沼气技术(shù)是一种(zhǒng)既可产生能源(yuán)又可治理农业污染的手段(duàn),特别适合(hé)在(zài)发展(zhǎn)中国家(jiā)的偏(piān)远地区进行推广应用。作为世界上沼(zhǎo)气技术(shù)利用(yòng)最广泛的国家,我(wǒ)国也将沼气技术(shù)作(zuò)为农业对外援助(zhù)的重(chóng)要组成部(bù)分。为深切落实“一带一路”战略的部署以及习近平总书(shū)记在第21届联(lián)合国(guó)气候变化(huà)大会中的承诺,沼气技术的对外援助(zhù)在今后一段时间必(bì)将在我国(guó)农业对(duì)外援助方面扮演重要的角色。
为给今后我(wǒ)国沼气(qì)技术对外(wài)援助项目提(tí)供(gòng)借鉴,本文主要(yào)介绍了4处近年(nián)来我国对(duì)外(wài)援(yuán)助的主要沼气项目的建设和运行情况,并对沼气(qì)技术(shù)对外援助提出了几点(diǎn)发展方向,以期(qī)为今(jīn)后沼气(qì)技术对外援助工作的开展提供(gòng)借鉴和指(zhǐ)导(dǎo)。
一(yī)典型沼气援外项(xiàng)目(mù)
总体来看,我国援外(wài)沼气工程建设项目不多,而且多为各国际组织投资建设。完(wán)全(quán)由(yóu)我(wǒ)国政(zhèng)府支持建设的(de)项目还很少。以下项(xiàng)目为近(jìn)十几年来最具代表性的几处(chù)援外(wài)工程建设项目(mù)。
突尼斯养鸡(jī)场(chǎng)沼气发电(diàn)示(shì)范工程由中国和突尼斯(sī)政府联合(hé)支持,建设地点位于突(tū)尼斯中部苏塞(sāi)市郊的私人农(nóng)场,该工程于1999年(nián)4月(yuè)动工,2000年4月投入运行(háng)。示范(fàn)工程处理鸡粪(fèn)及部分污水,厌(yàn)氧消(xiāo)化罐为(wéi)钢筋混凝土结构,有效容积300m3,采(cǎi)用厌氧滤器(AF)工艺,湿(shī)式储(chǔ)气柜为钢(gāng)结(jié)构(gòu),有效容积100m3。设计水力(lì)停留时间为20d,每天(tiān)平均进料量为15m3左(zuǒ)右。湿式储气柜(guì)水封池(chí)也作为沉淀池,沼液从(cóng)厌氧消化罐溢流出来进入到湿式储气柜水封池(沉(chén)淀池)进行二次(cì)发酵提升沼气发酵效率。而沉淀池中(zhōng)的一部(bù)分料液可(kě)再回流到集料池,起(qǐ)稀释(shì)和接种新(xīn)鲜鸡粪的作用,其余大部分发酵后(hòu)沼液(yè)作为(wéi)有机肥供(gòng)农(nóng)场种(zhǒng)植业(yè)施用。工程产生的沼气脱硫后(hòu)再经过(guò)流量计进行计量(liàng),然(rán)后进入湿式储气柜储(chǔ)存。由于是示范(fàn)项(xiàng)目,加上农(nóng)场本身用电(diàn)量(liàng)不大,所(suǒ)以采用2台(tái)24kW的发电机组。按照设计,该工程(chéng)每天可产生200m3沼气,发电量(liàng)可达300kW·h,实(shí)际运行中(zhōng)沼气产量达到300m3·d-1,即容积(jī)产气率可(kě)达1.0m3·m-3d-1,特别在夏天气温(wēn)高时更加(jiā)明显。
项(xiàng)目管理(lǐ)人(rén)员在中国(guó)技术专家指导下,一直在(zài)不断完善沼(zhǎo)气、沼渣(zhā)和沼(zhǎo)液(yè)的利(lì)用(yòng)。除(chú)发(fā)电用于照明、抽水、加工饲料、鸡舍升降(jiàng)温等之外,还直接将沼气用于(yú)做饭、烧锅(guō)炉、热水器等。一部分沼液经稀释后直接作肥料浇(jiāo)灌(guàn)周边(biān)农作物(wù)和橄榄(lǎn)树,一部(bù)分回(huí)流到集料池与新鲜鸡粪混合同(tóng)时起稀释和接种的作用,同时(shí)节约用(yòng)水量。沼渣经风干后用于农场改良土(tǔ)壤,也计划生产商品复合肥出售。经现场调查,施用(yòng)沼肥的橄(gǎn)榄树结果(guǒ)比未施沼肥的要(yào)提(tí)前1个(gè)月,并粒大饱(bǎo)满。同时,土壤质地和团(tuán)粒结构(gòu)都(dōu)有明(míng)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(ní)斯环保(bǎo)、可再生能源和农业等全国展览会上展(zhǎn)出(chū),并得到(dào)时(shí)任(rèn)突尼斯总统的赞赏。
坦桑尼亚沼气发(fā)电(diàn)工(gōng)程是世界上第一个以(yǐ)剑(jiàn)麻废弃物(wù)为主(zhǔ)要(yào)发酵(jiào)原料的沼气工程,由联合国工业(yè)发展组(zǔ)织资助。建设(shè)地(dì)点位于(yú)坦(tǎn)桑尼亚Tanga市(shì)Hale镇 。
剑麻是(shì)一种(zhǒng)硬质纤维原料,所(suǒ)以对预处(chù)理的要求较高。该工程原料(liào)的收集和(hé)调(diào)配包(bāo)括分离设备和收集装置两部(bù)分。分离设备(bèi)用于去(qù)除杂(zá)草和较长的(de)纤维;收集装(zhuāng)置用(yòng)于收集去除杂物的剑麻废水,作为原料暂存,然后(hòu)用泵打入酸(suān)化(huà)罐,该(gāi)装(zhuāng)置有效容积50m3,池内安装1台桨式搅(jiǎo)拌机和1台(tái)的潜污泵(bèng),搅(jiǎo)拌(bàn)器主要用(yòng)于剑麻废弃物原料的搅拌(bàn),使(shǐ)原料尽量均匀,潜污泵主要用于把混均后的剑麻废弃物料液泵(bèng)人酸化罐,进行酸化,使进料在6-8%之间。厌氧消化罐为地上式钢结构,有效容(róng)积1700m3,采用(yòng)完全混合(hé)式(CSTR )中温厌(yàn)氧消化工艺。罐内(nèi)设有热交换器,利用发电余热对罐体加热(rè),实现中温发酵。厌氧消化罐设置两套搅拌器(qì),额定(dìng)功率15kW。二级厌氧消化(huà)罐也为地上罐,有效(xiào)容(róng)积500m3,设(shè)有一套 15 kW的搅拌器。湿式(shì)储气柜为(wéi)地上钢结构(gòu),有效容积350m3。发电机组(zǔ)为(wéi)沼(zhǎo)气(qì)专用发电机组(zǔ),额定(dìng)功(gōng)率为180kW。
项目实(shí)施后,日(rì)均(jun1)产气1500m3,年产沼气50万m3,每立方米沼气发电1.5 kWh,年发电(diàn)约(yuē)75万kWh。因此(cǐ)利用剑麻废液进(jìn)行沼气发电(diàn)的(de)工程,可(kě)以实现废弃资源(yuán)的充分利用(yòng),能源效(xiào)益非(fēi)常显著(zhe)。工程(chéng)年(nián)发(fā)电约75万kWh,按当(dāng)地供应价每kWh0.15美元(yuán)计(jì)算,年(nián)可获利11.25万美元。工程运行(háng)后,每天可处(chù)理60m3的剑麻废液(yè),解决了当地剑麻加工产生的(de)大(dà)量废弃物的出路(lù)问题,同时有效治理了剑麻废液对周(zhōu)边天然河流和(hé)饮用(yòng)水的污(wū)染。该工程的实施,对保护水源,提高(gāo)当地环境质量(liàng),保护当地群众的身体健康起到(dào)了不(bú)可估量(liàng)的作用。项目在治理了污染的(de)同(tóng)时,通过(guò)沼气(qì)发电(diàn),解决了周围(wéi)约300户群(qún)众用电问题,还可以提供一定(dìng)的炊事能源(yuán),减少薪柴砍伐。工程每(měi)天可产生约60m3有(yǒu)机(jī)肥,促进了当地农业的发展。该工程还(hái)可解(jiě)决5-8 人就业问题,并(bìng)且为剑麻废弃综合(hé)开发利用提供了一条(tiáo)有效的途径(jìng)。
朝鲜国家科学(xué)院恩情(qíng)养殖场沼气(qì)示范工程建设在朝鲜平(píng)壤(rǎng)市恩情(qíng)区,朝鲜(xiān)国家科学院养殖场内。该工程由(yóu)联合(hé)国亚洲及太平洋经济社会委员会(ESCAP)支持。于(yú)2011年进(jìn)行设(shè)计,2013年(nián)5月开工(gōng)建设(shè),同年7月启动运(yùn)行。该工程土(tǔ)建工(gōng)程由(yóu)朝鲜国家科学院负责完成,设备采购、运输及安(ān)装调试(shì)和技术(shù)支持工作由农(nóng)业部沼气科学研究所负责完成。
示范工程(chéng)处理(lǐ)朝鲜国(guó)家科学院养殖(zhí)场存栏约300头猪的粪尿(niào)污水。主要设(shè)施为30m3地下水压式(shì)钢(gāng)筋混凝土沼气池,发电机房,沼气(qì)管沟等。主要(yào)设备有:10kW静(jìng)音沼气(qì)发电(diàn)机组(zǔ)、脱(tuō)硫(liú)器、汽水分离器、家用沼气净化器(qì)、沼气流量计(jì)、沼气热水(shuǐ)器和(hé)沼气灯等(děng)。工程产生的沼气(qì)主要(yào)用(yòng)于养殖场(chǎng)办公(gōng)室人员炊事使(shǐ)用(yòng),多余沼气用于(yú)发电,补充部分用电的短缺(quē)。
关(guān)于工程的运行情况,据工程操作人员(yuán)介(jiè)绍该示范工程日产气(qì)量在8-10m3,容(róng)积(jī)产气率在0.3m·m-3d-1左右,总体(tǐ)运行情况(kuàng)良好。朝(cháo)鲜国(guó)家科学院恩(ēn)情(qíng)养殖(zhí)场人(rén)员对沼气工(gōng)程管(guǎn)理(lǐ)比(bǐ)较认真,这也是工程运行良好的一个重要的原因。关(guān)于沼气使用(yòng)方面,现在恩情养殖场食(shí)堂的炊事基本上已(yǐ)经(jīng)全部使用示范工程(chéng)所产生的沼气,同时也安装了几盏沼气灯(dēng),沼气热水器也可以正常(cháng)使用(yòng),但由于调研(yán)时间是夏季,所以热水器用的(de)不多。另外(wài),由于沼气管道有限,所(suǒ)以现在能使用上沼气的用户不(bú)多,造成所产生的沼(zhǎo)气不能完全使用,基于(yú)上述(shù)情(qíng)况,养殖场人员减(jiǎn)少(shǎo)了进料(liào)量来减少沼气的产量。同(tóng)时科(kē)学院(yuàn)专(zhuān)家也提出(chū)在由沼(zhǎo)气所提供一些沼(zhǎo)气管(guǎn)道,来满足(zú)更多用户(hù)使用沼气。该工程的(de)沼气发电机可以(yǐ)正常(cháng)启动,发电电压(yā)正常,但由于没有(yǒu)储气装置(zhì),沼气压力十分(fèn)不稳(wěn)定,另外(wài)总产气速率也不高,所以发电机应用较少(shǎo)。
据了解,朝鲜(xiān)在之前建(jiàn)设了数10处地下水压式沼(zhǎo)气池,但是(shì)普遍运行效果不(bú)好,池体(tǐ)漏气现(xiàn)象时有发生。朝鲜国家科学院相关人(rén)员对此项目十分重视,主(zhǔ)要(yào)负责人(rén)均为参(cān)加(jiā)过农业部沼气(qì)科学研究(jiū)所举(jǔ)办的沼气技(jì)术培训班人员(yuán),操作人(rén)员工作态度积(jī)极认真,所以该(gāi)工程(chéng)运行效(xiào)果(guǒ)很好,对朝鲜沼气技术的发展(zhǎn)能起到很好的示范 、指导作用。
不(bú)同于前3处援助工程,截止收(shōu)稿,摩尔多瓦项目目前还处在国内审批阶段,还没有开工建设。但是,摩尔(ěr)多瓦处于欧(ōu)亚两大洲的链(liàn)接(jiē)地带(dài),是“一带(dài)一路”战(zhàn)略构想中重要的组(zǔ)成(chéng)部(bù)分。该援助项(xiàng)目的实施,对落实“一带一路”战略构想、加(jiā)强我国(guó)与欧洲国家(jiā)在农(nóng)业领域的合作有深远的意义。该项目(mù)也为我国农(nóng)业部(bù)首(shǒu)次承担对欧(ōu)洲援助工程技术建设项(xiàng)目,其重要性不言而喻。
在双方专家的建议下,结合充分(fèn)调研和沟通的基础上,项目的建(jiàn)设(shè)规模如下:建(jiàn)设发酵装置容(róng)积为500m3的大型沼气(qì)工程l处,发酵装置(zhì)容积为(wéi)100m3的(de)中型沼气工程(chéng)2处,发酵装置(zhì)容积为6~10m3的户用型沼气池(chí)4处。该项(xiàng)目的实施可以解决(jué)摩尔(ěr)多瓦相关地区至少(shǎo)约500户居民(mín)的生活用能问题,至(zhì)少约2000人会在该项目中受(shòu)益(yì)。
大(dà)型沼气工程计划建设正在(zài)Puhoi区奶牛养(yǎng)殖场区共(gòng)养殖(zhí)奶牛(niú)约500头,羊(yáng)200只(zhī)。其中有约200头(tóu)奶牛养殖在一个养殖场内。中(zhōng)型沼(zhǎo)气工程计划建设在Orhei区东正教会奶牛场和畜(chù)牧兽(shòu)医生物科学技术研(yán)究所。Orhei区东(dōng)正教会奶牛场有奶牛25头,其(qí)中(zhōng)11头为小牛,猪20只,山羊21只,马3匹,约250只鸡等家禽(qín),养殖舍距(jù)教堂约500m。教堂有农田2公顷紧邻教堂(táng),种植黄瓜、西红柿(shì)等蔬(shū)菜(cài)。在此教(jiāo)堂的共有60个工(gōng)人,附近居民约30户,此前(qián)的生活用能是(shì)薪柴(chái)、天然气(qì)、电(diàn)和地下水(shuǐ)。畜(chù)牧兽医生物科(kē)学技术(shù)研(yán)究(jiū)所为国(guó)有研究(jiū)所,目前养(yǎng)殖200头(tóu)奶牛,600只(zhī)羊,100只(zhī)兔,养殖舍(shě)采用干(gàn)清粪(fèn)方式将粪便收(shōu)集,粪(fèn)便堆肥后(hòu)部分用作(zuò)有机肥料,其(qí)余(yú)没有经(jīng)过任(rèn)何处理丢(diū)弃。该养殖场共(gòng)有1500公顷土地种植谷物,可用来消纳沼渣沼(zhǎo)液。但是该(gāi)研究所(suǒ)生产(chǎn)耗电量较大,每天约用电约700kW h,每月电(diàn)费约450001ei(约15000人民币),所以目前该研究(jiū)所养殖量仅为最大容(róng)量的(de)30%,所以计划(huá)建设沼气工程来补充一部分的能源消耗(hào)。户用沼(zhǎo)气池则根据摩方要求(qiú)选择建设地(dì)点(diǎn)。
二沼(zhǎo)气援外项目的特点
相对于国内来说(shuō),国外(wài)的土(tǔ)地普遍较(jiào)为宽广,民(mín)众对环(huán)境污染的认识程度(dù)也比较(jiào)低,所以根据现场与资料(liào)调(diào)研的情况看,对外援助的沼(zhǎo)气项目多以解决当地能源供应(yīng)问题为主(zhǔ)要的建设目的,环境治理方面体现的(de)作用稍微差一些。针对(duì)发展中国家现状(zhuàng),沼气(qì)援外项目(mù)普(pǔ)遍选择地下水压式沼气池(chí)或完全混合式(CSTR )厌氧(yǎng)消化(huà)工(gōng)艺(yì)等应用(yòng)广泛、技术成熟(shú)的(de)工艺技(jì)术。设(shè)备、装备的选(xuǎn)择(zé)也必(bì)须考虑操作简便、运行(háng)可靠(kào)。这(zhè)样才能保证项目(mù)长期(qī)稳定的运行(háng)。由于(yú)与一些(xiē)国家的联系和沟通(tōng)存在(zài)一(yī)些问(wèn)题,所(suǒ)以部分援外项目的后(hòu)期项(xiàng)目运行情况跟踪做得并不好。对工(gōng)程的运行情(qíng)况不了解,无法发(fā)现工程的设计(jì)、建(jiàn)设(shè)和运行方面(miàn)存在的问题并分析原因(yīn)。
三沼气援(yuán)外项目的(de)发展方向
沼气技术对外援助作为我国农业“走(zǒu)出(chū)去(qù)”的一部分,同样承载了(le)扩大对外开(kāi)放(fàng)、提升农业竞争力的多(duō)重任(rèn)务,同(tóng)时也(yě)面临着统筹(chóu)国内、国际两个(gè)市场(chǎng),科(kē)学谋划、合理布局、突出重(chóng)点、优化方式等新(xīn)要求。在总结沼气工程对外援(yuán)助以及大农业(yè)的援外工(gōng)作经验,今后沼气对外援助的发展应为(wéi)以(yǐ)下几(jǐ)个方面。
沼气技术是连(lián)接种植业和养殖业(yè)循环利用的核心,它(tā)可以(yǐ)利用种养殖业废弃物生产能源,沼(zhǎo)液还可以回用作(zuò)为有机肥料。单纯的生产能源或者处理废弃物并不能发(fā)挥沼(zhǎo)气技术的最大优势。而且,脱离了种养殖业(yè),沼气技术(shù)的行(háng)业(yè)影(yǐng)响还比较小。所以,在农业对外援(yuán)助时,沼气技术必须依托种植业和养殖业发展(zhǎn),形成(chéng)能源生(shēng)态(tài)循(xún)环利用模式。
针对科研(yán)单位和高校在援(yuán)外项目(mù)实施上存在的(de)体制僵化、人员出国指标限制等问题。应扶持(chí)龙头企业牵(qiān)头(tóu)承担对(duì)外援助项目(mù)。支持在境外已有投资建设基础(chǔ)的(de)企(qǐ)业承担(dān)项目。在政(zhèng)策上为企业(yè)发(fā)展境外项 目营(yíng)造 良好(hǎo)环境。
沼气工(gōng)程的(de)建设(shè)、运行俗称“三(sān)分(fèn)建(jiàn),七分管”,在境外建设沼(zhǎo)气(qì)工程项目(mù)在后期工程维护方(fāng)面存在一定的困难(nán) 。要解决这个问题,一(yī)方面在工程建设过程中尽(jìn)量减少在后期运行(háng)维护中可能存在的问题;另一方(fāng)面,加强对外方人员的技术培训,使其具备(bèi)独立操作、维护的(de)能力。
通常情况下,农业对外(wài)援助项目由商务部、农业部(bù)、我国驻(zhù)外机构、相关科研(yán)院所和(hé)企业共同(tóng)参与,有时还有国际机构参(cān)加,同时还(hái)需和受援(yuán)国(guó)政(zhèng)府及相关机构(gòu)进行沟通。所以,从项目的前(qián)期调研到项目(mù)后期运行管护过程中,项(xiàng)目各参(cān)加单位必须加强沟通、避免因为(wéi)未及时沟通所(suǒ)造成工程质量、工期及造价(jià)问(wèn)题。
节(jiē)选来源(yuán):农业部沼气科学研究所《中国典型援外(wài)沼气项目浅(qiǎn)析(xī)》,文字(zì)转载自@沼气圈