破坏它的表面蜡质层和它的木质纤维素，让它容易尽快地分解。

另外，这石灰水是碱性的，可以用来调节料堆的酸碱度。原来秸秆堆沤的过程中很容易酸化，因为沼气发酵的主角是甲烷菌，甲烷菌可不喜欢酸性环境。

方朝阳：甲烷菌，它在发酵的过程当中，它最适应的酸碱度是7，它低于6.5以下，它就抑制住了，不能发酵了。

根据以往的经验，在入池之前把秸秆的酸碱度调整到7.5左右，这样，入池以后秸秆因为发酵酸度还会再降低一些，正好适合甲烷菌的生长。

调整好了秸秆的酸碱度，甲烷菌有了合适的酸碱度环境，这还不够，甲烷菌还得吃好。甲烷菌的繁殖需要一个合适的碳氮比例。一般20～30：１比较好。但是，像稻草这些秸秆碳氮营养不平衡，氮素明显不足。甲烷菌如果光吃秸秆，肯定会营养不良。

为了平衡甲烷菌的营养，在对秸秆进行堆沤的时候还要增加氮源。

方朝阳：我们就用尿素，尿素就是含氮的，就补充一定量的氮。

准备好了甲烷菌的吃喝，秸秆也不能自动产气，因为自然状态下，秸秆里没有甲烷菌，所以在秸秆堆沤的时候要提前进行接种。那菌种从哪里来呢？

方朝阳：当然有现成的老沼气池里面，把它抽起来浇就最好。

万一没有那又怎么办呢？其实也很简单。

方朝阳：烂泥塘里面，泥沟里面底层的烂泥，或者是夏天适当的猪粪，把它堆放一段时间也可以。

把接种的液体均匀地泼洒在秸秆堆里，搅拌均匀，堆放、封好。堆沤的时间，夏天一般需要2、3天，冬天时间要长一些，一周左右。

对于新启动的沼气池，进料的时候还要再次加入菌种。一般菌液的总量占发酵物总量的30%。足够量的菌种是新沼气池启动所不可缺少的。

沼气发酵的主角甲烷菌在密闭条件下能够迅速生长、繁殖，产生沼气。所以这沼气池的密封就很关键了。

这大口的沼气池进出料非常方便，提高了工作效率。可有个问题，这么大的口要密封好难度是相当大的。这毕竟是沼气池，里边是要产气的，密封不好，气跑了那不白忙活了，而且也不安全。

方朝阳也早想到了这个问题，经过多次试验，最后还是从农村腌菜坛子上受到启发。

方朝阳：咸菜坛子原理非常简单，往上一扣，加上水就可以密封了，密封很好。

这种独特的水封技术，很方便地解决了大型沼气池的封口问题。不过，为了达到密封的效果，这密封的材料也很讲究。

方朝阳：我们这么大的池口要封池，一般的材料是很难封的，所以我们采取这种材料，这种橡塑材料，高分子橡塑材料。它冬天都是柔软的，而且它耐酸、耐腐蚀、耐碱。像一般的正常情况使用，我们可以保证八年可以不用换。

方朝阳的这种大型沼气池的封池技术，在生产中得到了很好的应用，目前已经申请了国家发明专利。

沼气池密封好，经过一周左右时间，沼气就源源不断地出来了。这么多气得赶紧往农户家送吧。这还不成，因为从沼气池里出来的气，不光有沼气，里边还有很多水和杂质。所以后面的工作就是要对沼气进行纯化。首先是气水分离。

方朝阳：传统的气水分离都是这种气水壶，正常的时候气从这进去，水分子重，它就自动掉到这个下面来了，正常的气从这送到这个用户了。久而久之水积满了以后，所以要定期检查，把这个地方拧开，水就会排掉。

这种气水壶得定期人工排水，管理起来不方便。方朝阳经过不断改进，发明了新型四功能调节器。

方朝阳：发酵池过来的气体，首先通过这个管道进入到这里面来，由于这个里面有水，所以气不能从这通。气只能从这儿走，然后通过这个里面一个空间，气就到这个管道里面来。水分子重，就掉在这个里面去了。

气水分离器下面的水积累多了，通过内部的管道进入到右边的调压器里面。调压器外面的排水管和里面是连通的，多余的水自然可以从这个管道排出。这样，就很好地解决了气水分离过程中，人工排水这一个难题。

经过气水分离的沼气再经过进一步脱硫、净化，就到了临时储气罐里。通常前端需要高压泵把这些沼气压到管道里，通过管道进入农户家。现在这种新型沼气池的前端不需要高压泵，这样管道压力小，比较安全，那沼气怎么能进入农户呢？

方朝阳：我们在每一个农户家的终端都安装了这个增压泵，这个增压泵就是把储气罐无压的气体抽过来增压送到农户的这个灶具。

在政府的支持下，如今这里的农户使用上了沼气，秸秆有了新出路。以往乱烧秸秆的现象也没有了，环保、卫生、节能一举多得。

这么好的事，按说大家都该满意了吧。不过这样的沼气池和传统的沼气池一样也有弊端。沼气发酵需要一定的温度，低于8℃基本就停止发酵。所以冬天在许多地区，沼气池是不能用的。方朝阳在开发新型沼气池的同时，开始研究沼气全年产气难的问题。

这不，他们给沼气池搭上了大棚膜，这在一定程度上增加了沼气池的温度，延长了沼气池产气的时间。后来，为了进一步提高增温效果。他们还有更细致的考虑。

方朝阳：我们从开始设计、施工的时候就考虑到这么基本的需求了，我们在建池体的时候，首先采用的是大块空心砖，空心砖在粉刷的时候两面一定要粉刷得很严实，保证里面是没有水和其它的潮湿东西。在墙体外面墙体施工好了以后，在墙体外面再铺上起码是20～30厘米草木灰。

这种大进大出的沼气池口比较大，容易吸热，也容易散热。为了保温，方朝阳他们给沼气池盖上了保温毯。这还不算，上面又加上了一个阳光板。

方朝阳：为保证大面积吸热，所以一定要加上阳光板。阳光板的面积大，它吸热的面积大，所以它里面增温的效果就比较好。

这种阳光板不仅吸热、增温，保温的效果也很不错。

方朝阳：它是双层材料做的，双层材料是透明的。它既可以吸热，又可以起到很好的保温作用，比单层的薄膜效果好多了。

需要注意的是，阳光板和沼气池之间的缝隙，一定要封严，以免影响保温效果。

要想做到冬季沼气池也能正常产气，还得多想办法。为了充分利用太阳能，这不，方朝阳他们把太阳能热水器都用上了。

方朝阳：有太阳的时候把里面的热水，通过两边的管道把热水循环到里面的散热管里面的内部，然后散热管把温度就传热给沼液，沼液的温度升高的，这就起到增温作用。

这有点像我们常见的暖气片，通过水循环保证沼气池的温度不会太低。

为了避免太阳能的储水管破裂，上水的时间最好是选在早晨。

这样，通过多种保温措施，如今在扬州，即便是大冬天，这种大型沼气池照样能够正常供气。

扬州市农村能源生态环保技术推广站朱庆平站长：通过秸秆发酵产生沼气，解决农户的用气问题，使农村成为城市化，城市用煤气，农村用沼气。

另外，这种大型沼气池，不仅可以用于秸秆发酵，只要稍加改造，也可以和畜禽粪便的湿式发酵相结合,使用效果也不错。

方朝阳：它就多了一个进料口，因为养殖场每天要经常投料，所以有进料口。我们这个进料口，进多少这边就自动出多少

通过几年的摸索、实践，方朝阳不断完善大型秸秆沼气池的建造工艺，这种新工艺在江苏、湖北等地得到了很好的推广和应用。

这种大型沼气池适合居住比较集中的村庄，但是有些地方农户居住比较分散，这种大型沼气池就不太适用了。山东商河县的宋刚同样对秸秆沼气产生了兴趣，不过他把目光放到了户用型秸秆沼气池的开发上。

这就是宋刚前几年开发的一种户用型沼气罐，这种沼气罐的原料也是以秸秆为主。一个有6~10立方米，很适合单户使用。和大型秸秆沼气池一样，秸秆在入罐以前也需要堆沤发酵处理。

宋刚：在入池之前需要把它堆沤一下，放一种秸秆发酵菌，10立方米一次填料500公斤左右，一般1个立方米50公斤秸秆。

沼气罐填上一次料以后，同样可以连续产气6~7个月。这种沼气罐造价低、安装方便、密封性好。另外，这种沼气罐的进料口比传统沼气池的要大一些，有50厘米。按说进料还可以，可后来宋刚发现，这种沼气罐产完气以后，出料却成了难题。

宋刚：因为粉碎之后都是2～3厘米，很小的，用叉子用其他工具不好出，所以农户看到这出料难，对这不太感兴趣。

宋刚想，经过粉碎的秸秆在沼气罐里发酵后这么难取，那能不能有别的办法解决这个问题呢。经过多次试验，他们找到了新方法，效果还不错。

宋刚：后来觉得装入编织袋这个方法是比较可行的，并且非常实用。装入编织袋发酵之后，6立方米的沼气罐一个男工人2个小时就可以出完。

另外，这种编织袋在加料的时候也比较方便，比散装快得多。

没想到小小的编织袋解决了大问题，这种沼气罐的出料的问题总算得到了初步解决。宋刚由此受到启发，他想，既然袋装秸秆的方法可以在沼气罐上使用，那能不能在传统的沼气池上使用呢？

我们知道，传统沼气池由于进、出料口比较小，袋装料是没办法直接放进去的。即便用散装秸秆勉强能放进去，同样也存在出料难的问题。

可秸秆沼气有一个特点，它们的发酵周期比较长，一次投料可以使用半年以上。所以只要想办法能一次性把袋装的秸秆放进沼气池就可以了。宋刚发现，传统的沼气池不仅有进料口，还有个地方是可以使用的。

宋刚：所有水压式水泥沼气池上面都留着一个活动盖。只要把活动盖打开就可以了，填料就在料口，方便得多，因为活动口口比较大，进料、出料都在活动盖，只要把活动盖打开就行了。

这样，这种传统的沼气池，在结构和造型不需要任何改动的情况下，就可以利用秸秆产沼气了，方便又实用。这样很好地解决了农村沼气原料不足的难题，很受广大农户的欢迎。

宋秀亭：2008年一年建了50多个沼气池，现在在建、报名的又有30多个了，到“五一”左右，全村用沼气的户能达到90%。

沼气作为新型清洁能源，在农村有着广阔的市场，国家对沼气的支持力度也越来越大。

宋秀亭：政策确实挺好，一个池子补助1300块钱，免费送一套炉具，还有洁具。建一个结一个，建一个验一个，政府对这个事非常重视，这是一项惠民政策。

有了国家的好政策，再加上沼气工艺的不断革新，相信沼气这一朝阳产业会得到更快的发展，农村的秸秆也会派上更大的用场。