对高寒地区整体保温沼气池产气试验的探讨

葛勇

摘要：农村地区的沼气使用可以说是非常普及了，但对于高寒地区的人们来说，由于受到温度的影响，沼气的产生和使用都会受到一定的影响，同时也影响到保暖问题。因此，本文将探讨在高寒地区沼气池产汽试验的材料和方法进行探讨，并对试验结果进行分析，为高寒地区的沼气池的有效使用提出相关建议。

关键字：高寒地区;整体保温;沼气池

现阶段，农村地区的沼气使用量不断增加、范围也不断扩大，这对于改变能源结构有着重要的意义。但对于高寒地区来说，由于受到温度的影响可能会造成沼气产气量的下降，因此要进行必要的试验分析，以实现沼气池技术的优化。与此同时，还要通过试验数据分析，准确找到平衡点，保证资源的有效利用。

一、高寒地区整体保温沼气池的建设现状

沼气作为通过生物发酵产生的清洁能源，其有着广泛的应用，尤其是在农村地区能够实现对废弃资源的有效回收利用，并将其转化为热能、电能，为农村地区提供电力和热力，为农村用户生火做饭和取暖等提供便利，同时因其对环境的污染较小，也符合当下可持续发展的需求。

但是，由于高寒地区的温度较低，使得沼气的产生受到了一定程度的影响，降低了产气效率，甚至在一些情况下沼气池不产生任何气体，导致其使用受到了一定的限制，给居民的生活带来不便。因此，可通过地上式太阳能恒温或整体保温的方法，确保沼气池在高寒地区的产气效率，使得沼气的应用范围得以进一步扩大。

而考虑到部分高寒地区的阳光较少的问题，整体保温沼气池能够更好的适应此类环境。

二、高寒地区整体保温沼气池产气试验的材料与方法

1、试验概况

在高寒地区进行整体保温沼气池试验时，试验地点应选择在海拔较高，处地温度较低的地区，并且具有一定的代表性。以黑龙江省大庆杜蒙地区为例，其二月份平均气温约为零下8℃，符合沼气池保温试验的考核要求。与此同时，还要对沼气池的容积等进行进一步的明确，本次试验选择的是8m³的小型沼气池，而且尚处于建设之中，待装料和封池后可投入使用[1]。

2、试验设计

本次试验共包括三个处理环节，分别是“三位一体”的沼气池整体化保温新模式，其一般采用导热系数在0.047W/mk的聚乙烯塑料泡沫板为保温主要材料、“四位一体”的沼气池对照以及“三位一体”的沼气池对照。值得注意的是，为提高试验数据的准确性，每项处理都要尽可能的设置两户，然后取试验数据的平均值。

3、沼气池建设

在建设沼气池的过程中，一定要以当地的自然条件为基础，并达到国际标准所要求的8m³水压式的沼气池标准，而且一般会选用“三位一体”的建池模式。在沼气池的上部要增设自破壳的装置，并在底部设置具有活塞式抽渣功能的装置。沼气池建成后，还要建造面积为36平方米的控温棚，角度偏向应保持在15度以内。对于沼气池而言，其基本尺寸深度为2.6m左右，基坑的直径约为2.9m，并对底部进行厚度为10cm的保温处理。底部保温要选择早强水泥和粒径1cm的粗骨料混合搅拌，然后浇注。值得注意的是，池体的整体保温要通过砖模施工的方式进行，并严格采取防水硬化。沼气池的内表面还要进行5层施工，并用高分子密封胶粉刷三遍，直到达到整体强度要求并通过24小时以上的持续性水柱压力测试，观察质量效果。按照相关规定对灶具进行安装，选用焊接复合铝塑管作为输气管道，同时选用招标绿百合产品作为沼气灶具[2]。

4、发酵工艺

沼气池的发酵工艺要求在发酵材料投入沼气池后能够在48小时之内产生沼气，并满足基础用户3-5天的使用需求，因此也要对发酵原料进行10-15天的预处理，即池外厌氧发酵。在此过程中，装料量通常约为5立方米，并控制浓度在10%左右，PH值接近中性，不做接种物的添加。在常温的半连续发酵过程中，每天的进料次数为2次，并做好卫生控制，每天清扫畜禽圈舍，出料时间根据实际情况进行调整，约为5-10天一次，且每次出料的量约为100千克。

5、测定项目与内容

测定项目与内容主要包括两项，其一是每天上午8点左右，使用水银温度计对沼气池内的池温和地温进行测量并记录;其二是每天下午8点通过流量计测量沼气产量，并准确记录数值，观察数据变化。

三、高寒地区整体保温沼气池产气试验结果与分析

1、不同处理对沼气池产气量的影响

高寒地区整体保温沼气池产气试验耗时较长，一般在一年以上，通过控制变量对沼气池产气情况进行对比可知，采用整体保温的沼气池其产气量明显增加。而且通过进一步的日平均产气量比较，试验池的产气效果比较稳定，即使在每年的1月份和2月份的溫度最低点时，其日产气量也可达到1.48立方米，可以满足基本的使用需求。相比之下，未采取整体保温的沼气池则很难达标。

2、不同处理棚内温度、地温及池温的对比

根据试验数据不难看出，温度对于高寒地区的沼气池产气量以及发酵过程有着较大的影响，并在特定的环境下呈现出正向相关的趋势，也就是说产气数值会随着温度的变化而增加。但需要注意的是，一旦把沼气池建设在畜牧棚内，会容易出现棚内高温影响散热效果的情况，不利于沼气池的整体增温。而自然光照在整体保温的条件下只能对水压间的沼液表面以及地表面有增温效果，对于深度在一定距离以上的部位则没有明显的改善作用。

3、综合效益分析

对沼气池的综合效益进行分析，标准的整体保温沼气池其年产沼气量大约为610立方米，换算为传统能源约为2.5吨的煤炭，且每年能够节省资金约950元。按照这种趋势，两年后，沼气建设成本便能够收回。与此同时，沼气池产生的各类副产品还有综合利用价值，例如，沼液可用于进行农业生产，常见的浸种和叶面喷洒等，其对于防治各类病虫害以及促进养分吸收有着显著的效果，而用于农作物种植时的肥料，则每年能够借阅600元。沼渣还能用于畜禽养殖，每年所节省的资金为710元，节省劳动力成本900元，因此综合效益十分可观。

4、结论与讨论

根据实验数据对比分析，我们可以得到以下结论：首先，对于高寒地区而言，经整体保温处理的沼气池产气量明显增高，即使在最低温度阶段也能满足当地的沼气使用需求。其次，整体保温措施的应用突破了环境温度的局限性，并且能够维持温度的持久平衡，为沼气池的正常工作提供保障。最后，沼气池的保温可以确保其充分的发酵和利用，这样不仅缓解了能源紧张问题，而且对于构建多功能的生态能源体系有着良好的效果，同时更有可观的经济效益，是一项一举多得的工程。

参考文献：

[1]王晓金.高寒地区整体保温沼气池产气试验[J].现代农业科技，2016（1）：214，216.

[2]李金平，单少雄，董缇.地上式户用太阳能恒温沼气池产气性能[J].农业工程学报，2015（5）：287-291.