北京市農村積頓探索規?;斩捳託馍a新技術
近年來,國家逐步加大了對于農村沼氣建設的支持力度,農村沼氣發展進入了加快普及的新階段。但目前,我國沼氣生產的主要原料仍是畜禽糞便,制約了沼氣在更大規模和更大范圍內的推廣。因此,開發新的原料來源,解決沼氣原料問題,成為沼氣發展過程中的一項重要任務。
而與此同時,作為世界上僅次于煤炭、石油和天然氣的第四大能源,我國秸稈資源非常豐富。目前,我國每年產生各類秸稈資源總量約為7.7億噸,可利用量約有6.8億噸,其中,除飼用1.6億噸、工業原料和新型能源開發利用3000萬噸、直接還田5000-6000萬噸外,大多數都是直接燃燒或未加任何開發利用。不僅浪費了資源,更導致了嚴重的大氣污染,大量的秸稈也迫切需要尋找新的利用途徑。因此,利用秸稈為原料生產沼氣,既可提高秸稈的利用效率和經濟效益,又可以拓寬沼氣的應用領域,在經濟、生態、能源等多方面,都具有重要意義。
近年來,北京市順義區與農業部有關司以及北京化工大學密切合作,切實加大了秸稈沼氣生產技術的研究、試點工作力度,并在很多方面取得了重要突破。
一、試點基本情況
2007年,北京市在順義區南塢村建成了目前我國規模最大的秸稈沼氣工程。試點項目于2007年下半年開始建設,2008年初建成,現已投入正常實際運行。該試點總投資400萬元,共設計有4個容積各為200立方米的發酵罐,通過批式發酵、交錯進料等方式,實現了穩定的產氣和供氣。按每戶每天用氣1.5立方米標準計算,該項目可解決300戶居民的用氣問題,每年還可生產有機肥料456噸(60%含水率)。
其基本的生產流程是,秸稈先經機械搓揉處理,然后進行3天化學預處理;預處理后的秸稈投入厭氧發酵罐,接種后封罐進行厭氧發酵(50-60天);產生的沼氣經凈化后貯存,再由管網輸送到用戶。與畜禽糞便生產沼氣的工藝相比,主要不同在于增加了預處理程序以及改進了厭氧發酵反應器的型式,且不外排沼液,可實現完全的循環利用。
二、技術創新點
長期以來,由于秸稈的木質纖維素含量較高、不易被厭氧菌消化、發酵產氣量低以及密度小、體積大、不具有流動性等理化性質,秸稈一直都未能大規模用于沼氣的生產。該試點項目通過自主創新,在多個方面取得了突破,從而基本解決了完全以秸稈為原料生產沼氣的技術問題。
一是發明了快速化學預處理方法。通過在發酵前,對秸稈進行快速、無害化的化學預處理,預先把秸稈轉化成易于消化的“食料”,可提高秸稈的產氣率50-120%,使得秸稈的產氣率超過了豬糞和牛糞的產氣率。該技術已經獲得了國家發明專利。
二是研發出了適合秸稈物料特性的高效厭氧發酵反應器。秸稈的密度小、體積大、不具有流動性,因此,現有用于畜禽糞便生產沼氣的反應器都無法直接用于秸稈的生物氣化。該試點項目針對秸稈特殊的物料特性,研究和開發出了一種新型反應器,可實現秸稈的機械化進、出料和自動化高效攪拌,解決了秸稈發酵傳熱、傳質效率低,發酵效率低等問題。
三是采用溫室增溫保溫技術,實現常年生產沼氣。把反應器放置在溫室內,利用溫室作用提高發酵溫度。在不外加能量的情況下,在春、秋季實現中溫發酵,在夏季實現高溫發酵,冬季只需少量加熱即可實現正常發酵。從而從根本上解決了目前沼氣越冬以及不能常年供氣的難題。
三、運行情況分析
目前,試點項目運行總體狀況良好。在沒有任何外部加熱、只利用溫室效應情況下,發酵溫度可達30-40度,保證了均衡供氣。項目運行成本也較低,大約每產1立方米沼氣,折合需要水、電、人工等費用0.5元,需要秸稈原料收購費用0.33元,總計約合0.8-0.9元/立方米,而目前向農戶供氣的價格是1元/立方米,可補償運行成本,能夠持續運行。同時,與液化氣等比較而言,1立方米沼氣的熱值相當于0.5公斤的液化氣,而1公斤液化氣價格為6-8元,按此推算,1立方米沼氣價值應在3-4元,但目前只收1元,因此,農民使用沼氣也明顯省錢,且使用方便,安全可靠,隨著液化氣等價格的不斷攀升,這種以村鎮為單位的沼氣集中供氣模式很受村民歡迎。
項目所在村還考慮,將來村民還可以用秸稈換沼氣,進一步降低收費標準。同時,還可以把發酵后產生的沼渣作為有機肥料返還給村民,有利于農民增收和發展生態農業。
禹城:玉米芯產業鏈搞活循環經濟
“農民種植玉米一企業收購玉米芯(玉米脫粒后的棒核)生產功能糖一產生生物質廢渣一代替煤炭用于發電一草木灰還田”,這條完整的“玉米芯生產鏈”是山東省禹城市以創新技術發展循環經濟,落實科學發展觀的成功實踐。原本是廢料的玉米芯,卻趟出了一條節能減排的新路子。
廢料變原料
以前,在禹城玉米脫了粒,玉米芯就成了廢物,大都被農家焚燒,既浪費資源,又污染環境。禹城利用玉米芯資源豐富的優勢,與中國科學院、山東大學等科研院所合作,開發高新生物技術,用玉米芯研制出了低聚糖、木糖(醇)、低聚木糖以及多種衍生功能糖產品。每當初冬時節,在禹城1噸玉米芯能賣到570多元。
現在,禹城市年產功能糖超過50萬噸,帶動優質玉米種植基地500多萬畝。僅玉米芯一項,每年就拉動農民增收2.6億多元。禹城市以玉米芯為原料的功能糖生產企業,其產銷量占到國內市場的80%、國際市場的25%以上。
廢渣變寶貝
在禹城通裕集團新園熱電公司,一車車的木糖渣、糠醛渣等生物質工業廢料運進廠內,這些燃料發電后產生的灰渣基本為草木灰,可以直接還田。這個項目屬新能源與可再生能源減排類型,原料是玉米芯提取木糖醇、糠醛等產品后的廢渣,用來發電每年可減排大量硫化物及二氧化碳等污染物及氣體。目前,此企業年消化當地10多家企業產生的60多萬噸廢渣,發電7000多萬度,相當于節煤20多萬噸。
過去玉米芯廢渣是純粹的廢物。山東福田藥業有限公司每年產生玉米芯廢渣28萬噸,每年運輸廢渣、租用場地堆放廢渣的費用就達150多萬元,且造成環境污染。如今,福田藥業以每噸30多元的價格把廢渣賣給電廠。據了解,生物質發電生產每度電比用煤炭節約成本0.273元,發電產生的草木灰又是農作物的好肥料。
禹城提出“生物煉制”的理念。龍力生物科技有限公司與山東大學合作開發了“酶解工業纖維廢渣生產燃料乙醇項目”,利用玉米芯廢渣生產燃料乙醇,實現了變廢為寶。這是國內首條工業化纖維素乙醇生產線,兩年內公司的纖維素乙醇項目將達到年產5萬噸的規模,年可消耗木糖渣20多萬噸。
生產功能糖后的玉米芯廢渣還可作為營養基料種植食用菌,從而扶持帶動起1600多個養菇專業戶。種植食用菌之后的廢棄物可作為肥料還田。這樣,玉米芯加工就形成了閉合式的循環產業鏈,實現了“從土地到土地”的完整循環,形成了“低能耗、高產出,低排放、高效益,大循環、可持續”的發展格