農(nóng)村戶用沼氣的生產(chǎn)及安全應(yīng)用

□大理州土壤肥料工作站 671000 李秀培 雷 聰 李麗槐

□鶴慶縣農(nóng)村沼氣建設(shè)國債項(xiàng)目辦公室 671500 子阿全

沼氣是一種混合氣體，其主要成分是甲烷和二氧化碳，通常甲烷占60%，二氧化碳占40%，此外，還有少量的氫氣、硫化氫、一氧化碳、氮?dú)夂桶睔獾瘸煞?。而且沼氣池又是密閉的容器，空氣不流暢，易缺氧氣，這樣沼氣池內(nèi)甲烷和二氧化碳等有害氣體濃度為30%或70%時(shí)，一旦被人或畜大量吸入體內(nèi)，會(huì)產(chǎn)生麻醉和毒害作用，嚴(yán)重的會(huì)使人或畜窒息傷亡。為此，加強(qiáng)對廣大農(nóng)村戶用沼氣安全使用科普知識(shí)的宣傳指導(dǎo)，進(jìn)一步增強(qiáng)人們對沼氣生產(chǎn)使用的安全防范意識(shí)，有助于農(nóng)村沼氣的推廣應(yīng)用。

近年來，農(nóng)村戶用沼氣池建設(shè)得到迅速發(fā)展，大理州“九五”期間沼氣池建設(shè)僅為40523口，到2011年全州已累計(jì)建設(shè)沼氣池21.87萬口，占全州農(nóng)戶83.77萬戶的26.11%，而且每年建設(shè)不斷遞增。但由于農(nóng)村沼氣建設(shè)涉及面廣、點(diǎn)多，普遍重建設(shè)、輕管理，缺乏建后專業(yè)性管理，沼氣生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)滯后，未能充分發(fā)揮沼氣池應(yīng)有的潛能。為此，針對農(nóng)村廣大戶用沼氣池型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合沼氣生產(chǎn)原理和使用要求，對農(nóng)村戶用沼氣生產(chǎn)及安全使用中應(yīng)注意的主要問題進(jìn)行了初淺探討，旨在進(jìn)一步發(fā)揮廣大農(nóng)村戶用沼氣新型能源的綜合開發(fā)利用效益。

1 沼氣的發(fā)酵機(jī)理

1.1 沼氣發(fā)酵原理及條件

1.1.1 沼氣發(fā)酵的原理。沼氣是有機(jī)物在厭氧條件下，經(jīng)微生物的發(fā)酵作用而生成的一種可燃性氣體，其主要成分是甲烷和二氧化碳。沼氣發(fā)酵原理是指各種有機(jī)物在厭氧條件下，被各類沼氣發(fā)酵微生物分解轉(zhuǎn)化，最終生成沼氣的過程。

1.1.2 沼氣發(fā)酵的條件。一是沼氣發(fā)酵原料。廣大農(nóng)村多數(shù)農(nóng)戶主要是利用人畜和家禽糞便為發(fā)酵原料，其特點(diǎn)為原料C/N低，發(fā)酵周期短，產(chǎn)氣速度快；極少農(nóng)戶利用部分農(nóng)作物秸稈為發(fā)酵原料，其特點(diǎn)為原料C/N高，發(fā)酵周期長，產(chǎn)氣速度慢。不論是采用人、畜及家禽糞便或作物秸稈為發(fā)酵原料，進(jìn)池前經(jīng)過腐熟預(yù)處理后使用效果更佳。二是厭氧活性污泥，其作用起消化分解固體有機(jī)物原料的作用，發(fā)育好的污泥中細(xì)菌很多，特別是甲烷叢菌普遍分布，因而產(chǎn)生的甲烷活性較高，產(chǎn)氣較好。三是溫度，一般沼氣池溫度在15℃以上時(shí)基本可以保證產(chǎn)氣，常溫下池容產(chǎn)氣率為0.16～0.34m3/m3·d-1，豬糞消化池溫一般在25℃為好。四是酸堿度，沼氣發(fā)酵最適pH值為6.8～7.4，低于和高于此酸堿度都對產(chǎn)氣有抑制作用。五是為使沼氣池內(nèi)上下層之間微生物與發(fā)酵原料充分接觸，需要適時(shí)攪拌。

1.2 沼氣的生產(chǎn)管理

1.2.1 沼氣池的進(jìn)出料。根據(jù)農(nóng)村戶用沼氣池發(fā)酵原料的特點(diǎn)和沼氣池原料濃度5%左右的要求，結(jié)合農(nóng)村“一池三改”建設(shè)的沼氣池有人畜糞便每天不斷自動(dòng)流入池內(nèi)，因此，平時(shí)只需添加堆漚后的作物秸稈發(fā)酵原料和適量的水，以保持發(fā)酵原料在池內(nèi)的濃度。沼氣池進(jìn)出料原則上是出多少進(jìn)多少，順序?yàn)橄瘸龊筮M(jìn)，但日進(jìn)料量以不超過100kg為宜。一般大換料的時(shí)間安排在春季或秋季進(jìn)行，每年最少進(jìn)行一次。大出料時(shí)應(yīng)清除沼氣池內(nèi)全部殘?jiān)筒糠至弦?，只保?0%的活性污泥為主的料液作接種物，以利于加快大換料后沼氣池發(fā)酵功能的快速啟動(dòng)。

1.2.2 沼氣池的攪拌。曲流布料沼氣池雖然采用連續(xù)發(fā)酵工藝，池底由進(jìn)料口向出料口傾斜，池底部最低點(diǎn)在出料口底部，在傾斜池底的作用下形成流動(dòng)推動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)主發(fā)酵池進(jìn)出料自流。但為使池內(nèi)上下層微生物與發(fā)酵原料充分接觸，使活性層均勻分布在發(fā)酵液內(nèi)，防止產(chǎn)生浮渣層，保證池溫均衡，促進(jìn)氣液分離等功能，最好在一定時(shí)間內(nèi)利用外力進(jìn)行攪拌。其方法采用從進(jìn)出料口攪拌，也可以從出料間掏出發(fā)酵液體再從進(jìn)料口將此發(fā)酵液體沖刷到池內(nèi)連動(dòng)攪拌，防止料液結(jié)殼，影響產(chǎn)氣。

1.2.3 測定和調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH值。沼氣細(xì)菌適宜在中性或堿性環(huán)境條件下生長繁殖，發(fā)酵液堿性過強(qiáng)對沼氣細(xì)菌生長繁殖不利，會(huì)使產(chǎn)氣量下降。農(nóng)村戶用沼氣池一般發(fā)酵液過酸現(xiàn)象普遍存在，過酸后沼氣壓力雖高，但甲烷含量少，火力不足，發(fā)熱量小且硫化氫氣體含量高，導(dǎo)氣管會(huì)產(chǎn)生由黃色變黑色現(xiàn)象。測定方法常采用pH試紙直接進(jìn)行測定，其有效的調(diào)整方法，一是加入適量的草木灰；二是加入適量的澄清石灰水與發(fā)酵液混合均勻；三是取出部分發(fā)酵原料，補(bǔ)充相應(yīng)發(fā)酵原料和水。

2 沼氣的安全應(yīng)用

2.1 沼氣池的施工安全

2.1.1 防止土壤回淤塌方。開挖沼氣池坑時(shí)要防止塌方，特別是在地下水位較高或雨季時(shí)，對土質(zhì)不好的淤泥質(zhì)土、松軟土、砂土等開挖施工，應(yīng)采取加固措施，同時(shí)要抓緊架模和及時(shí)澆灌，以防池坑周圍土壤回淤塌方。

2.1.2 操作安全。在開挖沼氣池坑，架設(shè)鋼模具，混凝土澆灌，粉刷等施工過程中，要嚴(yán)格按照操作技術(shù)規(guī)程施工，防止磚石滑落，池壁倒塌，觸電、缺氧、火災(zāi)等安全事故發(fā)生。

2.1.3 注意人畜安全。農(nóng)村戶用沼氣池多數(shù)建在房前屋后，容易忽視管理，所以，沼氣池進(jìn)出料口要隨時(shí)加蓋防固，以防人畜不慎落入池中。

2.2 沼氣的安全使用

沼氣池投產(chǎn)使用后，在正確安裝配套設(shè)施前提下，重中之重就是對農(nóng)戶加強(qiáng)沼氣生產(chǎn)使用安全培訓(xùn)和普及，積極開展沼氣生產(chǎn)及管理維護(hù)，充分發(fā)揮沼氣綜合效能，防范因沼氣使用操作不慎給人畜造成的危害，達(dá)到消除安全隱患的目的。

2.2.1 沼氣池周圍禁用明火。嚴(yán)禁在沼氣池周圍、沼氣池出料口、導(dǎo)氣管口附近，特別是進(jìn)入沼氣池內(nèi)出料和維修時(shí)使用明火或吸煙。

2.2.2 規(guī)范安裝器具。農(nóng)村房屋多為土木結(jié)構(gòu)房，因此，在安裝沼氣爐和沼氣燈時(shí)要遠(yuǎn)離木料、柴草、衣柜、草房等易燃物品，特別是安裝沼氣燈要與易燃物品保持1.5m間距，以防火情發(fā)生。

2.2.3 規(guī)范操作使用。沼氣燈、沼氣爐每次使用后要立即關(guān)閉沼氣閥門開關(guān)，而且在使用沼氣器具時(shí)最好先關(guān)閉沼氣開關(guān)，用明火點(diǎn)燃引火物，再打開沼氣開關(guān)燃燒，避免因氣壓過猛，造成噴火燒傷。

2.2.4 嚴(yán)防漏氣。要勤檢查輸氣管道及其連接頭和閥門開關(guān)是否破裂漏氣，在使用沼氣的房間如嗅到有較濃臭雞蛋氣味時(shí)，不要使用明火和吸煙，這時(shí)候要及時(shí)打開門窗進(jìn)行通風(fēng)排氣，查找原因，排除險(xiǎn)情。在沼氣使用過程中要經(jīng)常觀察壓力表的變化，正常壓力一般在8Kpa左右，當(dāng)產(chǎn)氣過多或幾天未用、壓力過大時(shí)要立即用氣或適當(dāng)放氣，以防事故產(chǎn)生。

2.2.5 進(jìn)入池內(nèi)要注意通風(fēng)。在已經(jīng)發(fā)酵使用的沼氣池和剛進(jìn)出換料的沼氣池內(nèi)，禁止進(jìn)入檢查維修或清理沉渣，確要檢修時(shí)，應(yīng)在沼氣池進(jìn)出料和沼氣池出完料后，先打開沼氣池蓋，并經(jīng)過一定時(shí)間的空氣對流，有條件可通過機(jī)械鼓風(fēng)空氣對流，讓沼氣池內(nèi)的剩余沼氣及其他有毒氣體充分稀釋擴(kuò)散。確認(rèn)安全后，搭好上下臺(tái)梯才能進(jìn)入沼氣池操作。為了避免沉積在池底的沼泥沼渣繼續(xù)發(fā)酵，為保險(xiǎn)起見，下池時(shí)池外要有人員看護(hù)并做好上下應(yīng)急準(zhǔn)備，以防萬一。

2.2.6 及時(shí)防治沼氣中毒。進(jìn)入沼氣池出渣肥或維護(hù)時(shí)，入池人員一旦有頭暈、心胸發(fā)悶、惡心嘔吐癥狀表現(xiàn)，要立即站到池口并迅速離開池內(nèi)，以防窒息中毒。如不慎發(fā)生中毒或窒息情況，要迅速將受害人員移到池外空氣流通地方休息，重者要立即進(jìn)行人工呼吸和胸外心臟按壓并迅速送往就近醫(yī)院治療。

3 沼肥的綜合利用

沼液沼渣俗稱沼肥，是一種優(yōu)質(zhì)肥料，沼液中主要養(yǎng)分含量一般為0.03%～0.08%全氮，0.02%～0.07%全磷，0.05%～1.40%全鉀。沼渣中的主要養(yǎng)分含量一般為30%～50%有機(jī)質(zhì)，10%～20%的腐質(zhì)酸，0.8%～2.0%全氮，0.4%～1.2%全磷，0.6%～2.0%全鉀。所以沼肥不僅是作物生長很好的有機(jī)肥料，而且對改良土壤有重要作用。沼肥目前在糧食、蔬菜、果樹等主要作物上廣泛應(yīng)用，一般平均畝增產(chǎn)5%～15%。

一是沼液用于基肥，在玉米、蔬菜上一般畝用量1500～2000kg，盛果期果樹畝用量2500～3500kg。二是沼液用于追肥，在玉米、蔬菜上一般畝用量2000～2500kg，盛果期果樹畝用量2500～3000kg，經(jīng)稀釋后可直接澆灌作物或果樹根部周圍。三是沼肥與速效氮、磷、鉀肥合理施用增產(chǎn)增效增質(zhì)明顯，一般可增產(chǎn)10%～15%。四是由于沼肥發(fā)酵原料不同，其肥效不同，所以在使用時(shí)，要因地制宜，因沼肥性質(zhì)和作物發(fā)育期、果樹果齡期來確定施用量。一般沼液施用時(shí)要按1∶1～2倍水稀釋后使用，以免造成肥害。

[1]周孟津.沼氣生產(chǎn)利用技術(shù)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,1999.

[2]胡向軍.云南農(nóng)村能源技術(shù)推廣與實(shí)踐[M].昆明：云南科技出版社,2008.