1作物秸稈資源豐富, 能解決戶用沼氣池原料不足的問題
我國是個農業大國, 每年生產出五億噸左右的農作物秸稈。農村平均每戶秸稈擁有量超過一噸, 如用于產沼氣, 可超過300 立方米。秸稈不僅量大, 而且是一次性獲得, 可隨需用添加。二十年前我國戶用沼氣池大多使用糞便和農作物秸稈, 由于發酵原料比較充足, 沼氣池除產氣多外, 還生產了大量有機肥料。此后逐漸不用秸稈的主要原因有以下幾點:
(1) 秸桿發酵先天不足, 尤其在未鍘碎或粉碎的情況下, 在池內分解慢、降解率低。鍘碎或粉碎在當時經濟上又不合算。
(2) 應用秸稈的沼氣池必須進行大換料, 進出料很麻煩。在農村勞動力價值提高的情況下也不合算。
(3) 秸稈出料勞動強度大, 這也使農民在時間的推移中慢慢放棄。
(4) 農村其它能源供應增加且品種多樣, 農村能源短缺趨緩。近些年戶用沼氣池雖然很少用秸稈, 但秸桿使用技術的研究一直未間斷。有些農戶也一直在使用, 這些都為秸稈的重新被利用積累了經驗。當前沼氣發展所面臨的有利因素越來越多, 秸稈利用在客觀有了更多的有利因素, 它應該在沼氣建設中重新發揮作用。
2作物秸稈利用新方法
新方法是在總結我國秸稈沼氣發酵研究和實踐的基礎上提出的, 它的優點已被初步的應用所證明。這種新方法可概括為二十個字, 即“秸稈鍘碎”,“過圈入池”,“干濕發酵”,“竹籠導氣”,“還田循環” , 其中關鍵是秸稈鍘碎, 過圈入池。
2. 1 秸稈鍘碎
鍘碎( 粉碎) 很有必要。秸稈鍘碎( 粉碎) 不僅可以解決進出料方便問題, 而且添加方便, 可以根據用氣需要隨意添加, 這點比糞便還要靈活, 因為糞便是逐日產生的, 不可能提前或延后使用。秸稈鍘碎(粉碎)后,產氣也會加快, 原料產氣率也能提高, 且還田方便。秸稈粉碎的發酵效果比秸稈鍘碎更好, 但粉碎耗能大, 成本高。實測表明, 粉碎100kg秸稈耗電約5～10kWh(與粉碎程度和秸稈含水率有關), 鍘碎秸稈只要1kWh 左右。例如山東萊州市龍昌機械廠生產的360型鍘草機每小時可鍘300kg干秸稈, 電機為1.5kW, 平均每鍘碎100kg秸稈僅耗電0.5kWh. , 所鍘秸稈長度為3～16mm, 這種長度對新工藝來說已經可以了。
現階段秸稈鍘碎產沼氣在經濟上已顯得很合算。目前農戶掌握的沼氣發酵技術已可使100 kg 秸稈產沼氣30m3。鍘碎耗電費不會超過一元, 再加上其它費用, 算一下還是合算的。如果能由集體補助粉碎機, 進一步減少秸稈鍘碎成本, 農戶更能接受。秸稈鍘得越細越好, 但越細耗能越大, 一般不必超過1. 6 cm。另外秸稈越干( 含水份越少) 鍘碎時耗能越少。
2.2 過圈入池
過圈入池好處很多, 是多年秸稈研究和利用的經驗積壘。已有的經驗表明鍘碎的秸稈入池有以下幾個問題: 1.它會浮在進料管處, 要大量沖水才能入池, 農戶使用不方便。2.入池后又會浮在沼氣發酵液上,產氣也不好。3. 采用池外堆漚對秸稈產沼氣大有好處。但以前都是大量秸稈一次性在沼氣池內或沼氣池外用沼水堆。這一方法必需是批量使用秸稈, 此外既不衛生又麻煩。堆漚時間要求嚴格, 時間長了會造成沼氣損失, 時間短了又達不到效果。過圈入池是把鍘碎秸稈按產氣需要量放入圈舍內, 讓豬只完成堆漚程序。在這一過程中鍘碎秸稈在豬舍被尿和糞充分浸潤, 并進行酸化, 這種酸化不會產甲烷, 酸化液又會自動流入三結合沼氣池內, 因此酸化時間也不必嚴格控制, 農戶很容易操作。經酸化后的秸稈入池后會加快發酵速度和程度, 即使一部分入池后上浮, 也因經過予處理并在上浮過程中有沼氣微生物附著, 上浮后也能進行干發酵, 同樣產沼氣。秸稈在圈內的停留時間夏天3 天左右, 其余季節5天左右, 時間長一點問題也可。
2.3干濕發酵
干濕發酵是解釋秸稈在沼氣池內的發酵狀態。秸稈入池必定會有一部分上浮, 即使粉碎也不能避免。但通過粉碎和入圈處理, 入池后的秸稈又混有沼氣微生物, 因此浸在料液中的部分秸稈是通常的濕發酵, 而秸稈上浮部分仍能分解產氣,是一種干發酵狀態。
2.4還田循環
“還田循環”就是指沼氣發酵料液應作為優質有機肥使用, 要有進有出。發酵后的秸稈不僅僅是肥料, 而且是“準生物肥料”,“生物農藥”。出料主要根據農事活動用肥需要來進行。每天添加多少秸稈決定于養豬多少, 溫度和用氣量。如果糞便產氣能滿足, 就不用添加。在沼氣池內料液溫度大于20℃時, 通常1kg 秸稈產氣可滿足一餐飯(炒菜)。溫度越低產氣速度越慢, 但入池秸稈如果沒有從池內取走,隨池溫上升, 總的產氣量不會少,1kg一般都能達到產沼氣0.35m3·kg-1以上。每個沼氣池每年能利用秸稈量取決于沼氣池容積與出料情況, 通常每立方米池容加夠50kg秸稈后就必須出料了。出料時盡可能攪動料液, 以使秸稈和料液混合,然后從水壓間取走。這樣算來, 一個6m3的家用沼氣池每年可利用秸稈300kg以上。加強一下管理,四五百公斤不成問題。
2.5竹籠導氣
“竹籠導氣”是一種便于沼氣釋放的措施, 也有緩解沼氣池內結殼的作用, 它不是必要措施。以往的經驗還表明, 無論如何上浮部分的秸稈產氣速度和程度比浸在料液中的部分要差一些, 此外還對料液中的沼氣釋放有一定影響。為解決這一問題, 在沼氣池中部設一內徑大于15cm的竹籠, 讓其下部浸在料液中, 上部露在氣箱中,這樣竹籠內料液不會結殼, 這有助于沼氣釋放并能減少秸稈上浮部分。總體上對發酵有利。這一措施以前作過, 效果不錯, 只是后來多用糞便原料而用不著了。當然現有池不加竹籠也不會對產氣有很嚴重的影響。
3目前秸稈使用新方法的主要問題
秸稈使用新方法已斷斷續續作過農村試驗, 目前還沒有進行系統試驗研究。主要問題有以下方面。
(1) 出料不勤。出料不勤影響秸稈的不斷添加。若每立方米沼氣池容積已入秸稈約50kg, 平時用料又不勤, 用料時也沒有攪拌料液, 在這種情況下池內存留和上浮秸稈較多, 會占據較多的有效容積, 對發酵效果有影響, 好在不是根本性影響。我國農戶用肥大都有季節性, 因此每年都有一到二次大出料, 只要有一次大出料這一問題影響就很小了。出料時由于秸稈是粉碎過的, 因此這種出料會很方便。對于那種“擋板石”高的池子最方便。
(2) 缺電。有的地方沒有電, 農戶住家分散,不可能一戶一個粉碎機,因此秸稈粉碎有問題。
(3) 冬天低溫影響產氣問題仍未解決。
(4) 使用秸稈的新池型尚待進一步研制。
