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来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/04/19 18:17:44
黑龙江省沼气池冬季池温低解决方法初探
摘要:黑龙江省是国家生态农业建设示范省,也是全国重要的商品粮基地和畜产品基地之一。加快农村能源建设步伐,是促进农业结构调整,发展庭院经济和绿色食品产业的良好途径,是改变农村传统的生产、生活方式,改善生态环境,提高农民生活质量,实现农村发展、农业增效、农民增收的新途径。然而由于黑龙江省特殊的气候条件,在沼气池建设和运行过程中存在着一定的问题。根据多年的潜心研究,本文分析了黑龙江省沼气池冬季池温低的原因,推出几种可以在寒冷地区推广的沼气池,并匡算建池成本和耗材。
关键词:沼气池类型;成本和耗材;推荐池型
基金项目: 黑龙江省教育厅高职高专院校科研项目“低温条件猪粪堆肥过程中碳素变化规律研究”(11525067)
黑龙江省年平均气温1.3℃,年温差高达38—48℃,无霜期约100—150天,冬季(12月—翌年2月)漫长而寒冷,最低气温-30℃,恶劣气候严重影响沼气事业的发展。多年来,农村能源战线上的工程技术人员潜心剖析、科学论证,提出寒冷地区发展沼气事业应把沼气池建在温室或暖畜禽舍内(确保池体不被冻坏),尤其与配套技术的整合,充分发挥其潜在综合效益,更好地为农民创收服务。
一、存在问题
(一)运行时间短
目前推广的水压式沼气池多为“三结合”或“四位一体”模式。即把沼气池建在日光节能温室或太阳能畜禽舍内,没有专门的保温和增温设施,仅依靠太阳能与其周围环境的能量供给来满足沼气池内甲烷菌活动。在这样的条件下,沼气池能够正常运行8-10个月,多达四个月的时间无法正常运行,占全年总运行时间的1/3,大大降低了沼气池的利用水平,严重影响了沼气池的综合效益。
(二)降解差、肥效低
降解是指在沼气池内分解菌的作用下,把粪便等有机物质分解成结构简单的化合物的过程。降解速度受发酵温度、浓度、酸碱度等多种因素的影响。其中,受温度变化的影响最大。冬季沼气池池温仅为8℃,发酵原料在沼气池内的滞留时间多达120天,由于目前水压式沼气池为“连续进料、阶段出料”的结构形式,增加了沼气池内发酵料液的浓度,降低了厌氧分解菌对于粪便等有机物质的分解能力,导致沼气池内发酵原料降解效果差,使其中一部分发酵原料未经过发酵或完全发酵而投入使用,降低了沼肥肥力,严重影响了绿色食品或无公害农产品的产量和品质。
(三)周期长、负荷小
沼气池的发酵原料大多为人畜粪便,我们把粪便等有机物质在沼气池内的滞留时间称为发酵周期。发酵周期的长短直接影响沼气池负荷,即每单位体积池容积每天所能承受的有机物的量。发酵周期主要受发酵温度、浓度等因素影响。普通户用沼气池在2、3、4月份池内温度为8℃左右,发酵周期长达120天,有机物质在沼气池内过长的滞留时间导致了发酵间效率下降,使产酸与产甲烷过程的速度平衡失调,发酵间效率下降,使分解菌能够处理的畜禽粪便量减少,一个8立方米的沼气池只能够处理4头猪的粪便量,最终导致沼气池负荷小。
(四)池温低、产气少
产甲烷菌一般在10—60℃的温度范围内,处厌氧状态下把人和畜粪便分解生成沼气和无公害化有机肥;从这几年沼气池实际运行效果来看,每年冬季绝大多数沼气池处于休眠状态,不能正常产气,究其原因在于冬季地下1.8米处地温只有5℃左右,不能满足于甲烷菌正常生命活动的条件。
人所共知在冬季动物刚刚排泄的粪便的温度都在30℃以上,进入沼气池中很快就与原有的沼液、池墙、池底进行热能内部交换达到一点新的平衡点,我们还知道在温室或暖畜禽舍内地表温度也远高于10℃以上,促使部分热能经土壤、拱盖传递到池中,由于粪便和拱盖提供的热能小于沼气池整体热损,导致池子总体温度低于10℃以下,抑制甲烷菌生命或活动,是不产气的唯一原因。因此只有调整沼气池的结构,有效地被动保存或主动摄取热能,使沼液的温度超过10℃以上。
利用农村能源成熟技术—燃池全部或部分外围池墙,其工作机理就是阻断沼气池的热损还补充其能量,维持甲烷菌正常生命活动,解决了寒冷地区沼气池冬季产气少或不产气这一瓶颈问题。
(一)基本数据:
1、沼气池池底圆半径为1.4米,池墙高1米,拱盖矢高0.7米,沼气池池腔体积约8立方米。
2、燃池外墙厚12厘米砖混,横截面净宽0.6米、净高1米以上。
3、沼气池与燃池共用墙采用厚37厘米砖混结构。
4、带燃池的沼气池出料间和燃池进出料间应合理布置。
(二)沼气池池高12厘米卧砖结构:
1、单建沼气池:砖1300块,水泥0.8吨,中砂2立方米,碎石0.8立方米,10钢筋10米(做拱盖基础圈梁之用约6.1千克),6圆钢10米,绑线0.1千克(做出料间盖板之用约2.2千克),密封剂2袋,陶质釉面管内径0.2—0.25米1节,铜导管1支。
2、半环(矩形)燃池式沼气池:砖3000块(含燃池烟道盘绕用砖),水泥1.5吨,中砂2.5立方米,碎石1.5立方米,10米钢筋12米(其中有10米做拱盖基础圈梁之用,余下2米放在燃池顶盖做共用砖墙基础,共约7.3千克),6圆钢70米(约15.4千克),绑线0.5千克(做出料间盖板、燃池盖板和燃池顶盖之用),密封剂2袋,陶质釉面管内径0.2—0.25米2节,铜导管1支,2寸以上管(铁质或硬塑)2.5米(做燃池控制近氧量调温)。
3、全环燃池式沼气池:砖(含双池共用墙采用厚37厘米砌砖、燃池烟道用砖量)3500—4000块,水泥2吨,中砂3平方米,碎石2立方米,10米钢筋12米(其中有10米做拱盖基础圈梁之用,余下2米放在燃池顶盖做共用砖墙基础,共约7.3千克),6圆钢140米(做沼气池出料间盖板、燃池盖板和燃池顶盖之用约30.9千克),绑线1千克,密封剂2袋,陶质釉面管内径0.2—0.25米2节,铜导管1支,2寸以上管(铁质或硬塑)2.5米(做燃池控制近氧量调温)。
(三)沼气池池墙用厚8—10厘米混凝土结构
单沼气池:砖1000块,水泥1.2吨,中砂2.5立方米,碎石1.5立方米,10米钢筋10米(做拱盖基础圈梁之用约6.1千克),6圆钢10米(约2.2千克),绑线0.1千克(做出料间盖板之用),密封剂2袋,陶质釉面管内径0.2—0.25米1节,铜导管1支。
三、结论
从建池工时费和建材耗费方面,全环燃池式沼气池和半环(或矩形)燃池式沼气池分别比单建沼气池多增投资60%和40%;从寒冷地区应用效果方面,全环燃池式沼气池和半环(或矩形)燃池式沼气池都能全年正常产气,而单沼气池全年内有一段休眠期;从温室节能投入建设方面,全环燃池式沼气池和半环(或矩形)燃池式沼气池都能做到(前者优于后者),而单沼气池则不具备;所以我们一致认为,寒冷地区持续发展沼气事业必须注重综合实效,全环燃池式沼气池和半环(或矩形)燃池式沼气池为实现更多地获取效益成为了可能,是沼气技术创举。