浙江开化县中小型秸秆生物气化集中供气工程运行模式与管理经验

为了进一步提升我县农村能源技术水平，充分利用秸秆资源，推进节能减排工作的实施，在省能源办的技术指导下，我县开始作物秸秆生物气化新技术、新工艺的探索，2008年在黄石村建设了第一个秸秆两相发酵沼气集中供气试点工程，在成功运行的基础上，09年又新增建设工程9个，分布在5个乡镇9个行政村，每个工程供气户数在30～60户不等，试点范围和供气规模不断扩大。工程按照集中供气、用气收费，专人管理的运行模式，并不断完善运行管理机制。秸秆生物气化利用既消纳了农村大量废弃物，又解决部分无养殖、无场地建池农户的用气问题，提高了农村清洁能源的利用率。

一、试点背景

一是秸秆资源利用和解决环境问题。近年来，由于秸秆焚烧带来的污染问题有加剧的趋势，秸秆焚烧不仅污染环境，还容易引起火灾、交通事故等重大安全隐患。因此，秸秆的处理与利用是我国新农村建设面临的主要资源环境问题之一，因此迫切需要寻找新的利用途径。

二是秸秆生物气化利用需要新突破。一直以来，以秸秆为原料的沼气池，普遍将秸秆直接投入沼气池发酵，因需要定期出渣，导致农户嫌麻烦不愿使用的老问题。尽管当前也将秸秆粉碎处理后入池，但始终没有跳出秸秆直接入池的框框，造成管理麻烦难以推广的局面。

三是当前沼气面临着发酵原料危机。随着农村养猪规模化趋势，分散养殖农户的比例逐年降低，户用沼气原料严重缺乏，从而影响到户用沼气使用效果。

出于上述一些原因，促使我县开始秸秆两相发酵沼气集中供气工程试点建设。

二、两相发酵主要技术工艺

在传统沼气发酵中，秸秆水解、产酸和产甲烷的3个阶段在一个反应池中，很难实现酸碱度的分阶段控制，而且分解慢，原料利用率低，秸秆直接入厌氧反应池易出现浮层结壳。秸秆生物气化集中供气工程采用两相发酵工艺技术，通过发酵条件控制，把水解酸化和产甲烷分别放在不同的反应池中，使产酸相和产甲烷相分离，将秸秆转化成易于消化的“秸秆营养液”，然后进入厌氧反应池生产沼气，防止厌氧反应池可能出现的酸化现象，大大提高秸秆发酵厌氧反应池的效率。同时秸秆液体入厌氧池，避免了的厌氧池需要定期清渣的问题，而且沼液可完全再用于秸秆生化预处理，减少沼液的排放。

三、主要创新点

一是研发新型秸秆沼气发酵厌氧反应器工艺技术，通过发酵条件控制，实现把水解酸化和产甲烷分别在不同的反应器中的两相发酵，大大提高秸秆发酵厌氧反应器的效率；

二是通过预处理复合菌剂的研发，快速破坏秸秆表面的蜡质层，加强半纤维素和纤维素的分解，提高其生物转化效率，解决秸秆发酵厌氧反应器启动慢、分解率较低、结壳严重和出料困难等难题；

三是改进厌氧反应器结构，厌氧反应池口采用水封，只要打开防护盖就可直通池子深部，便于池内液体回抽设备的安装和操作，增加了厌氧反应池与水解酸化池循环传质效率，提高厌氧反应器池容产气率，实现沼液完全回用；

四是在工艺控制上进行创新，实现沼气工程管理方便，工程造价低，为其秸秆沼气发酵工程大规模推广提供实例参考。

四、工程运行主要特点

通过一年多的运行，该工程具有以下几方面特点：

一是管理更加方便。近年来，在秸秆沼气工程运行中，将秸秆粉碎后添加复合菌料干堆沤后直接入厌氧池，虽然产气效果提高，但仍需要人工定期入池出渣，不利于连续集中供气。因管理麻烦，农户一般不愿采用。应用秸秆两相发酵技术，秸秆液体入厌氧池，避免秸秆直接入厌氧池需要定期出渣换料的麻烦，工程可循环连续工作，省工省时，使长效使用管理更加方便。

二是产气可控性强。秸秆液入厌氧池产气来得快，水解酸化池建在地上，便于不断添加秸秆原料水解酸化操作，厌氧池与水解酸化池液体经常循环回流，可人为调节和控制产气量，为集中供气提供了有利条件。水解酸化池秸秆剩渣可以反复与新的秸秆拌和，促进新秸秆分解，利用率大大提高。

三是产量高质量好。采用两相发酵，避免了厌氧池内料液分层和结壳，使产气热值高、纯度好，燃烧杂质少，加强人工管理，增加料液循环力度，产气率可明显提高。以黄石秸秆两相发酵沼气工程为例，该工程厌氧池50m3，工程启动后，一次投放约4吨秸秆，在常温下可连续正常产气80天，可供10户以上农户正常炊事用能。

四是使用原料广泛。因秸秆添加水解酸化池，厌氧池无需定期出料，使原料应用面更加广泛，它包括：农作物各种秸秆，茅草、果壳、有机垃圾、树叶、粪类物质等等。尤其采用粪便类原料或新鲜秸秆制取的秸秆液入池产气更为理想。

五、工程产生综合效益

一是减轻了农村污染源。秸杆两相发酵沼气工程利用原料广泛，既可用畜禽粪便，又可用农作物秸秆、有机垃圾等等，进一步减轻农村污染源，使废弃物资源化利用。

二是解决了后续服务问题。千家万户建沼气，面广而分散，后续服务成本高，农民自己对沼气维护又不懂，维护成了烦心事，小问题日积月累成了大问题，影响了沼气正常使用。建设秸秆沼气集中供气工程，用气收费，指定懂技术的人管理，使用的农户没有后顾之忧，又解决了后续服务难的问题。

三是扩大了沼气覆盖面。农村很大部分农户因不养殖、无场地，无法建沼气池。推广沼气集中供气工程建设，将解决这部分农户用气问题。另外，以畜禽粪便为主的沼气工程，一般都靠近养殖点建设，远离村庄和居住区，集中供气困难较多。而秸秆易搬运集中，秸秆沼气工程可以选择村庄适宜处建设一个或多个。可以提高沼气覆盖面。把秸秆沼气工程融入到新农村建设中，既解决污染源，又充分利用了资源，还成为农村一道靓丽的风景。

四是减少农民能源支出。据测算，一般3～5口之家的农户炊事，一天约用1立方沼气，按每方1元计算，全年支出在365元左右，每交1公斤秸秆可以折算0.25元。详见下表：

六、投资成本

工程建设成本：该工程分四大内容：

1、工程运行管理房(内装部分机器设备等)及秸秆堆放设施。

2、秸秆堆沤处理池及太阳棚设施。

3、厌氧池、水压池设施。

4、贮气柜及输气管网设施。以一个供气50户左右工程为例，需投资成本25万元左右。

工程运行成本：按照供50户工程规模，运行成本在3万元左右，主要是日常专管人员工资、原料收集、原料处理用工等支出。具体明细包括：

(1)外购原料、动力费

每吨秸秆收集成本费125元，80吨x125(元／吨)=10000元

电：480度／年x0.52=248元：

水：280吨／年x 120：336元；

(2)人工工资

专管员的维护管理工资]250／月，年支出、5000元：

大换料及粉碎用工费，5次／年x 600元=3000元；

(3)修理费：1400元／年

七、运行管理模式

我县建设的秸秆沼气工程，按照集中供气，联户使用、用气收费、专人管理的运行模式。收费标准，按、立方气收费1元标准实行，根据需要农户提供秸秆时，按每公斤0.125元折算收费，收费用于补贴运行管理及维护等费用。

八、存在问题和困难

(一)流量表质量需要提高。用气收费最有效的办法是计量，确保流量表质量是关键，目前流量表生产厂家很多，的产品质量仍有待提高，特别在产品用材上要技术攻关，只有流量表质量过关，才便于收费管理和合理收费。

(二)缺少高效的秸秆水解菌剂。促进秸秆快速分解，是制取“秸秆营养液”的技术关键，也是秸秆两相发酵沼气工程的必然要求，需要提供强有力的科技支持，研发可快速秸秆的菌剂。

(三)缺少资金使专人管理困难很多。集中供气工程必须有专人管理，目前，缺少经费，特别是缺少运行管理补助资金，虽然工程实行用气收费，但毕竟是低价，收费总量不足，要维持长效管理和维修费用仍有困难。

(四)单个工程过大问题较多。一般按照50-60户供气规模较理想，工程过大，在占地面积，原料供给半径、输气距离、供气能力等方面会显得问题很多。

九、建议

(一)因地制宜加快发展秸秆沼气。户用沼气因受到发酵原料短缺的影响；存在千家万户管理水平的差异；面临收费服务困难又无专项服务经费投入，致使效益难以发挥的艰难局面。推广大中型沼气集中供气工程建设，家家户户无需自己管理也能象城里人一样用上管道“煤气”。一个村建一个或几个工程可解决全村农户用气，使项目实施变的简单可行。

(二)加大对秸秆沼气集中供气项目资金投入。解决农村生活用能问题是件大事，是一项公益事业，它应该象城市管道煤气设施建设一样用公共财政一次性来投入，从而减轻农村农民的经济负担。秸秆沼气作为生物质可再生能源，能否保证集中供气工程正常运行，关键在于管理是否到位，也反映在管理资金有无保障。因此，在工程运行管理上，希望能纳入公共财政的扶持范畴，就像国家对生物质发电一样，供应每度电政府给予补贴，以确保发电企业的利益。秸秆沼气集中供气虽然采用收费，但收费不能过高，因此建议能否根据工程供气量来安排补贴资金，以确保工程的长效运行。