對高寒地區(qū)整體保溫沼氣池產(chǎn)氣試驗的探討

葛勇

摘要：農(nóng)村地區(qū)的沼氣使用可以說是非常普及了，但對于高寒地區(qū)的人們來說，由于受到溫度的影響，沼氣的產(chǎn)生和使用都會受到一定的影響，同時也影響到保暖問題。因此，本文將探討在高寒地區(qū)沼氣池產(chǎn)汽試驗的材料和方法進行探討，并對試驗結(jié)果進行分析，為高寒地區(qū)的沼氣池的有效使用提出相關(guān)建議。

關(guān)鍵字：高寒地區(qū);整體保溫;沼氣池

現(xiàn)階段，農(nóng)村地區(qū)的沼氣使用量不斷增加、范圍也不斷擴大，這對于改變能源結(jié)構(gòu)有著重要的意義。但對于高寒地區(qū)來說，由于受到溫度的影響可能會造成沼氣產(chǎn)氣量的下降，因此要進行必要的試驗分析，以實現(xiàn)沼氣池技術(shù)的優(yōu)化。與此同時，還要通過試驗數(shù)據(jù)分析，準(zhǔn)確找到平衡點，保證資源的有效利用。

一、高寒地區(qū)整體保溫沼氣池的建設(shè)現(xiàn)狀

沼氣作為通過生物發(fā)酵產(chǎn)生的清潔能源，其有著廣泛的應(yīng)用，尤其是在農(nóng)村地區(qū)能夠?qū)崿F(xiàn)對廢棄資源的有效回收利用，并將其轉(zhuǎn)化為熱能、電能，為農(nóng)村地區(qū)提供電力和熱力，為農(nóng)村用戶生火做飯和取暖等提供便利，同時因其對環(huán)境的污染較小，也符合當(dāng)下可持續(xù)發(fā)展的需求。

但是，由于高寒地區(qū)的溫度較低，使得沼氣的產(chǎn)生受到了一定程度的影響，降低了產(chǎn)氣效率，甚至在一些情況下沼氣池不產(chǎn)生任何氣體，導(dǎo)致其使用受到了一定的限制，給居民的生活帶來不便。因此，可通過地上式太陽能恒溫或整體保溫的方法，確保沼氣池在高寒地區(qū)的產(chǎn)氣效率，使得沼氣的應(yīng)用范圍得以進一步擴大。

而考慮到部分高寒地區(qū)的陽光較少的問題，整體保溫沼氣池能夠更好的適應(yīng)此類環(huán)境。

二、高寒地區(qū)整體保溫沼氣池產(chǎn)氣試驗的材料與方法

1、試驗概況

在高寒地區(qū)進行整體保溫沼氣池試驗時，試驗地點應(yīng)選擇在海拔較高，處地溫度較低的地區(qū)，并且具有一定的代表性。以黑龍江省大慶杜蒙地區(qū)為例，其二月份平均氣溫約為零下8℃，符合沼氣池保溫試驗的考核要求。與此同時，還要對沼氣池的容積等進行進一步的明確，本次試驗選擇的是8m3的小型沼氣池，而且尚處于建設(shè)之中，待裝料和封池后可投入使用[1]。

2、試驗設(shè)計

本次試驗共包括三個處理環(huán)節(jié)，分別是“三位一體”的沼氣池整體化保溫新模式，其一般采用導(dǎo)熱系數(shù)在0.047W/mk的聚乙烯塑料泡沫板為保溫主要材料、“四位一體”的沼氣池對照以及“三位一體”的沼氣池對照。值得注意的是，為提高試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每項處理都要盡可能的設(shè)置兩戶，然后取試驗數(shù)據(jù)的平均值。

3、沼氣池建設(shè)

在建設(shè)沼氣池的過程中，一定要以當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件為基礎(chǔ)，并達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)所要求的8m3水壓式的沼氣池標(biāo)準(zhǔn)，而且一般會選用“三位一體”的建池模式。在沼氣池的上部要增設(shè)自破殼的裝置，并在底部設(shè)置具有活塞式抽渣功能的裝置。沼氣池建成后，還要建造面積為36平方米的控溫棚，角度偏向應(yīng)保持在15度以內(nèi)。對于沼氣池而言，其基本尺寸深度為2.6m左右，基坑的直徑約為2.9m，并對底部進行厚度為10cm的保溫處理。底部保溫要選擇早強水泥和粒徑1cm的粗骨料混合攪拌，然后澆注。值得注意的是，池體的整體保溫要通過磚模施工的方式進行，并嚴(yán)格采取防水硬化。沼氣池的內(nèi)表面還要進行5層施工，并用高分子密封膠粉刷三遍，直到達(dá)到整體強度要求并通過24小時以上的持續(xù)性水柱壓力測試，觀察質(zhì)量效果。按照相關(guān)規(guī)定對灶具進行安裝，選用焊接復(fù)合鋁塑管作為輸氣管道，同時選用招標(biāo)綠百合產(chǎn)品作為沼氣灶具[2]。

4、發(fā)酵工藝

沼氣池的發(fā)酵工藝要求在發(fā)酵材料投入沼氣池后能夠在48小時之內(nèi)產(chǎn)生沼氣，并滿足基礎(chǔ)用戶3-5天的使用需求，因此也要對發(fā)酵原料進行10-15天的預(yù)處理，即池外厭氧發(fā)酵。在此過程中，裝料量通常約為5立方米，并控制濃度在10%左右，PH值接近中性，不做接種物的添加。在常溫的半連續(xù)發(fā)酵過程中，每天的進料次數(shù)為2次，并做好衛(wèi)生控制，每天清掃畜禽圈舍，出料時間根據(jù)實際情況進行調(diào)整，約為5-10天一次，且每次出料的量約為100千克。

5、測定項目與內(nèi)容

測定項目與內(nèi)容主要包括兩項，其一是每天上午8點左右，使用水銀溫度計對沼氣池內(nèi)的池溫和地溫進行測量并記錄;其二是每天下午8點通過流量計測量沼氣產(chǎn)量，并準(zhǔn)確記錄數(shù)值，觀察數(shù)據(jù)變化。

三、高寒地區(qū)整體保溫沼氣池產(chǎn)氣試驗結(jié)果與分析

1、不同處理對沼氣池產(chǎn)氣量的影響

高寒地區(qū)整體保溫沼氣池產(chǎn)氣試驗耗時較長，一般在一年以上，通過控制變量對沼氣池產(chǎn)氣情況進行對比可知，采用整體保溫的沼氣池其產(chǎn)氣量明顯增加。而且通過進一步的日平均產(chǎn)氣量比較，試驗池的產(chǎn)氣效果比較穩(wěn)定，即使在每年的1月份和2月份的溫度最低點時，其日產(chǎn)氣量也可達(dá)到1.48立方米，可以滿足基本的使用需求。相比之下，未采取整體保溫的沼氣池則很難達(dá)標(biāo)。

2、不同處理棚內(nèi)溫度、地溫及池溫的對比

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)不難看出，溫度對于高寒地區(qū)的沼氣池產(chǎn)氣量以及發(fā)酵過程有著較大的影響，并在特定的環(huán)境下呈現(xiàn)出正向相關(guān)的趨勢，也就是說產(chǎn)氣數(shù)值會隨著溫度的變化而增加。但需要注意的是，一旦把沼氣池建設(shè)在畜牧棚內(nèi)，會容易出現(xiàn)棚內(nèi)高溫影響散熱效果的情況，不利于沼氣池的整體增溫。而自然光照在整體保溫的條件下只能對水壓間的沼液表面以及地表面有增溫效果，對于深度在一定距離以上的部位則沒有明顯的改善作用。

3、綜合效益分析

對沼氣池的綜合效益進行分析，標(biāo)準(zhǔn)的整體保溫沼氣池其年產(chǎn)沼氣量大約為610立方米，換算為傳統(tǒng)能源約為2.5噸的煤炭，且每年能夠節(jié)省資金約950元。按照這種趨勢，兩年后，沼氣建設(shè)成本便能夠收回。與此同時，沼氣池產(chǎn)生的各類副產(chǎn)品還有綜合利用價值，例如，沼液可用于進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，常見的浸種和葉面噴灑等，其對于防治各類病蟲害以及促進養(yǎng)分吸收有著顯著的效果，而用于農(nóng)作物種植時的肥料，則每年能夠借閱600元。沼渣還能用于畜禽養(yǎng)殖，每年所節(jié)省的資金為710元，節(jié)省勞動力成本900元，因此綜合效益十分可觀。

4、結(jié)論與討論

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)對比分析，我們可以得到以下結(jié)論：首先，對于高寒地區(qū)而言，經(jīng)整體保溫處理的沼氣池產(chǎn)氣量明顯增高，即使在最低溫度階段也能滿足當(dāng)?shù)氐恼託馐褂眯枨?。其次，整體保溫措施的應(yīng)用突破了環(huán)境溫度的局限性，并且能夠維持溫度的持久平衡，為沼氣池的正常工作提供保障。最后，沼氣池的保溫可以確保其充分的發(fā)酵和利用，這樣不僅緩解了能源緊張問題，而且對于構(gòu)建多功能的生態(tài)能源體系有著良好的效果，同時更有可觀的經(jīng)濟效益，是一項一舉多得的工程。

參考文獻(xiàn)：

[1]王曉金.高寒地區(qū)整體保溫沼氣池產(chǎn)氣試驗[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2016（1）：214，216.

[2]李金平，單少雄，董緹.地上式戶用太陽能恒溫沼氣池產(chǎn)氣性能[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2015（5）：287-291.