农村户用沼气建设现状及对策研究

广州化工2010年38卷第8期

农村户用沼气建设现状及对策研究

史兵方，兰翠铃，刘

芳，李荣峰

百色533000）

（百色学院化学与生命科学系，广西

*

摘要：以那坡县为例，论述了百色市那坡县农村户用沼气建设现状，分析发展沼气工程所取得的成效以及目前存在的问题，

并在此基础上提出了相应对策及建议。

关键词：农村户用沼气；现状；发展对策；那坡县

TheCurrentSituationandCountermeasuresofRuralBiogas*

SHIBing－fang，LANCui－ling，LIUFang，LIRong－feng

（DepartmentofChemistryandLifeSciences，BaiseUniversity，GuangxiBaise533000，China）

Abstract：TakingNapocountyasacase，thecurrentsituationofruralbiogasatNapocountryinBaisecitywasdis-cussed，andeffectsandmainproblemintheprocessofBiogasbuildingwereanalyzed．Accordingtothecurrentsituationandthemainproblem，relevantcountermeasureswereputforward．

Keywords：ruralbiogas；currentsituation；countermeasuresandproposals；Napocounty

那坡县地处桂西南边陲，属南亚热带季风气候，阳光充足，气候温和，属沼气池常温发酵范畴。全县有三分之一的乡镇属于喀斯特地貌，森林资源匮乏；是一个以农业为主的国家级贫困县。那坡县沼气池建设经过三十多年来的实践和探索，已经掌握和积累了一定的技术和经验。通过实施沼气池建设实现了粪污减量化、无害化处理和资源化利用，有效改善了农村生活环境；有效地促进了养殖业的发展，推动了生态农业的发展；农民

后劲十足。生活水平显著提高。沼气池建设发展势头良好，

那坡县农户素有养猪、牛的习惯，户均养猪3头以上，牛1头

以上，日产粪便8～10kg。大量的人畜粪污任意堆放，造成污水

严重污染周边环境，而且严重地影响了农业生产的可持续横流，

发展和农村饮用水安全。通过沼气工程的建设，人畜粪污变废为宝，彻底解决了人畜粪便污染的难题。沼气池—猪栏—卫生

将农业基础设施、水、电、路、沼气、住房等统一规间相互连通，

划，配套建设，使厨房环境干净、整洁，农村卫生水平提高，环境优美，空气清新，村容村貌发生了质的变化。建造“猪、牛—沼气—果菜”三位一体生态家园模式，实现了粪污的减量化、无害

［1－3］

。资源化的利用促进了养殖业、种植业的发展化处理，

（2）开发可再生能源，保护生态环境

那坡县山区的农村农户生活能源（做饭、取暖）主要来源于

极大地浪费了森林资源和有机肥源；同时，作物秸秆和薪炭林，

生活燃料需求的剧增导致森林资源日益枯竭，石漠化加剧，生态环境不断恶化。发展建设沼气工程，利用禽畜粪便，生产可再生能源，有效解决了农村燃料问题，消除了农民生活对木材的依

促进退耕还林。那坡县现有的沼气建设规模每年可为全县赖，

33500户农户提供优质燃料1340万立方米，能源开发量折合煤856．76万吨，可节约薪柴5．02万吨，相当于保护森林面积24790亩。至2007年全县退还林土地面积达到14．13万亩，减少水土流失，从而巩固退耕还林成果，保护了生态环境。

（3）资源化利用，发展生态农业以发展农业循环为指导，将沼气、养殖业和果菜等进行统一系统安排，在为农村农户提供清洁燃料的同时，还可以综筹划、

合利用沼液、沼渣。沼气发酵生产技术工艺流程如图1。沼液和沼渣是一种优质的有机肥，研究发现人畜粪便在沼气池发酵处

氮、磷分别仅损失5%和2%左右，并且沼气池产生的理后施用，

沼液基本上可以直接被作物吸收，比传统施肥方式流失的养分

1

1．1

建设现状

基本情况

那坡县沼气建设模式主要有农村户用型沼气模式和养殖场

猪圈、沼气沼气站模式。农村户用型沼气模式是指农户将厕所、

3

“三位一体”池（8～10m）和果菜结合在一起（即模式）。沼气

池旁建猪舍和厕所，人和禽畜粪便在池上种植季节蔬菜和水果，

沼气池发酵，产生的沼气作为家庭燃料，沼液和沼渣作为果树、蔬菜等的肥料。池型模式上统一采用双管道水压式自动排渣

可建沼气型。到2008年底全县就已建有户用沼气池33260座，

池入户率达91．5%，普及率达到80%以上。养殖场沼气站模式

沼气池和农业园区结合在一起。目前，那是指将规模化养殖场、

坡县城厢镇和平村正在筹建中型规模化养殖场沼气站。

1．2那坡县农村户用沼气发展现状分析

1．2．1取得的成效

那坡县把沼气建设与改善农村环境质量、保护生态环境和

取得了较好的成效。主要体现发展生态农业有机结合在一起，

在以下几个方面：

（1）涵养水源，改善环境质量

*

“高校三对创新行动计划”基金项目：广西教育厅科技培训项目。作者简介：史兵方（1974－），男，硕士，讲师。主要从事环境污染物监测和治理方面的研究。E－mail：shibingfang@126．com

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［4－5］

；用沼液和沼渣来替代化肥，少的多，减少了环境污染可以

增加农民的经济收入。那坡县农村户用沼气池每年可提供6．1万吨沼渣、沼液，可为农户每年户均增收节支达1800元以上。另外，用沼液和沼渣替代或减少化肥用量，能够发展无公害、绿

［6－7］

。有机农业，促进生态农业发展色、

造成部分建池农户不能正常使用，效益不能正常发挥。到位，

2

2．1

那坡县户用沼气池发展对策的研究

加大资金扶持力度

由于沼气建设一次性投资较高，在农民收入较低的情况下

利用，显然有一定的难度，要想加快沼气建设的推广沼气建设、

政府部门应进一步加大沼气建设的资金扶持力度，减少农进度，

民的沼气建设投资，使一部分农民在补贴资金的帮助下率先建设利用起沼气来，让周边的村民能够亲眼看到使用沼气的好处，使他们产生建设沼气的欲望，起到以点带面的作用，形成星火燎原之势，从而加快沼气利用技术的推广进程。

2．2

图1

沼气发酵生产技术工艺流程图

加大沼气池浮料结壳防治措施的研究

1．2．2存在的问题

目前那坡县农村户用沼气池的建设和推广仍存在技术和管理上存在最突出的问题主要有以下四个方面：

（1）沼气池普遍存在结壳问题沼气池运行一段时间后，由于有一部分发酵原料上浮产生浮渣，普遍存在结壳问题。沼气池结壳会导致池内产生的沼气集聚受阻，有效容积和贮气室减小，原料利用率降低，产气量减

。少。结壳严重时，往往会使好端端的沼气池变成“病池、废池”

农村用户破除沼气池结壳的办法是打开池盖，搅动或清除浮渣，重新封好，待2～3天才使用，这种方法既麻烦又费时，让沼气池用户很烦恼，严重挫伤了农户发展和建设沼气池的积极性。

（2）对沼气给生活带来的变化和好处认识不足目前一些农户对沼气认识不到位，没有充分认识到沼气对提高农户的经济收入、保护生态环境和发展生态农业等的重要作用，重建设、轻管理；积极性不高；有的只建沼气池，没搞配套建设；有的虽搞了配套建设，但不规范；有的未搞养殖，靠买原料

没有把沼气建设与农村改启动沼气池。有些布局设计不合理，

厨、改厕和改圈相结合，没有把沼气建设与农业增效、农民增收

使沼气的综合效益没有充分发挥和农产品竞争力增强相结合，

出来，导致沼气发展缓慢。

（3）缺乏沼气池日常管理和维护，安全意识淡薄

对灶具等沼很多用户缺乏沼气池日常管理和维护的知识，

气配套设备的自查、保养、维修能力较弱，无法保证正常、持续、稳定地使用沼气，沼气池的寿命较短。例如，农户灯罩坏了，要走几十里山路，才能买到；有的农户没有掌握操作规程，换料时没有关闭阀门，导致极化器被烧坏；农村劳动力输出多，一些家

幼儿无法掌握沼气使用技术，池子坏了无能力修中剩下的老人、

池，疏于日常管理及维护，极大的影响了农户建设和使用沼气的

“病池、。有的农户安全致使好端端的沼气池变成废池”积极性，

意识淡薄，在清池或使用沼气的过程中出现严重的事故，这些都阻碍了沼气池在那坡县的建设和推广。

（4）农村沼气池服务网点建设不健全

那坡县设立的专门从事农村能源管理工作的农村能源办公现有干部职工9人，其中大专以上学历3人，中专6人；全县室，

获国家沼气生产工职业资格等级证书的64人，获自治区级施工

常年成立有专业施工队40支。然而证书的农民技术员268人，

这批技术人员的专业技术水平还满足不了今后以沼气为纽带的生态家园建设的需要，特别是他们对沼气的综合利用技术掌握达

“养殖—沼气—种植”三位一体生态农业发展的要求。另外，不到

那坡县农村户用沼气池大多是1998年以后所建，池子、管路、配件等已经进入维护的高峰期，但由于管理技术跟不上，维护服务不

沼气池防结壳措施多为在池内安装锥形或两层网状的装

利用浮料在结壳界面随产气和用气的上下浮动消除沼气池置，

的浮渣结壳，但效果并不明显。目前，通过对沼气池的结构进行改造和升级不断研发新型沼气池。例如：旋流布料自动循环高效

［8］

解决了标准水压沼气池是通过延长料液在池内流程和滞留时间，

池存在的发酵盲区和料液短路等技术问题，利用沼气池产、用气消长动力，通过单向自动循环管，将水压间沼液经进料口压回发酵间，实现料液的自动循环搅拌，圆弧形旋流布料墙顶部和侧面的破壳齿

“休用气时，使容易经常形成的结壳自动破除。研究在沼气池产气、

“破壳”池”季节、时长和气温等因素对沼气池效果的影响；筛选或制

备出破壳效果好的添加剂并优化其破壳的最佳工艺条件等。

2．3宣传、“养殖—沼气—种植”推广三位一体的生态

提高农民使用沼气的积极性农业模式，

选择示范村屯，用猪、牛的粪便为主要原料，大力推广沼气

“猪、综合利用新技术，建造牛—沼气—果菜”三位一体生态家园

“家居环境清洁化、模式，使之达到庭院经济高效化、农业生产无的生态家园社会主义新农村，让农户看到使用沼气的益公害化”

处，调动农户建设沼气的积极性，以此带动全县农村形成以沼气

“猪、“养殖—沼气—种植”为纽带的牛—沼气—果菜”等生态农业［9］

模式，促进养殖业、种植业的发展，提高沼气建设的综合效益。

2．4完善沼气专业技术人员队伍建设，健全农村沼气服务网点建设

与地方高校联合，利用高校的师资力量以开办培训班、发放

乡镇级和村级学员进行新技术培训。同时资料等手段对县级、

以扶持建设乡村服务网点为重点，构建包括实训基地、服务站和

为农村沼气服务网点为主要内容的较为完善的沼气服务体系，

建设与快速发展提供技术保障。

2．5加强管理和培训

加强农户对沼气池及其配套设备日常管理、自查及维护知识等的科技培训，增强安全意识教育，强化管理措施，提高沼气池的使用寿命。

以科技下乡的形式，对农村沼气池用户进行沼气池及其配套设备日常管理、自查及维护知识等的科技培训和安全知识教育，使农户掌握沼气安全使用防护措施。同时确保对农村户用

维修、防护等服务工作的正常开沼气及其配套设施实行年检、

展，提高沼气池的使用寿命。

3结论

沼气建设是一项科学性、技术性很强的工程。其开发利用

不断实践、不断提高的发展过程。所以我们应经历了不断认识、

·308·

广州化工2010年38卷第8期

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檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵（上接第263页）

因此，在传统深冷法工艺过程中，如果分馏塔内的液氧发生泄漏，将很快生成的800倍体积的氧气并充满环境空间，极易造成富氧危害。

VPSA系统过程中，产品氧一直以气态存在，同样的容器或管道泄漏口径下，可能造成的富氧危害则小得多。

3．4珠光砂造成的窒息危险比较

传统深冷法中，分馏塔作为低温处理设备，其保温材料一般为珠光砂，在分馏塔填塞或更换珠光砂过程中，可能会因操作不当导致作业人员吸入珠光砂引起窒息。珠光砂是一种由酸性火山玻璃质熔岩经破碎、预热、焙烧膨胀而制成的具有多孔结构的、白色、粒状松散材料，具有容量小、导热系数低、化学稳定性

不燃、无毒、无味、吸音等特性。由于质量小，在扒装低堆积好、

密度珠光砂时，容易飘散。如果人体陷入珠光砂堆，会对鼻腔、肺部形成严重伤害，抢救不及时，将导致呼吸困难甚至窒息死亡。同时，低粒度珠光砂由于透气性差，一旦空分设备发生低温

空分设备排液加热后，汽化气体会不易散发，造成冷液体泄漏，

箱压力升高，会形成顶部喷砂。若加热不彻底就开始扒砂，外部空气会迅速与珠光砂中低温液体接触换热。珠光砂中液体迅速汽化，造成冷箱内压急剧升高，会使冷箱鼓胀变形，发生严重喷砂事故，甚至爆炸。随着空分设备规模向大型化发展，珠光砂的

［3］

高填充量也带来了增大了其危险性。

事故案例：2009年7月15日上午7点30分左右，为无锡新三洲特钢有限公司提供生产用氧的河南威龙空分集团公司6000Nm3/h氧气站，在进行检修时，空分塔内珠光砂急剧膨胀，导致大量珠光砂从冷箱口冲出，造成在场作业人员11个人吸入珠光砂粉尘，伤员送医院后，其中3人经抢救无效死亡。

国家安全监管总局办公厅关于加强冶金企业制氧安全生产

134号中专门针对性地要求：管理的通知安监总厅管四〔2009〕

“检修制氧装置以及扒装珠光砂作业前，应制定专门工作方案，

“喷砂””采取有效的安全措施，防止事故发生。

在VPSA系统中，不需要珠光砂或其它保温材料，不存在珠光砂窒息危害。

但是若口径较大，一般的气动阀门很难满足VPSA制氧此要求，

工艺的高频率关启和高密封性要求，往往造成装置因程控阀门的问题而故障率成倍增加。这一关键技术产品曾一度制约着我

但目前我国已开发国大型变压吸附制氧装置的开发建设进度，

生产了DN2000的快速开关程控蝶阀（开关速度＜1s），其密封性

无故障运能达到了开关200万次以上无泄漏的世界先进水平，

行周期在2年以上。

（2）吸附剂

吸附剂是变压吸附技术的基础，吸附剂的性能决定着吸附

从而决定着吸附设备投资和分离的经济性，目前，多分离效果，

家气体公司都开发生产了具有自已产权专利的吸附剂。

VPSA制氧工艺有以下特点：相比较于深冷法，

①开停车方便：原始开车几十分钟左右可按要求获得合格产品。临时停车后重新启动即可迅速恢复供给合格产品；

②系统简单：设备少，容器设备压力较低，常温操作，投资小；

③自动化程度高：整个吸附分离过程由PLC或DCS控制，可

普通员工培训上岗即可；以实现无人操作。操作人员要求低，

④操作成本较低：主要操作成本为电耗，先进的装置电耗≤

3

0．4kW·h/m（O2）；

⑤分子筛寿命长：在正常操作情况下一般可使用8～10年，无环境污染。

4结语

通过VPSA真空吸附制氧与传统深冷法低温制氧的工艺特

VPSA制氧的安全性和运在其适用的范围内，点和安全性比较，

行可靠性都比传统深冷法有明显优势，虽然目前VPSA还在一些场合无法替代传统深冷法，深冷技术在不断发展进步中更加安

但是VPSA其工艺特点更加符合本质安全的要求，故障全可靠，

的概率和故障后造成的危害都明显减小。因此通过空分技术的

VPSA制氧法将会在更多的领域得到更广泛的不断发展和运用，

运用和推广。

参考文献

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3．5生产装置的运行可靠性比较

深冷法低温制氧技术，有一百多年的历史，技术成熟，氧气

［2］

纯度高、产品种类多，适用于高纯度、大规模制氧。

变压吸附技术较新，投资小、能耗低，适用于氧气纯度不太

［2］

VPSA的关键性技术在于：高、中小规模的应用场合，

［1］

（1）程控蝶阀

于VPSA制氧装置要求程控蝶阀不仅要有高密封性能，同时要求开关速度很快（小于1s），一般小口径的气动蝶阀容易满足