沼气技术(shù)是一种(zhǒng)既可产生能源又可治理农业污染的手(shǒu)段(duàn),特别(bié)适合在发展(zhǎn)中国家的偏(piān)远(yuǎn)地区进行推(tuī)广应(yīng)用(yòng)。作为世(shì)界(jiè)上沼气技术利用最广泛的国家,我国也(yě)将沼气技术作为农业对(duì)外援助的重要组成部分。为深(shēn)切落实(shí)“一带(dài)一(yī)路”战略的部署以及(jí)习近平总书记(jì)在第21届联合国气候变化大会中的承诺(nuò),沼气技(jì)术的对外援助在今后一段(duàn)时(shí)间必将在我国农业(yè)对外(wài)援助方面扮演(yǎn)重要的角色。
为给今后(hòu)我国沼气技(jì)术对外援助项目提供借鉴,本文主要(yào)介绍了4处近年来我国对外援助的主(zhǔ)要沼气项目的建(jiàn)设和运行情况,并对沼气技术(shù)对外(wài)援助提出了几点发展方向,以期为今后沼气技术对外(wài)援助工作的开展提供借鉴和(hé)指导(dǎo)。
一典型沼气援外项目(mù)
总(zǒng)体来(lái)看,我国援外沼气工程(chéng)建设(shè)项目不多,而且(qiě)多为(wéi)各国际组织投资(zī)建(jiàn)设。完全(quán)由我国政府支持建设的项目还很少。以下项目(mù)为近十几年来最具代(dài)表性的(de)几处援外工程建设(shè)项(xiàng)目。
突尼斯养鸡场沼气发电示范工程由中国(guó)和突(tū)尼斯政府联合支(zhī)持,建设地点位(wèi)于突尼斯中部(bù)苏塞市(shì)郊的私人农(nóng)场,该工(gōng)程于1999年4月动工,2000年4月投入运行。示范(fàn)工程处理鸡粪及部分污水,厌氧消化罐为钢(gāng)筋混(hún)凝土结构,有(yǒu)效容积300m3,采(cǎi)用厌氧滤(lǜ)器(AF)工艺,湿式储气柜为钢结构,有效容积100m3。设计(jì)水力(lì)停留时间为20d,每天平均进料量(liàng)为(wéi)15m3左右。湿式储气柜水封池也作(zuò)为(wéi)沉淀池,沼液(yè)从厌氧消化罐(guàn)溢流出来进入到(dào)湿式储气柜水封池(沉淀池(chí))进行(háng)二次发酵提(tí)升沼气(qì)发(fā)酵效率。而沉淀池中的一部分料液可(kě)再回流(liú)到集料池,起(qǐ)稀释和接种新鲜鸡粪的作用,其(qí)余大部(bù)分发酵(jiào)后沼液作为有机肥(féi)供农场(chǎng)种(zhǒng)植业施用(yòng)。工程(chéng)产(chǎn)生的(de)沼气脱硫(liú)后再经过(guò)流量计进(jìn)行计(jì)量(liàng),然后(hòu)进入(rù)湿式储气柜储(chǔ)存。由于是示(shì)范项(xiàng)目,加上农(nóng)场本身用电量(liàng)不大,所以采用2台24kW的发电机组。按照(zhào)设计,该工程每天可(kě)产(chǎn)生200m3沼气,发电(diàn)量可达(dá)300kW·h,实(shí)际运行中沼气(qì)产量达到300m3·d-1,即容积(jī)产(chǎn)气(qì)率可达1.0m3·m-3d-1,特别在夏天气(qì)温高时更加明显。
项目管理人员在中国技术(shù)专家指导下,一(yī)直(zhí)在不(bú)断完善沼气、沼渣(zhā)和沼液的利用。除发电用于照明、抽水(shuǐ)、加工饲料、鸡舍升降温等(děng)之外,还直(zhí)接将沼气(qì)用(yòng)于做饭、烧锅(guō)炉、热(rè)水器等。一部分沼液经稀释后直接作肥(féi)料浇灌周边(biān)农作物和橄(gǎn)榄树(shù),一部分回流到集料池与新鲜鸡粪混合同时起稀释和接种的(de)作用,同时节约(yuē)用水(shuǐ)量(liàng)。沼渣(zhā)经(jīng)风干后用于农场改良土壤(rǎng),也计划生产商品复合(hé)肥出售。经现场调查,施用沼肥的橄榄树结果比未施沼肥的要提前1个(gè)月,并粒大饱满。同时,土壤(rǎng)质(zhì)地和(hé)团粒结构都有明显的改(gǎi)善。
工程运行几(jǐ)年后,运行效(xiào)果保持(chí)不错。该工程(chéng)的实体(tǐ)模(mó)型也经常(cháng)在突尼斯(sī)环(huán)保、可再生能源和农业等全国展览会上展(zhǎn)出,并得(dé)到时任突尼斯总统的赞(zàn)赏。
坦桑尼(ní)亚沼气发电工(gōng)程是(shì)世界上第(dì)一个以(yǐ)剑(jiàn)麻废弃物为主要发酵原料的沼气(qì)工程,由联(lián)合国工(gōng)业发展组织资助。建设地点位(wèi)于坦桑尼亚Tanga市Hale镇 。
剑麻是(shì)一(yī)种硬(yìng)质纤维原料,所(suǒ)以(yǐ)对预处理的要(yào)求较高。该(gāi)工程原料的收(shōu)集和调配包括分离设备和收集(jí)装置两部分。分(fèn)离设备用于去除杂(zá)草和较长的纤维;收集装置用于收集去除(chú)杂物的剑(jiàn)麻(má)废(fèi)水,作(zuò)为原料暂存,然(rán)后用泵(bèng)打入酸化罐,该装(zhuāng)置有效(xiào)容(róng)积50m3,池内安装1台桨式搅拌机和1台(tái)的潜污泵,搅拌器主要(yào)用于(yú)剑麻废(fèi)弃物原料(liào)的搅拌,使原料尽量(liàng)均匀,潜污泵主(zhǔ)要用于把混均后的(de)剑麻废弃物料液泵人酸化罐(guàn),进行酸化,使进料在6-8%之间。厌氧消(xiāo)化罐为地上式钢结构,有效容积1700m3,采用完全混合式(CSTR )中温厌(yàn)氧消化工(gōng)艺(yì)。罐内(nèi)设有热交换器,利用发电余热(rè)对罐(guàn)体加热,实现中温发酵。厌氧消化罐(guàn)设置两(liǎng)套(tào)搅拌器,额(é)定功率15kW。二级厌氧(yǎng)消化(huà)罐(guàn)也为地上罐,有效容积(jī)500m3,设有一套 15 kW的(de)搅拌器。湿式储气柜为地上钢结构,有效容(róng)积350m3。发(fā)电机组为沼气专用发电机组(zǔ),额定功(gōng)率为180kW。
项目实施后,日均(jun1)产气1500m3,年产沼气50万m3,每立方米沼气发电1.5 kWh,年发电约75万kWh。因此(cǐ)利用剑(jiàn)麻废液进行(háng)沼气(qì)发电(diàn)的工程(chéng),可以实现废(fèi)弃资源的(de)充分利用,能(néng)源效益非常显著(zhe)。工程年发电约75万kWh,按当地(dì)供应价每kWh0.15美元计算,年可获利(lì)11.25万美元。工程运行后,每天可处理60m3的剑麻废液,解(jiě)决了(le)当(dāng)地剑麻加工产生的大量废(fèi)弃物的出路问题(tí),同(tóng)时有效(xiào)治理了剑麻废液对周边天然(rán)河流(liú)和饮用(yòng)水的污染。该工程的实施(shī),对保护水(shuǐ)源,提高当地环境质量,保(bǎo)护当地群众的身(shēn)体(tǐ)健康起到了不可估量的作用。项目在治理(lǐ)了(le)污染的同时,通过(guò)沼气发电,解决了周围约300户群众用电问题,还可以提供一定的炊(chuī)事能源,减少(shǎo)薪柴砍伐(fá)。工程每(měi)天可产(chǎn)生(shēng)约60m3有机肥,促(cù)进了当地农业(yè)的发展(zhǎn)。该工程(chéng)还(hái)可解决5-8 人就业问题,并且为剑(jiàn)麻废(fèi)弃综合开发利用(yòng)提供了(le)一条有效的途径。
朝鲜国家科学院(yuàn)恩情养殖(zhí)场沼气示(shì)范工程建(jiàn)设在朝鲜(xiān)平壤(rǎng)市恩情区,朝鲜国(guó)家科学院(yuàn)养殖场(chǎng)内(nèi)。该(gāi)工程(chéng)由联合(hé)国亚洲及太平洋经济(jì)社会委员(yuán)会(ESCAP)支持(chí)。于2011年进行设计,2013年5月开(kāi)工建设,同年7月启动(dòng)运行。该工程土建(jiàn)工程由朝鲜国家(jiā)科学院负责完成,设备采购、运输及安装调试和(hé)技(jì)术支(zhī)持工作由农业部沼气科学研究所负责完(wán)成(chéng)。
示范工程处理朝鲜国(guó)家科学院(yuàn)养殖场存栏约300头猪的粪尿(niào)污水(shuǐ)。主要设(shè)施为(wéi)30m3地下水压式钢(gāng)筋混凝土(tǔ)沼(zhǎo)气池,发电机(jī)房,沼气(qì)管(guǎn)沟(gōu)等。主要设备有:10kW静音(yīn)沼气(qì)发电机组、脱硫器、汽水分离器、家用沼气净化器、沼气流(liú)量(liàng)计、沼气(qì)热水器和沼气灯等(děng)。工程产生的沼气主要用于养殖场办公室人(rén)员炊事使用(yòng),多余沼气用于发电,补充部(bù)分(fèn)用电的(de)短缺。
关于工程的运行情(qíng)况,据工程操作人员介绍(shào)该示范工程日产(chǎn)气(qì)量(liàng)在8-10m3,容积产气率在(zài)0.3m·m-3d-1左右,总体(tǐ)运(yùn)行(háng)情况良好(hǎo)。朝鲜(xiān)国家科学(xué)院恩情(qíng)养殖场人员对沼气工程管理比(bǐ)较认真,这也是工程运(yùn)行良好的一个(gè)重要的原因。关于沼气使用方面,现在恩情养(yǎng)殖场食堂的炊(chuī)事基本上(shàng)已经全(quán)部使用示范工程所(suǒ)产生的(de)沼气,同时也安装了几盏沼气灯,沼气(qì)热水器也可以(yǐ)正常使用(yòng),但由(yóu)于调研时间是夏季,所以热水器用(yòng)的(de)不(bú)多。另外,由(yóu)于沼气管道有限,所以(yǐ)现在(zài)能使(shǐ)用上沼气(qì)的用户(hù)不(bú)多,造成所产生(shēng)的沼气不能完(wán)全使用,基于(yú)上(shàng)述情况,养殖场人(rén)员减少了(le)进料量来减少沼(zhǎo)气的产量。同时科学院专家也提(tí)出在由沼气所提供一些沼(zhǎo)气管(guǎn)道(dào),来满足(zú)更多用户使用沼气(qì)。该工程的沼气发电(diàn)机(jī)可以正(zhèng)常(cháng)启动,发电电压正常,但由于没(méi)有储气装置,沼气(qì)压力十分不稳定,另外(wài)总产气速率也不高,所以发(fā)电机(jī)应用(yòng)较少。
据了(le)解,朝(cháo)鲜在之前建设了数10处(chù)地下水压式沼气池(chí),但是普(pǔ)遍运行效果不好(hǎo),池体漏气现象时有发生。朝鲜国家科学院相关人(rén)员对此项目十(shí)分重视,主要负责人均(jun1)为参(cān)加过农(nóng)业部(bù)沼气科学研究所举办的沼(zhǎo)气技术培训班(bān)人员,操(cāo)作人员工作态度积极认(rèn)真,所以该工程运行效果(guǒ)很好,对朝鲜沼(zhǎo)气技(jì)术的(de)发展能起到很好的示范(fàn) 、指导(dǎo)作用。
不同于前3处援(yuán)助工(gōng)程,截止收稿(gǎo),摩尔多瓦项目(mù)目前还处在国内审批(pī)阶(jiē)段,还没有开(kāi)工建设。但是,摩尔多瓦处于欧(ōu)亚两大洲的链接地带,是“一(yī)带一路”战略构想中重要的(de)组成部(bù)分。该援(yuán)助项目的实施,对落实(shí)“一带(dài)一(yī)路”战略(luè)构想、加强(qiáng)我国与欧洲(zhōu)国家在农业领域的合作有深远(yuǎn)的意义。该项目(mù)也(yě)为我国农业部(bù)首次承担对欧洲援助(zhù)工程技(jì)术建(jiàn)设项目,其(qí)重要性不言而喻。
在双方专家的建(jiàn)议下,结合充分调研和沟通的基础上,项目的建设规模(mó)如(rú)下:建设发酵装(zhuāng)置容积为500m3的大(dà)型沼气工程(chéng)l处,发酵装置容(róng)积(jī)为(wéi)100m3的(de)中型沼气工程2处,发(fā)酵装置容积为6~10m3的户用型沼(zhǎo)气池4处。该项目的(de)实施(shī)可以解决(jué)摩尔多瓦相关地区至少约500户居民的(de)生活用能问题,至少(shǎo)约2000人会在该项目中受益。
大型沼气工(gōng)程(chéng)计划建设正(zhèng)在Puhoi区奶牛养殖(zhí)场区(qū)共养殖奶牛约(yuē)500头,羊200只(zhī)。其(qí)中有约200头(tóu)奶牛养殖在一(yī)个养殖场(chǎng)内。中型(xíng)沼气工程计(jì)划建(jiàn)设在Orhei区东正教会奶牛场和畜牧兽医生物科学(xué)技术研究所(suǒ)。Orhei区东正教会奶牛场有奶牛25头,其中11头为小牛,猪20只,山羊21只,马3匹,约250只鸡等家禽,养殖舍距教堂约500m。教堂(táng)有(yǒu)农田2公顷紧邻教堂,种(zhǒng)植(zhí)黄(huáng)瓜(guā)、西红柿(shì)等蔬菜。在此教(jiāo)堂的(de)共有60个(gè)工人(rén),附近居民约30户,此(cǐ)前的生活(huó)用能是薪柴、天(tiān)然气、电和地下水。畜牧兽(shòu)医生物科学技(jì)术研究(jiū)所为(wéi)国有研究所,目(mù)前养殖200头奶牛,600只羊,100只兔,养殖(zhí)舍(shě)采用干清粪方(fāng)式将粪便(biàn)收集(jí),粪(fèn)便堆肥后(hòu)部分用(yòng)作有机肥料,其(qí)余没有(yǒu)经过任何处理丢弃。该养殖(zhí)场共(gòng)有1500公顷土地(dì)种植谷物,可用来消纳沼渣沼液。但是该研究所生产耗电量较大,每天约用电约700kW h,每月电费约(yuē)450001ei(约15000人民币),所(suǒ)以(yǐ)目前该研究所养殖(zhí)量仅为最大容量的30%,所(suǒ)以计划建设沼气工程来补(bǔ)充(chōng)一部分(fèn)的能源消(xiāo)耗。户(hù)用沼气(qì)池则根据摩方要求选择建设(shè)地点。
二沼气援外项目(mù)的特点
相对于国内来说,国外的土地普遍较为宽广,民(mín)众对环境污染的认识程度也比较低,所以根据现场与资料调研的(de)情况看,对(duì)外援助的沼气项目多以解决(jué)当地能源供应问题为主要(yào)的(de)建设目的,环境治理(lǐ)方面(miàn)体(tǐ)现的作用稍微差一些(xiē)。针对发展(zhǎn)中国家现状,沼(zhǎo)气(qì)援外项目普遍选择地下水压(yā)式沼气池或(huò)完全(quán)混合式(CSTR )厌(yàn)氧消化(huà)工艺(yì)等应用广泛(fàn)、技术成(chéng)熟(shú)的工艺技术。设(shè)备(bèi)、装备的选择也(yě)必须考虑操作简便(biàn)、运(yùn)行可(kě)靠。这样(yàng)才能保证项目长期稳定的运行(háng)。由于与(yǔ)一些国(guó)家的联系和沟通存在一些问(wèn)题,所以部分援(yuán)外项目的后期项目运行情况跟踪做得并(bìng)不好。对工程的(de)运行情况(kuàng)不了解(jiě),无法发(fā)现工程的设计、建设和(hé)运行方面存在的问(wèn)题并分析(xī)原因(yīn)。
三沼气援外项目的发展方向
沼(zhǎo)气技术对外援助作为我国农业“走出(chū)去”的一部分,同样承载了(le)扩(kuò)大对外开(kāi)放、提升农业竞争力的(de)多重(chóng)任务,同时也面临着统(tǒng)筹国内、国(guó)际两个市(shì)场,科学(xué)谋划、合(hé)理(lǐ)布局、突出重(chóng)点、优化方式等新要求。在总结沼气工程对外(wài)援助以及大(dà)农业的援外工作经验,今后沼气对外援助的发展应为以下几个方面。
沼气技术是(shì)连(lián)接种植(zhí)业和养(yǎng)殖业(yè)循环利用的核心,它可以利用种养殖业废弃物生产能源,沼液还(hái)可以(yǐ)回用作为有(yǒu)机肥料。单纯(chún)的生产能源或者处理废弃(qì)物(wù)并不能发挥沼气技术的(de)最(zuì)大优(yōu)势(shì)。而且(qiě),脱离了种养(yǎng)殖(zhí)业,沼气(qì)技(jì)术的行业影响还比较(jiào)小。所以,在农业对外援助时,沼气技术必(bì)须依托种植(zhí)业和养(yǎng)殖业发展,形(xíng)成(chéng)能源(yuán)生态循环(huán)利用模(mó)式。
针对科研单(dān)位和高校在援(yuán)外项目实施(shī)上存在的体制僵(jiāng)化、人员出(chū)国指(zhǐ)标限制等(děng)问题(tí)。应扶持(chí)龙头企业牵头(tóu)承担对外援助项目(mù)。支(zhī)持(chí)在境外已有投资建设基础的(de)企(qǐ)业(yè)承担项(xiàng)目。在政(zhèng)策上为企业(yè)发展境外项 目营造 良好环境。
沼气工程的(de)建设、运行俗称“三分建(jiàn),七(qī)分管(guǎn)”,在境外建设沼(zhǎo)气工程(chéng)项(xiàng)目在后(hòu)期工程(chéng)维护方面存在一定的困难 。要解决(jué)这个问题(tí),一方(fāng)面在工(gōng)程建设过程中尽量减少在后期运行(háng)维(wéi)护中可(kě)能存在的(de)问题;另一方面,加强对(duì)外方(fāng)人员(yuán)的技术培训,使(shǐ)其具备(bèi)独立(lì)操作、维护(hù)的能力。
通常情况下,农业(yè)对外援助项目由商务部、农(nóng)业部、我国驻外(wài)机构、相关科(kē)研院所和企业共同参与(yǔ),有时还有国际机构(gòu)参(cān)加,同时还需和受援国政府及相关机构(gòu)进行沟通。所以,从项目的前期调研(yán)到项(xiàng)目后(hòu)期运行管护过程中,项目各(gè)参加单位必须加强沟通、避免(miǎn)因为未及时沟通所造成工(gōng)程质量、工(gōng)期及造价问题(tí)。
节选来源:农业部沼气科学研究所《中(zhōng)国典型援(yuán)外沼气项目浅析》,文字转载自@沼气圈