沼气(qì)技术(shù)是一(yī)种既可产生(shēng)能源又可(kě)治理农业污染的手段(duàn),特别(bié)适合在发展(zhǎn)中国家的偏远地区进行推广应用。作为世界(jiè)上沼气技术利用最广泛的(de)国(guó)家,我国也将(jiāng)沼气技术作为农(nóng)业对(duì)外(wài)援助的重要组(zǔ)成部分(fèn)。为深切落实“一带一(yī)路”战略的部署以及(jí)习近平(píng)总书(shū)记在第21届联合(hé)国气候变化(huà)大(dà)会(huì)中的承(chéng)诺,沼气技术的(de)对外(wài)援(yuán)助在今后一段时间必将在我国农业对外援助方面扮演重(chóng)要的角(jiǎo)色。
为给今后我国沼气技术(shù)对外援助项目提供借鉴,本文主(zhǔ)要介绍(shào)了4处(chù)近年来我国对(duì)外(wài)援助(zhù)的主要沼气项目的建(jiàn)设和运行情况,并对沼气技术对外援(yuán)助提出了几点发展方向,以期(qī)为今后沼(zhǎo)气技术对外援助(zhù)工作的开展(zhǎn)提供借鉴和指导。
一典型(xíng)沼气援(yuán)外项目
总体来看,我(wǒ)国援外沼气工程(chéng)建设项目不多,而(ér)且多为各(gè)国际组织投资建设。完(wán)全(quán)由我国政(zhèng)府支持建设(shè)的项目还很少。以下项目(mù)为近十几年(nián)来最具(jù)代表性(xìng)的几处援外(wài)工程建设项目。
突尼斯养鸡场沼气(qì)发电示(shì)范工程由中(zhōng)国和突尼斯(sī)政(zhèng)府联合支持,建(jiàn)设地点(diǎn)位于突尼斯中(zhōng)部苏(sū)塞市郊的私人农场,该工程于1999年4月动(dòng)工,2000年4月投入(rù)运行。示范工程处理鸡粪及部分污水,厌氧消化罐为钢筋混凝土结构,有效容(róng)积300m3,采用厌氧滤器(AF)工艺,湿式储(chǔ)气柜为钢结构,有效容积100m3。设计水力停留(liú)时间为20d,每天平均进料量为15m3左右。湿式储气柜(guì)水封池也作为沉淀池,沼液从厌氧消化罐溢流出来进入到湿式储气柜水封池(沉淀(diàn)池)进行二次(cì)发(fā)酵(jiào)提(tí)升沼气发酵效(xiào)率。而沉(chén)淀池(chí)中的一部分料液可再(zài)回(huí)流到集(jí)料(liào)池,起(qǐ)稀释和接种新鲜鸡粪的(de)作用(yòng),其(qí)余大部分发酵后(hòu)沼液作为有机肥供农场种植业施用。工程产(chǎn)生的沼气脱(tuō)硫后再经过流量计进行(háng)计(jì)量,然后进(jìn)入湿式储(chǔ)气柜储存。由于是示(shì)范(fàn)项目,加上农场本身用电量不大,所以采用2台24kW的发电机(jī)组。按(àn)照设计,该工程每天可产生(shēng)200m3沼气,发电量可达300kW·h,实际运行中沼气产量达(dá)到300m3·d-1,即容积产气率(lǜ)可达1.0m3·m-3d-1,特(tè)别在(zài)夏天气温高时更加明显(xiǎn)。
项(xiàng)目管理人员在中国技术专家指导(dǎo)下(xià),一直在不断完善(shàn)沼气、沼渣和沼液的利用。除发电(diàn)用于照明、抽水、加工饲(sì)料、鸡舍升降(jiàng)温等之外,还直接将沼气用(yòng)于做饭、烧锅(guō)炉、热水器等。一(yī)部分沼液经稀释后直接作肥料(liào)浇灌(guàn)周(zhōu)边(biān)农(nóng)作物和橄榄(lǎn)树,一(yī)部分回(huí)流(liú)到集(jí)料池与新鲜鸡粪混合(hé)同时起稀(xī)释和接(jiē)种的(de)作用,同时节约用水量。沼渣经风干后用(yòng)于农场改良土(tǔ)壤,也计(jì)划(huá)生(shēng)产商品(pǐn)复(fù)合(hé)肥(féi)出(chū)售。经现场调查,施(shī)用沼肥的橄榄树结果比(bǐ)未施沼肥的要提前1个月,并粒大饱满。同时,土壤质(zhì)地和团粒(lì)结构都(dōu)有明显的改善。
工程运行几年后,运行效果保持不错。该工程的实体模型也经常在突尼斯环保、可(kě)再生能源(yuán)和农业等(děng)全国展览会(huì)上展(zhǎn)出(chū),并得到时(shí)任突尼斯总统的赞赏(shǎng)。
坦桑尼亚沼气发电工程是(shì)世(shì)界上第一(yī)个以剑麻废弃物为主要(yào)发酵原(yuán)料的沼气工程(chéng),由联合国工业发展组织资助。建(jiàn)设地点(diǎn)位于坦桑(sāng)尼亚Tanga市Hale镇 。
剑麻是一种硬质纤维原(yuán)料(liào),所(suǒ)以(yǐ)对预处(chù)理的要(yào)求较高。该工程(chéng)原料(liào)的收集和调配包括分离设备(bèi)和收(shōu)集装(zhuāng)置两(liǎng)部分。分离设备用(yòng)于去除杂草和较长的纤维(wéi);收集装置用于收(shōu)集去除杂物的剑麻废水,作为原料暂(zàn)存,然后用泵打入酸化罐,该装置有效容积50m3,池内安(ān)装1台桨式搅(jiǎo)拌(bàn)机和1台的(de)潜污泵,搅拌器主要用于剑麻废弃物原(yuán)料的(de)搅拌,使原料尽量均匀,潜污泵主要用于把混均后的剑麻废(fèi)弃物(wù)料液(yè)泵人酸化(huà)罐,进行酸化,使进料在6-8%之间。厌氧消化罐为(wéi)地上式钢结(jié)构,有效容(róng)积1700m3,采用(yòng)完全混合式(shì)(CSTR )中温厌氧消化工艺。罐(guàn)内设有热交换(huàn)器,利用发电(diàn)余热对(duì)罐(guàn)体加热,实现中温发酵。厌氧消化(huà)罐设置(zhì)两套(tào)搅拌(bàn)器(qì),额定功(gōng)率15kW。二级(jí)厌氧消化(huà)罐也为地上罐,有效容积500m3,设(shè)有一套 15 kW的搅拌器(qì)。湿式储气柜为地上(shàng)钢结构(gòu),有效容积350m3。发电机组(zǔ)为沼(zhǎo)气专用发(fā)电(diàn)机组,额定功率为180kW。
项目实施(shī)后(hòu),日(rì)均产气1500m3,年产(chǎn)沼(zhǎo)气50万m3,每立方米(mǐ)沼气发(fā)电1.5 kWh,年发电约75万kWh。因此利用(yòng)剑麻废液进行沼气发电的工(gōng)程,可以实现废弃资(zī)源的充分利(lì)用,能源效(xiào)益非常显著。工程年发电约75万(wàn)kWh,按当地供(gòng)应(yīng)价每kWh0.15美元(yuán)计(jì)算(suàn),年可获利11.25万美元。工程运行后,每(měi)天可处理60m3的剑麻废液(yè),解决了当地剑麻(má)加工产(chǎn)生的大量废弃物(wù)的出(chū)路问题,同时有效治理了剑(jiàn)麻(má)废液对周边天然河流和(hé)饮用水的污染。该工程的实施,对保护水(shuǐ)源(yuán),提(tí)高当地环境质量,保(bǎo)护当地群众的身(shēn)体(tǐ)健康起到(dào)了不可估量的作用。项目在治(zhì)理(lǐ)了污染的同时,通(tōng)过沼气(qì)发电,解决了(le)周围约300户(hù)群众用电问题(tí),还可以提供一定的炊事(shì)能(néng)源(yuán),减少薪柴砍(kǎn)伐。工程每天可产生(shēng)约60m3有机肥,促进(jìn)了(le)当(dāng)地农业的(de)发展。该工程还可解决5-8 人就业(yè)问题(tí),并且为剑麻废弃综合开发利用提供了一条有(yǒu)效的途径(jìng)。
朝鲜国家科学(xué)院恩情(qíng)养殖场沼(zhǎo)气示范工程(chéng)建设在朝鲜平(píng)壤市恩情区,朝鲜国(guó)家(jiā)科学院养殖场内。该工程由联合国亚(yà)洲及太平洋经济(jì)社会委员(yuán)会(ESCAP)支持。于2011年进行设计,2013年5月(yuè)开工建设,同(tóng)年7月(yuè)启动运(yùn)行。该工程土建工程(chéng)由朝鲜国家科学院负责(zé)完成(chéng),设备采购、运输及(jí)安装(zhuāng)调试和技术支持工作(zuò)由(yóu)农业部沼气科(kē)学(xué)研究所(suǒ)负责(zé)完成。
示范工程处理(lǐ)朝鲜国家科学院(yuàn)养殖场存栏约300头猪的粪(fèn)尿污水。主要设施为30m3地下水压式钢筋混凝土沼气(qì)池,发电机(jī)房,沼(zhǎo)气管沟等。主要设备有(yǒu):10kW静音沼气发(fā)电机组、脱硫器、汽(qì)水分离器、家用沼气(qì)净化器(qì)、沼气流量计、沼气热水(shuǐ)器和沼气灯等。工(gōng)程产生的沼气主(zhǔ)要用于养殖场办公室人员(yuán)炊事使用,多余沼气用于发电(diàn),补充部分用电的短(duǎn)缺。
关于工程(chéng)的运行情况,据工程操作人员介绍该示(shì)范工(gōng)程(chéng)日(rì)产(chǎn)气(qì)量(liàng)在8-10m3,容积(jī)产气率在0.3m·m-3d-1左右(yòu),总体运行情况良好(hǎo)。朝(cháo)鲜国家(jiā)科学院恩情养殖场人(rén)员(yuán)对沼气工程管(guǎn)理比较认(rèn)真,这也(yě)是工程运(yùn)行良好的一(yī)个重要(yào)的原因。关(guān)于沼气使用(yòng)方面(miàn),现在恩情(qíng)养殖场(chǎng)食堂(táng)的炊事基本上已经全部使用示范工程所产生的沼气,同时(shí)也安装了几盏(zhǎn)沼气灯,沼气热水器也可以正常使用,但由于调(diào)研时间是夏季,所以热(rè)水器用的不多。另外,由于沼气(qì)管道(dào)有(yǒu)限,所以现在能使用上(shàng)沼(zhǎo)气的用户不多,造成所(suǒ)产(chǎn)生(shēng)的(de)沼气不能完全使用,基于(yú)上述情况,养(yǎng)殖场人员减少了进料(liào)量来减少沼气的产量。同时(shí)科学院专家(jiā)也提出在由沼(zhǎo)气所提供一些沼气管道,来满足(zú)更(gèng)多用(yòng)户使用沼气。该工程的(de)沼气发电(diàn)机(jī)可以正常启动,发(fā)电电压正常,但由(yóu)于没有储气装置,沼气压力十(shí)分不稳定,另外总产气速(sù)率也不高,所(suǒ)以(yǐ)发电机应(yīng)用较少。
据了解,朝(cháo)鲜(xiān)在之前建设了数10处地下(xià)水压式沼(zhǎo)气池,但是普遍(biàn)运行效果不好,池(chí)体(tǐ)漏(lòu)气现象时有发生。朝鲜国家科学院相关人员对此项目十分(fèn)重视,主要负责人均为参加过农业部沼气科学研(yán)究所举办的沼气技(jì)术培训班人员,操作人员工作(zuò)态度(dù)积极认真,所以该工程运(yùn)行效果很好,对朝鲜沼气技术的发(fā)展能起到很好的示(shì)范 、指(zhǐ)导作(zuò)用。
不同(tóng)于前3处援助工程,截(jié)止收稿,摩尔(ěr)多瓦项目目前还处在国内审批(pī)阶段(duàn),还没有开工建(jiàn)设(shè)。但是,摩尔多瓦处于欧亚两大洲的链接地带,是“一带(dài)一路(lù)”战略(luè)构(gòu)想中重要的组成部分(fèn)。该援助项目的(de)实施,对落实“一带(dài)一路(lù)”战(zhàn)略构(gòu)想、加强我国与欧洲(zhōu)国家在农业(yè)领(lǐng)域(yù)的合作有深远的意义。该项目也为我(wǒ)国农(nóng)业(yè)部首次承担对欧洲援助工程技术(shù)建设项目,其(qí)重要性不言而(ér)喻。
在双方专(zhuān)家的建议下,结合(hé)充分调研和沟通(tōng)的基(jī)础上,项目(mù)的建设规模如(rú)下:建设发(fā)酵(jiào)装置容积为500m3的大(dà)型(xíng)沼气工程(chéng)l处,发酵(jiào)装置容积为100m3的中型沼气工程(chéng)2处,发(fā)酵装置容积为6~10m3的户用型沼(zhǎo)气(qì)池4处。该项目的(de)实施可以解决摩尔多瓦(wǎ)相(xiàng)关地区至少约500户居民(mín)的生活用能问题,至少约2000人(rén)会在该(gāi)项目中受益(yì)。
大型沼(zhǎo)气(qì)工程(chéng)计(jì)划建设正在Puhoi区奶牛(niú)养(yǎng)殖场区共养殖奶(nǎi)牛约(yuē)500头,羊200只。其中有约200头奶牛养殖在一个养殖场内。中型沼气工程计划建设在Orhei区东正教会奶牛场和畜牧兽医生物科学技术研(yán)究所。Orhei区东正教会(huì)奶牛场有奶牛25头,其中11头为小牛,猪20只,山羊21只,马3匹(pǐ),约250只鸡等家禽,养殖舍距教堂约500m。教堂(táng)有农田2公顷紧邻(lín)教堂(táng),种植黄瓜、西红柿等蔬菜。在此教堂的共有60个工人(rén),附近居民约(yuē)30户,此前的(de)生活用(yòng)能是薪柴、天然气、电(diàn)和地(dì)下水。畜牧(mù)兽医(yī)生物科学技术研究所为国有研(yán)究所,目前养(yǎng)殖200头奶牛,600只羊,100只兔,养殖舍采用干清(qīng)粪方式将粪(fèn)便(biàn)收集,粪便(biàn)堆肥(féi)后部(bù)分用(yòng)作(zuò)有机肥料,其余没有(yǒu)经过任何处理丢弃。该养殖(zhí)场(chǎng)共有1500公顷土地种植谷物(wù),可用(yòng)来消纳沼(zhǎo)渣沼液。但是该(gāi)研究所生产耗(hào)电(diàn)量(liàng)较大(dà),每天约用电约700kW h,每月电费约450001ei(约15000人民币(bì)),所(suǒ)以目前该研究所养殖量仅为最大容量的30%,所以计划建设沼气(qì)工(gōng)程来补充一部分的能源消耗。户用(yòng)沼气(qì)池则根据摩方要求(qiú)选择建设地点。
二沼(zhǎo)气援外项目(mù)的特点
相(xiàng)对(duì)于国内来说,国外的土地普遍较为宽广,民众对环境污染的认(rèn)识程度也比较低,所以根(gēn)据现场(chǎng)与资料调(diào)研的情况看,对外援助的沼(zhǎo)气项(xiàng)目多(duō)以解决当地能源供应(yīng)问题为主要的建(jiàn)设目的,环境治理方面体现的作用稍微差一些。针对发展中国家现(xiàn)状(zhuàng),沼气援(yuán)外项目普(pǔ)遍(biàn)选择地下(xià)水压式沼(zhǎo)气池或完(wán)全混合式(CSTR )厌氧消化工(gōng)艺等应用广(guǎng)泛、技(jì)术成熟的(de)工艺技术(shù)。设备、装备的选择也必须考虑操作简便、运行可(kě)靠。这(zhè)样才能保证项目长期稳定的运行。由于与一些国家的联系和沟通存(cún)在一些问题(tí),所以部分援外项目(mù)的后期项(xiàng)目运行(háng)情况(kuàng)跟踪做(zuò)得并不好。对工程的运行情况不了解,无法(fǎ)发(fā)现(xiàn)工程的设计、建设和运行方面存(cún)在的问题并分析原因。
三沼气(qì)援外项目的发展方向
沼(zhǎo)气技术对外援助(zhù)作为我国(guó)农业(yè)“走出去”的一部分(fèn),同样承载了(le)扩(kuò)大对外开放、提升农业竞争力的多重任务,同时也面临着统筹国内、国(guó)际两(liǎng)个(gè)市(shì)场,科学谋划(huá)、合(hé)理布局、突出重点(diǎn)、优化方式等(děng)新要求。在总结沼气工程对外(wài)援(yuán)助以(yǐ)及大农业的(de)援外工(gōng)作经验(yàn),今后(hòu)沼气对(duì)外援助(zhù)的发展应为以下几个方面。
沼(zhǎo)气技术是连接种植(zhí)业和(hé)养殖业循环利用(yòng)的核心,它可以(yǐ)利用种养殖业废弃物(wù)生产能源,沼液还可以回用作(zuò)为有机肥料。单(dān)纯的(de)生(shēng)产(chǎn)能源或者处理(lǐ)废弃物并不能发挥沼气(qì)技术的最大优(yōu)势。而且,脱离了种养殖业,沼气技术的行业影(yǐng)响还比(bǐ)较小。所以,在农(nóng)业对外援(yuán)助(zhù)时(shí),沼气(qì)技术必须依托种植业和养殖业发展,形成能源生(shēng)态循环利用模(mó)式。
针对科(kē)研(yán)单位和高校在援(yuán)外项目实施上存在的体制僵化、人员出国指标(biāo)限制等问(wèn)题(tí)。应扶持龙头企业牵头承担对(duì)外援助(zhù)项目。支(zhī)持在境外已有投资建设基(jī)础的企业承担(dān)项(xiàng)目。在政策上为企业发展境外项(xiàng) 目营造(zào) 良好环境。
沼气工程的建设、运(yùn)行俗称(chēng)“三(sān)分建,七分管”,在境外建设沼气工程项目在后(hòu)期工程维护方面存在一定(dìng)的困难 。要解决这个问(wèn)题,一方面在工程建设过程中尽量(liàng)减少在(zài)后(hòu)期(qī)运行维护中(zhōng)可(kě)能(néng)存在的问题;另一方面,加(jiā)强(qiáng)对外方人(rén)员的技术培训,使其具备(bèi)独立操作、维(wéi)护的能力。
通常情况下(xià),农业对外援助项(xiàng)目由商务部、农业(yè)部、我国驻外机构、相(xiàng)关科研院所和企业共同参与,有时还有国际(jì)机构参加,同时还需和(hé)受援国政府及相关机构进行沟(gōu)通。所以,从项(xiàng)目的前期(qī)调研到项目后(hòu)期(qī)运行管护过程中,项(xiàng)目各参加(jiā)单位必(bì)须加强沟通、避免因为未及时沟通所(suǒ)造成工(gōng)程质(zhì)量、工(gōng)期及造价问题。
节选来(lái)源:农业部沼气科(kē)学研究所(suǒ)《中国典型(xíng)援外沼(zhǎo)气项目浅析》,文字转载(zǎi)自@沼气圈