沼气技术是一种(zhǒng)既可产生能源(yuán)又(yòu)可治理农(nóng)业污染的手段,特别适合在发(fā)展中(zhōng)国家的偏远(yuǎn)地区进行(háng)推广应用。作为世界上沼气(qì)技术利用最广(guǎng)泛的国家,我国也(yě)将(jiāng)沼气技术作(zuò)为农业对外援助的(de)重要(yào)组(zǔ)成部分(fèn)。为深切落实“一带一(yī)路”战(zhàn)略的部(bù)署以(yǐ)及习近平总书记在第21届联合国(guó)气候变化大会中的承诺,沼气技术(shù)的对外援助在今后一段(duàn)时间必将在我(wǒ)国农业对(duì)外援助方面扮演重要(yào)的角色。
为给今后我国沼气技术对外援助项目提(tí)供借鉴,本(běn)文主要介绍了4处近年来我国(guó)对外援助(zhù)的主要沼(zhǎo)气项目的(de)建(jiàn)设和(hé)运行(háng)情况,并对沼气技(jì)术对外援助提出了几点发展方(fāng)向,以期为今后沼气技术对外援助(zhù)工作的(de)开展提供借鉴和(hé)指导(dǎo)。
一典型沼气援外项目
总体(tǐ)来看,我国援外沼(zhǎo)气(qì)工程建设项(xiàng)目不多,而且多为各国际组织投资(zī)建设。完(wán)全由我(wǒ)国政府支持建设的项目还(hái)很少。以下项目为近(jìn)十(shí)几年(nián)来最具(jù)代表(biǎo)性的几处(chù)援外工程建设项目(mù)。
突尼(ní)斯养鸡场沼气发电示范(fàn)工(gōng)程由中国和突尼斯(sī)政(zhèng)府联合(hé)支持,建设地点位(wèi)于突尼斯中部苏塞市郊的(de)私人农场,该工程于1999年(nián)4月动(dòng)工,2000年4月投入运(yùn)行。示范工程处(chù)理鸡粪及部(bù)分污水,厌氧消化罐为钢(gāng)筋混凝土(tǔ)结(jié)构,有效容积300m3,采用厌氧滤(lǜ)器(AF)工艺(yì),湿式(shì)储气(qì)柜为钢结构,有效容积100m3。设(shè)计水力停留时间为20d,每天平均进料量为15m3左右(yòu)。湿式储(chǔ)气柜水封池(chí)也作为沉淀(diàn)池,沼液从厌氧消化(huà)罐溢流出来进入到湿式储气柜水(shuǐ)封(fēng)池(chí)(沉淀池)进行二次发酵(jiào)提升(shēng)沼(zhǎo)气发(fā)酵效率。而(ér)沉淀池中的一部分料液可再(zài)回流到集料池,起稀释和接种新鲜鸡粪的作(zuò)用,其余(yú)大部(bù)分发酵后沼液作为有机(jī)肥供农场(chǎng)种植(zhí)业施用。工程(chéng)产生的沼气(qì)脱硫后再经过(guò)流量计(jì)进行计量,然后(hòu)进入(rù)湿式储(chǔ)气柜储存。由(yóu)于是示(shì)范项目,加上农(nóng)场本身用电量不大,所以采用2台(tái)24kW的发电机组(zǔ)。按照设计(jì),该(gāi)工程每天(tiān)可产(chǎn)生200m3沼气,发电量(liàng)可达300kW·h,实际运行(háng)中沼气产量达到300m3·d-1,即容积产气(qì)率(lǜ)可达1.0m3·m-3d-1,特(tè)别在夏(xià)天气(qì)温高时更加明(míng)显。
项目(mù)管理人员(yuán)在中国技术专家指导(dǎo)下,一直在不断完善沼气、沼渣和(hé)沼(zhǎo)液的利用。除发电用于照明、抽水、加工饲料(liào)、鸡舍升降温等之外,还直(zhí)接将沼气用于做饭(fàn)、烧锅炉、热水器(qì)等。一部分(fèn)沼(zhǎo)液经稀释(shì)后(hòu)直接(jiē)作肥(féi)料(liào)浇灌周边农作物和橄榄树,一部分回流到集(jí)料池与新鲜鸡(jī)粪混(hún)合同时起稀释和接种的作用,同时节约用水量。沼渣经风干(gàn)后用(yòng)于农场改良土(tǔ)壤(rǎng),也计划(huá)生(shēng)产商品复合肥出售。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个月,并粒大饱满。同时,土壤质地和团粒结构(gòu)都(dōu)有明显的改善。
工程(chéng)运(yùn)行几年后(hòu),运行效果保持不错。该工程的(de)实体(tǐ)模(mó)型也经常在突尼斯(sī)环保、可再生能源和农业等全国展览会上展出,并得到时任突尼(ní)斯(sī)总统的(de)赞赏。
坦桑尼亚(yà)沼气发电工程是(shì)世界上第(dì)一个以剑麻废弃物(wù)为主要发酵原料的沼气工程,由联合国工业发展组织(zhī)资(zī)助。建设地点位于坦桑(sāng)尼亚(yà)Tanga市Hale镇 。
剑麻是一种硬质纤(xiān)维原料,所以对预处理(lǐ)的要求较高。该工程原料的收集(jí)和调配(pèi)包括分离设备和收(shōu)集装置两(liǎng)部(bù)分(fèn)。分(fèn)离设备用于去(qù)除杂草和(hé)较长(zhǎng)的纤维;收集装置用(yòng)于收集去(qù)除杂物的剑麻废水,作为(wéi)原料暂存,然后用泵打入酸化罐(guàn),该装置(zhì)有效(xiào)容积50m3,池内安装1台桨式搅(jiǎo)拌机和1台的潜(qián)污泵,搅拌器主要用于剑麻废弃物原料的搅拌,使原料尽量均(jun1)匀,潜(qián)污泵(bèng)主要用于把(bǎ)混均后的剑麻废弃物料液泵人酸化(huà)罐,进行酸化,使进料(liào)在6-8%之间。厌氧消化罐为(wéi)地上式钢结构,有效容积1700m3,采用完(wán)全混合(hé)式(CSTR )中温(wēn)厌氧(yǎng)消化工艺。罐内设有热交换器,利用发电(diàn)余热(rè)对罐(guàn)体加热,实现中温发酵(jiào)。厌(yàn)氧消化罐设置两套搅拌器,额定功率15kW。二级(jí)厌氧消(xiāo)化罐也为(wéi)地上罐,有效容积500m3,设有一套 15 kW的搅拌器(qì)。湿(shī)式(shì)储气柜为(wéi)地上钢结构(gòu),有效容(róng)积350m3。发电(diàn)机组为沼气(qì)专用发电机组,额定功率为180kW。
项目实施后,日均产气(qì)1500m3,年产沼气50万m3,每(měi)立方米沼气发电1.5 kWh,年发电(diàn)约75万kWh。因此(cǐ)利用剑麻废(fèi)液(yè)进行(háng)沼气(qì)发电(diàn)的工程,可以实现废弃资源的(de)充分利用,能源效益(yì)非常显著(zhe)。工(gōng)程年发电约(yuē)75万kWh,按当地(dì)供应(yīng)价每(měi)kWh0.15美(měi)元(yuán)计算,年可获利11.25万美元。工程(chéng)运行后,每天可处理60m3的剑麻废液,解(jiě)决了(le)当地剑麻(má)加工产(chǎn)生的大量废弃物的(de)出路问题,同(tóng)时有(yǒu)效治理了剑麻废液对周边(biān)天然河(hé)流和饮用(yòng)水的污(wū)染(rǎn)。该工程的实(shí)施(shī),对保护水源,提高当地环境质量,保护当地群众的身体健康起到了不(bú)可(kě)估量的作用。项目在治理(lǐ)了污(wū)染的(de)同时,通过(guò)沼气发电,解决(jué)了周围(wéi)约300户群(qún)众用电(diàn)问题,还可以提供(gòng)一(yī)定的炊事能源,减少薪(xīn)柴砍伐。工程每天可产生(shēng)约(yuē)60m3有机肥,促进(jìn)了当地(dì)农(nóng)业的(de)发展。该工(gōng)程还可解决5-8 人就业问题,并且(qiě)为剑麻(má)废弃综(zōng)合开发(fā)利用提(tí)供(gòng)了一条有效的(de)途径。
朝鲜国家科学院恩情养殖场沼气示范工程建设在朝鲜(xiān)平壤(rǎng)市恩情区,朝鲜国家科学院养殖(zhí)场内。该工程由联合国亚洲及太平洋经(jīng)济社会委(wěi)员会(huì)(ESCAP)支持。于2011年进行设(shè)计,2013年5月开工建(jiàn)设,同(tóng)年7月启(qǐ)动运行。该工程土建工程由朝鲜国家科学院负责(zé)完成,设(shè)备采购、运输及安装调试和技术支持(chí)工(gōng)作由(yóu)农业部沼气科(kē)学研究所(suǒ)负责(zé)完成。
示范工程处理朝鲜国家科学院养殖场存栏约300头(tóu)猪的粪尿污(wū)水。主(zhǔ)要设(shè)施为30m3地下水压式钢筋混凝土沼气(qì)池,发(fā)电机房,沼气管(guǎn)沟等。主要(yào)设备有:10kW静音沼气发(fā)电机组、脱硫器(qì)、汽水分离器、家用沼气净化器、沼气流量计、沼气热水器和沼气(qì)灯等(děng)。工程产生(shēng)的沼气主(zhǔ)要用于养殖(zhí)场(chǎng)办公室人员炊(chuī)事使(shǐ)用,多余沼气用于发电,补充部分用电的短(duǎn)缺。
关于工程的运行情况,据工程操作(zuò)人员介绍该示范(fàn)工(gōng)程日产气量在8-10m3,容积产气率在0.3m·m-3d-1左右,总体运行情况良好。朝鲜国家科学院(yuàn)恩(ēn)情养殖场人员对沼气工程管理(lǐ)比较(jiào)认真,这也(yě)是工程运行良好(hǎo)的一个重要的原因。关于沼气使用方面,现在(zài)恩情养(yǎng)殖(zhí)场食堂的炊(chuī)事基(jī)本上已经全部使用(yòng)示范工程所产生的沼气,同(tóng)时(shí)也安装了几盏沼气灯,沼气热(rè)水(shuǐ)器(qì)也可以正常使用,但由于调(diào)研时间是(shì)夏季,所以热水器用的不多(duō)。另(lìng)外,由于沼(zhǎo)气(qì)管道有限(xiàn),所以现在能使用上(shàng)沼气的用户不多,造成所产生(shēng)的沼气不能完全使用(yòng),基于上述情况(kuàng),养殖场人员减(jiǎn)少(shǎo)了进料量来减少沼气的产量。同(tóng)时(shí)科学院专(zhuān)家也(yě)提出在由沼气所提供一些沼(zhǎo)气管道,来满足更(gèng)多用户使用(yòng)沼气(qì)。该工程(chéng)的沼气(qì)发电机可以正常启动,发电电压正常,但由于没有储气装置(zhì),沼气压力十分不(bú)稳定,另外总产气速率也不(bú)高,所以发电(diàn)机应用较少。
据(jù)了解,朝(cháo)鲜在(zài)之前建设了数10处地下水压式沼气池,但是普遍运行效(xiào)果(guǒ)不好,池体漏气现象(xiàng)时有发(fā)生(shēng)。朝鲜国家科学院相关人员对(duì)此项目十分重视,主要负责人(rén)均为参加过(guò)农业(yè)部沼气科学(xué)研究所举(jǔ)办(bàn)的沼气技(jì)术培(péi)训班人员(yuán),操作人(rén)员(yuán)工(gōng)作态度积极认真,所(suǒ)以(yǐ)该(gāi)工程(chéng)运行效果很好,对朝鲜沼气技(jì)术的发展能起到很好的示(shì)范 、指(zhǐ)导作(zuò)用。
不同(tóng)于前3处援助工程,截止收稿,摩尔多瓦项目目前还处在国内审批阶段,还没(méi)有开工(gōng)建(jiàn)设。但(dàn)是,摩尔多(duō)瓦(wǎ)处于(yú)欧亚两大洲的链接地带,是“一带一路”战略构想中(zhōng)重要的组成部分。该援助项(xiàng)目(mù)的实施,对(duì)落实“一带(dài)一路”战略(luè)构想、加强我国与欧洲国家(jiā)在农业领域(yù)的合作有深远(yuǎn)的意(yì)义。该项目(mù)也为我国(guó)农(nóng)业部首次承担对欧(ōu)洲援助工(gōng)程(chéng)技术建设项目,其重要(yào)性不言(yán)而喻(yù)。
在双方(fāng)专家的建议下,结(jié)合(hé)充(chōng)分调研和沟通的基(jī)础上,项目的建(jiàn)设规模如下:建设发(fā)酵装置容积(jī)为500m3的大(dà)型沼气工程l处,发酵装置(zhì)容积为100m3的中型沼气工程2处,发酵装置容积为6~10m3的户用型沼气池4处(chù)。该项目的实施(shī)可以解决摩尔(ěr)多瓦相关地区至少约500户居民的生活用能问题,至少约2000人会在该项(xiàng)目(mù)中(zhōng)受益。
大(dà)型沼气工程计(jì)划(huá)建设正在Puhoi区奶(nǎi)牛养殖场(chǎng)区共养殖奶牛约(yuē)500头,羊200只(zhī)。其中有约200头(tóu)奶(nǎi)牛养殖在一个养殖场内。中型沼气工程计划建(jiàn)设在Orhei区东正教会奶牛场(chǎng)和畜牧兽医生物科学技术研究(jiū)所。Orhei区东正教会奶牛场有奶(nǎi)牛25头,其中11头为小牛,猪20只,山羊21只,马3匹,约(yuē)250只鸡等家禽,养殖舍距(jù)教堂约500m。教(jiāo)堂有农田2公顷紧邻教堂(táng),种植黄瓜、西红柿等蔬菜。在此教堂(táng)的(de)共(gòng)有60个工人,附(fù)近居(jū)民约(yuē)30户,此前的生活用能(néng)是薪柴、天然气、电和地下水。畜牧兽医生物科学技(jì)术研究(jiū)所为国有研究所(suǒ),目(mù)前养殖200头(tóu)奶牛,600只羊,100只兔,养殖舍采用干清粪方式将粪便收集,粪便堆(duī)肥后部分用作有机肥料,其余没有经过任何处理丢(diū)弃(qì)。该(gāi)养(yǎng)殖场(chǎng)共有(yǒu)1500公顷(qǐng)土地(dì)种植谷物,可(kě)用来(lái)消纳沼(zhǎo)渣(zhā)沼液。但是(shì)该(gāi)研究(jiū)所生产(chǎn)耗电量较大,每天约用(yòng)电约700kW h,每月电费约450001ei(约15000人民(mín)币),所以目(mù)前该研究所养殖量仅为最大容(róng)量的30%,所以计划建(jiàn)设沼气工程来补充一部(bù)分的能(néng)源消(xiāo)耗。户用沼气(qì)池则根据(jù)摩方要求选择建设地点。
二沼气援外(wài)项目的特(tè)点
相对于国内来(lái)说,国外的土地普遍较为(wéi)宽广,民众(zhòng)对环境污染的认识程度也比较低,所以根据现场与资料调(diào)研(yán)的情况看,对外援(yuán)助(zhù)的(de)沼(zhǎo)气(qì)项目多以解决当地能源供应问题为(wéi)主(zhǔ)要的建设目的,环境治理方面体现的作用稍微差一些。针对发展中国家现状(zhuàng),沼气援外项目普遍选择地下(xià)水压式(shì)沼气(qì)池或(huò)完(wán)全(quán)混合式(CSTR )厌氧(yǎng)消化工(gōng)艺等应用(yòng)广泛、技术成熟的工(gōng)艺技术。设备(bèi)、装备的选择也必须考虑操作简便、运行可(kě)靠。这样才能保证项(xiàng)目长(zhǎng)期稳定的运行。由于与一些国家的联系和沟通存在一些问题,所以部分援外项目(mù)的后期项目运行情况跟踪做得并(bìng)不好。对工(gōng)程的运(yùn)行情况不(bú)了(le)解,无法发现工程的设计、建设和(hé)运行方(fāng)面存在的问题并分析原因(yīn)。
三沼气援外项目的发展方向
沼气技(jì)术对(duì)外援助作为我国农业“走出去”的一部(bù)分,同样承载了扩大对外开(kāi)放、提升农业竞争(zhēng)力(lì)的(de)多(duō)重任务(wù),同时也(yě)面(miàn)临着统筹国(guó)内、国际两个市场(chǎng),科学谋(móu)划、合理布局(jú)、突出重点(diǎn)、优(yōu)化方式等新要求。在总结(jié)沼气工程对外援助以及大农业的援外工作(zuò)经验(yàn),今后(hòu)沼(zhǎo)气对外援(yuán)助的(de)发展应为以下(xià)几个方面(miàn)。
沼气技术是连接种植业和养殖(zhí)业循环(huán)利用的核心,它可以利用种养殖业废弃(qì)物生产(chǎn)能源,沼液还可以回用作为有(yǒu)机肥料。单(dān)纯的生产(chǎn)能源或者处理废弃物并不能发挥(huī)沼气(qì)技术的最大优势。而且,脱离了种养殖(zhí)业,沼气(qì)技(jì)术的(de)行业影响还(hái)比较(jiào)小。所以(yǐ),在农业对外援助(zhù)时,沼气技术必须依(yī)托(tuō)种植业和养(yǎng)殖业(yè)发(fā)展,形成能源生态循环利用模式。
针对科(kē)研单位和高校在援(yuán)外项(xiàng)目实施上存在(zài)的体制僵化、人员出国指(zhǐ)标限制等(děng)问题。应扶持龙头(tóu)企业牵头承担对外援助项目。支持在(zài)境外(wài)已有投资建(jiàn)设基(jī)础的企业(yè)承担项目。在政(zhèng)策上为(wéi)企业(yè)发展(zhǎn)境外项 目(mù)营造 良好环(huán)境。
沼气工程(chéng)的建设(shè)、运行俗(sú)称“三分建,七分管”,在境外建设沼气工程项目在后(hòu)期工程维(wéi)护方面存(cún)在一定的困难 。要解(jiě)决这个问题,一方面(miàn)在工程建设过程中尽量减少在后期运行维(wéi)护中可能存在的问题(tí);另一方面,加强对外方人员的技术培训,使其具备(bèi)独(dú)立操作、维护的能力(lì)。
通常情况下(xià),农业对外援助项目由商务部、农业部、我国驻(zhù)外(wài)机(jī)构、相关科研(yán)院所和企业共同参(cān)与,有(yǒu)时还有国际机构参加,同(tóng)时还需和受援国(guó)政府及(jí)相(xiàng)关机构进行沟通。所以,从项目的前(qián)期调研到项目后期运(yùn)行(háng)管(guǎn)护过程中(zhōng),项目各参加(jiā)单位必(bì)须(xū)加(jiā)强(qiáng)沟通、避免(miǎn)因为未及时沟通所造(zào)成(chéng)工程质量、工期及造价问题。
节(jiē)选来源:农业部沼气科学研究所《中国典型援外沼气项目浅析(xī)》,文字(zì)转载自@沼气(qì)圈