黃崇林

（廣西壯族自治區(qū)融水縣農(nóng)村能源辦公室，廣西 柳州545300）

1 引言

長(zhǎng)期以來(lái)，農(nóng)村戶(hù)用沼氣池以家畜糞便為主要原料來(lái)源，農(nóng)村家庭基本都飼養(yǎng)有生豬，沼氣池原料供給充足，沼氣建設(shè)快速發(fā)展。但隨著養(yǎng)豬成本的提高，以及農(nóng)村主要?jiǎng)趧?dòng)力外出務(wù)工，家庭飼養(yǎng)業(yè)銳減，使家畜糞便原料來(lái)源嚴(yán)重不足，造成沼氣池使用率逐年下降。近年來(lái)，戶(hù)用沼氣池逐步減少對(duì)家畜糞便的依賴(lài)，轉(zhuǎn)變以秸稈原料為主，秸稈作物在農(nóng)村相當(dāng)豐富，如北方的玉米稈、南方的甘蔗葉等都是優(yōu)質(zhì)原料。秸稈原料替代傳統(tǒng)的家畜糞便原料投入沼氣池，是農(nóng)村戶(hù)用沼氣池發(fā)展的必然趨勢(shì)。但秸稈原料投入沼氣池存在著容易結(jié)殼的問(wèn)題。

沼氣池結(jié)殼是指沼氣池運(yùn)行一階段后，部分質(zhì)量較輕的發(fā)酵原料在浮力和沼氣上升力的作用下上浮，在液面上逐漸集聚形成浮渣，在沒(méi)有外力的干擾下，位于液面之上的浮渣在厭氧的貯氣室中因缺水干縮而逐步形成堅(jiān)硬的結(jié)殼層，隨著浮渣的不斷增加進(jìn)而出現(xiàn)完全覆蓋沼氣池液面的連片結(jié)殼現(xiàn)象［1］。沼氣結(jié)殼的形成導(dǎo)致沼氣池內(nèi)產(chǎn)生的沼氣集聚受阻，沼氣很難聚集入貯氣室，造成貯氣空間減小，原料利用率降低，產(chǎn)氣量減少，直到無(wú)氣可用，結(jié)殼嚴(yán)重時(shí)，往往會(huì)使一座好端端的沼氣池變成廢池［2］。如何有效解決結(jié)殼問(wèn)題，是沼氣建設(shè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。據(jù)融水縣農(nóng)村能源辦對(duì)全縣所建的4萬(wàn)多座戶(hù)用沼氣池調(diào)查統(tǒng)計(jì)，沼氣池正常使用率為35%，間歇使用為16.8%，停用為40.8%，報(bào) 廢 為7.4%［3］，在停用的沼氣池中，原料結(jié)殼是主要停用原因。

2012年，融水縣農(nóng)村能源辦在融水縣融水鎮(zhèn)古鼎村山安屯開(kāi)展沼氣池“全托管”服務(wù)模式，對(duì)近40座沼氣池投入秸稈原料進(jìn)行發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，使用的秸稈原料為甘蔗葉，首先用鍘割機(jī)把蔗葉鍘碎，然后放入預(yù)處理池進(jìn)行堆漚預(yù)處理，最后投入沼氣池。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程最大的障礙就是浮渣結(jié)殼，所有的沼氣池內(nèi)都上浮滿(mǎn)了蔗葉原料，為了不使實(shí)驗(yàn)失敗，經(jīng)反復(fù)的觀察和采用多種材料進(jìn)行對(duì)比破殼實(shí)驗(yàn)，最終制作出了一種能夠防止浮渣整塊板結(jié)的破殼裝置，有效地解決了沼氣池投入秸稈原料浮渣結(jié)殼的問(wèn)題。

2 沼氣破殼技術(shù)的分析

對(duì)現(xiàn)有的沼氣池破殼技術(shù)進(jìn)行分析來(lái)看，如常用的休息破殼法、打壓破殼法、攪拌破殼法及浸泡破殼法等［4］，以往的破殼方法由于是被動(dòng)破殼，在破殼的過(guò)程中相對(duì)繁瑣，并且破得一段時(shí)間后又會(huì)重新結(jié)殼，在農(nóng)村粗獷的沼氣管理方式中難以推廣開(kāi)來(lái)。而防浮渣罩破殼裝置是主動(dòng)破殼，在沼氣池形成結(jié)殼前，采用水渣隔離方法，保障沼氣池正常產(chǎn)氣的一種破殼方法，即是在沼氣池原料間內(nèi)的結(jié)殼層隔離出一個(gè)液體和氣體可以通行的不結(jié)殼通道，讓原料間底部發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣能通過(guò)這個(gè)通道進(jìn)入貯氣室，保障沼氣池能產(chǎn)氣、貯氣和用氣。這個(gè)重要的通道就是防浮渣罩破殼裝置。

3 防浮渣罩的應(yīng)用分析

3.1 防浮渣罩的設(shè)計(jì)

防浮渣罩參考的是農(nóng)村主要推廣使用的6m3和8m3水壓式沼氣池的工作原理和參數(shù)設(shè)計(jì)。沼氣池防浮渣罩呈有底無(wú)蓋圓桶狀，直徑55～60cm，高100～120cm，桶體和底部以竹材編織成框架結(jié)構(gòu)，縱橫交織的竹材間距為10cm，以編織成圓柱形并牢固扎實(shí)為標(biāo)準(zhǔn)。桶體外部和底部覆蓋鍍鋅鐵絲網(wǎng)，鐵絲網(wǎng)網(wǎng)眼規(guī)格為1.2cm×1.2cm。簡(jiǎn)單描述為：圓竹簍外包一圈鐵絲網(wǎng)。

3.2 防浮渣罩的破殼原理

防浮渣罩主要用于水壓式沼氣池，水壓式沼氣池的工作原理是：產(chǎn)氣時(shí)，沼氣壓迫發(fā)酵液進(jìn)入出料間，出現(xiàn)液面差，產(chǎn)生靜壓強(qiáng)；用氣時(shí)，由于液面差產(chǎn)生的靜壓強(qiáng)使出料間的發(fā)酵液返回發(fā)酵池進(jìn)入貯氣室，把沼氣壓出來(lái)［5］，概括為：氣壓水，水送氣。防浮渣罩正是利用沼氣池的工作原理采用水渣隔離的方法來(lái)破殼的。防浮渣罩安裝于沼氣池發(fā)酵間內(nèi)，當(dāng)池內(nèi)浮渣出現(xiàn)結(jié)殼時(shí)，防浮渣罩采用網(wǎng)眼設(shè)計(jì)，直接把秸稈浮渣阻隔在罩外，沼氣和沼液能出入罩內(nèi)，罩內(nèi)沒(méi)有結(jié)殼現(xiàn)象。當(dāng)沼氣池產(chǎn)氣時(shí)，沼氣通過(guò)防浮渣罩這個(gè)通道進(jìn)入貯氣室，貯氣室內(nèi)的沼氣聚集過(guò)多后，又從上部壓迫防浮渣罩內(nèi)液面及罩外結(jié)殼層，使池內(nèi)液體流到出料間，池內(nèi)液面下降，浮渣結(jié)殼層也跟著下降，貯氣室空間變大，貯氣量增加；用氣時(shí)，由于出料間與發(fā)酵間的液面差產(chǎn)生靜壓強(qiáng)，出料間液體在重力作用下回流入池內(nèi)，沼液又從下部壓迫防浮渣罩內(nèi)液面及罩外結(jié)殼層，使貯氣室內(nèi)沼氣進(jìn)入輸氣管，輸送到用氣設(shè)備。

3.3 防浮渣罩的制作與安裝

3.3.1 防浮渣罩制作

防浮渣罩以竹材和鍍鋅鐵絲網(wǎng)為材料，經(jīng)手工編織加工完成。首先是把竹材加工成竹篾，然后手工編織竹篾成為設(shè)計(jì)規(guī)格的竹簍，最后在竹簍外部和底部鋪蓋鍍鋅鐵絲網(wǎng)并捆扎牢固。

3.3.2 防浮渣罩的安裝

防浮渣罩是在沼氣池投料后，封池之前安裝，把防浮渣罩從沼氣池頂部天窗口放入，罩口朝上安放在池內(nèi)中心部位，高度位于氣壓蓋底到發(fā)酵間的中上部位置，定位好后用繩索和木條固定住防浮渣罩，確保防浮渣罩緊貼在氣壓蓋底不會(huì)掉入池內(nèi)。

3.4 防浮渣罩的使用效果與作用

融水縣能源辦在山安屯對(duì)近40座沼氣池投入秸稈原料進(jìn)行發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，開(kāi)始時(shí)沒(méi)有安裝防浮渣罩，直接把鍘割機(jī)鍘割出3～5cm的甘蔗葉與接種物經(jīng)堆漚后預(yù)處理后入池，并進(jìn)行攪拌使蔗葉全部沉入沼液中，封池，等待發(fā)酵產(chǎn)氣，一星期后，看氣壓表沒(méi)有反應(yīng)，又等待了半個(gè)月，看氣壓表還是保持在0kPa。打開(kāi)氣壓蓋找原因，發(fā)現(xiàn)池內(nèi)所有蔗葉都上浮到氣壓蓋口，填滿(mǎn)貯氣室內(nèi)，測(cè)量足有40cm厚，已經(jīng)阻擋了沼氣進(jìn)入貯氣室，造成無(wú)氣現(xiàn)象。之后對(duì)所有沼氣池加裝自制的防浮渣罩，有了防浮渣罩的沼氣池在一星期內(nèi)，最長(zhǎng)的在10d內(nèi)都能通過(guò)氣壓表觀察到產(chǎn)氣現(xiàn)象并很快得以用氣。由此可見(jiàn)，投入秸稈原料為主的沼氣池若不采取破殼措施則無(wú)氣可用，而安裝有防浮渣罩破殼裝置的沼氣池能正常產(chǎn)氣、用氣，從而證明，防浮渣罩破殼裝置，可以有效解決沼氣池浮渣結(jié)殼問(wèn)題，恢復(fù)沼氣池的正常產(chǎn)氣功能，從而提高農(nóng)村戶(hù)用沼氣池的使用率。

防浮渣罩的作用就是保障沼氣池使用過(guò)程中“氣壓水，水送氣”的暢通運(yùn)行。防浮渣罩不論是新池還是舊池都能安裝使用，并且一次安裝，長(zhǎng)久受益。

3.5 防浮渣罩的缺陷與改造

3.5.1 防浮渣罩的缺陷

以竹材制作的防浮渣罩是初級(jí)的手工產(chǎn)品，還存在缺陷。

（1）成本相對(duì)偏高。由于是采用手工編織，勞動(dòng)力成本高，所用竹材和鍍鋅鐵絲網(wǎng)等材料須購(gòu)買(mǎi)，使成本很難下降。

（2）使用壽命短。鐵絲網(wǎng)長(zhǎng)期浸泡于沼液、沼渣中易損壞脫落，失去防浮渣作用。

（3）手工作坊，制作粗糙，無(wú)法規(guī)?；a(chǎn)。

3.5.2 防浮渣罩的改造

為了更好的普及和推廣使用防浮渣罩，做成經(jīng)久耐用、輕便美觀、安裝方便、運(yùn)輸便捷的產(chǎn)品，必須對(duì)防浮渣罩進(jìn)行改造。

（1）改材料。選用塑料材質(zhì)，塑料成本低、易成型，放入沼氣池內(nèi)經(jīng)得起污水浸泡，不易損壞。

（2）改造型。改造成上寬下窄的空心倒圓臺(tái)狀，高度為120cm，上口無(wú)蓋，直徑為60cm，下部有底，底部直徑為45cm，空心圓臺(tái)側(cè)面體和底部為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)眼呈圓形，直徑為1cm，網(wǎng)眼間距為2cm。上寬下窄的造型一是可起到自動(dòng)破殼作用，通過(guò)產(chǎn)氣和用氣時(shí)池內(nèi)液面的上下波，上寬下窄的結(jié)構(gòu)能把結(jié)殼層擠開(kāi)；二是不占空間，便于運(yùn)輸，可以把多個(gè)防浮渣罩相互套裝疊加。

（3）改生產(chǎn)工藝。由手工編織改為機(jī)械設(shè)備一次性壓模成形。

3.6 防浮渣罩的商品化

防浮渣罩必須走商品化道路，一旦形成商品，通過(guò)工廠的規(guī)?；a(chǎn)，降低了成本，才能惠及千家萬(wàn)戶(hù)。此外，政府部門(mén)也可通過(guò)商品采購(gòu)方式，作為沼氣補(bǔ)助物資發(fā)放給建池農(nóng)戶(hù)使用，達(dá)到技術(shù)推廣的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

沼氣池防浮渣罩是個(gè)看似簡(jiǎn)單卻很實(shí)用的裝置，它能防止沼氣池發(fā)酵池內(nèi)原料浮渣板結(jié)，具備破結(jié)殼的功能，對(duì)農(nóng)村水壓式沼氣池正常運(yùn)行產(chǎn)氣起到保駕護(hù)航的作用，具有重要的技術(shù)推廣價(jià)值。

［1］呂建強(qiáng)，呂 宸，王 連.沼氣池的結(jié)殼及破殼器設(shè)計(jì)［J］.農(nóng)機(jī)化研究，2014（10）：228～231.

［2］鮑安紅.水壓式沼氣產(chǎn)生器的破殼裝置［J］.農(nóng)機(jī)化研究，2009（4）：212～213.

［3］呂 欣，馮 政，蒙恒彪.活了山安屯的62座沼氣池［N］.廣西日?qǐng)?bào)，2012－6－15（6）.

［4］鮑安紅.水壓式沼氣產(chǎn)生器的破殼裝置［J］.農(nóng)機(jī)化研究，2009（4）：212～213.

［5］白廷弼.水壓式沼氣池基本原理［J］.中國(guó)沼氣，1985（4）：20～24.