農村戶用沼氣的生產及安全應用

□大理州土壤肥料工作站 671000 李秀培 雷 聰 李麗槐

□鶴慶縣農村沼氣建設國債項目辦公室 671500 子阿全

沼氣是一種混合氣體，其主要成分是甲烷和二氧化碳，通常甲烷占60%，二氧化碳占40%，此外，還有少量的氫氣、硫化氫、一氧化碳、氮氣和氨氣等成分。而且沼氣池又是密閉的容器，空氣不流暢，易缺氧氣，這樣沼氣池內甲烷和二氧化碳等有害氣體濃度為30%或70%時，一旦被人或畜大量吸入體內，會產生麻醉和毒害作用，嚴重的會使人或畜窒息傷亡。為此，加強對廣大農村戶用沼氣安全使用科普知識的宣傳指導，進一步增強人們對沼氣生產使用的安全防范意識，有助于農村沼氣的推廣應用。

近年來，農村戶用沼氣池建設得到迅速發展，大理州“九五”期間沼氣池建設僅為40523口，到2011年全州已累計建設沼氣池21.87萬口，占全州農戶83.77萬戶的26.11%，而且每年建設不斷遞增。但由于農村沼氣建設涉及面廣、點多，普遍重建設、輕管理，缺乏建后專業性管理，沼氣生產技術服務滯后，未能充分發揮沼氣池應有的潛能。為此，針對農村廣大戶用沼氣池型結構特點，結合沼氣生產原理和使用要求，對農村戶用沼氣生產及安全使用中應注意的主要問題進行了初淺探討，旨在進一步發揮廣大農村戶用沼氣新型能源的綜合開發利用效益。

1 沼氣的發酵機理

1.1 沼氣發酵原理及條件

1.1.1 沼氣發酵的原理。沼氣是有機物在厭氧條件下，經微生物的發酵作用而生成的一種可燃性氣體，其主要成分是甲烷和二氧化碳。沼氣發酵原理是指各種有機物在厭氧條件下，被各類沼氣發酵微生物分解轉化，最終生成沼氣的過程。

1.1.2 沼氣發酵的條件。一是沼氣發酵原料。廣大農村多數農戶主要是利用人畜和家禽糞便為發酵原料，其特點為原料C/N低，發酵周期短，產氣速度快；極少農戶利用部分農作物秸稈為發酵原料，其特點為原料C/N高，發酵周期長，產氣速度慢。不論是采用人、畜及家禽糞便或作物秸稈為發酵原料，進池前經過腐熟預處理后使用效果更佳。二是厭氧活性污泥，其作用起消化分解固體有機物原料的作用，發育好的污泥中細菌很多，特別是甲烷叢菌普遍分布，因而產生的甲烷活性較高，產氣較好。三是溫度，一般沼氣池溫度在15℃以上時基本可以保證產氣，常溫下池容產氣率為0.16～0.34m3/m3·d-1，豬糞消化池溫一般在25℃為好。四是酸堿度，沼氣發酵最適pH值為6.8～7.4，低于和高于此酸堿度都對產氣有抑制作用。五是為使沼氣池內上下層之間微生物與發酵原料充分接觸，需要適時攪拌。

1.2 沼氣的生產管理

1.2.1 沼氣池的進出料。根據農村戶用沼氣池發酵原料的特點和沼氣池原料濃度5%左右的要求，結合農村“一池三改”建設的沼氣池有人畜糞便每天不斷自動流入池內，因此，平時只需添加堆漚后的作物秸稈發酵原料和適量的水，以保持發酵原料在池內的濃度。沼氣池進出料原則上是出多少進多少，順序為先出后進，但日進料量以不超過100kg為宜。一般大換料的時間安排在春季或秋季進行，每年最少進行一次。大出料時應清除沼氣池內全部殘渣和部分料液，只保留30%的活性污泥為主的料液作接種物，以利于加快大換料后沼氣池發酵功能的快速啟動。

1.2.2 沼氣池的攪拌。曲流布料沼氣池雖然采用連續發酵工藝，池底由進料口向出料口傾斜，池底部最低點在出料口底部，在傾斜池底的作用下形成流動推動力，實現主發酵池進出料自流。但為使池內上下層微生物與發酵原料充分接觸，使活性層均勻分布在發酵液內，防止產生浮渣層，保證池溫均衡，促進氣液分離等功能，最好在一定時間內利用外力進行攪拌。其方法采用從進出料口攪拌，也可以從出料間掏出發酵液體再從進料口將此發酵液體沖刷到池內連動攪拌，防止料液結殼，影響產氣。

1.2.3 測定和調節發酵液的pH值。沼氣細菌適宜在中性或堿性環境條件下生長繁殖，發酵液堿性過強對沼氣細菌生長繁殖不利，會使產氣量下降。農村戶用沼氣池一般發酵液過酸現象普遍存在，過酸后沼氣壓力雖高，但甲烷含量少，火力不足，發熱量小且硫化氫氣體含量高，導氣管會產生由黃色變黑色現象。測定方法常采用pH試紙直接進行測定，其有效的調整方法，一是加入適量的草木灰；二是加入適量的澄清石灰水與發酵液混合均勻；三是取出部分發酵原料，補充相應發酵原料和水。

2 沼氣的安全應用

2.1 沼氣池的施工安全

2.1.1 防止土壤回淤塌方。開挖沼氣池坑時要防止塌方，特別是在地下水位較高或雨季時，對土質不好的淤泥質土、松軟土、砂土等開挖施工，應采取加固措施，同時要抓緊架模和及時澆灌，以防池坑周圍土壤回淤塌方。

2.1.2 操作安全。在開挖沼氣池坑，架設鋼模具，混凝土澆灌，粉刷等施工過程中，要嚴格按照操作技術規程施工，防止磚石滑落，池壁倒塌，觸電、缺氧、火災等安全事故發生。

2.1.3 注意人畜安全。農村戶用沼氣池多數建在房前屋后，容易忽視管理，所以，沼氣池進出料口要隨時加蓋防固，以防人畜不慎落入池中。

2.2 沼氣的安全使用

沼氣池投產使用后，在正確安裝配套設施前提下，重中之重就是對農戶加強沼氣生產使用安全培訓和普及，積極開展沼氣生產及管理維護，充分發揮沼氣綜合效能，防范因沼氣使用操作不慎給人畜造成的危害，達到消除安全隱患的目的。

2.2.1 沼氣池周圍禁用明火。嚴禁在沼氣池周圍、沼氣池出料口、導氣管口附近，特別是進入沼氣池內出料和維修時使用明火或吸煙。

2.2.2 規范安裝器具。農村房屋多為土木結構房，因此，在安裝沼氣爐和沼氣燈時要遠離木料、柴草、衣柜、草房等易燃物品，特別是安裝沼氣燈要與易燃物品保持1.5m間距，以防火情發生。

2.2.3 規范操作使用。沼氣燈、沼氣爐每次使用后要立即關閉沼氣閥門開關，而且在使用沼氣器具時最好先關閉沼氣開關，用明火點燃引火物，再打開沼氣開關燃燒，避免因氣壓過猛，造成噴火燒傷。

2.2.4 嚴防漏氣。要勤檢查輸氣管道及其連接頭和閥門開關是否破裂漏氣，在使用沼氣的房間如嗅到有較濃臭雞蛋氣味時，不要使用明火和吸煙，這時候要及時打開門窗進行通風排氣，查找原因，排除險情。在沼氣使用過程中要經常觀察壓力表的變化，正常壓力一般在8Kpa左右，當產氣過多或幾天未用、壓力過大時要立即用氣或適當放氣，以防事故產生。

2.2.5 進入池內要注意通風。在已經發酵使用的沼氣池和剛進出換料的沼氣池內，禁止進入檢查維修或清理沉渣，確要檢修時，應在沼氣池進出料和沼氣池出完料后，先打開沼氣池蓋，并經過一定時間的空氣對流，有條件可通過機械鼓風空氣對流，讓沼氣池內的剩余沼氣及其他有毒氣體充分稀釋擴散。確認安全后，搭好上下臺梯才能進入沼氣池操作。為了避免沉積在池底的沼泥沼渣繼續發酵，為保險起見，下池時池外要有人員看護并做好上下應急準備，以防萬一。

2.2.6 及時防治沼氣中毒。進入沼氣池出渣肥或維護時，入池人員一旦有頭暈、心胸發悶、惡心嘔吐癥狀表現，要立即站到池口并迅速離開池內，以防窒息中毒。如不慎發生中毒或窒息情況，要迅速將受害人員移到池外空氣流通地方休息，重者要立即進行人工呼吸和胸外心臟按壓并迅速送往就近醫院治療。

3 沼肥的綜合利用

沼液沼渣俗稱沼肥，是一種優質肥料，沼液中主要養分含量一般為0.03%～0.08%全氮，0.02%～0.07%全磷，0.05%～1.40%全鉀。沼渣中的主要養分含量一般為30%～50%有機質，10%～20%的腐質酸，0.8%～2.0%全氮，0.4%～1.2%全磷，0.6%～2.0%全鉀。所以沼肥不僅是作物生長很好的有機肥料，而且對改良土壤有重要作用。沼肥目前在糧食、蔬菜、果樹等主要作物上廣泛應用，一般平均畝增產5%～15%。

一是沼液用于基肥，在玉米、蔬菜上一般畝用量1500～2000kg，盛果期果樹畝用量2500～3500kg。二是沼液用于追肥，在玉米、蔬菜上一般畝用量2000～2500kg，盛果期果樹畝用量2500～3000kg，經稀釋后可直接澆灌作物或果樹根部周圍。三是沼肥與速效氮、磷、鉀肥合理施用增產增效增質明顯，一般可增產10%～15%。四是由于沼肥發酵原料不同，其肥效不同，所以在使用時，要因地制宜，因沼肥性質和作物發育期、果樹果齡期來確定施用量。一般沼液施用時要按1∶1～2倍水稀釋后使用，以免造成肥害。

[1]周孟津.沼氣生產利用技術[M].北京：中國農業大學出版社,1999.

[2]胡向軍.云南農村能源技術推廣與實踐[M].昆明：云南科技出版社,2008.