葛勇

摘要：農(nóng)村地區(qū)的沼氣使用可以說(shuō)是非常普及了，但對(duì)于高寒地區(qū)的人們來(lái)說(shuō)，由于受到溫度的影響，沼氣的產(chǎn)生和使用都會(huì)受到一定的影響，同時(shí)也影響到保暖問(wèn)題。因此，本文將探討在高寒地區(qū)沼氣池產(chǎn)汽試驗(yàn)的材料和方法進(jìn)行探討，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，為高寒地區(qū)的沼氣池的有效使用提出相關(guān)建議。

關(guān)鍵字：高寒地區(qū);整體保溫;沼氣池

現(xiàn)階段，農(nóng)村地區(qū)的沼氣使用量不斷增加、范圍也不斷擴(kuò)大，這對(duì)于改變能源結(jié)構(gòu)有著重要的意義。但對(duì)于高寒地區(qū)來(lái)說(shuō)，由于受到溫度的影響可能會(huì)造成沼氣產(chǎn)氣量的下降，因此要進(jìn)行必要的試驗(yàn)分析，以實(shí)現(xiàn)沼氣池技術(shù)的優(yōu)化。與此同時(shí)，還要通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，準(zhǔn)確找到平衡點(diǎn)，保證資源的有效利用。

一、高寒地區(qū)整體保溫沼氣池的建設(shè)現(xiàn)狀

沼氣作為通過(guò)生物發(fā)酵產(chǎn)生的清潔能源，其有著廣泛的應(yīng)用，尤其是在農(nóng)村地區(qū)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)廢棄資源的有效回收利用，并將其轉(zhuǎn)化為熱能、電能，為農(nóng)村地區(qū)提供電力和熱力，為農(nóng)村用戶生火做飯和取暖等提供便利，同時(shí)因其對(duì)環(huán)境的污染較小，也符合當(dāng)下可持續(xù)發(fā)展的需求。

但是，由于高寒地區(qū)的溫度較低，使得沼氣的產(chǎn)生受到了一定程度的影響，降低了產(chǎn)氣效率，甚至在一些情況下沼氣池不產(chǎn)生任何氣體，導(dǎo)致其使用受到了一定的限制，給居民的生活帶來(lái)不便。因此，可通過(guò)地上式太陽(yáng)能恒溫或整體保溫的方法，確保沼氣池在高寒地區(qū)的產(chǎn)氣效率，使得沼氣的應(yīng)用范圍得以進(jìn)一步擴(kuò)大。

而考慮到部分高寒地區(qū)的陽(yáng)光較少的問(wèn)題，整體保溫沼氣池能夠更好的適應(yīng)此類環(huán)境。

二、高寒地區(qū)整體保溫沼氣池產(chǎn)氣試驗(yàn)的材料與方法

1、試驗(yàn)概況

在高寒地區(qū)進(jìn)行整體保溫沼氣池試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)地點(diǎn)應(yīng)選擇在海拔較高，處地溫度較低的地區(qū)，并且具有一定的代表性。以黑龍江省大慶杜蒙地區(qū)為例，其二月份平均氣溫約為零下8℃，符合沼氣池保溫試驗(yàn)的考核要求。與此同時(shí)，還要對(duì)沼氣池的容積等進(jìn)行進(jìn)一步的明確，本次試驗(yàn)選擇的是8m3的小型沼氣池，而且尚處于建設(shè)之中，待裝料和封池后可投入使用[1]。

2、試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)共包括三個(gè)處理環(huán)節(jié)，分別是“三位一體”的沼氣池整體化保溫新模式，其一般采用導(dǎo)熱系數(shù)在0.047W/mk的聚乙烯塑料泡沫板為保溫主要材料、“四位一體”的沼氣池對(duì)照以及“三位一體”的沼氣池對(duì)照。值得注意的是，為提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每項(xiàng)處理都要盡可能的設(shè)置兩戶，然后取試驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值。

3、沼氣池建設(shè)

在建設(shè)沼氣池的過(guò)程中，一定要以當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件為基礎(chǔ)，并達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)所要求的8m3水壓式的沼氣池標(biāo)準(zhǔn)，而且一般會(huì)選用“三位一體”的建池模式。在沼氣池的上部要增設(shè)自破殼的裝置，并在底部設(shè)置具有活塞式抽渣功能的裝置。沼氣池建成后，還要建造面積為36平方米的控溫棚，角度偏向應(yīng)保持在15度以內(nèi)。對(duì)于沼氣池而言，其基本尺寸深度為2.6m左右，基坑的直徑約為2.9m，并對(duì)底部進(jìn)行厚度為10cm的保溫處理。底部保溫要選擇早強(qiáng)水泥和粒徑1cm的粗骨料混合攪拌，然后澆注。值得注意的是，池體的整體保溫要通過(guò)磚模施工的方式進(jìn)行，并嚴(yán)格采取防水硬化。沼氣池的內(nèi)表面還要進(jìn)行5層施工，并用高分子密封膠粉刷三遍，直到達(dá)到整體強(qiáng)度要求并通過(guò)24小時(shí)以上的持續(xù)性水柱壓力測(cè)試，觀察質(zhì)量效果。按照相關(guān)規(guī)定對(duì)灶具進(jìn)行安裝，選用焊接復(fù)合鋁塑管作為輸氣管道，同時(shí)選用招標(biāo)綠百合產(chǎn)品作為沼氣灶具[2]。

4、發(fā)酵工藝

沼氣池的發(fā)酵工藝要求在發(fā)酵材料投入沼氣池后能夠在48小時(shí)之內(nèi)產(chǎn)生沼氣，并滿足基礎(chǔ)用戶3-5天的使用需求，因此也要對(duì)發(fā)酵原料進(jìn)行10-15天的預(yù)處理，即池外厭氧發(fā)酵。在此過(guò)程中，裝料量通常約為5立方米，并控制濃度在10%左右，PH值接近中性，不做接種物的添加。在常溫的半連續(xù)發(fā)酵過(guò)程中，每天的進(jìn)料次數(shù)為2次，并做好衛(wèi)生控制，每天清掃畜禽圈舍，出料時(shí)間根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，約為5-10天一次，且每次出料的量約為100千克。

5、測(cè)定項(xiàng)目與內(nèi)容

測(cè)定項(xiàng)目與內(nèi)容主要包括兩項(xiàng)，其一是每天上午8點(diǎn)左右，使用水銀溫度計(jì)對(duì)沼氣池內(nèi)的池溫和地溫進(jìn)行測(cè)量并記錄;其二是每天下午8點(diǎn)通過(guò)流量計(jì)測(cè)量沼氣產(chǎn)量，并準(zhǔn)確記錄數(shù)值，觀察數(shù)據(jù)變化。

三、高寒地區(qū)整體保溫沼氣池產(chǎn)氣試驗(yàn)結(jié)果與分析

1、不同處理對(duì)沼氣池產(chǎn)氣量的影響

高寒地區(qū)整體保溫沼氣池產(chǎn)氣試驗(yàn)耗時(shí)較長(zhǎng)，一般在一年以上，通過(guò)控制變量對(duì)沼氣池產(chǎn)氣情況進(jìn)行對(duì)比可知，采用整體保溫的沼氣池其產(chǎn)氣量明顯增加。而且通過(guò)進(jìn)一步的日平均產(chǎn)氣量比較，試驗(yàn)池的產(chǎn)氣效果比較穩(wěn)定，即使在每年的1月份和2月份的溫度最低點(diǎn)時(shí)，其日產(chǎn)氣量也可達(dá)到1.48立方米，可以滿足基本的使用需求。相比之下，未采取整體保溫的沼氣池則很難達(dá)標(biāo)。

2、不同處理棚內(nèi)溫度、地溫及池溫的對(duì)比

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)不難看出，溫度對(duì)于高寒地區(qū)的沼氣池產(chǎn)氣量以及發(fā)酵過(guò)程有著較大的影響，并在特定的環(huán)境下呈現(xiàn)出正向相關(guān)的趨勢(shì)，也就是說(shuō)產(chǎn)氣數(shù)值會(huì)隨著溫度的變化而增加。但需要注意的是，一旦把沼氣池建設(shè)在畜牧棚內(nèi)，會(huì)容易出現(xiàn)棚內(nèi)高溫影響散熱效果的情況，不利于沼氣池的整體增溫。而自然光照在整體保溫的條件下只能對(duì)水壓間的沼液表面以及地表面有增溫效果，對(duì)于深度在一定距離以上的部位則沒(méi)有明顯的改善作用。

3、綜合效益分析

對(duì)沼氣池的綜合效益進(jìn)行分析，標(biāo)準(zhǔn)的整體保溫沼氣池其年產(chǎn)沼氣量大約為610立方米，換算為傳統(tǒng)能源約為2.5噸的煤炭，且每年能夠節(jié)省資金約950元。按照這種趨勢(shì)，兩年后，沼氣建設(shè)成本便能夠收回。與此同時(shí)，沼氣池產(chǎn)生的各類副產(chǎn)品還有綜合利用價(jià)值，例如，沼液可用于進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，常見(jiàn)的浸種和葉面噴灑等，其對(duì)于防治各類病蟲害以及促進(jìn)養(yǎng)分吸收有著顯著的效果，而用于農(nóng)作物種植時(shí)的肥料，則每年能夠借閱600元。沼渣還能用于畜禽養(yǎng)殖，每年所節(jié)省的資金為710元，節(jié)省勞動(dòng)力成本900元，因此綜合效益十分可觀。

4、結(jié)論與討論

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，我們可以得到以下結(jié)論：首先，對(duì)于高寒地區(qū)而言，經(jīng)整體保溫處理的沼氣池產(chǎn)氣量明顯增高，即使在最低溫度階段也能滿足當(dāng)?shù)氐恼託馐褂眯枨?。其次，整體保溫措施的應(yīng)用突破了環(huán)境溫度的局限性，并且能夠維持溫度的持久平衡，為沼氣池的正常工作提供保障。最后，沼氣池的保溫可以確保其充分的發(fā)酵和利用，這樣不僅緩解了能源緊張問(wèn)題，而且對(duì)于構(gòu)建多功能的生態(tài)能源體系有著良好的效果，同時(shí)更有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，是一項(xiàng)一舉多得的工程。

參考文獻(xiàn)：

[1]王曉金.高寒地區(qū)整體保溫沼氣池產(chǎn)氣試驗(yàn)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2016（1）：214，216.

[2]李金平，單少雄，董緹.地上式戶用太陽(yáng)能恒溫沼氣池產(chǎn)氣性能[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015（5）：287-291.