沼气可以用来发电、照明、做饭,沼渣、沼液等沼肥可以广泛用于种养业,建一个沼气工程,就相当于串起了一条循环生态农业的产业链。
首都师范大学教授、北京新能源与可再生能源协会副理事长周孟津已从事沼气应用研究数十年,上个世纪80年代他就参与了留民营等沼气工程的建设,出版过《沼气实用技术》等著作,并起草了农村家用沼气发酵工艺的国家标准。
回顾北京沼气应用的历史,他感慨万千:“沼气发酵是人类利用自然规律的一个杰作,它完全符合以科学发展观为指导的循环经济和生态农业,沼气应用将随着技术进步的加快变得越来越红火。”
特色:大型沼气工程
周孟津介绍,上世纪80年代北京农村主要使用的是小型沼气池,到90年代末才开始实施大型沼气利用工程。1998年在留民营、琉璃河三街、南韩继建的3座沼气站至今仍正常运转,已成为北京市沼气利用的典范工程。
此后,受政策及技术水平的限制,北京农村的沼气应用及研究一度处于停滞状态。
但进入21世纪以来,在新农村建设、国家新能源发展需求等因素的影响下,沼气综合利用进入了蓬勃发展的阶段。仅2006~2008年,北京市农村地区就兴建了大中型沼气工程近100座。
“沼气发酵取出了有机物中的能量——沼气,剩余的沼渣、沼液还是良好的活性有机肥料。沼气发酵是农业循环经济的重要一环。”周孟津介绍说。
在沼气综合利用方面,亮点工程当属延庆县的德青源2兆瓦沼气发电工程。这家以生产鸡蛋为主的企业每天要产生400多吨鸡粪和废水,原来处理起来很头痛。后来,其兴建的1.2万立方米的沼气池不但有效地处理了生产产生的鸡粪和废水,更可以日产沼气2万立方米,日发电4万度,沼渣、沼液还被用作当地果树和玉米的肥料。沼气发电的余热还可以为沼气池加温。
大兴区则通过留民营村沼气应用的实践,在沼气工程建设、沼气综合利用方面积累了丰富的经验。
2008年,留民营村建设了首个大型沼气七村联供示范工程。工程利用当地生态养鸡场的畜禽粪便资源,通过建设集中输气管道,向周边7个村1690户供应燃气,实现了多村联供的发展新模式,促进了生物质资源利用的集约化的发展。
有数据显示,截至2007年底,我国农村沼气用户已达2650万,年产沼气102亿立方米,已建各类养殖场沼气工程2.66万处,为农户直接增收节支130亿元。
随着中央扩大内需政策的出台,针对沼气利用的投资不断增加,农村沼气将迎来黄金发展期。
模式:由环保向生态转变
伴随着沼气工程建设的兴起和工程规模的不断扩大,北京农村沼气应用的模式及技术也在迅速调整步调。
周孟津告诉记者,多年来一直在强调沼气发酵污水的达标排放,但处理成本过高的问题也一直制约着沼气在我国的应用与推广。
把用畜禽粪便生产沼气剩余的沼渣、沼液当污水处理,不仅造成肥分的浪费,而且会大大提高沼气发酵的成本。这种花费大、产气少、浪费资源,并且以达标排放为特征的沼气应用模式被称为能源环保模式。
顺义区北郎中村曾以此模式建起沼气站,但处理污水的成本过高,最后只得进行改造。
而以留民营村沼气利用为代表的能源生态模式则逐渐得到了大家更大程度的认可。在这种模式中,畜禽粪便产生沼气、沼渣、沼液,沼气被用于发电、供热、做饭,沼渣、沼液则被当做农作物的有机肥生产绿色食品,从而避免了污水处理,同时为循环农业、生态农业提供了新的思路。北京市近几年兴建的沼气工程大都采取了这种模式。
应用模式的改变不仅是对可再生能源利用思路的转变,其背后也还蕴藏着复杂的技术演进过程。
厌氧消化器(沼气池)是沼气工程的核心设备,选择厌氧消化器工艺是决定畜禽粪便沼气集中供气工程能否长期、高效、稳定运行的关键。
而能源生态模式要将全部畜禽粪便进行沼气发酵,畜禽粪便中含有大量悬浮固体,对原有的沼气发酵工艺提出新的挑战。所以“九五”期间,首都师范大学研究了适用于高悬浮固体发酵的“升流式固体反应器”(USR)。
该反应器使畜禽粪便中的固体颗粒物和发酵微生物能够长时间滞留在消化器内,从而提高了产气率。该工艺现已成功应用在留民营、琉璃河三街、南韩继3座沼气站达10年时间。
“USR具有结构简单、原理先进、效率较高、管理容易的特点,北京市近几年兴建的大中型沼气工程中80%都使用了这种反应器。”周孟津说。
需求:跟踪研究沼气应用
十余年的发展,使北京畜禽粪便沼气工程技术迅速进步。节能减排和新农村建设的需要以及政府的大力推动和支持,也促使沼气工程建设不断发展。
虽然前景喜人,但现实中存在的一些问题仍然使周孟津感到忧虑。例如,现在很多人还没有意识到沼渣、沼液作为活性有机肥的显著功效。
“政府应加强对沼肥使用的宣传,鼓励农民使用沼渣、沼液,还要解决沼肥使用的具体技术问题。”
他指出,对农民而言,过去使用的是固体肥料,便于和农时结合。而沼肥是液态肥,运输储存和使用方法都成问题。沼气站一年四季都在生产沼气,我们不仅要考虑储存池的规模,还要考虑所产生的肥料如何与农时更好地结合。
他说:“现在在建的沼气站一般都会建设能够储存100天左右的储存池。农民如果有需要,沼气站完全可以把沼肥送到农民家,甚至帮助农民施到地里。”
政府则应该加强对沼肥的宣传,出台具体的鼓励措施,同时不断完善使用手段,如发展管道输送、配置运肥车,修建田间的储存池等,为农民使用沼肥提供便利。
另一方面。沼气站要持续发展,还要考虑成本和赢利的问题,要考虑如何实现市场化运营。
还有一个突出的问题是对沼气集中供气工程的工程化研究仍显不足。
他强调:“弄清这些基本问题,才能对目前使用较多的工艺进行比较,为后续工程建设的工艺选择和设计提供依据。所以我们还要对这方面给予更多的关注。”