山东省嘉祥县秸秆沼气利用技术的典型做法

农村沼气生产遇到原料供给瓶颈，需要开辟利用秸秆资源。目前全国已建成户用沼气池2200多万座，建成畜禽养殖场大中型沼气工程2000多处，年产沼气70多亿m3。我国沼气生产主要利用的是畜禽粪便，但畜禽粪便无法保证原料的供给。在没有养殖场的地方，就没有原料来源，也就无法生产沼气。而秸秆分布在我国广大的种植区域，呈“面”分布，来源广泛，数量巨大，不存在原料来源问题，可就地获得、就地建厂和就地服务于民。因此，在农村大规模推广沼气，就必须开辟和利用秸秆资源。现有技术本身存在问题，处理能力有限，研究和开发新的、更好的秸秆能源转化技术，就成为迫切需求。

现有技术存在不足，需要研发新的秸秆能源转化技术。目前，秸秆在农村能源方面的应用主要有直接燃烧、致密成型燃料、热解气化、燃烧发电、生产燃料乙醇等。其中，秸秆致密成型燃料和热解气化技术(也就是通常所说的“气化”)在我国推广较普遍，是目前秸秆能源化利用的主要途径，其他技术尚未在农村推广应用。秸秆致密成型燃料易于储存和运输，可以取代煤、燃气等作为民用燃料进行炊事、取暖等，也可用于供热、发电等，是解决秸秆资源浪费和污染的一项重要技术手段。秸秆热解气化技术，在推广过程中发现许多问题，如需在高温下进行，投入能量大，能效比低；产生焦油，二次污染严重；产生的可燃气热值低，可利用效率低；投资较大、管理和运行费用高等。因此近年来，各地已陆续限制该技术的推广。可见，现有技术不是本身存在问题，就是处理能力有限，不足以用于消化如此数量的秸秆。因此研究和开发新的、更好的秸秆能源转化技术，就成为迫切需求。

嘉祥县农业局能源办为了解决农村户用沼气畜禽粪便少，原料不足的问题进行了秸秆沼气利用技术与探讨，在马集乡、满硐乡“一池三改”办公室充分协作，精心组织，努力工作，积极研究、推广简单、快速、高效的秸秆沼气技术，试验研究，确定秸秆厌氧消化工艺和主要参数，包括为改善秸秆的可生物消化性能增加的化学预处理过程；由于进料、出料困难，采用批式或半连续进料、出料，发酵工艺相应地采用批式或半连续方式；确定了秸秆的消化时间和有机负荷率等。建成一批秸秆沼气示范典型，如马集乡翟庄村、满硐乡南武山村、韩沟村等，并及时组织群众参观学习，让群众看得见实实在在的效益和作用，从而为加快推广秸秆沼气起到了良好的带动作用。

一、试验示范的内容地点和规模

二、技术方案

1、采用全秸秆进行沼气发酵。

在投料时可一次性将原料备齐，并采用浓度较高的发酵方法。一口8m3沼气池，需秸秆400kg、1kg秸秆发酵菌剂、15kg左右碳铵、4000kg左右水，10％～30％的接种物，产气可持续8～10个月。

该技术具体工艺流程：秸秆预处理－堆沤－投料－加水封池－点火试气。

(1)秸秆预处理：农作物秸秆通常是由木质素、纤维素、半纤维素、果胶和蜡质等化合物组成，其产气特点是分解速度较慢，产气周期较长。使用这种原料在入池前进行预处理，以提高产气效果。首先将秸杆铡成3cm(一寸长)左右。将秸秆铡短或粉碎到3cm以下，玉米秸秆用揉搓机粉碎，稻草和麦秸用铡草机粉碎，每立方米沼气池需秸秆50kg以上。按每100kg秸秆加100kg水的比例混合均匀，润湿15～24h。翻动秸秆，使秸秆于水混合均匀，最终使秸秆含水率达到65％～70％。

(2)堆沤：气温低时，宜采用坑式堆沤：把秸秆踩紧堆成30cm(一尺)厚左右，泼2％的石灰澄清液并加10％的粪水(即100kg秸杆，用2kg石灰澄清液，10kg粪水)或把秸秆发酵剂均匀的掺入秸秆中，把碳铵用水稀释均匀的泼到秸秆发酵原料上。照此方法铺3～4层，堆好后用塑料薄膜覆盖，将秸秆堆成垛(1.2m～1.5m宽、1.0m～1.5m高)，并在堆垛的周围及顶部每隔30cm～50cm打一个孔，以利通气。用薄膜或秸秆将堆垛的四周及顶部盖上，底部留缝隙通气。待堆垛内温度达到50℃以上后，维持三天，当堆垛能看到一层白色菌丝时，便可做发酵原料。

(3)投料：先将碳铵溶于水，与接种物和堆沤好的秸秆一起混合均匀加入沼气池内，人池的发酵原料不要压实，以松散为好，池内进料口下口，直径一米的地方不要堆沤发酵原料，以便以后畅通进料。然后盖住活动盖和进出料口上口，最后补水至要求的正常水位池内堆沤发酵夏天2d～5d，冬天5d～7d，堆沤期间每天观察池内的料温，当料温升高40℃～50℃，在维持1d～3d即可倒入晒好的水。补水至要求的正常水位。池内堆沤期间启动时的料液干物质含水量控制在6％～8％。农村沼气发酵的适宜温度为15℃～25℃。因而，在投料时宜选取气温较高的时候进行，宜在3月份准备原料，4月份投料，等到7月～8月份温度升高后，有利于沼气发酵的完全进行，充分利用原料。在具体某一天什么时间投料，则宜选取中午进行投料。

4、加水封池：原料和接种物入池后，要及时加水，要控制好发酵料液的浓度。夏季发酵料液浓度以6％左右为好；冬季发酵料液浓度以8％～10％为宜。以料液量约占沼气池总容量积的80％～85％为宜。然后将盖密封。

5、放气试火：沼气发酵启动初期，通常不能点燃。因此，当沼气压表压力达到2kp以上时，排放1d～2d废气后进行放气试火。所产沼气可正常燃烧使用时，沼气发酵的启动阶段即告完成。

2、采用农作物秸秆与人畜粪便混合发酵。

一口8m3沼气池，需粪便(牛、马、羊、鸭等，猪粪0.7m3即可)1m3，秸秆300kg、0.5kg～1kg秸秆发酵菌剂、5kg左右碳铵、4000kg左右水，10％～30％的接种物，产气可持续8～10个月。

该技术具体工艺流程：秸秆处理与粪便混合－堆沤－投料－加水封池－点火试气。

(1)秸秆处理与粪便混合：首先将秸秆铡成3cm(一寸长)左右，然后与粪便混合。要注意含碳素原料和含氮素原料的合理搭配，鲜粪和作物秸秆的重量比为2：1左右，以使碳氮比为20～30：1为宜。

(2)堆沤：把秸秆和粪便混合均匀，如果人畜粪便的数量不够，可添加适量的碳酸氢铵等氮肥，以补充氮素。混合原料太干，要加足水，然后用薄膜覆盖，堆沤7d左右，便可作发酵原料。

(3)投料：将预处理的原料和准备好的接种物混合在一起投入池内，池内堆沤期间料液干物质含水量控制在6％～8％。人池的发酵原料不要压实，以松散为好，池内进料口下口，直径一米的地方不要堆沤发酵原料，以便以后畅通进料。然后盖住活动盖和进出料口上口，池内堆沤发酵夏天1d～2d，冬天3d～5d。

(4)加水封池：当发酵原料料温升高40℃～50℃，在维持1d～2d，即可倒入稀人粪尿、晒好的水和接种物入池，沼气发酵浓度控制在6％～10％。夏季发酵料液浓度以6％左右为好；冬季发酵料液浓度以8％～10％为宜。以料液量约占沼气池总容量积的80％～85％为宜。加水搅拌均匀后，要及时将池密封。

(5)放气试火：沼气发酵启动初期，通常不能点燃。因此，当沼气压表压力达到2kp以上时，应进行放气试火。所产沼气可正常燃烧使用时，沼气发酵的启动阶段即告完成。

三、经济效益

一座8m3的沼气池，添加750kg的秸秆，年产沼气300m3，可供农户用气8～10个月，可满足农户烧水做饭、照明，由此每年可为农户节约燃煤3t、照明电300kw，节约开支550元。沼液、沼渣是腐熟无菌、速迟兼备的优质肥料，每年可提供沼液15t，沼渣2.5t，相当于480Kg碳铵的肥效，年可节约化肥款400元。目前全县已建成户用沼气池2万多座，年节约燃煤6万t、电600万kw、肥料960万kg，节约1900多万元。

四、保障措施

1、组织管理

为保障项目的顺利实施，嘉祥县农业局成立了“秸秆沼气利用技术”项目领导小组，技术指导组、物质供应组、试验考查组。

2、技术保障

财政拨出40万元用于补助购买出料车、秸秆粉碎机、沼气检测仪器等设备，大大提高了广大群众建设秸秆沼气的积极性。县农业局成立农村能源行业协会，下设沼气专业服务机构，乡镇成立沼气协会或服务中心(站)，沼气建设规模化的村成立村级服务部。

在项目实施过程中，采取请专家讲课、发放材料、播放录象、现场演示等形式，对工程建设管理人员、技术人员、施工人员等进行了全面培训，促其提高理论水平和实际操作能力，有效指导工程设计、施工管理和农户安全使用沼气。为保障工程质量，大力推行持证上岗、模具施工、规范化操作。在工程建设中，全县坚持统一标准、统一设计、统一施工、统一质量“四个统一”。