小单元积木式厌氧沼气发酵体研究.doc

小单元积木式沼气发酵体（SY-III）系统在农村的应用庞德茂2 时军2 赵化文1 庞然11 泰亚达新技术研究所 北京100040 2 三益生态环境工程有限公司 北京100070提要 农村沼气以其分散的特点有其存在的必要，但国家花大力气推广后，农民没有得益，原因是农民一时半会儿很难掌握沼气厌氧发酵的管理技术，管理不到位；农村里技术员少，无法逐一处理户用沼气池的技术问题；更有甚者建池单位技术低劣， 池子建设初期就是废池：漏气漏水。设计一个农民使得起、用的上的简单沼气发生装置，是沼气从业者的责任。本文介绍了SY-III积木式小单元沼气厌氧发酵这一系统的开发和应用可以有效的解决或避开以上缺陷，成为真正意义上的农民使得起、用得上的“傻瓜“式沼气发生器 。本技术还适用于少量有机废弃物（有机垃圾、餐厨垃圾、农业废弃物、禽畜粪便等）的处理上。关键词：沼气 厌氧发酵 小规模 厨余 餐厨垃圾 两步法沼气发酵，Small biogas unit building block body (SY-III) systems in rural applications Pang Demao 2 shi Jun 2 pangran 1 huaWen Zhao 1 1 Tai Yada Technology Institute Beijing 1000402 Sanyi environmental Engineering Co., Ltd. Beijing 100070 Summary of biogas in rural areas has its dispersed nature of its existence is necessary, but great efforts to promote the country, the farmers do not benefit, because the farmer is difficult to grasp the short-lived fad of anaerobic methane fermentation management, and administration; rural where technicians less are not able to handle the technical aspects of household biogas digesters; What is more technology to build the pool units, poor initial construction is the waste pond pool: leaks leaks. Design a farmer makes, the use of simple gas generating device, is the responsibility of methane practitioners. This article describes the SY-III building block anaerobic methane fermentation of small unit development and application of this system can effectively solve or avoid the above shortcomings, a true sense of the farmer makes, the lingua franca of the fool type of gas occurred device. The technology also applies to a small amount of organic waste (organic waste, food waste, agricultural waste, livestock manure, etc.) of treatment. Keywords: Biogas Anaerobic fermentation Small-scale Kitchen Food waste Two-step methane fermentation, 1 沼气是一种可再生能源沼气是一种可再生能源，它可以作为农村炊事、照明等生活用能，是农村实现燃气化的一条有效途径。沼气与养殖、种植相结合进行综合利用，具有明显的经济效益。1.1实验数据表明厌氧发酵是有机质废弃物的能源转换最有效的方式，对农业有机废弃物尤是如此。沼气能源化模式具有环境有效性和经济可行性的优势, 是农村废弃物得以有效处置的最佳方式之一。2.沼气是我国目前大力发展的四大重点可再生能源项目之一发展农村沼气是中央投资的重要惠民工程。在政府的扶持下, 目前我国己建有户用沼气池近三千万口, 其中大多数为圆形户型水泥沼气池。农业部20032010年全国农村沼气建设规划提出，计划到2010年，全国沼气总量达5 O00万户以上，全国20的农户可使用沼气。 同时，重点在东部沿海城市和部分省会城市郊区“菜篮子”养殖基地支持建设沼气工程 。1 2.1 国家对沼气项目投入的资金总额呈逐年增加态势根据沼气建设规划，国家20032010年对沼气项日的总投资为610亿元，中央投资为449亿元，约3 000万农户受惠。 2.2 成果收效甚微国家有关部门近年花大力气，投入巨大资金推广农村小沼气池可谓用心良苦，但是，近年有一项调查显示：成果收效甚微。个中原因，是沼气厌氧发酵是个生物工程，农民厌氧知识缺乏，管理不到位；农村里技术员少，无法逐一处理户用沼气的技术问题；更有甚者建池单位技术低劣， 不少池子建设初期就是废池：漏气漏水。极大的阻碍了沼气事业发展和推广。3 三分建设，七分管理由于厌氧发酵过程复杂，是个生物工程， 有关部门在管理上感到力不从心。不仅存在重建轻管的现象,也存在管理、配件、服务等环节上的一些死角。由于使用故障得不到及时排除,不仅已严重地影响了沼气效益的有效发挥,还可能导致前功尽弃,重蹈20世纪50年代和70年代末期大办沼气时只建不管,而最终造成沼气池“一年来气、二年漏气、三年无气”的覆辙。3.1沼气池处于非正常使用状态的占到8837有一项调查显示，有2559 的农户反映以前利用沼气池，但现在废弃不用；有5349的农户反映建后一直未利用；930 的农户表示间或使用沼气池；仅有1163的农户表示现在正常使用沼气池整体来看，沼气池处于非正常使用状态的占到8837。3.2小沼气仍然有存在的市场和必要小沼气仍然有存在的市场和必要。原因是它比较适应农村分散的特点。但要求农民短时间要掌握厌氧发酵技术比较难，农村专业沼气技术人员缺乏，户型沼气池建成几月后，就停止产气，形同鸡肋。当然，由专业人员管理的集中供气模式，一村或几村联供沼气站还能维持运行，经验表明这是农村沼气推广的好方式。可农民分散的特点，使得这一模式的推广对农民没有内在的动力。4小单元积木式厌氧沼气发酵体（SY-III）应运而生现在要解决的是让农民不需要掌握复杂的沼气发酵管理技术，农民拿来就用就是了。复杂的发酵技术工作留给专业技术人员去做。据笔 分析，这在技术上完全可行。设计一个迷你型的“傻瓜”式厌氧沼气发生装置，设计出一种系统生产厌氧发酵原料，农民拿来就用的产品，可以解决这个问题。小单元积木式厌氧沼气发酵体（SY-III）应运而生。1 4.1两步法发酵技术推广酸化水解和厌氧发酵两步发酵技术可以有效的解决这个问题。两步法发酵技术推广获得越来越多的技术认可2 。整个厌氧消化过程是一个产甲烷细菌和非产甲烷细菌相互作用，相互制约的动态平衡过程。许多微生物可以产生胞外酶，其中主要的水解酶有脂肪酶、蛋白酶和纤维素酶等。它们的作用是将复杂的大分子水解为可被微生物同化的单体。用于厌氧消化的原料几乎都是不溶性有机大分子的碳水化合物、脂肪和蛋白质等，只有通过水解酶把它们分解成较小的分子后才能被产氢产乙酸菌和产甲烷细菌利用，最终产生甲烷。这是行内共识。4.2目前干法，半干半湿法发酵技术已经成熟通常需要采用通气调整堆肥温度和有机物分解速率之间的平衡。堆肥初期3 7d, 通气的主要目的是满足供氧, 使生化反应顺利进行, 以达到提高堆层温度的目的。当堆肥温度升到峰值以后, 通气的目的以控制温度为主。W iley 和Sp illane 认为, 3 如果缺少温度调节措施, 堆体温度会很快升至70 80 。加速原料分解。（图1）图一 发酵体温度测试曲线Figure 1 body temperature of the fermentation test curve4.3采用预均化技术对废弃有机质处理采用预均化技术对废弃有机质（包括垃圾、厨余、农业废弃物、禽畜粪便等）进行处理，调整 PH,C/N,集中酸化酸化水解然后打包待售，农民取回家在适温度37即可产气使用。 称之为小单元积木式厌氧沼气发酵体4 。笔者 试验，产气效率最高在1立方米容积每天产气2-3立方米沼气，连续15-20天左右。可满足三口之家月用。发酵后的沼渣可以倒出来用作做肥料。4.4规模投入对处理料的预均化处理和酸化水解系统要想大规模推广这技术系统还是需要规模投入对处理料的预均化处理和酸化水解后厌氧封包技术设施，这些可由专业人员进行。其间有能量损失（图2），但以后农民使用简单，可以充分发挥沼气效益。图二 物料温度变化时的能量损失Figure II materials, energy loss when the temperature changes5.结论51沼气工程的技术性和复杂的建后管理是农村沼气池发展的瓶颈步骤。农民短时间很难掌握。这大大限制了沼气的应用和推广。52解决的办法是把复杂的技术问题由专业技术人员去处理，让农民把产品拿来就用。产品操作简单化，使用上傻瓜化，才能受农民的欢迎，利于推广。53小单元积木式厌氧沼气发酵体（SY-III）的出现是解决这个问题一个尝试，有很大的市场前景，但离不开国家的前期投入建设收集有机废弃物酸化水解处理场。54此技术也可以用在所有生产生活的有机废弃物的处理上，如生活有机垃圾、餐余、屠宰废水、禽畜粪便等的小规模处理上。参考文献1 张记市，张雷,王华.城市有机生活垃圾厌氧发酵处理研究J . 生态环境,2005 ,14 (3) :321-324.2 张波,史红钻,张丽丽,等. p H 对厨余废物两相厌氧消化中水解和酸化过程的影响J . 环境科学学报,2005 ,25 (5) :665-6693 Woo A , Kyungsoo A , Yang H ,et al. Effect s of polyurehane as support material for the methanogenic digester of a two-stage anaerobic wastewater digestion system J