沼气工程发展措施透析

作者：陈庆隆 桂伦 杨丽芳 陈瑞 华跃进 单位：江西省农业科学院 江西省投资燃气有限公司 浙江大学原子核农业科学研究所

国内沼气发酵工艺类型

沼气发酵工艺是指从原料发酵到沼气生产的整个过程所采用的技术和方法，包括原料的收集、预处理、厌氧发酵、厌氧发酵后产物的预处理，沼气的净化、贮存、运输以及利用等环节。其中，厌氧发酵工艺是沼气工程的枢纽，是实现沼气、沼液、沼渣综合利用的前提。国内常用的厌氧发酵反应器主要有升流式固体反应器( USR) 、全混合厌氧消化反应器( CSTR) 、塞流式反应器( PFR) 、折流式厌氧反应器( ABR) 和升流式厌氧污泥床( UASB) 等，各反应工艺比较。USR 是一种结构简单、适用于高悬浮固体原料的反应器。USR 工艺采用上流式污泥床原理，其特征是对原料进行预处理，液泵进料，进料 TS 浓度为 3% ～5%，采用下进料上出料方式，没有机械搅拌; 在中温条件下产气率一般为0．17 m3/ m3左右。USR 是一种简单而又低值的反应器，主要适用于原料浓度较低的南方猪场粪污处理; 在北方寒冷地区运行经济效益不佳。CSTR 工艺适合于各类粪污处理沼气工程。其基本特征是原料要进行预处理，液泵进料，进料 TS 浓度为6% ～ 8% 。因我国使用单一的畜禽粪，故产气率在中温条件下一般为 0． 8 ～1． 0 m3/ m3; 沼渣、沼液一般不经固液分离直接用于农田施肥。UASB 工艺是 20 世纪 70 年代开发的一种适用于低SS 工业有机废水的厌氧处理工艺，并被应用于畜禽养殖场的污水处理。其原理是先对养殖场污水进行固液分离，污水进入 UASB 反应器进行厌氧反应，产生沼气，出水需进一步进行好氧处理以达标排放，是一种以环保治理为主、生产能源为辅的能源环保型沼气工程工艺。PFR 也称推流式反应器，是一种长方形的非完全混合式反应器。其基本原理是高浓度悬浮固体发酵原料从一端进入，呈活塞式推移状态从另一端排出，消化器内沼气的产生可以为料液提供垂直的搅拌作用，料液在沼气池内无纵向混合，发酵后的料液借助于新鲜料液的推动作用而排走。进料端呈现较强的水解酸化作用，甲烷的产生随着向出料方向的流动而增强。由于该体系进料端缺乏接种物，所以要进行固体的回流。为减少微生物的冲出，在消化器内应设置挡板以有利于运行的稳定。ABR 反应器是 20 世纪 80 年代提出的一种高效厌氧型反应器。其工作原理是 ABR 反应器内设置若干竖向导流板，将反应器分割成串联的几个反应室，每个反应室都可以看作是一个相对独立的上流式污泥系统，废水进入反应器后沿着导流板上下折流前进，依次通过每个反应室的污泥床，废水中的有机基质通过与微生物充分的接触而得到去除，适合于处理各种浓度的废水［2］。

我国沼气工程发展中存在的主要问题

与发达国家相比，我国沼气工程的起步较晚，工艺设计及运行经验等方面相对不足，现有的沼气工程运转状况不尽如人意，并逐渐出现了一些需要解决的问题。 整体技术水平低，配套设施不完善 我国沼气工程整体技术水平偏低，大部分沼气工程采用常规性厌氧发酵技术，由于集约化畜禽养殖业大中型沼气工程一次性投资较大，部分养殖场和养殖专业户为节省资源，用两个以上的水压式家用沼气池串联进行粪便处理。同时，配套设施不完善、可靠性差以及使用寿命短是我国沼气工程建设中存在的普遍问题。 沼液、沼渣得不到综合利用 尽管各地政府正在大力开展“猪—沼—果( 菜、粮) ”、“四位一体”和“五配套”等循环经济模式，但仍有部分畜禽养殖场受到地理位置、交通条件或周边环境的限制，所产沼液、沼渣并未得到充分利用。沼气工程用途单一 目前，沼气工程多用于单一的粪污治理，尚未形成一条系统的产业链，沼气工程的诸多效益尚未完全体现，其潜能尚有待开发。行业不规范，监管力度不够 一是很多沼气工程设计施工未实现标准化，缺乏施工资格认证标准，无证设计和施工的现象普遍存在。二是对大中型沼气工程的监测制度还未有效建立，有一些沼气工程由于缺少监测，出现了停止运行或者运行效果差等问题［3］。

发展对策与措施

加大政策扶持力度 加大中央及各地财政支持力度，推行沼气建设以奖代补制度，积极协调农行、农村信用社等金融机构为建设沼气工程用户提供适量贷款，达到农户、银行“双赢”。鼓励沼气工程综合利用，将沼气工程从单一的粪污治理应用到秸秆气化处理、城市生活垃圾气化处理; 沼气应用从烧饭、点灯到发电上网、汽车燃料、提纯后与天然气管道入网等; 沼液、沼渣由简单的直接利用向加工成精装复合有机肥转变; 延伸沼气工程的应用领域，深化沼气工程的产业链发展。 加强沼气科研创新和人才培养 支持各大院校和科研单位建立农村能源重点实验室，培养相关科技人才;支持产学研结合组建沼气技术研发中心，对关键技术，包括低温发酵技术与工艺、干发酵技术等进行科研攻关，以及对沼液、沼渣商品化加工处理机械认定、搅拌器的研制、热电联产等进行系统优化研究，开发出更加适用的设备配件产品。此外，各级沼气建设主管部门要进一步加大技术培训和指导的力度，对沼气生产工和技术人员要加强沼气建设规范和综合利用技术的培训与经验交流，相互借鉴学习。 强化管理，建立健全项目有效机制 一是抓好项目申报，根据沼气发展规划，加强调研论证，科学编制项目文件，有计划、有重点地储备一批项目; 二是明确监管责任，各级监管部门应按照各自职责，选派业务骨干对项目进行专职监管，深入项目实施第一线，督导检查责任落实、建设进度、资金使用和工程质量等情况，并帮助项目实施单位解决实际问题和困难，对发现的问题要及时坚决整改; 三是加强质量管理，各地应根据项目特点和本地实际，把好材料关和建设质量关，严格按照建设标准和规范施工。