规模集中供气沼气工程技术模式研究与实践

黄振侠+邹翔+熊江花+俞莹+马静+万里平

摘要：以江西省新余市渝水区罗坊镇罗坊镇规模集中供气沼气工程项目为研究案例，运用成本效益分析等方法，研究资源化利用规模养殖粪污、农作物秸秆等农业废弃物混合发酵产沼气工艺，以及建设乡村沼气集中供气系统的技术实践，和沼液沼渣深加工有机肥等系列实用技术模式，探讨农业废弃物资源化综合利用项目的经济、社会及生态效益，并对农业废弃物资源化综合利用的可持续发展提出建议，推动沼气的产业化升级发展。

关键词：沼气；农业废弃物；资源利用；集中供气；实用技术模式

一、项目工程概况

为了解决区域农业有机废弃物污染问题，优化改善农村能源结构，江西省建立了多处以规模集中供气沼气工程为纽带，以区域农业废棄物资源化利用、新农村沼气利用、沼液沼渣综合利用为核心的区域生态循环农业示范。2013年，在新余市罗坊镇院前村建设江西首个大型集中供气沼气工程项目，建成首个区域农业废弃物资源化利用示范基地。罗坊镇位于新余市东部，年总出栏生猪达18万头，有大量的畜禽粪便；耕地面积10万亩、山地果园11万亩，水稻、蜜橘全国有名。

该项目一期建设一级CSTR厌氧发酵罐2座，有效容积3920m3，二级一体化CSTR发酵罐1座，有效容积1700 m3，单座储气膜容积1080 m3，高压沼气储气柜3座，储气总容积1920 m3；混合原料预处理系统1套，主要有秸秆水解酸化系统、粪污匀浆加热系统；后处理系统一套，包括固液分离系统1套，出料池，沼液储存池，配套固肥加工生产线一条；按城市燃气管网标准，建设沼气供户管网系统，一期已供气3000户；日产沼气能力4100 m3，年处理有机废弃物约12390吨，2014年12月建成试运行。

二、模式技术工艺流程

1、原料收集和预处理

项目根据区域内畜禽粪便、病死畜禽、农作物秸秆等不同原料的特点，建立了不同的收集系统。在规模养殖场统一建设粪便收集平台，基地定期将畜禽粪便运回，去除杂质进入匀浆池；死亡禽畜由统一建设的冷库暂存，基地定期将死亡畜禽运回，经过破碎和高温蒸煮消毒处理后进入匀浆池混合调配；水稻收割时秸秆由收割机直接打捆运回堆储，秸秆经过破碎后，先进入水解酸化池酸化后进入匀浆池。

2、沼气发酵

物料经过预处理后，还要进行混合，然后经由螺杆泵输送至一级CSTR反应器中进行搅拌，通常采用立式搅拌器，确保物料浓度和温均匀；设置自动温控沼气热水锅炉供热中心一座，以保证厌氧发酵罐温度相对恒定。

3、沼气净化及输配

发酵罐产生的沼气集中在二级发酵罐顶部的储气膜内，需要进行脱硫、脱水处理，再进入增压储存干式高压储气罐中，然后经调压通过中低压输气管网，输送到居民区，再次调整为常压后，入户供给周边居民做生活用气。剩余沼气供给基地沼气热水锅炉、发电上网及供基地病死猪处理和有机肥生产用电。

4、沼液沼渣加工利用

料液发酵后，进行固液分离，其中沼渣可以充当固态有机肥，促进植株生长；沼液部分回流充当预处理的稀释水，部分则作为液态有机肥。工艺流程如图1所示。

三、项目模式特点

1、工程运行采用GPRS+PLC沼气远程监控

系统对工程设备的正常运行和事故状态下的生产过程进行实时监控，以综合管理软件为核心，结合嵌入式视频服务器，实现了基于网络的点对点、点对多点、多点对多点的远程实时现场监视等。通过兼容模拟视频设备，实现模拟视频系统与数字视频系统的数字化统一管理，操作员可以在室内进行集中管理，可实现车间无人值守。

2、用气服务采用智能化管理模式

按照“集中供气、用气收费、专人管理”的管理模式，每位沼气农户建立档案，设立信息登记制度，为用户提供开卡充值、维修等业务；为3000用户统一安装了智能沼气流量计量表，先预存费用、后用气，省去了上门抄表和催缴费用的麻烦；建立沼气服务网点，定期对用户进行上门服务，每年进行四次巡查，并详细做好每沼气维修服务卡记录。

3、发酵原料采取全量化收集模式

基地年可处理农业废弃物共计12390吨，其中猪粪7080吨，占处理总量的57.1%。基地与周边13个养殖场签订粪污全量收集处理协议，猪场按协议约定严格控制用水，粪污浓度在6%以内，基地全量运走集中处理。年处理稻草4248吨，占处理总量的34.3%，主要来自周边5000亩水稻。基地与种植户签订托管协议，种植户按基地方案种植，水稻成熟后由基地全量收购，包括秸秆。全量处理周边13个养殖场病死牲畜1062吨，占处理总量的8.6%。

四、项目效益分析

1、经济效益

按照目前户均用气量1.16 m?进行估算，项目目标3000户，达销期2年，第一年负荷率为0%，第二年负荷率为50%，第三年负荷率为100%，沼气销售价格2.0元/m?。项目年产固态有机肥0.22万吨，销售价格350元/吨，年产液态有机肥3.30万吨，销售价格120元/吨。死亡畜禽处理年处理量为2.12万头，每头处理价格为80元。

项目工程使用寿命按17年，计算不计固定资产残值，基准收益率8%，项目达产期内年均销售收入897.80万元，实现利润529.14万元。项目投资利润率为11.95%，静态投资回收期7.14年。

2、社会效益

产量达标后，要对区域内的有机废弃物进行资源化生态利用。这样不仅可以解决环境污染问题，还可以增加生产食品的安全性，进而推进区域内经济的循环发展。用沼气代替传统液化气，每月每户可节约45元，全年每户可少花费540元，给老百姓带来了经济实惠。

3、生态效益

该项目投产后，区域内的畜禽粪便、农业秸秆和死亡禽畜等有机废弃物，可经过中温厌氧发酵处理，有利于缓和温室效应。沼渣、沼液分别加工成固态、液态有机肥出售，可减少化肥用量，改善土壤质量，促进区域内水和土地资源的合理利用和生态环境良性循环。

五、结语

沼气工程是核心纽带，沼气发酵是资源化利用农业废弃物的最直接、最有效、最经济、最生态的途径。一般选择在废弃物富集区、农村环境连片整治村实施沼气工程，这样可以同时进行污染治理和农业废弃物综合利用，提升农民经济。

对沼气工程的各环节工艺技术要不断优化加强，进而提高其储气能力、管网建设质量等性能。

为了确保沼气供气环节的正常运营，需要提高农业废弃物资源化综合利用站的管理水平，以及管理、操作人员的技术能力。

参考文献

[1] 胡明秀. 农业废弃物资源化综合利用途径探讨[J]. 安徽农业科学，2004，32（4）：757-759，767.

[2] 王兴平. 病死动物尸体处理的技术与政策探讨[J]. 甘肃畜牧兽医，2011（6）：26-27.