浅议小型秸秆沼气集中供气工程的运行与管理

尤滨乾，张国听，杨 丽

(1.海宁市新能源技术服务站，浙江 海宁 314400； 2.海盐县农业经济局，浙江 海盐 314300)

浅议小型秸秆沼气集中供气工程的运行与管理

尤滨乾1，张国听2*，杨 丽1

(1.海宁市新能源技术服务站，浙江 海宁 314400； 2.海盐县农业经济局，浙江 海盐 314300)

建设小型秸秆沼气集中供气工程，既可满足周边农村居民小区日常用气需求，又可消纳周边废弃的农作物秸秆，实现农业废弃物资源化利用。本文以浙江省海宁市利众村秸秆沼气工程为例，对小型秸秆沼气集中供气工程的设施运行、管理模式、主要特点等进行了探讨，以期为推广相应技术提供借鉴。

秸秆沼气； 集中供气； 运行管理

近年来，随着农村经济的发展和农民生活的改善，作为农村炊事重要燃料的秸秆逐渐被煤气和天然气取代[1]。每当收获季节，就会出现农作物秸秆被废弃或焚烧的现象，不仅污染环境，而且浪费资源[2]。利众村位于浙江省海宁市马桥街道东南部，面积6.65 km2，农户1 162户，耕地424.5 hm2，水陆交通便利，杭沪线01省道、08省道贯穿全村。该村秸秆资源丰富，全村水稻、大小麦、油菜、玉米种植面积466.7 hm2，年产秸秆约2 100 t，同时存在其他经济作物秸秆。2010年，利众村在建造夏家斗新村点的同时，建设了一座小型秸秆沼气集中供气站，将农作物秸秆转化为沼气，供农户日常炊事使用，取得了较好的经济效益和社会生态效益[3]。本文将以此为实例，对小型秸秆沼气集中供气工程的运行与管理作简要介绍。

1 工程概况

利众村秸秆沼气集中供气工程总投资约30万元。主要设备及建设内容有：秸秆堆棚150 m2，秸秆粉碎机1台，水解酸化池60 m3，沼气发酵池250 m3，沼液池20 m3，日光大棚200 m2，贮气柜25 m3，管理房35 m2，脱硫塔2台，凝水器2只，阻火器1只，污水泵2台，沼气管道1 000 m，沼气用户30户。工程采用两相发酵技术，即把原料的水解酸化与产沼气2个阶段分别放置在各自反应池内进行，通过对相应环节的调节控制提高沼气池反应效率，确保稳定供气。具体工艺流程如图1所示。

2 主要设施及运行

2.1 秸秆收储

建设150 m2钢结构彩钢棚，用于储存堆放农作物秸秆，以保障沼气原料的稳定供给。在收获季节，一方面通过“以草换气”方式就近向集中供气农户收集农作物秸秆，另一方面通过有偿方式向周围农户收购秸秆。此外，当秸秆储备不足时，及时向农户收购秸秆或向其他秸秆收集点进行调配。

图1 工程的工艺流程

2.2 秸秆粉碎

采用秸秆粉碎机对农作物秸秆进行粉碎处理，粉碎后的秸秆长度控制在3 cm以内。3～5 d粉碎一次，每次粉碎秸秆约0.5 t，粉碎后的秸秆直接投入水解酸化池内。

2.3 水解酸化

建成60 m3水解酸化池。工程启动时采用猪粪投料，正常运行和产气后改投秸秆。每次投料后，采用沼液回冲对池内秸秆进行浸泡，使之有利于后续厌氧处理。沼液具有一定的碱性，回冲浸泡可以减轻预处理阶段的酸抑制现象。农作物秸秆碳含量高，沼液氮含量高，两者混合后可以有效调节原料的碳氮比，使之更适合于沼气发酵。冬季时，沼液温度高于外界温度，采用沼液回冲可以减少系统热量损耗，通过浸泡堆沤还能防止料液进入发酵池内后出现漂浮结壳现象。此外，为弥补沼液施肥造成的池内氮含量减少，同时为保证原料不足时的供气量，工程运行期间如出现产气减少，可投入适量猪粪进行调节。

2.4 厌氧发酵

建成250 m3厌氧发酵池，采用地埋式钢砼结构，设置沼液回流搅拌装置。厌氧消化是沼气工程的核心，大量有机质在这里得到降解，并产生沼气。原料在水解酸化池预处理后入厌氧池进行沼气发酵，减轻了直接投料给厌氧池带来的酸化作用。预处理池和厌氧池埋于地下，上方建有日光大棚，对沼气发酵反应起到保温增温的作用。此外，用沼液进行回流搅拌，既调节菌种浓度避免局部酸化，又减少了浮渣的产生，进一步提高了产气率。

2.5 沼气净化贮存

厌氧发酵产生的沼气是优质能物质，其含有气体燃料甲烷，此外还含有水蒸气、二氧化碳、硫化氢等。硫化氢有毒且具有腐蚀性，水蒸气冷凝后会积蓄在输气系统中造成输气困难，因此必须对沼气进行净化处理。沼气经气水分离器去除水分、经脱硫塔去除硫化氢，贮存于25 m3低压湿式贮气柜内。用气时，沼气经过阻火器、凝水器进入农户家中炊用。

2.6 沼液贮存

建成20 m3沼液贮存池。厌氧发酵后的沼液贮存在沼液池内，主要回冲用于水解酸化池和厌氧发酵池，当池内沼液量过多时，采用泵抽方式浇灌于周边农田和林地，作有机肥使用。

3 管理模式

沼气站建成后，利众村经济合作社作为集中供气工程的主体，对后续运行相当重视，基本承担了沼气站的全部日常管理费用。沼气站为了提高农户对工程建设的支持热情，同时由于沼气计量设备运行维护较为繁琐，因此采取免费供气模式，并努力倡导“以草换气”。用气农户只需承担室内管道和灶具的维修更换费用，除室外管道检修时暂停供气外几乎可以全年正常用气。由于感受到了沼气集中供气带来的实惠，用气农户普遍配合“以草换气”的工作，积极把自家田里的秸秆提供给沼气站。村民小组由专人负责工程的日常管理维护，节假日向每家农户发放《沼气集中供气安全使用须知》，提醒做到安全用气和文明用气[4]。市新能源服务中心与沼气站实行对口服务，每周五派专人赴沼气站开展灶具配件供应及设施维修等技术服务，当节假日用气量骤增时，及时为沼气系统添加猪粪或热水，确保农户正常用气。

4 主要特点

4.1 原料适应性强

近年来，随着畜禽养殖减量工作的深入推进，养殖场越来越少，传统的以畜禽粪便为主要原料的沼气工程面临原料困境。采用两相发酵技术，沼气池可适应多种发酵原料，既可用畜禽粪便，也可用农作物秸秆，还可以投放树叶、果皮、餐厨垃圾等作为原料，通过沼液回冲循环利用，有效调节原料pH值，并使碳氮比维持在适合沼气发酵的最佳数值范围，从而实现了沼气发酵原料的多样化。

4.2 过程可控性好

沼气生产的水解酸化和产沼气分开进行，可针对沼气产出和使用情况，及时对沼气池料液投放进行人为调控。例如：冬季时可采取添加热水、投放蚕沙鸡粪、增加回冲频率、缩短进料周期等方式提高沼气产气量；沼气甲烷含量下降时可采取增加沼液回冲量、延长沼液浸泡时长等方式提高原料的预处理程度，以提高沼气质量。

4.3 产气多质量高

水解酸化阶段产生的杂气在预处理池内提前排出，原料经预处理后更适合沼气发酵，整个系统保温性好周期长，因此沼气产量高质量好，甲烷含量通常在70%左右，具有热值高、杂质少的特点，大大减少了杂质气体对灶具、气柜等设备的腐蚀，降低了维护成本。

4.4 后续服务方便

传统农村户用沼气池点多面大，农户不具备后续维护的相关操作技能，一些地方电气设备接入困难，给沼气后续服务工作带来不便。建设小型沼气集中供气工程，用气农户相对集中，沼气采取一站式供应，后续维护更加便利。以前几十户农户的沼气池大出料要分别进行，建成沼气站后只需要在一个地点即可完成。此外沼气净化和输送系统的安全管理也更加方便和到位。

4.5 工程规模适度

小型秸秆沼气集中供气工程一般对几十户农户进行供气，用气户数、农作物种植面积、原料供给半径、沼气输送距离、用气量等方面基本都较为匹配。工程过大，会给原料收集和沼气输送增加运维成本；工程过小，会像户用沼气一样难于进行有效管理。

建设小型秸秆沼气集中供气工程，通过对秸秆进行集中收集储存，使秸秆不再随意堆放，改善了农村环境面貌；沼气直达农户家中，使农户用上了管道燃气，净化了厨房环境；沼肥的施用，提高了农产品质量，促进农业增产、农民增收。小型秸秆沼气集中供气工程年消纳农作物秸秆50 t，使农业废弃物得到资源化利用，既减少大气污染、保护环境，又提供沼气清洁能源，产生的沼液沼渣作有机肥使用，从而促进了现代生态循环农业体系的建设[5]。

[1] 叶波. 着力提升农作物秸秆资源综合利用水平[J]. 浙江经济, 2016(23):54-55.

[2] 邵建均, 杨治斌, 刘银秀. 浙江省农作物秸秆利用现状及对策建议[J]. 浙江农业科学, 2014, 55(8):1137-1138.

[3] 陈轶平, 俞成, 王星火. 嘉兴市农村沼气集中供气项目市场化分析[J]. 现代农业科技, 2014(18):195-195.

[4] 陈轶平, 王星火. 嘉兴市农村沼气集中供气现状及发展对策[J]. 农业灾害研究, 2014(6):58-59.

[5] 叶波. 加快浙江农村能源发展[J]. 浙江经济, 2011(7):40-41.

2017-09-30

尤滨乾(1981—)，男，浙江海宁人，工程师，学士，从事农村能源技术推广工作，E-mail: 420061753@qq.com。

张国听，E-mail: 444972798@qq.com。

文献著录格式：尤滨乾，张国听，杨丽. 浅议小型秸秆沼气集中供气工程的运行与管理[J].浙江农业科学，2017，58(12)：2099-2100，2102.

10.16178/j.issn.0528-9017.20171204

S216.4

A

0528-9017(2017)12-2099-02

万 晶)