經(jīng)濟(jì)實(shí)用的沼氣發(fā)酵原料探析

尹　冰　陳路明　張愛(ài)民　孔慶平

摘要：本文旨在解決沼氣原料不足或部分不足以及采購(gòu)成本過(guò)高的問(wèn)題，探索一種可以取代或部分取代禽畜糞便的沼氣原料，解決針對(duì)貞元集團(tuán)安陽(yáng)市有機(jī)廢物生產(chǎn)車用沼氣工程(規(guī)模是3*2700m³大型全混式高溫厭氧發(fā)酵沼氣工程)原料的選擇、降低生產(chǎn)成本和提高農(nóng)作物秸稈資源化利用效率。

關(guān)鍵詞：秸稈糞便厭氧發(fā)酵沼氣

由于能源緊張和環(huán)境污染方面的雙重問(wèn)題，開(kāi)發(fā)新的、潔凈和可再生的車用替代燃料就成了急迫的需要。貞元集團(tuán)恒生能源大型沼氣項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生，為貞元集團(tuán)立足安陽(yáng)向全國(guó)市場(chǎng)進(jìn)軍的發(fā)展戰(zhàn)略奠定基礎(chǔ)。

眾所周知，生產(chǎn)沼氣的原料有：人畜家禽糞便、秸稈、市政污泥、生活垃圾等。沼氣的生產(chǎn)是在一定的水分、溫度和厭氧條件下，原料通過(guò)種類繁多、數(shù)量巨大且功能不同的各類微生物的分解代謝，最終形成甲烷和二氧化碳等混合性氣體(沼氣)的復(fù)雜的生物化學(xué)過(guò)程。

但是針對(duì)目前眾多沼氣項(xiàng)目來(lái)說(shuō)存在一些原料上的問(wèn)題，譬如用人畜家禽糞便原料雖然在進(jìn)行沼氣發(fā)酵時(shí)不必預(yù)處理，就容易厭氧分解，產(chǎn)氣速度快，發(fā)酵周期較短。但是存在成本和運(yùn)輸成本過(guò)高的問(wèn)題；而秸稈作為發(fā)酵原料相對(duì)來(lái)說(shuō)比較經(jīng)濟(jì)，而且沒(méi)有硫化氫等產(chǎn)生的臭氣，產(chǎn)氣能力也比較強(qiáng)。但是秸稈含有大量難降解的纖維素、木質(zhì)素等，導(dǎo)致沼氣發(fā)酵啟動(dòng)慢、產(chǎn)氣率低等問(wèn)題長(zhǎng)期制約著秸稈作為沼氣池發(fā)酵原料。如將秸稈預(yù)處理再入池，則可以提高產(chǎn)氣率，縮短啟動(dòng)時(shí)間。當(dāng)前預(yù)處理秸稈的方法主要有物理、化學(xué)、生物方法。通過(guò)對(duì)秸稈預(yù)處理尋求一種可以取代或部分取代禽畜糞便的沼氣原料，進(jìn)而來(lái)降低生產(chǎn)成本，提高原料利用率，增加凈收益。為集團(tuán)沼氣項(xiàng)目的投產(chǎn)打下良好的基礎(chǔ)。黃如一的秸稈預(yù)處理產(chǎn)沼氣對(duì)比試驗(yàn)，進(jìn)行了不加菌劑預(yù)處理秸稈、用復(fù)合菌劑B1預(yù)處理秸稈、用復(fù)合菌劑B2預(yù)處理秸稈與豬糞混合4種不同處理方式的秸稈產(chǎn)沼氣對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明：用菌劑預(yù)處理過(guò)的秸稈試驗(yàn)組和秸稈與豬糞混合發(fā)酵組的平均產(chǎn)氣量均高于不加菌劑預(yù)處理的純秸稈對(duì)照組，分別提高了33.65％、38.32％、39.31％：用復(fù)合菌劑預(yù)處理過(guò)的秸稈產(chǎn)沼氣啟動(dòng)時(shí)間比不加菌劑預(yù)處理的純秸稈快4天；兩組加菌劑預(yù)處理過(guò)的秸稈的沼氣產(chǎn)氣量和產(chǎn)甲烷量相差極小。

結(jié)論

(1)秸稈可以替代禽畜糞便產(chǎn)生沼氣。用秸稈產(chǎn)生沼氣不但可以解決沼氣池原料缺乏問(wèn)題；還可以獲得優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥；而且還可以從源頭上解決焚燒秸稈帶來(lái)的眾多環(huán)境問(wèn)題。秸稈除了替代禽畜糞便產(chǎn)沼氣外，也可以采用糞草相結(jié)合的全混式工藝產(chǎn)生沼氣，這樣既節(jié)約了原料成本又解決了沼氣原料不足或部分原料不足的問(wèn)題，使沼氣池得到有效利用。

(2)也可以利用高效復(fù)合微生物菌劑(如綠秸靈復(fù)合菌劑)。使秸稈中纖維素結(jié)構(gòu)發(fā)生改變以及半纖維和木質(zhì)素對(duì)纖維素降解所起的阻礙和屏障作用受到破壞，加快產(chǎn)沼氣速度、提高產(chǎn)氣量，且不結(jié)殼。綠秸靈復(fù)合菌劑的使用，使糧作物秸稈和蔬菜殘?bào)w進(jìn)行沼氣發(fā)酵成為現(xiàn)實(shí)，解決了發(fā)展沼氣必須依賴養(yǎng)殖業(yè)和沼氣池原料缺乏的難題。

(3)可借鑒國(guó)外使用青貯發(fā)酵原料，或者是種植青草。作為沼氣池發(fā)酵原料，來(lái)提高降解率和產(chǎn)氣率，降低成本。

(4)還有一個(gè)節(jié)約原料采購(gòu)成本的方案：就是和養(yǎng)殖場(chǎng)簽定供應(yīng)和銷售合同，借用他們的原料，即運(yùn)輸車將養(yǎng)殖場(chǎng)的糞便運(yùn)來(lái)，再將沼液沼渣拉去抵償，10公里范圍內(nèi)是經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸距離。采用這種方式既可以節(jié)省原料采購(gòu)成本和沼液沼渣的處理成本。又可提高運(yùn)輸車的使用效率。

(5)可考慮在安陽(yáng)市恒生能源有限責(zé)任公司沼氣項(xiàng)目基地附近建一個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)。養(yǎng)殖豬或奶牛，養(yǎng)殖場(chǎng)不僅可以盈利而且直接可以選用最新鮮的養(yǎng)殖場(chǎng)糞便發(fā)酵。從而提高沼氣產(chǎn)氣率，達(dá)到以沼氣為紐帶的生態(tài)養(yǎng)殖模式，而且發(fā)酵原料還可以選用養(yǎng)殖場(chǎng)糞便、秸桿與青貯的混合物。