孔垂雪， 卜靜波， 梅自力， 李淑蘭， 羅　濤， 李　江， 席　江， 段奇武， 吳　進(jìn)

(1. 農(nóng)業(yè)部沼氣科學(xué)研究所，四川 成都　610041； 2. 湖南省農(nóng)村能源技術(shù)推廣站，湖南 長(zhǎng)沙　410011)

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湖南省秸稈沼氣工程典型模式與實(shí)際案例

孔垂雪1， 卜靜波2， 梅自力1， 李淑蘭1， 羅濤1， 李江1， 席江1， 段奇武1， 吳進(jìn)1

(1. 農(nóng)業(yè)部沼氣科學(xué)研究所，四川 成都610041； 2. 湖南省農(nóng)村能源技術(shù)推廣站，湖南 長(zhǎng)沙410011)

文章論述了湖南省秸稈沼氣工程工藝技術(shù)和運(yùn)營管理的典型模式，同時(shí)也介紹了兩處實(shí)際案例。

湖南；秸稈；沼氣

我國農(nóng)作物秸稈資源十分豐富，年總量約60000～80000萬t[1-2]；湖南省是我國的農(nóng)業(yè)大省，農(nóng)作物秸稈資源豐富，總量約每年4020萬t[3-4]。秸稈沼氣技術(shù)是以秸稈為主要原料，經(jīng)微生物厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的秸稈處理利用技術(shù)[5]；近年來，隨著秸稈沼氣技術(shù)日益成熟[6-9]，我國多個(gè)地區(qū)均建立了不同規(guī)模的秸稈沼氣工程[10]，取得了良好的社會(huì)效益和豐富的管理經(jīng)驗(yàn)[11-12]。湖南省政府高度重視秸稈沼氣工程建設(shè)[13]，通過建設(shè)各方多年的努力，不但已具備秸稈沼氣工程建設(shè)的技術(shù)物質(zhì)條件，而且在此之上逐漸形成湖南省典型的工藝技術(shù)模式和運(yùn)營管理模式。

1　典型模式

筆者將從湖南省秸稈沼氣工程的工藝技術(shù)、運(yùn)營管理兩個(gè)方面的典型模式進(jìn)行介紹。

1.1工藝技術(shù)模式

沼氣工程可以從原料收集儲(chǔ)存運(yùn)輸及預(yù)處理、沼氣生產(chǎn)、沼氣凈化儲(chǔ)存及利用、沼渣沼液處理儲(chǔ)存及利用、附屬設(shè)施五個(gè)方面進(jìn)行工藝技術(shù)模式分析[14]；秸稈沼氣工程同樣也不例外[7]，我們將湖南省秸稈沼氣工程的工藝技術(shù)模式也從上述五個(gè)方面進(jìn)行分析。湖南省秸稈沼氣工程工藝技術(shù)流程如圖1所示。

1.1.1原料收集儲(chǔ)存運(yùn)輸及預(yù)處理

湖南省秸稈沼氣工程的主要原料來源于某個(gè)集中居住村落農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的農(nóng)作物秸稈，輔以該村落及其附近的養(yǎng)殖戶部分養(yǎng)殖活動(dòng)所產(chǎn)生的少量糞尿沖洗水。收獲的農(nóng)作物秸稈經(jīng)風(fēng)干后由村委會(huì)統(tǒng)一向村民收購，儲(chǔ)存在沼氣站的秸稈堆場(chǎng)中，并按需求量經(jīng)由秸稈粉碎機(jī)粉碎后投入調(diào)配池；來自養(yǎng)殖戶的少量糞尿沖洗水經(jīng)由排污管道進(jìn)入沼氣站的調(diào)配池與粉碎后的農(nóng)作物秸稈、回流的沼渣沼液混合，并經(jīng)由大通道泵泵入發(fā)酵罐。

1.1.2沼氣生產(chǎn)

將調(diào)配池內(nèi)混合物料的總固體濃度調(diào)配到7%～9%之后經(jīng)由大通道泵泵入發(fā)酵罐，發(fā)酵罐采用多方式混合進(jìn)料雙方向水力攪拌的豎向推流式秸稈沼氣中溫發(fā)酵工藝[15-16]。該工藝通過改進(jìn)發(fā)酵罐的附屬管道設(shè)計(jì)，既可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物秸稈和糞尿沖洗水的混合進(jìn)料，又可以實(shí)現(xiàn)兩者的單獨(dú)進(jìn)料；同時(shí)輔以水平方向和垂直方向的水力攪拌，使發(fā)酵罐內(nèi)的新進(jìn)物料和原有物料能夠達(dá)到有效混合。因此，該工藝具有原料適應(yīng)性強(qiáng)、抗沖擊能力強(qiáng)、沼氣生產(chǎn)穩(wěn)定、秸稈轉(zhuǎn)化高效等特點(diǎn)。

圖1　湖南省秸稈沼氣工程工藝技術(shù)流程

1.1.3沼氣凈化儲(chǔ)存及利用

發(fā)酵罐在發(fā)酵過程中所產(chǎn)生的原始沼氣，經(jīng)由氣水分離器去除絕大部分水分、化學(xué)脫硫塔去除絕大部分硫化氫的兩步凈化成為成品沼氣，儲(chǔ)存在濕式儲(chǔ)氣柜中，分別提供給集中供氣系統(tǒng)的沼氣輸配、發(fā)酵增溫系統(tǒng)的沼氣熱水鍋爐等設(shè)施使用。針對(duì)成品沼氣的用戶采取有償使用的方式。

1.1.4沼渣沼液處理儲(chǔ)存及利用

發(fā)酵罐在發(fā)酵過程中所產(chǎn)生的沼渣沼液，其位于發(fā)酵罐下部較為濃稠的混合物料在出料后經(jīng)由固液分離機(jī)分離為固態(tài)和液態(tài)兩個(gè)部分：其固態(tài)部分在堆漚晾曬后儲(chǔ)存在秸稈堆場(chǎng)內(nèi)全部以固態(tài)有機(jī)肥的形式還田利用；其液態(tài)部分與未經(jīng)分離的混合物料在出料后儲(chǔ)存在站內(nèi)沼渣沼液儲(chǔ)存池、田間沼渣沼液儲(chǔ)存池內(nèi)全部以液態(tài)有機(jī)肥的形式還田利用。針對(duì)固態(tài)有機(jī)肥的用戶采取有償使用的方式。

1.1.5附屬設(shè)施

在附屬設(shè)施中值得一提的是，由于湖南省夏季太陽能資源比較豐富[17]，因此湖南省秸稈沼氣工程從節(jié)能環(huán)保的角度上考慮[14]，通常使用太陽能增溫系統(tǒng)作為發(fā)酵增溫系統(tǒng)的補(bǔ)充熱源使用，以減少沼氣熱水鍋爐對(duì)成品沼氣的消耗，同時(shí)將發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵過程維持在中溫。

1.2運(yùn)營管理模式

“三分建七分管”早已成為我國沼氣業(yè)界的共同認(rèn)知[18]，國家和行業(yè)也先后出臺(tái)了一系列標(biāo)準(zhǔn)對(duì)沼氣工程的運(yùn)行管理行為進(jìn)行規(guī)范化約束[14,19-21]。在運(yùn)行管理行為得到規(guī)范化約束的同時(shí)，秸稈沼氣工程的運(yùn)營管理模式近年來也逐漸得到我國沼氣業(yè)界的重視[11,22-25]。現(xiàn)將湖南省秸稈沼氣工程的運(yùn)營管理模式介紹如下。

1.2.1村委會(huì)作為建設(shè)主體和運(yùn)營主體

村民委員會(huì)，簡(jiǎn)稱村委會(huì)，是村民自我管理、自我教育、自我服務(wù)的基層群眾性自治組織[26]。湖南省將村委會(huì)作為秸稈沼氣工程的建設(shè)主體和運(yùn)營主體，不但充分發(fā)揮了村民自我管理、自我教育、自我服務(wù)的基本職能，同時(shí)也充分體現(xiàn)了村民自治的法律精神。在建設(shè)階段，村委會(huì)作為建設(shè)單位承擔(dān)項(xiàng)目所有者的角色，村民可以通過村委會(huì)表達(dá)自己的意見和建議，實(shí)現(xiàn)對(duì)秸稈沼氣工程項(xiàng)目建設(shè)的民主監(jiān)督；在運(yùn)營階段，村委會(huì)作為運(yùn)營單位承擔(dān)項(xiàng)目管理者的角色，村民可以通過村委會(huì)商議可行的管理辦法、選擇合適的管理人員，實(shí)現(xiàn)對(duì)秸稈沼氣工程項(xiàng)目運(yùn)營的科學(xué)管理。

1.2.2區(qū)域內(nèi)養(yǎng)殖戶種植戶提供原料供給渠道

通過村委會(huì)的組織協(xié)調(diào)、宣傳教育，可以將本村區(qū)域內(nèi)養(yǎng)殖戶和種植戶的積極性調(diào)動(dòng)起來：對(duì)來自養(yǎng)殖戶的少量糞尿沖洗水采取“免費(fèi)接收”的運(yùn)營方式進(jìn)行管理；對(duì)來自種植戶的大量農(nóng)作物秸稈采取“付費(fèi)接收”的運(yùn)營方式進(jìn)行管理，村委會(huì)按照接收農(nóng)作物秸稈的有效重量支付給種植戶一定費(fèi)用。這種運(yùn)營方式，不但極大的簡(jiǎn)化了管理、降低了污染，而且有效的保障了原料供給渠道，為秸稈沼氣工程的長(zhǎng)期高效運(yùn)行提供了原料供給保障。

1.2.3區(qū)域內(nèi)種植戶提供沼渣沼液消納渠道

通過村委會(huì)的組織協(xié)調(diào)、宣傳教育，可以將本村區(qū)域內(nèi)種植戶的積極性調(diào)動(dòng)起來：對(duì)秸稈沼氣工程產(chǎn)生的液態(tài)有機(jī)肥采取“免費(fèi)使用”的運(yùn)營方式進(jìn)行管理；對(duì)秸稈沼氣工程產(chǎn)生的固態(tài)有機(jī)肥采取“付費(fèi)使用”的運(yùn)營方式進(jìn)行管理，種植戶按照使用固態(tài)有機(jī)肥的有效重量支付給村委會(huì)少量費(fèi)用。這種運(yùn)營方式，不但極大的簡(jiǎn)化了管理、降低了污染、降低了成本，而且有效的保障了沼渣沼液消納渠道，為秸稈沼氣工程的長(zhǎng)期高效運(yùn)行提供了沼渣沼液消納保障和小部分運(yùn)營經(jīng)費(fèi)保障。

1.2.4對(duì)區(qū)域內(nèi)住戶實(shí)現(xiàn)沼氣集中供應(yīng)

通過村委會(huì)的組織協(xié)調(diào)、宣傳教育，可以將本村區(qū)域內(nèi)住戶的積極性調(diào)動(dòng)起來：對(duì)秸稈沼氣工程產(chǎn)生的成品沼氣采取“付費(fèi)提供”的運(yùn)營方式進(jìn)行管理，住戶按照使用成品沼氣的有效體積支付給村委會(huì)一定費(fèi)用。這種運(yùn)營方式，不但極大的簡(jiǎn)化了管理、降低了成本，而且有效的實(shí)現(xiàn)了沼氣集中供應(yīng)，為秸稈沼氣工程的長(zhǎng)期高效運(yùn)行提供了大部分運(yùn)營經(jīng)費(fèi)保障。

2　實(shí)際案例

“桃源縣楓樹鄉(xiāng)公路村秸稈沼氣工程”和“湘潭縣梅林橋鎮(zhèn)郭家橋村秸稈沼氣工程”是湖南省首批下達(dá)的秸稈沼氣工程項(xiàng)目，分別于2013年8月和2012年11月建成投產(chǎn)，并且同時(shí)于2013年被評(píng)為湖南省“雙優(yōu)”工程。以下針對(duì)這兩處秸稈沼氣工程逐一進(jìn)行介紹。

2.1桃源縣楓樹鄉(xiāng)公路村秸稈沼氣工程

該項(xiàng)目建設(shè)單位為湖南省常德市桃源縣楓樹鄉(xiāng)公路村村委會(huì)，建設(shè)地點(diǎn)為湖南省常德市桃源縣楓樹鄉(xiāng)公路村。該項(xiàng)目工藝技術(shù)流程如圖1所示，實(shí)地考察情況如圖2～圖7所示。

圖3　桃源縣楓樹鄉(xiāng)公路村秸稈沼氣工程實(shí)地考察情況2

圖4　桃源縣楓樹鄉(xiāng)公路村秸稈沼氣工程實(shí)地考察情況3

圖5　桃源縣楓樹鄉(xiāng)公路村秸稈沼氣工程實(shí)地考察情況4

圖6　桃源縣楓樹鄉(xiāng)公路村秸稈沼氣工程實(shí)地考察情況5

圖7　桃源縣楓樹鄉(xiāng)公路村秸稈沼氣工程實(shí)地考察情況6

該項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)：主要原料來源于湖南省常德市桃源縣楓樹鄉(xiāng)公路村所產(chǎn)水稻秸稈以及附近豬場(chǎng)少量糞尿沖洗水，所產(chǎn)原始沼氣轉(zhuǎn)化為成品沼氣用于集中供氣、發(fā)酵增溫，所產(chǎn)沼渣沼液轉(zhuǎn)化為固態(tài)有機(jī)肥、液態(tài)有機(jī)肥用于還田利用，體現(xiàn)秸稈沼氣工程的社會(huì)公益性，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物減量化、資源化、無害化、生態(tài)化和運(yùn)行費(fèi)用低廉化。

該項(xiàng)目產(chǎn)能指標(biāo)：處理湖南省常德市桃源縣楓樹鄉(xiāng)公路村所產(chǎn)水稻秸稈約每天1.6 t(以干物質(zhì)計(jì))，存欄500頭豬的糞尿沖洗水約每天7.4 t，合計(jì)約每天9.0 t。年產(chǎn)成品沼氣約14.6萬m3；年產(chǎn)固態(tài)有機(jī)肥約354 t；年產(chǎn)液態(tài)有機(jī)肥約1430 t。

2.2湘潭縣梅林橋鎮(zhèn)郭家橋村秸稈沼氣工程

該項(xiàng)目建設(shè)單位為湖南省湘潭市湘潭縣梅林橋鎮(zhèn)郭家橋村村委會(huì)，建設(shè)地點(diǎn)為湖南省湘潭市湘潭縣梅林橋鎮(zhèn)郭家橋村。該項(xiàng)目工藝技術(shù)流程如圖1所示，實(shí)地考察情況如圖8～13所示。

該項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)：主要原料來源于湖南省湘潭市湘潭縣梅林橋鎮(zhèn)郭家橋村所產(chǎn)水稻秸稈以及附近豬場(chǎng)少量糞尿沖洗水，所產(chǎn)原始沼氣轉(zhuǎn)化為成品沼氣用于集中供氣、發(fā)酵增溫，所產(chǎn)沼渣沼液轉(zhuǎn)化為固態(tài)有機(jī)肥、液態(tài)有機(jī)肥用于還田利用，體現(xiàn)秸稈沼氣工程的社會(huì)公益性，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物減量化、資源化、無害化、生態(tài)化和運(yùn)行費(fèi)用低廉化。

圖8　湘潭縣梅林橋鎮(zhèn)郭家橋村秸稈沼氣工程實(shí)地考察情況1

圖9　湘潭縣梅林橋鎮(zhèn)郭家橋村秸稈沼氣工程實(shí)地考察情況2

圖10　湘潭縣梅林橋鎮(zhèn)郭家橋村秸稈沼氣工程實(shí)地考察情況3

圖11　湘潭縣梅林橋鎮(zhèn)郭家橋村秸稈沼氣工程實(shí)地考察情況4

該項(xiàng)目產(chǎn)能指標(biāo)：處理湖南省湘潭市湘潭縣梅林橋鎮(zhèn)郭家橋村所產(chǎn)水稻秸稈約每天1.7 t(以干物質(zhì)計(jì))，存欄500頭豬的糞尿沖洗水約每天7.4 t，合計(jì)約每天9.1 t。年產(chǎn)成品沼氣約15.3萬m3；年產(chǎn)固態(tài)有機(jī)肥約394 t；年產(chǎn)液態(tài)有機(jī)肥約1431 t。

圖12　湘潭縣梅林橋鎮(zhèn)郭家橋村秸稈沼氣工程實(shí)地考察情況5

圖13　湘潭縣梅林橋鎮(zhèn)郭家橋村秸稈沼氣工程實(shí)地考察情況6

3　結(jié)論與建議

綜上所述，以“桃源縣楓樹鄉(xiāng)公路村秸稈沼氣工程”和“湘潭縣梅林橋鎮(zhèn)郭家橋村秸稈沼氣工程”為代表的秸稈沼氣工程，具有湖南省典型的工藝技術(shù)模式和運(yùn)營管理模式。在認(rèn)真總結(jié)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，能夠?yàn)榻窈蠛鲜∧酥寥珖斩捳託夤こ掏茝V應(yīng)用提供有益的指導(dǎo)和寶貴的借鑒。

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Typical Modes and Practical Cases of Straw Biogas Project in Hunan Province /

KONG Chui-xue1, BU Jing-bo2, MEI Zi-li1, LI Shu-lan1, LUO Tao1, LI Jiang1, XI Jiang1, DUAN Qi-wu1, WU Jin1/

(1. Biogas Institute of Ministry of Agriculture, Chengdu 610041, China; 2. Rural energy technology promotion station of Hunan Province, Changsha 410011, China)

This paper discussed the typical technological process modes of straw biogas project in Hunan Province and the operation management. And two practical cases were also introduced.

Hunan; straw; biogas

2016-09-09

項(xiàng)目來源： 2016年農(nóng)業(yè)部發(fā)展計(jì)劃司政策與法制調(diào)研項(xiàng)目(201600015002)； 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程。

孔垂雪(1981-)，男，河北邯鄲人，高級(jí)工程師，主要從事沼氣工程技術(shù)研究與開發(fā)工作，E-mail：kongchuixue@163.com

吳進(jìn)，E-mail：wujin@caas.cn

S216.4

B

1000-1166(2016)05-0073-05