太陽能沼氣技術(shù)研究

李博

摘要：針對普通常溫發(fā)酵沼氣池發(fā)酵效率低，不能全年使用的現(xiàn)狀，利用常規(guī)太陽能熱水器和冬季保溫暖棚，對常溫發(fā)酵沼氣池的發(fā)酵環(huán)境進行改進，達到維持發(fā)酵溫度相對平衡，提升發(fā)酵效率，沼氣池可常年運行的目的。

關鍵詞：太陽能；沼氣發(fā)酵；溫度；產(chǎn)氣效率

常規(guī)戶用沼氣池屬常溫發(fā)酵，其產(chǎn)氣率受溫度變化影響較大，一年正常應用在7個月左右。為提高常溫發(fā)酵沼氣池的產(chǎn)氣效率，達到全年利用，蓬萊市農(nóng)村能源工作站利用當?shù)剌^豐富的太陽能資源，將太陽能與沼氣發(fā)酵有機結(jié)合起來，探索太陽能沼氣技術(shù)。

一、設備裝置準備

1、沼氣池

嚴格按照國家行業(yè)標準修建的圓柱形常溫發(fā)酵沼氣池1座，必須經(jīng)過檢驗，保證不漏水、不漏氣。

2、太陽能熱水器

在沼氣池啟動發(fā)酵和冬季進料時，進行初始水溫加熱，以提升池內(nèi)料液溫度[1]。

3、太陽能保溫棚

維持沼氣池內(nèi)料液的溫度及周邊地溫的相對穩(wěn)定，保證沼氣發(fā)酵裝置冬季正常運轉(zhuǎn)[2]。

二、基本實施步驟

1、沼氣池建設

選擇土質(zhì)堅實，背風向陽，地下水位低，且周圍無高大遮擋物的地方建設沼氣池。池體設計、建造要符合國家行業(yè)標準（GB/T4750-2002），并進行正常養(yǎng)護。

2、太陽能保溫棚的棚基建設

戶用沼氣選擇拱架式竹木結(jié)構(gòu)塑料大棚；小型工程沼氣和綜合種養(yǎng)基地，推薦梁式結(jié)構(gòu)塑料大棚。棚跨度應大于沼氣池主池直徑，覆蓋面積應大于沼氣池主體的建設面積。

溫棚骨架的材質(zhì)要硬、不易變形并有一定的粗度，至少應能抗住25-30kg/m2的風壓。骨架間距不可過大，竹木大棚拱桿間距不大于1.2 m，管架大棚拱架間距應按產(chǎn)品安裝說明設置，不得隨意加大。塑料大棚的設計和建設要從實際出發(fā)，并符合國家相關行業(yè)標準。

冬季，保溫棚內(nèi)土地可進行正常耕作種植。

3、沼氣池的啟動及日常管理

完成以上步驟后，即可以進入到沼氣池的啟動和日常管理階段。

（1）啟動

太陽能沼氣技術(shù)，沼氣池啟動時，要減少沼氣池內(nèi)原有水量，池內(nèi)留水從池容的40%減至20%。在向池內(nèi)加入堆漚好且碳氮比合理的發(fā)酵原料和10%-30%的接種物后，向池內(nèi)加入加入經(jīng)太陽能熱水器升溫處理后達到30-40℃的溫水，調(diào)節(jié)發(fā)酵原料的干物質(zhì)濃度為4%-6%。由于提高了發(fā)酵料液溫度，使發(fā)酵加速，甲烷含量增加[3]。

（2）日常管理

太陽能沼氣技術(shù)中，沼氣池的日常管理與平常的沼氣管理技術(shù)相同。

4、冬季管理

沼氣池的冬季管理是太陽能沼氣技術(shù)中的關鍵。從10月中旬起就要開始對沼氣池進行冬季管理，要做到以下幾點：

（1）逐步提高發(fā)酵原料濃度[4]

逐步調(diào)節(jié)發(fā)酵料液濃度至6%-8%，并增加熱性發(fā)酵原料如馬糞、牛糞、羊糞的投入量。

（2）提高加入沼氣池中水的溫度

秋冬季，加入新料時，隨原料加入池內(nèi)的水溫應使用太陽能熱水器提溫至40℃-50℃[5]。

（3）穩(wěn)定地溫，保持池體周圍溫度相對穩(wěn)定[6]

選擇晴暖無風天氣的中午，將冬季保溫棚的棚膜安裝好。棚膜要選擇幅度較寬的塑料薄膜，減少拼接粘接的作業(yè)量；厚度要在0.1 mm以上，要具有良好的透光度和耐低溫防老化特性。

扣棚時要遵循當?shù)氐纳a(chǎn)方式，將棚膜拽平固定好并蓋土踩實并保持棚膜的完整性。每兩道骨架間加一道壓膜線，并固定好，扣棚初期每隔兩三天要將壓膜線重新勒緊一次。

（4）減少冬季進出料的次數(shù)。

要盡量減少進出料的次數(shù)，防止寒冷物質(zhì)進入沼氣池內(nèi)。

三、注意事項

沼氣池建造在養(yǎng)殖圈舍下的，應加大養(yǎng)殖圈舍南窗面積，增加采光以利吸收太陽能進行增溫。冬季用塑料薄膜進行窗子的密閉保溫[7]。

養(yǎng)殖圈舍與沼氣池分開建設的，應在圈舍和沼氣池之間加設預處理池，也應進行保溫處理，嚴禁刷圈冷水直接沖入沼氣池內(nèi)。

入池原料必須要經(jīng)過堆漚處理。

秋冬季節(jié)，沼氣池進出料要選擇晴朗天氣的中午溫度較高時進行，必須遵循快出快進原則。

為提高塑料保溫棚的抗風能力，保溫棚的高跨比應在0.25-0.30之間。

塑料大棚的設計和建設要嚴格執(zhí)行國家相關行業(yè)標準：GB/T19165-2003，不得隨意增大骨架間距。

塑料保溫棚的棚膜必須拉緊、壓實。

沼氣發(fā)酵原料不得在保溫棚內(nèi)進行堆漚，以免產(chǎn)生氨氣危害作物。

四、結(jié)語

經(jīng)實際測定，應用太陽能沼氣技術(shù)，冬季常溫發(fā)酵沼氣池內(nèi)料液平均溫度為15-20℃，產(chǎn)氣率為0.3m3/m3.d，較常規(guī)沼氣管理技術(shù)料液溫度提升8-10℃，產(chǎn)氣率提升0.2 m3/m3.d，實現(xiàn)了常溫發(fā)酵沼氣池全年正常運轉(zhuǎn)。

參考文獻

[1] 李興杰. 沼氣發(fā)酵技術(shù)研究[J]. 農(nóng)業(yè)與技術(shù)，1998（3）：20-21.

[2] 趙 光，馬 放，魏利，等. 北方低溫沼氣發(fā)酵技術(shù)研究[J]. 哈爾濱工業(yè)大學學報，2011（6）：29-33.

[3] 李小驥. 太陽能沼氣池的試驗研究[J]. 昆明理工大學，2008.

[4] 鄭愛平，張 旭. 太陽能沼氣池[J]. 建筑節(jié)能，2008，36（4）58-60.

[5] 王麗穎，林麗華，高 虹，等. 太陽能沼氣池熱性能實驗研究[J]. 中國沼氣，2013，31（2）：26-29

[6] 魏兆凱，劉 凱，王曉洲. 沼氣池太陽能增溫技術(shù)研究[J]. 農(nóng)機化研究，2009，31（5）：212-216.

[7] 魏素珍，黃青松. 低溫條件下戶用沼氣發(fā)酵技術(shù)研究進展[J].