江蘇沿海地區(qū)推廣秸稈沼氣技術(shù)存在的問題及對策

1、江蘇沿海地區(qū)推廣秸稈沼氣技術(shù)存在的問題及對策                       作者：陸勝龍  倪圣亞  薛民琪 任彬摘要厭氧微生物直接對秸稈的降解消化能力較弱,用于沼氣生產(chǎn)必須經(jīng)過一個完整的原料預(yù)處理過程。秸稈不具有流動性,進(jìn)出料困難,生產(chǎn)沼氣需增加菌劑、氮素、揉切等多項技物支出,成為制約鹽城市秸稈沼氣的問題。通過成本測算和分析,重點提

2、出了規(guī)劃、實施沼氣標(biāo)準(zhǔn)化并大力開展自主創(chuàng)新(包括聯(lián)戶供氣工程、自研菌劑、引進(jìn)新型反應(yīng)器)等對策,為指導(dǎo)江蘇省沿海地區(qū)秸稈沼氣技術(shù)更大范圍的推廣提供了新的視角和依據(jù)。 關(guān)鍵詞 秸稈;沼氣技術(shù);存在問題;對策;江蘇沿海地區(qū) 秸稈經(jīng)揉切、加菌劑拌制、堆漚后入池厭氧發(fā)酵制取沼氣在技術(shù)上已全面成熟,是目前最為有效并已取得不凡實績的成功技術(shù),自推廣以來,有效地解決了秸稈的沼氣化利用。但在實踐推廣中,也逐漸暴露出成本增加、技術(shù)普及不全面、后續(xù)管理脫節(jié)等不足,在鹽城市的部分地區(qū)甚至根本無法順利繼續(xù)推廣應(yīng)用該技術(shù)。針對發(fā)展秸稈沼氣的幾個重點問題進(jìn)行了分析,并提出相應(yīng)對策,為秸稈沼氣進(jìn)一步推廣提供。 1發(fā)展秸稈沼

3、氣的特點 秸稈沼氣的原料廣泛、充足,水稻、小麥、油菜、玉米、大豆等作物的秸稈及棉花殼、花生殼等都行;產(chǎn)氣率高,新池啟動能縮短3 d的時間,一次裝料可滿足35口之家半年的生活用氣需求,降低了勞動強(qiáng)度。操作工藝簡單,成本低廉,而且產(chǎn)沼氣后的沼渣還可以作莊稼肥料,可謂一舉多得。通過對農(nóng)作物秸稈沼氣發(fā)酵與直接利用效益比較,得出沼氣發(fā)酵與直接燃燒比較,提高了能量的轉(zhuǎn)換和利用效率,秸稈沼氣發(fā)酵比直接燃燒能量利用效率提高0.20.9倍。沼肥還田使農(nóng)作物秸稈中的營養(yǎng)元素得到充分利用,減少了化肥的使用量,改善了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)循環(huán)狀況。長期施用沼肥的土壤有機(jī)質(zhì)含量為2.17%、全氮量0.08%、密度1.1

4、89 g/cm3、孔隙度55%,與施用無機(jī)肥的土壤相比,有機(jī)質(zhì)、全氮、孔隙度分別增加0.8%、0.018%、6.3%,密度則下降0.199 g/cm3。另外,常年施用沼肥的土壤中,土壤酶活性增強(qiáng),土壤理化性狀改善。總之,農(nóng)作物秸稈沼氣發(fā)酵,無論在能量利用、物質(zhì)循環(huán)還是對生態(tài)環(huán)境的影響方面都比秸稈直接還田的效益顯著1。 2秸稈沼氣發(fā)展存在的主要問題 農(nóng)作物秸稈細(xì)胞非常堅實,細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)高度木質(zhì)化,且細(xì)胞壁構(gòu)成干物質(zhì)的80%。其中的木質(zhì)素作為秸稈細(xì)胞壁的主要成分,構(gòu)成木質(zhì)細(xì)胞壁的15%30%。它在結(jié)構(gòu)中含有生物化學(xué)上十分穩(wěn)定的各種復(fù)雜結(jié)合形式,難于被一般微生物分解。盡管纖維素、半纖維素多糖類有機(jī)物

5、質(zhì)容易被微生物或酶分解,但是木質(zhì)素與半纖維素在一起,將纖維素緊緊包裹在內(nèi),成為外圍基質(zhì),阻止纖維素與微生物和降解酶的接觸。另外,秸稈中無機(jī)鹽含量都很低,而且明顯缺乏鈷、銅、硫、鈉、硒和碘等元素。秸稈中的無機(jī)鹽用粗灰分來表示,由硅酸鹽和其他少量微量元素組成,含量大約為6%,稻草中的硅酸鹽含量更達(dá)到12%以上。細(xì)胞壁中較高的硅酸鹽含量,易造成秸稈原料的結(jié)殼,并嚴(yán)重影響秸稈正常的持續(xù)發(fā)酵。 在秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷過程中,厭氧微生物直接對秸稈的降解消化能力較弱,導(dǎo)致水解過程緩慢、水解程度低,從而影響隨后的酸化和氣化過程,表現(xiàn)為作物秸稈的厭氧消化時間長、消化效率低、產(chǎn)氣量少、投入產(chǎn)出效率差等,因此農(nóng)作物秸

6、稈用于沼氣生產(chǎn)必須經(jīng)過一個完整的原料預(yù)處理過程。相較于已成熟多年的傳統(tǒng)沼氣,秸稈沼氣在擁有節(jié)能節(jié)本、產(chǎn)氣含硫量低等多種優(yōu)點的同時,必須增加菌劑、氮素、揉切等多項技物支出,成為制約鹽城市秸稈沼氣發(fā)展的最大問題;秸稈不具有流動性,無法進(jìn)行連續(xù)消化,且密度小、體積大,進(jìn)出料困難,生產(chǎn)效率低,大換料期間的供氣、大出料等物管類問題也是發(fā)展秸稈沼氣的另一瓶頸;此外,現(xiàn)有沼氣反應(yīng)器主要是畜禽糞便消化或污水處理用反應(yīng)器,缺乏適合秸稈物料特性并能穩(wěn)定、高效運(yùn)行的專用反應(yīng)器也是制約因子之一。 預(yù)處理成本測算為:一是典型戶用沼氣池。以現(xiàn)在比較普遍使用的8 m3沼氣池為例,需準(zhǔn)備粉碎后的干秸稈400 kg、碳酸氫銨2

7、0 kg、綠秸靈秸稈預(yù)處理復(fù)合菌劑1 kg(即1袋),網(wǎng)眼袋50條。按碳酸氫銨700元/t、尿素1 700元/t的價格,1個年產(chǎn)沼氣350 m3的普通8 m3沼氣池年均需氮素開支約為62元左右(按麥草、尿素計)。以1 000 kg/h功率的典型秸稈揉搓粉碎機(jī)9rq-410a型揉搓粉碎機(jī)(北京合百意)為例,配用10.26 kw的zs-195型柴油機(jī),處理年產(chǎn)沼氣350 m3的普通8 m3沼氣池秸稈原料耗油18.6元/h(3 l/h,6.2元/l),共需柴油開支為25元左右(按稻草計)。秸稈菌劑34.00元/kg,秸稈原料菌劑按4001的比例,年產(chǎn)沼氣350 m3的普通8 m3沼氣池約需3.36

8、kg,需菌劑開支為114元左右(按稻草計)。塑料薄膜、網(wǎng)眼袋開支約10元,總開支為211元。二是典型秸稈沼氣工程。以較小的50 m3沼氣工程為例,年產(chǎn)沼氣12 800 m3,沼氣原料麥稈、稻稈各占1/2,約需準(zhǔn)備粉碎后的稻稈24 576 kg、麥稈23 680 kg,需添加尿素1 225 kg或碳酸氫銨3 323 kg、綠秸靈秸稈預(yù)處理復(fù)合菌劑120 kg。按碳酸氫銨700元/t、尿素1 700元/t的價格計算,年均需氮素開支最低約為2 080元左右(按尿素計)。以1 000 kg/h功率的典型秸稈揉搓粉碎機(jī)9rq-410a型揉搓粉碎機(jī)(北京合百意)為例,配用10.26 kw的zs-195型柴

9、油機(jī),耗油18.6元/h(3 l/h,6.2元/l),共需柴油開支為898元左右。秸稈菌劑34.00元/kg,總用量120 kg,需菌劑開支為4 080元左右。塑料薄膜、網(wǎng)眼袋開支約100元,總開支為7 158元。三是秸稈沼氣池的換料、出料及物管維護(hù)。經(jīng)過10多年沼氣生產(chǎn)的不懈努力,秸稈揉切粉碎、抽渣吸運(yùn)、出料等配套機(jī)具已被全部研發(fā)成功。但是,這些配套機(jī)具雖不昂貴,但都是專具專用,農(nóng)戶自行購置不劃算。秸稈技術(shù)優(yōu)點很多,發(fā)酵剩余物經(jīng)簡單的過篩和短時間的堆肥即可用作園林肥料或農(nóng)作物肥料;發(fā)酵前不需花費人力和設(shè)備將塑料、木塊、沙石等撿出。但有的農(nóng)戶缺乏安全知識,由于聞不到普通沼氣池內(nèi)硫化氫的味道,就

10、自認(rèn)為無毒,擅自開蓋維修,帶來了安全隱患;沼渣等優(yōu)質(zhì)肥料不合理使用,作用沒有充分發(fā)揮,效益打了折扣。目前,在秸稈沼氣的推廣實踐中,預(yù)處理開支和秸稈進(jìn)出料等物管費用是由沼氣用戶自行承擔(dān)的,戶用型最低需要添置498元抓卸器1臺,并每年支付211元;沼氣工程則需添置3項機(jī)械開支7 080元,并每年支付7 158元。過高的、沒有被攤低的成本,降低了農(nóng)民發(fā)展秸稈沼氣的熱情。 3對策 3.1科學(xué)進(jìn)行秸稈沼氣建設(shè)規(guī)劃 在秸稈沼氣規(guī)劃中堅持正確的發(fā)展原則,一是堅持因地制宜、講求實效的原則。在戶用秸稈沼氣建設(shè)方面,建設(shè)的模式、規(guī)模、速度要緊密結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H,秸稈沼氣與傳統(tǒng)沼氣相比,有成本上先天的劣勢,在規(guī)劃上必須

11、嚴(yán)格錯開,對有穩(wěn)定的畜禽糞便發(fā)酵原料的地區(qū),一般不鼓勵發(fā)展;對種植業(yè)發(fā)展比較好的“三品”(有機(jī)食品、綠色食品、無公害農(nóng)產(chǎn)品)生產(chǎn)基地和水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)則要重點投入,不搞一刀切和盲目跟風(fēng)。二是堅持示范帶動和典型引路的原則。將秸稈轉(zhuǎn)化為沼氣(即秸稈常溫氣化),其技術(shù)參照比較對象只能是存在投資高、熱值低、管理難、易積焦等諸多難題的秸稈高溫氣化技術(shù),秸稈沼氣工程、技術(shù)總體上屬于新生事物,要以各級示范村為載體,通過典型示范,不斷經(jīng)驗,完善機(jī)制,逐步提高群眾的認(rèn)識程度,以此帶動面上工作的開展。三是堅持建管并重、安全為先的原則。不斷完善管理制度,提高管理水平,堅決克服重建輕管現(xiàn)象,建立完善秸稈沼氣物業(yè)管理服務(wù)站(隊、所),確保秸稈沼氣工程建設(shè)取得實效,讓人民群眾真正受益。禁絕沼氣戶自行出料現(xiàn)象,以避免安全事故,出料嚴(yán)格限定使用人工出料抓卸器和電動抓卸器,如使用多齒耙則必須加長手柄。四是堅持自覺自愿原則。沼氣物業(yè)管理的管理者、服務(wù)對象都是農(nóng)民,農(nóng)民理解不理解、愿意不愿意、支持不支持是開展沼氣物業(yè)管理工作的決定性因素。在試點中,必須充分尊重農(nóng)民的意愿,在