只用畜禽粪污做发酵原料？秸秆沼气表示不服!

只用畜禽粪污做发酵原料？秸秆沼气表示不服！秸秆沼气是指利用沼气设备，在厌氧条件下经微生物发酵而产生沼气和有机肥料的技术工程，可利用稻草、麦秸、玉米秸等多种秸秆，并可与农村生活垃圾、果蔬废物、粪便等混合发酵，原料组合非常灵活，来源充足，有着广阔的发展空间和发展潜力。一、为什么发展秸秆沼气1、原料资源丰富全国有18亿亩以上的耕地，每亩产秸秆0.5吨就是9亿吨。如包括全国农村房前屋后产出的秸秆，合在一起总量肯定超过10亿吨。这是多么大的一笔资源。农业投入中的一半用来生产果实，一半用来生产秸秆，研究秸秆的实质是在研究“捡回另一半农业的问题。这对于解决三农问题，具有十分重要的意义。2、沼气原料供给紧缺随着分散养殖的减少和规模化养殖的发展，出现了原料“点源”供应与能源“面”需求不适的矛盾（即：集中养殖区与农户布局的关系，无养殖区农户的沼气原料来源问题等）。而秸秆分布在我国广大农村，呈“面”分布，来源广泛，数量巨大，适用性更广，可就地获得、就地建站，可以与“点源”供应的畜禽粪便互补。可见沼气发酵原料多样性，或使用多种原料的混合料是今后发展趋势。3、紧迫的现实需要李克强总理在2016年政府工作报告中指出“增加天然气供应，完善风能、太阳能、生物质能等发展扶持政策，提高清洁能源比重。鼓励秸秆资源化利用，减少直接焚烧”。发展秸秆沼气既可以增加生物天然气供应，又可以提高清洁能源比重，还可以大幅度减少直接焚烧，是一举多得能解决紧迫的现实需要的可行措施。4、秸秆制沼气能效、物效高在现代科技条件下，秸秆的沼气化或甲烷化可获得高品质的生物天然气的同时，使植物营养元素得以最大量的保存与回归土壤，沼气化过程是农田生态系统中物质循环与利用的中心环节，是作物秸秆资源化利用的主要途径，是潜在资源的深度开发，具有很好的经济性与环境效应，是唯一的负碳生物质能源。5、与人畜粪便组合产气率更高传统沼气几乎不加秸杆，尤其是干秸杆，原因是秸杆发酵效率太慢。但不加秸杆，每吨原料的产气率很低。因为甲烷的成份是CH4，H到处都是，关键是要有C。粪便等垃圾中的C含量不高，一吨粪便等垃圾不添加秸杆只能产生100~200m³的沼气。而秸杆中的主要成份之一就是C，一吨玉米秸杆的产气量可以达到500m³，每吨原料的产气量约为垃圾的3倍。如果能让秸杆持续快速发酵，沼气产量会大幅提升，工业化连续生产也才可能实现。而传统沼气不光是产气量小，冬天还几乎不产气。因此必须突破干秸杆的发酵效率，要让干秸杆一年四季持续快速地发酵产气。据研究：富氮原料，如人畜粪便，碳氮比都要小于25:1。且因为经过肠胃系统的加工，颗粒较小，低分子化合物较多，所以发酵时启动速度快；反应周期短，产气速度快，不过单位原料的产气量不如秸秆。富碳原料，如植物秸秆枝叶，碳氮比大多要大于30:1。含有的物质多为木质素和纤维素等难降解化合物，启动速度通常较慢，且反应周期也较长，不过优点是单位原料的最终产气量大。因此，以秸秆和人畜粪便作为原料，可以综合两者的优缺点，加快反应速度，增加产气量，而且沼气发酵的最适碳氮比为20-30。将两者适当混合，可以保证反应碳氮比始终保持在一个适宜的水平。发酵过程中最好保持pH在6.5-8.0，温度在10-60℃。PH一般由微生物自行调整，而温度则是在适宜条件内越高越好，温度越高反应速度越快效果越好，不过要注意不能有大的波动，如果突然之间变化超过5℃会抑制反应的进行。人畜粪便与秸秆的比例为3:1左右。反应的进料浓度，即干物质量占总量的比例，在5%-10%比较适宜，过低会影响产气量，过高则会产生过多有机酸，使整个反应体系酸化。反应过程中可以进行适量搅拌，使原料和发酵微生物充分接触，反应更快速彻底。二、秸秆沼气工程的分类根据厌氧消化器的容积大小，全秸秆沼气可以分为户用秸秆沼气、联户秸秆小型沼气和大中型秸秆沼气技术等三种。1、户用秸秆沼气主要工艺：①粉碎。秸秆(玉米秆、稻草、麦草等)的粉碎度10mm左右。②湿润。粉碎秸秆加水（最好是粪水)润湿，每100kg秸秆加水量为100～120kg。润湿时间为1天左右。③混合。将润湿好的秸秆与补充水分后的复合菌剂、碳酸氢铵(简称碳铵)混合。8m³沼气池菌剂用量1kg，碳铵用量5kg，加水量为100kg，秸秆补加到185～200kg(用手捏紧，有少量的水滴下，保证含水率为65%-70%)。肉眼观察以地面不能有水流出为止。④生物预处理。池外预处理时，将拌匀的秸秆收堆，宽度为1.2～1.5m，高度为1～1.5m(按季节不同而异)。生物预处理时间夏季3～4天,冬季4～6天。一般情况下，当堆内温度达到50℃并维持3天、堆内秸秆长有白色菌丝时即入池。池内预处理时，可入无水的沼气池进行生物预处理，生物预处理时适当踏实，池口要覆盖。⑤接种。将生物预处理好的秸秆入池，加入接种物，同时加入碳酸氢铵(无粪便的情况下)。加入接种物的量为料容的20%～30%，碳酸氢铵量为8～10kg(有粪便时可不加或少加)，加水量为沼气池的常规容量(总固体浓度为6%～8%)。若采用干发酵工艺，秸秆经生物预处理后不需加水，加接种物即可。⑥启动。密封沼气池池口，然后连续放气1～3天。从放气的第二天开始试火，直至能点燃并且火苗稳定即可正常使用。⑦补充原料。对于秸秆为主原料的沼气池，随着沼气的利用，秸秆会有一定的消耗，在沼气池运行过程中产气量出现较大波动时，应不间断地予以搅拌。一般产气量不能维持每天正常使用时（4个月以后），可适当补加一部分堆沤好的秸秆。⑧大出渣料。在沼气池运行6~8个月之后，池中秸秆消耗殆尽，需要大出渣料（结合农时）。2、联户秸秆小型沼气工程联户秸秆小型沼气预处理方式与户用秸秆沼气相似，秸秆的粉碎度视发酵工艺及池型确定。覆膜式干发酵工艺，秸秆揉切后，切成50mm~200mm不等的短节，即可下池，并采用专用机具进出料；湿发酵工艺秸秆粉碎度在10mm以内，并配有简易的搅拌设施，防止液面结壳。联户秸秆小型沼气多为常温发酵，与户用秸秆沼气的区别：1）单体池容积增大，或多种槽型池组合，设置主管道收集气体与输送；2）大多数沼气池采取了保温措施，有的在池侧壁增加了保温层，有的将沼气池置于太阳能温棚内，在南方地区的冬季也有采取临时在沼气池表面覆盖塑料薄膜，以利于减少沼气池的温降，维系池内的发酵温度在15℃以上；3）多池轮流作业，调节产气峰值，达到相对稳定供气的目的。由于采取了一些简易的保温措施和各池管路联通，使得供气稳定性比单户沼气池要好一些，但工程建设投资也相应增加了30%～40%。3、大中型秸秆沼气工程大中型秸秆沼气工程可分为三种：自载体生物膜全混合厌氧消化技术及反应器、覆膜槽秸秆生物气化技术及反应器，以及秸秆连续沼气发酵新工艺及高效反应器。1、自载体生物膜全混合厌氧消化技术及反应器自载体生物膜全混合厌氧消化技术利用秸秆作为微生物附着的“载体”，同时，又作为微生物消化的“食料”，具有生物量高，反应效率高的特点。反应器结构：反应器为“卧式”，内部设有强化搅拌装置。通过适当的搅拌，大大地改善了厌氧菌与物料的接触和传热传质效果，提高了秸秆产沼气的速率；进、出料采用螺旋和输送带，非常方便，降低了劳动强度，生产效率大大提高。工艺流程：包括原料的搓揉处理、化学预处理、厌氧消化、沼气净化、沼气贮存和管道输送工序等。秸秆先经机～20mm，然后进行3天化学预处理；投料、接种后封罐进行厌氧消化（50-60天）；产生的沼气经净化后贮存，再由管网输送到用户。与畜禽粪便生产沼气的工艺相比，只是增加了预处理、厌氧反应器型式和运行参数不同。而其他环节（如净化、压缩、贮存和管网等）完全相同。优点是不外排沼液，可实现物料内循环利用。关键技术：①秸秆搓揉处理。②快速固态化学预处理技术。③新型高效的厌氧反应器。④采用太阳能大棚增温保温系统。⑤固-液自分离系统。2、覆膜槽秸秆生物气化技术及反应器覆膜槽秸秆生物气化是采用覆膜槽生物反应器、专用机械装备以及好氧-厌氧-好氧的调控技术，实现固态发酵原料（秸秆、粪便等）厌氧干发酵的工业化生产。工艺流程：先用揉切机将作物秸秆切成50mm以下小段并揉碎，再用装载机装入MCT反应器，同时加入畜禽粪便等（也可用氮素化肥）调整发酵物料的C、N比及水分，用置于反应器槽体上方的搅拌设备每天翻动物料1～2次；待物料升温到所需温度，将厌氧发酵接种物混入物料中用搅拌设备混合均匀，然后移出搅拌设备；在反应器槽体上覆盖柔性膜，将软管嵌入反应器槽体的U型凹沟内压住柔性膜并充气，使反应器密封，进行厌氧发酵生产沼气（厌氧发酵温度35℃～42℃）；厌氧期结束时，将反应器内的沼气抽空，收起柔性膜，再移入搅拌设备，将剩余物再次进行好氧发酵去除水分，生产有机肥料。如在物料好氧升温阶段加入秸秆预处理复合菌剂，在物料接种时加入秸秆厌氧发酵添加剂，效果更好，成本略有增加。关键技术：①MCT生物反应器及工程化干法发酵技术。②软管充气压力密封技术。③安全实用的覆膜技术。④单元化组合技术。3、秸秆连续沼气发酵工艺及高效反应器秸秆连续沼气发酵工艺反应器结构简单，类似于常规立式厌氧消化罐，可建造成钢结构或钢筋混凝土结构。工艺流程：秸秆连续沼气发酵工艺意旨经预处理的秸秆（粉碎、均质、调温），每天按照一定容积负荷通过泵从反应器的顶部均匀布料，并且是按照进料的顺序成层状推压下行，出料依靠自压排泄从底部排出，经过中转池的自然沉淀，上浮的沼渣由刮渣机排除池外，沼液全部回流至调节池。关键技术：①连续分层进料技术。②沼液循环喷淋技术。③节能型增温、保温措施。三、大力发展秸秆沼气产业化1、重温邓小平、习近平对沼气的指示1980年7月，邓小平在四川视察农村沼气时指出：“发展沼气很好，是个方向，可以因地制宜解决农村能源问题。沼气发展要有一个规划，要有明确的奋斗目标和方向。要抓科研，沼气也要搞三化，即标准化、系列化、通用化，不这样不好管理，也保证不了质量”。“这是一件大好事，大家要重视一下”。近平总书记曾经指出：“加快发展农村沼气事业，即符合发展绿色能源经济、建设资源节约型社会的要求，又有力推动社会主义新农村建设。当前要积极采取有效措施，着力解决面临的困难和问题，不断提高农村沼气事业发展水平”。重温邓小平的指示，不仅使我们想起了当年小平同志意味深长地询问沼气“能不能炒腰花”，也使我们感到邓小平同志提出沼气要搞“三化”的深远意义。现在看标准化、系列化基本有了，而通用化还是个大问题！不能通用化怎么能工业化和产业化呢？学习和落实习近平总书记的指示，就是要大胆创新，紧密联系实际，积极采取有效措施，着力解决面临的困难和问题，把秸秆沼气办出中国特色来，具体一点说：一是要积极采取有效措施，提高秸秆沼气投资的经济性，把生产秸秆沼气的投资成本降下来。这也是供给侧改革的题中应有之义。二是着力解决秸秆沼气面临的困难和问题，努力提高秸秆沼气的产出高效性，采用最先进的厌氧消化工艺技术，使每公斤纯干秸秆产沼气在0.5m³以上。三是减少或降低不必要的消耗，提高秸秆沼气能量输出水平，使秸秆沼气能量产出达到90%以上，自身耗能在10%以下。四是力求维护简单方便，年产200万立方米以下的秸秆沼气工程，由2、3个人维护；年产1000万立方米的秸秆沼气工程，由7、8个人维护。五是必须更加重视秸秆沼气的经济效益，通过降低投资成本，提高产气率，使规模化的秸秆沼气工程能在7、8年以内收回全部投资。六是可复制，能大面积推广，真正实现邓小平设想的“三化”，特别是通用化，进而实现习近平提出的不断提高农村沼气事业发展水平。2、加速转型升级，推动秸秆沼气产业快速发展回顾国家有关部门提出了《2015年农村沼气工程转型升级工作方案》，这个方案是非常必要的，也是十分及时的。这里北京和旭缘秸秆能源技术开发有限公司董事长张洪禹提几点思考与建议：一是必须从思想上转型，转长期在计划经济思想指导下的发展之型。二是必须在行动和措施上升级，升适应市场经济发展需要之