頂水氣壓式沼氣技術(shù)創(chuàng)新集成應(yīng)用研究

頂水氣壓式沼氣技術(shù)創(chuàng)新集成應(yīng)用研究

中國(guó)是世界上首次研究和使用沼氣的國(guó)家。近年來，中國(guó)農(nóng)村地區(qū)的家庭沼氣發(fā)展迅速。目前，中國(guó)是世界上最大的家庭沼氣生產(chǎn)區(qū)和消費(fèi)國(guó)，全國(guó)家庭沼氣總量超過4000萬戶。由于科技的日益發(fā)達(dá)，戶用沼氣池也不斷地發(fā)展和改進(jìn)。但目前為止，我國(guó)推廣使用的沼氣池仍還存在如下缺點(diǎn)：1、對(duì)發(fā)酵原料要求嚴(yán)格，大多數(shù)沼氣池只能消納畜禽糞便，將農(nóng)作物秸稈作為沼氣池發(fā)酵原料，容易漂浮結(jié)殼，出料困難。2、隨著規(guī)模化養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，商品化飼料大量使用，生產(chǎn)的糞便作為沼氣池發(fā)酵原料，容易造成碳氮比不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致產(chǎn)氣中斷和中毒現(xiàn)象。3、一家一戶養(yǎng)殖越來越少，導(dǎo)致戶用沼氣池發(fā)酵原料不足，造成不少沼氣池建成后不久就棄置不用，造成人力、財(cái)力的浪費(fèi)。本人在遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我縣農(nóng)戶在生產(chǎn)、生活方面的新需求，對(duì)頂水壓式沼氣池進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)和研究，通過反復(fù)實(shí)踐，設(shè)計(jì)、建造了一批頂水壓式多功能沼氣池，并將農(nóng)作物秸稈三級(jí)發(fā)酵技術(shù)、太陽能增溫技術(shù)、沼氣池密封性能檢測(cè)技術(shù)和沼液沖廁技術(shù)集成整合應(yīng)用于沼氣發(fā)酵全過程，有效地解決上述問題。1進(jìn)料間、產(chǎn)水水質(zhì)、壓浮網(wǎng)、太陽能陽光板頂水壓式多功能沼氣池由發(fā)酵間、活動(dòng)蓋、導(dǎo)氣管、進(jìn)料管、出料管、布料墻、水壓進(jìn)料間、酸化池、過濾網(wǎng)、壓浮網(wǎng)、太陽能陽光板等構(gòu)成，其特征在于發(fā)酵間與水壓進(jìn)料間靠進(jìn)料管聯(lián)通，水壓進(jìn)料間設(shè)置于發(fā)酵間頂部，并在水壓進(jìn)料間上部安裝太陽能陽光板，下面覆蓋鋼筋壓浮網(wǎng)，水壓進(jìn)料間底部進(jìn)料管上端安裝過濾網(wǎng)。（見圖1)2工作原理和工藝2.1水壓間原料處理頂水壓式多功能沼氣池是根據(jù)沼氣發(fā)酵分產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷階段進(jìn)行的原理，把將農(nóng)作物秸稈作為沼氣發(fā)酵的補(bǔ)充原料，水解產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷分別在不同池內(nèi)完成的一種沼氣池。其特征是在原旋流布料式沼氣池的基礎(chǔ)上，增設(shè)了秸稈酸化池，發(fā)酵間與水壓間靠進(jìn)料管聯(lián)通，原有沼氣池的水壓箱從沼氣池主池的側(cè)部轉(zhuǎn)移到頂部，取消了無效水壓間；水壓間具備進(jìn)料功能，發(fā)酵原料（人畜糞便、農(nóng)作物秸稈）直接進(jìn)入水壓間，經(jīng)水解酸化后，隨著產(chǎn)氣用氣反復(fù)變化，部分料液通過進(jìn)料管來回竄動(dòng)，原料由進(jìn)料管進(jìn)入發(fā)酵池。農(nóng)作物秸稈三步發(fā)酵：農(nóng)作物秸稈粉碎后首先進(jìn)入酸化池，按比例加入綠秸靈（占秸稈重量的1%）進(jìn)行預(yù)處理，待秸稈表面上附著有白色菌絲，變成黑褐色，再進(jìn)入水壓進(jìn)料間進(jìn)行二次發(fā)酵處理，上面覆蓋鋼筋壓浮網(wǎng)，水壓進(jìn)料間底部進(jìn)料管上端安裝過濾網(wǎng)，上部安裝太陽能陽光板，處理后的農(nóng)作物秸稈存入水壓進(jìn)料間，隨著沼氣池產(chǎn)氣用氣反復(fù)變化，水壓進(jìn)料間中的秸稈經(jīng)水解酸化后，沼氣池內(nèi)部分料液與水壓進(jìn)料間內(nèi)料液來回竄動(dòng)，秸稈中富碳微生物的沼液完全接觸混合進(jìn)入池內(nèi)，利用太陽能陽光板提高水壓進(jìn)料間內(nèi)溫度，加速農(nóng)作物秸稈水解酸化。農(nóng)作物秸稈在水壓進(jìn)料間二次水解一個(gè)月后，將過濾網(wǎng)從取出，使水解后的農(nóng)作物秸稈進(jìn)入發(fā)酵間作為沼氣發(fā)酵原料，形成三級(jí)發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣。每?jī)蓚€(gè)月循環(huán)一次。2.2工藝綜合以上所述的結(jié)構(gòu)功能和運(yùn)行特點(diǎn)，把新型頂水壓式沼氣池的工藝流程用圖2示出。3主儲(chǔ)水設(shè)計(jì)要點(diǎn)3.1產(chǎn)氣和用氣發(fā)酵池農(nóng)作物秸稈通過酸化池、進(jìn)料水壓間和發(fā)酵池三級(jí)發(fā)酵，避免了表面結(jié)殼和底層沉淀。酸化池、水壓進(jìn)料間和發(fā)酵池之間相互由pvc管連通，通過產(chǎn)氣和用氣發(fā)酵池內(nèi)料液能形成自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)，可自動(dòng)完成攪拌、破殼工作。解決了長(zhǎng)期以來困擾戶用秸稈沼氣推廣預(yù)處理發(fā)酵程序復(fù)雜，農(nóng)戶自行管理不方便等實(shí)際問題。3.2系統(tǒng)良性循環(huán)由于在酸化池和進(jìn)料水壓間增設(shè)了太陽能陽光板，增溫保溫效果明顯，發(fā)酵池內(nèi)料液溫度高，沼氣池微生物降解秸稈和轉(zhuǎn)化甲烷速度快，改善了沼氣池運(yùn)行效能，延長(zhǎng)了沼氣池產(chǎn)氣使用時(shí)間，整個(gè)系統(tǒng)處于良性循環(huán)狀態(tài)。3.3解決密封性能檢測(cè)難的問題該池型可以在主池不加水的情況下（只需用塑料棚膜在進(jìn)出料管下端用橡皮筋封閉）進(jìn)行密封性能檢測(cè)，省工省時(shí)方便實(shí)用，解決了長(zhǎng)期以來戶用沼氣池密封性能檢測(cè)程序復(fù)雜、檢測(cè)難的問題。3.4沼澤中毒沖洗技術(shù)沼液經(jīng)農(nóng)作物秸稈過濾降解，異味變小后的沼液用來沖廁，干凈衛(wèi)生方便。4頂水壓式多功能沼建造成本2010年，我們?cè)跊艽h城關(guān)鎮(zhèn)茂林村修建頂水壓式多功能沼氣池43口，經(jīng)過兩年時(shí)間的運(yùn)行觀察，該池型具有原料來源方便（秸稈草糞均可)、產(chǎn)氣穩(wěn)定、產(chǎn)氣時(shí)間較長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，深受廣大沼氣用戶的歡迎。同時(shí)，對(duì)頂水壓式多功能沼氣池建設(shè)材料用量和價(jià)格分別進(jìn)行了單池核算，成本分析中水泥、砂石、機(jī)磚等主要材料均是2011年農(nóng)村沼氣國(guó)債項(xiàng)目建設(shè)物資招標(biāo)價(jià)計(jì)算，附屬材料均是市場(chǎng)采購(gòu)價(jià)計(jì)算。修建一口8m3沼氣池建造成本為2079元，而修建一口8m3頂水壓式多功能沼氣池建池成本2065元，說明頂水壓式多功能沼氣池的建造成本略低于現(xiàn)行磚混結(jié)構(gòu)沼氣池的建造成本，單池建造成本減少14元。同時(shí)，在土方開挖、水泥、砂石、紅機(jī)磚等主要建池材料較貴且需人力二次轉(zhuǎn)運(yùn)的地方，頂水壓式多功能沼氣池比8m3沼氣池建池有一定優(yōu)勢(shì)，可以減少二次轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)用。5池產(chǎn)服務(wù)管理不到位本池型適應(yīng)今后農(nóng)村沼氣轉(zhuǎn)型發(fā)展的需要。目前，國(guó)家對(duì)農(nóng)村沼氣高度重視，大力推廣，我省已建成戶用沼氣池110萬座，可是在我省農(nóng)村大多地方卻存在著重建輕管問題，由于建后服務(wù)管理不到位，初步估算，病池、廢池?cái)?shù)量高達(dá)50%以上，一些沼氣池建成后不到兩年就因管理或技術(shù)上的問題而廢棄。造成沼氣池使用率不高的主要原因之一是缺乏原料。由于農(nóng)民外出務(wù)工，農(nóng)村養(yǎng)殖生豬的比例下降和養(yǎng)殖量減少，秸稈發(fā)酵技術(shù)還處在空白