沼气(qì)技术(shù)是一种(zhǒng)既可产生能源又可治理(lǐ)农业(yè)污染的手段,特别(bié)适(shì)合在发展中国家(jiā)的偏远地区进行推广应用。作为(wéi)世界上沼气技术利用最广泛(fàn)的(de)国家,我国也将(jiāng)沼气技术作为农业(yè)对外援(yuán)助的重要组成部分。为深切落实“一带一路”战略(luè)的部署以及习近平总书记在(zài)第21届联合国气(qì)候变(biàn)化大会中的承诺,沼气技术的(de)对外援助在今(jīn)后一段时(shí)间(jiān)必将在我国农(nóng)业对外援助方面扮演重要的角色。
为给今后我国沼气技(jì)术对(duì)外援助项目提供借鉴,本文主要介(jiè)绍了4处近年来我国对外援助的主要沼(zhǎo)气(qì)项目的建(jiàn)设(shè)和运(yùn)行情况,并对沼气技(jì)术对(duì)外(wài)援助提出了几点发(fā)展方向,以期为今后沼(zhǎo)气技术对(duì)外(wài)援(yuán)助工(gōng)作的开(kāi)展提(tí)供借鉴和(hé)指导。
一典型沼气援外(wài)项目
总体来看,我(wǒ)国援外沼气工程建设项目不多(duō),而且多为各国(guó)际组(zǔ)织投资建设。完全由我国政府支持建设的项目(mù)还很少。以下项目为近十几年来最具(jù)代表性的几处(chù)援外工程(chéng)建设项目。
突尼斯养鸡(jī)场(chǎng)沼气发电示范工程由(yóu)中国和突尼斯政(zhèng)府联合支(zhī)持,建设地点位于(yú)突尼斯中部苏(sū)塞市郊(jiāo)的私人农场,该(gāi)工程于1999年4月动工,2000年4月投入运(yùn)行。示(shì)范工程处(chù)理鸡粪及(jí)部分污水,厌(yàn)氧(yǎng)消化罐(guàn)为钢筋混凝土结构(gòu),有效(xiào)容(róng)积300m3,采用厌氧滤器(AF)工艺,湿式储气柜为钢结构(gòu),有(yǒu)效容积(jī)100m3。设(shè)计水力停留时(shí)间为20d,每天平均进料(liào)量为15m3左右。湿式储气柜水封池也作为沉淀池,沼液(yè)从厌氧消化罐溢流出来进入到湿式储气柜水封(fēng)池(chí)(沉淀(diàn)池)进行二次发酵提升沼(zhǎo)气发(fā)酵效率。而沉(chén)淀(diàn)池中的一部分(fèn)料液可再回流到集料池,起稀释和(hé)接种新鲜(xiān)鸡粪的作(zuò)用(yòng),其余大部(bù)分发酵后沼(zhǎo)液作为有机肥供农场种(zhǒng)植业施用。工(gōng)程产生的沼气脱硫后(hòu)再经过流量计进行计(jì)量(liàng),然(rán)后进(jìn)入湿式(shì)储气柜储存。由于是示范项(xiàng)目,加上(shàng)农场本(běn)身用电量(liàng)不大,所(suǒ)以采用2台24kW的发电(diàn)机组。按照设计,该(gāi)工程每天可产(chǎn)生200m3沼气,发(fā)电量可(kě)达300kW·h,实际运(yùn)行中沼气产量达到300m3·d-1,即(jí)容积(jī)产气(qì)率可达1.0m3·m-3d-1,特别在夏天气温高时更加明显。
项目管理人(rén)员在中国技术专(zhuān)家(jiā)指导下,一(yī)直在不断完善(shàn)沼(zhǎo)气、沼渣和沼(zhǎo)液的利(lì)用。除(chú)发电用于照明、抽水、加(jiā)工饲料(liào)、鸡舍升降(jiàng)温等之外,还直接将沼气用于做饭、烧锅炉、热水器等。一部分沼液经稀释后直接作(zuò)肥料浇灌周边农作(zuò)物(wù)和橄榄树,一部分(fèn)回流到集料池与(yǔ)新鲜(xiān)鸡粪混合同时起(qǐ)稀(xī)释和接种(zhǒng)的作用,同时节约用水量。沼渣经风干后用于农场改良土壤,也计划生产(chǎn)商品复(fù)合(hé)肥出售。经现场调查(chá),施用(yòng)沼肥的橄榄(lǎn)树结(jié)果比未施沼肥的要提前1个月,并粒大(dà)饱(bǎo)满。同(tóng)时,土壤质地和(hé)团(tuán)粒结构都有明显的改(gǎi)善。
工程(chéng)运行几年(nián)后,运行效果保持不(bú)错(cuò)。该工程(chéng)的实体模型也经常在突尼斯环保、可再生(shēng)能源和农业等(děng)全国展览会上展(zhǎn)出,并(bìng)得到时(shí)任突尼斯总统的赞赏。
坦桑(sāng)尼亚沼气发电工程是世(shì)界上第(dì)一个以剑麻(má)废弃物为主要发(fā)酵原料的沼气工程,由联合国工业发展(zhǎn)组织(zhī)资助。建设地点位于坦桑尼亚Tanga市Hale镇 。
剑麻(má)是一(yī)种硬质纤(xiān)维原料(liào),所以对预(yù)处(chù)理的(de)要(yào)求较高。该工程原料(liào)的(de)收(shōu)集和调配包括分离设备和收集装置两部(bù)分。分离设备用(yòng)于(yú)去除杂草和(hé)较长的纤维;收(shōu)集装(zhuāng)置用于收集去除杂物的剑麻废水,作为(wéi)原料暂存(cún),然后用泵打入酸化罐,该装置有效容积50m3,池内安装1台桨式搅(jiǎo)拌机和1台的潜污泵,搅拌器主(zhǔ)要用于剑麻废弃物原(yuán)料的搅(jiǎo)拌,使原(yuán)料尽量均匀,潜污泵主要(yào)用于把混均后的(de)剑麻废弃物料液(yè)泵人(rén)酸化(huà)罐,进行酸化,使进料在6-8%之间。厌氧消化罐为地上式钢(gāng)结构,有效容积(jī)1700m3,采用完全混合式(CSTR )中温厌氧消化工艺。罐内设有热交换器,利用发电(diàn)余热对罐体加热,实现中温发酵。厌氧消化罐(guàn)设置两套(tào)搅拌器,额(é)定功率15kW。二级厌氧(yǎng)消化罐也为地上罐,有效容积500m3,设(shè)有一套 15 kW的搅拌器。湿式储气柜为地上钢结构,有效容积350m3。发(fā)电机组为沼气专用发电机组,额定功(gōng)率(lǜ)为180kW。
项目实施后,日(rì)均(jun1)产气(qì)1500m3,年产(chǎn)沼气50万m3,每立方(fāng)米沼气发电1.5 kWh,年发电(diàn)约75万kWh。因此利(lì)用剑麻废液进行(háng)沼气发(fā)电的工程,可(kě)以实现废弃资源的充分利用,能源效益非常显著。工程(chéng)年发电约75万kWh,按当地(dì)供应价每kWh0.15美元计算(suàn),年可(kě)获利(lì)11.25万美(měi)元(yuán)。工程运行后,每天可处理60m3的剑(jiàn)麻废液(yè),解决了当地剑(jiàn)麻加工产生的大(dà)量废弃物的出路问题,同时有效治理(lǐ)了剑麻废液对周边天然河流和饮用水(shuǐ)的污染。该工程的实施,对保(bǎo)护(hù)水源,提(tí)高当地环境质量,保护当(dāng)地群众的身体健康起到了不可估量的作用。项目在(zài)治理(lǐ)了污染的同(tóng)时(shí),通过沼气(qì)发电(diàn),解决了周围约300户(hù)群众用电问题,还(hái)可以(yǐ)提(tí)供一定的炊(chuī)事能源,减少薪(xīn)柴砍伐。工(gōng)程每天可产生约60m3有机肥,促进了当地农业的发展。该工程(chéng)还可(kě)解(jiě)决5-8 人就业问题,并且为剑麻废弃(qì)综合(hé)开发利用提供了一条有(yǒu)效的(de)途径(jìng)。
朝鲜国家(jiā)科学(xué)院恩情养殖场(chǎng)沼气(qì)示范工程建设在(zài)朝鲜平(píng)壤市恩情(qíng)区,朝鲜国家科学院养殖场内。该工程(chéng)由(yóu)联(lián)合国亚洲及太(tài)平洋经济社会(huì)委员会(ESCAP)支(zhī)持。于2011年进行设计,2013年5月开工(gōng)建设,同年7月启动运行。该工(gōng)程土建工程由朝鲜国家科学(xué)院负(fù)责完成,设备采购、运输及安装(zhuāng)调试(shì)和技术支持(chí)工作由农业部沼气科学研究所(suǒ)负责完(wán)成。
示范(fàn)工程处理朝鲜国家科学院养殖(zhí)场(chǎng)存栏约300头(tóu)猪的粪尿(niào)污水。主要设施为(wéi)30m3地下水压式钢筋混凝土沼气池,发电(diàn)机房,沼气管沟等(děng)。主要设备有(yǒu):10kW静音(yīn)沼气发(fā)电机组、脱硫器、汽水分离器、家用沼气净化器、沼(zhǎo)气流量计、沼气热水器和沼气灯等。工程产(chǎn)生的沼气(qì)主要用(yòng)于养殖场办公室人员炊事使用,多余沼气用(yòng)于发电,补充部分用电的短缺(quē)。
关于工(gōng)程的(de)运行情况,据工程操作人员介绍(shào)该示范工(gōng)程日产气量在8-10m3,容积产气率在0.3m·m-3d-1左右(yòu),总体运行情况(kuàng)良好。朝鲜国家科学院恩情养殖场人员对沼气工程(chéng)管(guǎn)理比较认真,这也是工程运行(háng)良好的一个重要的原因。关于沼气(qì)使用方面,现在恩情养殖(zhí)场(chǎng)食堂的炊事基本上已经(jīng)全部使用示(shì)范(fàn)工程所产生的沼气,同时也安装了几盏沼气灯,沼气热水器也(yě)可以正常使用(yòng),但由于调(diào)研时间是夏季,所以热(rè)水器用(yòng)的不多。另外(wài),由于沼气管(guǎn)道有限,所以现在能使用上沼气的用户不多(duō),造成所产生的沼气不能完全(quán)使用,基于上述情况,养(yǎng)殖场人(rén)员减少了(le)进料量来减少沼气的产量。同时科学院专家也提出在由沼气所(suǒ)提供一些沼(zhǎo)气管道,来满足(zú)更多(duō)用户使用沼气。该(gāi)工程(chéng)的沼气发电机可以正常启动,发电电压正常,但(dàn)由于(yú)没有储气装置(zhì),沼(zhǎo)气(qì)压力十(shí)分不稳定,另外总产气速率也不高,所以发电机应用较少。
据了解,朝鲜在之前建(jiàn)设(shè)了(le)数10处地(dì)下水压式沼气池,但(dàn)是普遍(biàn)运行效果不好,池体漏气现(xiàn)象时有(yǒu)发(fā)生。朝鲜(xiān)国家(jiā)科学(xué)院相(xiàng)关人员对此项目十分重(chóng)视,主要负责人均为参(cān)加过农(nóng)业部沼气科学研究所(suǒ)举(jǔ)办(bàn)的沼气技术培训(xùn)班人员,操作人员工作态度(dù)积极认(rèn)真,所以该工(gōng)程运行效果很(hěn)好,对朝鲜(xiān)沼气技术的发展能(néng)起到很好的示范 、指导(dǎo)作用。
不同于前3处援助工程,截(jié)止收稿,摩尔多瓦项目目前还处在(zài)国(guó)内审(shěn)批阶段,还没有开工建设。但是,摩尔多瓦处于欧亚两大洲的链接地(dì)带,是“一带一路”战略构想中重要的组(zǔ)成部分。该援助项目的实(shí)施(shī),对落实“一带一路”战略(luè)构(gòu)想、加强(qiáng)我国(guó)与欧(ōu)洲国家在农业领域的合(hé)作有深(shēn)远的意义(yì)。该项目也为我国农业部首次(cì)承担对欧洲援助工程技术建设项目,其重要性不言(yán)而喻。
在双方专(zhuān)家的(de)建议(yì)下,结合充分调研(yán)和沟通(tōng)的基础(chǔ)上,项目的建(jiàn)设规(guī)模(mó)如(rú)下:建(jiàn)设发(fā)酵装(zhuāng)置容积为(wéi)500m3的(de)大型沼气工程l处,发酵装置容(róng)积为100m3的中型沼(zhǎo)气(qì)工程(chéng)2处(chù),发(fā)酵装置容积为6~10m3的户用型沼气池(chí)4处(chù)。该项目的实施可以解决摩尔多瓦相关地(dì)区至(zhì)少约500户(hù)居民的生(shēng)活用(yòng)能问题,至少(shǎo)约(yuē)2000人(rén)会在该(gāi)项目中受益。
大(dà)型沼气(qì)工(gōng)程计划建设正在Puhoi区奶(nǎi)牛养殖场区共(gòng)养殖奶牛约500头,羊200只。其中有(yǒu)约200头奶牛养殖(zhí)在一(yī)个养殖场(chǎng)内。中型沼气工程计划建设在Orhei区东正(zhèng)教会(huì)奶牛(niú)场和畜(chù)牧兽医(yī)生物科学技术(shù)研(yán)究所。Orhei区东正教会奶牛(niú)场有奶牛25头,其(qí)中11头(tóu)为小牛(niú),猪20只,山羊(yáng)21只,马3匹,约250只鸡(jī)等家(jiā)禽,养殖舍距(jù)教(jiāo)堂约500m。教堂有农田2公顷紧邻教堂,种植(zhí)黄瓜(guā)、西红柿等蔬菜。在此教(jiāo)堂的共有60个(gè)工人,附近居(jū)民约30户,此前的生活用能(néng)是薪柴、天然气、电和地下水(shuǐ)。畜牧兽医生物科学技术(shù)研究所为国有研究所,目(mù)前养殖200头奶牛,600只羊,100只兔,养殖舍采用干清粪方式将(jiāng)粪便收集,粪便堆肥后部分用作有机肥料(liào),其余(yú)没有经过(guò)任何处理丢(diū)弃。该(gāi)养殖场共有1500公顷土地(dì)种植谷物,可用来消纳沼渣沼(zhǎo)液。但是该(gāi)研究所(suǒ)生产耗电量较大,每天约用电约700kW h,每(měi)月电费约(yuē)450001ei(约15000人民币(bì)),所以目前该研究所养(yǎng)殖量(liàng)仅为最大容量的30%,所以(yǐ)计划建设沼气(qì)工程来补充一部分的(de)能源消耗。户用(yòng)沼气池(chí)则根据摩方要求选择建(jiàn)设地点。
二沼气援外项目的特点(diǎn)
相(xiàng)对于国内来说,国外的(de)土(tǔ)地普遍较为宽(kuān)广(guǎng),民众对环境污染的(de)认识程度也比(bǐ)较低,所以根据(jù)现场与资料调研的情况看(kàn),对外(wài)援助的沼气(qì)项(xiàng)目多以解决当地能源供应问题为主要的建设目的(de),环境治理方面体现的(de)作用(yòng)稍微差一些。针对(duì)发展中国家现状,沼气援外项目普遍(biàn)选择地下水(shuǐ)压式沼气池或完全混(hún)合(hé)式(CSTR )厌氧消化(huà)工艺等应用广泛、技术成熟的(de)工(gōng)艺技术(shù)。设(shè)备、装备的选择也必须考虑(lǜ)操作简便、运(yùn)行可(kě)靠。这样才能保证项目(mù)长期稳定的运行。由于与一些(xiē)国家的联系和沟通存在一些问(wèn)题,所以部分援(yuán)外项目(mù)的后期项目运(yùn)行情况跟(gēn)踪做得并不好(hǎo)。对工程的运行情况不了解,无法发现工程(chéng)的设计、建(jiàn)设(shè)和运行方面存在的问题并分析原因。
三沼(zhǎo)气(qì)援外项(xiàng)目的(de)发展(zhǎn)方向
沼气技术(shù)对(duì)外援助作(zuò)为我国农业“走出去”的一部(bù)分(fèn),同(tóng)样承载了扩大对(duì)外开放(fàng)、提升农业竞争力(lì)的多(duō)重(chóng)任(rèn)务,同时也(yě)面临着统筹(chóu)国内、国(guó)际两个市场,科(kē)学谋(móu)划、合理布局、突出重点、优化方式(shì)等新(xīn)要求。在(zài)总结沼气工程对外(wài)援助以及大农业的(de)援外工作经验,今(jīn)后(hòu)沼气对外援助的发(fā)展应为以下几个方面。
沼气技(jì)术是(shì)连接种植业和(hé)养殖业循(xún)环利(lì)用的核(hé)心,它可以利用种养(yǎng)殖业废弃物生产(chǎn)能源,沼液还可(kě)以(yǐ)回用(yòng)作为有机肥料(liào)。单纯的生产能源或者处理(lǐ)废弃物并不能发(fā)挥沼气技(jì)术的最大(dà)优势。而且,脱离了种养殖业,沼气技术的行业影响还(hái)比较小。所以,在农业(yè)对外援助时,沼气技术必须(xū)依托种(zhǒng)植业和养殖业发展(zhǎn),形成能(néng)源生态循环利用模式。
针对科研单位和高校在援外项目实(shí)施上存(cún)在的体制僵化(huà)、人员出国指标限制等问题。应扶持龙头(tóu)企业(yè)牵(qiān)头承担对外援助项目。支持在境外已有投资建设基(jī)础的企业承(chéng)担(dān)项目。在政(zhèng)策(cè)上为企业发(fā)展境外项 目营造 良好环境(jìng)。
沼气工(gōng)程的建设、运行俗称“三分建,七(qī)分管”,在境(jìng)外(wài)建设沼气(qì)工程(chéng)项(xiàng)目在后期工程维护(hù)方面存在一定的困(kùn)难 。要解决这个问题,一方面在工程建设过程(chéng)中尽量(liàng)减(jiǎn)少在后期运行(háng)维护中可能存在的问题(tí);另(lìng)一方面,加强对外方人员的技术培(péi)训(xùn),使其具备独立操作、维护的能力。
通常情况下,农业对外援助(zhù)项目由商务部、农(nóng)业部、我(wǒ)国驻外机(jī)构、相关科研院所和企业共同参与(yǔ),有时还有国际机构参(cān)加,同时还需和受援国政府及相关机构进(jìn)行(háng)沟通。所(suǒ)以(yǐ),从项目的前期调研到项目后期运行管护过程中(zhōng),项目各参加单位必须加强沟(gōu)通、避免因(yīn)为未及时沟通所(suǒ)造成工程质(zhì)量、工期及造价问题(tí)。
节选来(lái)源(yuán):农业部沼气(qì)科学研究(jiū)所《中国(guó)典型援外沼气(qì)项目浅析》,文字转载自@沼气圈