規模集中供氣沼氣工程技術模式研究與實踐

黃振俠+鄒翔+熊江花+俞瑩+馬靜+萬里平

摘要：以江西省新余市渝水區羅坊鎮羅坊鎮規模集中供氣沼氣工程項目為研究案例，運用成本效益分析等方法，研究資源化利用規模養殖糞污、農作物秸稈等農業廢棄物混合發酵產沼氣工藝，以及建設鄉村沼氣集中供氣系統的技術實踐，和沼液沼渣深加工有機肥等系列實用技術模式，探討農業廢棄物資源化綜合利用項目的經濟、社會及生態效益，并對農業廢棄物資源化綜合利用的可持續發展提出建議，推動沼氣的產業化升級發展。

關鍵詞：沼氣；農業廢棄物；資源利用；集中供氣；實用技術模式

一、項目工程概況

為了解決區域農業有機廢棄物污染問題，優化改善農村能源結構，江西省建立了多處以規模集中供氣沼氣工程為紐帶，以區域農業廢棄物資源化利用、新農村沼氣利用、沼液沼渣綜合利用為核心的區域生態循環農業示范。2013年，在新余市羅坊鎮院前村建設江西首個大型集中供氣沼氣工程項目，建成首個區域農業廢棄物資源化利用示范基地。羅坊鎮位于新余市東部，年總出欄生豬達18萬頭，有大量的畜禽糞便；耕地面積10萬畝、山地果園11萬畝，水稻、蜜橘全國有名。

該項目一期建設一級CSTR厭氧發酵罐2座，有效容積3920m3，二級一體化CSTR發酵罐1座，有效容積1700 m3，單座儲氣膜容積1080 m3，高壓沼氣儲氣柜3座，儲氣總容積1920 m3；混合原料預處理系統1套，主要有秸稈水解酸化系統、糞污勻漿加熱系統；后處理系統一套，包括固液分離系統1套，出料池，沼液儲存池，配套固肥加工生產線一條；按城市燃氣管網標準，建設沼氣供戶管網系統，一期已供氣3000戶；日產沼氣能力4100 m3，年處理有機廢棄物約12390噸，2014年12月建成試運行。

二、模式技術工藝流程

1、原料收集和預處理

項目根據區域內畜禽糞便、病死畜禽、農作物秸稈等不同原料的特點，建立了不同的收集系統。在規模養殖場統一建設糞便收集平臺，基地定期將畜禽糞便運回，去除雜質進入勻漿池；死亡禽畜由統一建設的冷庫暫存，基地定期將死亡畜禽運回，經過破碎和高溫蒸煮消毒處理后進入勻漿池混合調配；水稻收割時秸稈由收割機直接打捆運回堆儲，秸稈經過破碎后，先進入水解酸化池酸化后進入勻漿池。

2、沼氣發酵

物料經過預處理后，還要進行混合，然后經由螺桿泵輸送至一級CSTR反應器中進行攪拌，通常采用立式攪拌器，確保物料濃度和溫均勻；設置自動溫控沼氣熱水鍋爐供熱中心一座，以保證厭氧發酵罐溫度相對恒定。

3、沼氣凈化及輸配

發酵罐產生的沼氣集中在二級發酵罐頂部的儲氣膜內，需要進行脫硫、脫水處理，再進入增壓儲存干式高壓儲氣罐中，然后經調壓通過中低壓輸氣管網，輸送到居民區，再次調整為常壓后，入戶供給周邊居民做生活用氣。剩余沼氣供給基地沼氣熱水鍋爐、發電上網及供基地病死豬處理和有機肥生產用電。

4、沼液沼渣加工利用

料液發酵后，進行固液分離，其中沼渣可以充當固態有機肥，促進植株生長；沼液部分回流充當預處理的稀釋水，部分則作為液態有機肥。工藝流程如圖1所示。

三、項目模式特點

1、工程運行采用GPRS+PLC沼氣遠程監控

系統對工程設備的正常運行和事故狀態下的生產過程進行實時監控，以綜合管理軟件為核心，結合嵌入式視頻服務器，實現了基于網絡的點對點、點對多點、多點對多點的遠程實時現場監視等。通過兼容模擬視頻設備，實現模擬視頻系統與數字視頻系統的數字化統一管理，操作員可以在室內進行集中管理，可實現車間無人值守。

2、用氣服務采用智能化管理模式

按照“集中供氣、用氣收費、專人管理”的管理模式，每位沼氣農戶建立檔案，設立信息登記制度，為用戶提供開卡充值、維修等業務；為3000用戶統一安裝了智能沼氣流量計量表，先預存費用、后用氣，省去了上門抄表和催繳費用的麻煩；建立沼氣服務網點，定期對用戶進行上門服務，每年進行四次巡查，并詳細做好每沼氣維修服務卡記錄。

3、發酵原料采取全量化收集模式

基地年可處理農業廢棄物共計12390噸，其中豬糞7080噸，占處理總量的57.1%。基地與周邊13個養殖場簽訂糞污全量收集處理協議，豬場按協議約定嚴格控制用水，糞污濃度在6%以內，基地全量運走集中處理。年處理稻草4248噸，占處理總量的34.3%，主要來自周邊5000畝水稻。基地與種植戶簽訂托管協議，種植戶按基地方案種植，水稻成熟后由基地全量收購，包括秸稈。全量處理周邊13個養殖場病死牲畜1062噸，占處理總量的8.6%。

四、項目效益分析

1、經濟效益

按照目前戶均用氣量1.16 m?進行估算，項目目標3000戶，達銷期2年，第一年負荷率為0%，第二年負荷率為50%，第三年負荷率為100%，沼氣銷售價格2.0元/m?。項目年產固態有機肥0.22萬噸，銷售價格350元/噸，年產液態有機肥3.30萬噸，銷售價格120元/噸。死亡畜禽處理年處理量為2.12萬頭，每頭處理價格為80元。

項目工程使用壽命按17年，計算不計固定資產殘值，基準收益率8%，項目達產期內年均銷售收入897.80萬元，實現利潤529.14萬元。項目投資利潤率為11.95%，靜態投資回收期7.14年。

2、社會效益

產量達標后，要對區域內的有機廢棄物進行資源化生態利用。這樣不僅可以解決環境污染問題，還可以增加生產食品的安全性，進而推進區域內經濟的循環發展。用沼氣代替傳統液化氣，每月每戶可節約45元，全年每戶可少花費540元，給老百姓帶來了經濟實惠。

3、生態效益

該項目投產后，區域內的畜禽糞便、農業秸稈和死亡禽畜等有機廢棄物，可經過中溫厭氧發酵處理，有利于緩和溫室效應。沼渣、沼液分別加工成固態、液態有機肥出售，可減少化肥用量，改善土壤質量，促進區域內水和土地資源的合理利用和生態環境良性循環。

五、結語

沼氣工程是核心紐帶，沼氣發酵是資源化利用農業廢棄物的最直接、最有效、最經濟、最生態的途徑。一般選擇在廢棄物富集區、農村環境連片整治村實施沼氣工程，這樣可以同時進行污染治理和農業廢棄物綜合利用，提升農民經濟。

對沼氣工程的各環節工藝技術要不斷優化加強，進而提高其儲氣能力、管網建設質量等性能。

為了確保沼氣供氣環節的正常運營，需要提高農業廢棄物資源化綜合利用站的管理水平，以及管理、操作人員的技術能力。

參考文獻

[1] 胡明秀. 農業廢棄物資源化綜合利用途徑探討[J]. 安徽農業科學，2004，32（4）：757-759，767.

[2] 王興平. 病死動物尸體處理的技術與政策探討[J]. 甘肅畜牧獸醫，2011（6）：26-27.