湖南省秸稈沼氣工程典型模式與實際案例

孔垂雪， 卜靜波， 梅自力， 李淑蘭， 羅　濤， 李　江， 席　江， 段奇武， 吳　進

(1. 農業部沼氣科學研究所，四川 成都　610041； 2. 湖南省農村能源技術推廣站，湖南 長沙　410011)

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湖南省秸稈沼氣工程典型模式與實際案例

孔垂雪1， 卜靜波2， 梅自力1， 李淑蘭1， 羅濤1， 李江1， 席江1， 段奇武1， 吳進1

(1. 農業部沼氣科學研究所，四川 成都610041； 2. 湖南省農村能源技術推廣站，湖南 長沙410011)

文章論述了湖南省秸稈沼氣工程工藝技術和運營管理的典型模式，同時也介紹了兩處實際案例。

湖南；秸稈；沼氣

我國農作物秸稈資源十分豐富，年總量約60000～80000萬t[1-2]；湖南省是我國的農業大省，農作物秸稈資源豐富，總量約每年4020萬t[3-4]。秸稈沼氣技術是以秸稈為主要原料，經微生物厭氧發酵生產沼氣的秸稈處理利用技術[5]；近年來，隨著秸稈沼氣技術日益成熟[6-9]，我國多個地區均建立了不同規模的秸稈沼氣工程[10]，取得了良好的社會效益和豐富的管理經驗[11-12]。湖南省政府高度重視秸稈沼氣工程建設[13]，通過建設各方多年的努力，不但已具備秸稈沼氣工程建設的技術物質條件，而且在此之上逐漸形成湖南省典型的工藝技術模式和運營管理模式。

1　典型模式

筆者將從湖南省秸稈沼氣工程的工藝技術、運營管理兩個方面的典型模式進行介紹。

1.1工藝技術模式

沼氣工程可以從原料收集儲存運輸及預處理、沼氣生產、沼氣凈化儲存及利用、沼渣沼液處理儲存及利用、附屬設施五個方面進行工藝技術模式分析[14]；秸稈沼氣工程同樣也不例外[7]，我們將湖南省秸稈沼氣工程的工藝技術模式也從上述五個方面進行分析。湖南省秸稈沼氣工程工藝技術流程如圖1所示。

1.1.1原料收集儲存運輸及預處理

湖南省秸稈沼氣工程的主要原料來源于某個集中居住村落農業生產所產生的農作物秸稈，輔以該村落及其附近的養殖戶部分養殖活動所產生的少量糞尿沖洗水。收獲的農作物秸稈經風干后由村委會統一向村民收購，儲存在沼氣站的秸稈堆場中，并按需求量經由秸稈粉碎機粉碎后投入調配池；來自養殖戶的少量糞尿沖洗水經由排污管道進入沼氣站的調配池與粉碎后的農作物秸稈、回流的沼渣沼液混合，并經由大通道泵泵入發酵罐。

1.1.2沼氣生產

將調配池內混合物料的總固體濃度調配到7%～9%之后經由大通道泵泵入發酵罐，發酵罐采用多方式混合進料雙方向水力攪拌的豎向推流式秸稈沼氣中溫發酵工藝[15-16]。該工藝通過改進發酵罐的附屬管道設計，既可以實現農作物秸稈和糞尿沖洗水的混合進料，又可以實現兩者的單獨進料；同時輔以水平方向和垂直方向的水力攪拌，使發酵罐內的新進物料和原有物料能夠達到有效混合。因此，該工藝具有原料適應性強、抗沖擊能力強、沼氣生產穩定、秸稈轉化高效等特點。

圖1　湖南省秸稈沼氣工程工藝技術流程

1.1.3沼氣凈化儲存及利用

發酵罐在發酵過程中所產生的原始沼氣，經由氣水分離器去除絕大部分水分、化學脫硫塔去除絕大部分硫化氫的兩步凈化成為成品沼氣，儲存在濕式儲氣柜中，分別提供給集中供氣系統的沼氣輸配、發酵增溫系統的沼氣熱水鍋爐等設施使用。針對成品沼氣的用戶采取有償使用的方式。

1.1.4沼渣沼液處理儲存及利用

發酵罐在發酵過程中所產生的沼渣沼液，其位于發酵罐下部較為濃稠的混合物料在出料后經由固液分離機分離為固態和液態兩個部分：其固態部分在堆漚晾曬后儲存在秸稈堆場內全部以固態有機肥的形式還田利用；其液態部分與未經分離的混合物料在出料后儲存在站內沼渣沼液儲存池、田間沼渣沼液儲存池內全部以液態有機肥的形式還田利用。針對固態有機肥的用戶采取有償使用的方式。

1.1.5附屬設施

在附屬設施中值得一提的是，由于湖南省夏季太陽能資源比較豐富[17]，因此湖南省秸稈沼氣工程從節能環保的角度上考慮[14]，通常使用太陽能增溫系統作為發酵增溫系統的補充熱源使用，以減少沼氣熱水鍋爐對成品沼氣的消耗，同時將發酵罐內的發酵過程維持在中溫。

1.2運營管理模式

“三分建七分管”早已成為我國沼氣業界的共同認知[18]，國家和行業也先后出臺了一系列標準對沼氣工程的運行管理行為進行規范化約束[14,19-21]。在運行管理行為得到規范化約束的同時，秸稈沼氣工程的運營管理模式近年來也逐漸得到我國沼氣業界的重視[11,22-25]。現將湖南省秸稈沼氣工程的運營管理模式介紹如下。

1.2.1村委會作為建設主體和運營主體

村民委員會，簡稱村委會，是村民自我管理、自我教育、自我服務的基層群眾性自治組織[26]。湖南省將村委會作為秸稈沼氣工程的建設主體和運營主體，不但充分發揮了村民自我管理、自我教育、自我服務的基本職能，同時也充分體現了村民自治的法律精神。在建設階段，村委會作為建設單位承擔項目所有者的角色，村民可以通過村委會表達自己的意見和建議，實現對秸稈沼氣工程項目建設的民主監督；在運營階段，村委會作為運營單位承擔項目管理者的角色，村民可以通過村委會商議可行的管理辦法、選擇合適的管理人員，實現對秸稈沼氣工程項目運營的科學管理。

1.2.2區域內養殖戶種植戶提供原料供給渠道

通過村委會的組織協調、宣傳教育，可以將本村區域內養殖戶和種植戶的積極性調動起來：對來自養殖戶的少量糞尿沖洗水采取“免費接收”的運營方式進行管理；對來自種植戶的大量農作物秸稈采取“付費接收”的運營方式進行管理，村委會按照接收農作物秸稈的有效重量支付給種植戶一定費用。這種運營方式，不但極大的簡化了管理、降低了污染，而且有效的保障了原料供給渠道，為秸稈沼氣工程的長期高效運行提供了原料供給保障。

1.2.3區域內種植戶提供沼渣沼液消納渠道

通過村委會的組織協調、宣傳教育，可以將本村區域內種植戶的積極性調動起來：對秸稈沼氣工程產生的液態有機肥采取“免費使用”的運營方式進行管理；對秸稈沼氣工程產生的固態有機肥采取“付費使用”的運營方式進行管理，種植戶按照使用固態有機肥的有效重量支付給村委會少量費用。這種運營方式，不但極大的簡化了管理、降低了污染、降低了成本，而且有效的保障了沼渣沼液消納渠道，為秸稈沼氣工程的長期高效運行提供了沼渣沼液消納保障和小部分運營經費保障。

1.2.4對區域內住戶實現沼氣集中供應

通過村委會的組織協調、宣傳教育，可以將本村區域內住戶的積極性調動起來：對秸稈沼氣工程產生的成品沼氣采取“付費提供”的運營方式進行管理，住戶按照使用成品沼氣的有效體積支付給村委會一定費用。這種運營方式，不但極大的簡化了管理、降低了成本，而且有效的實現了沼氣集中供應，為秸稈沼氣工程的長期高效運行提供了大部分運營經費保障。

2　實際案例

“桃源縣楓樹鄉公路村秸稈沼氣工程”和“湘潭縣梅林橋鎮郭家橋村秸稈沼氣工程”是湖南省首批下達的秸稈沼氣工程項目，分別于2013年8月和2012年11月建成投產，并且同時于2013年被評為湖南省“雙優”工程。以下針對這兩處秸稈沼氣工程逐一進行介紹。

2.1桃源縣楓樹鄉公路村秸稈沼氣工程

該項目建設單位為湖南省常德市桃源縣楓樹鄉公路村村委會，建設地點為湖南省常德市桃源縣楓樹鄉公路村。該項目工藝技術流程如圖1所示，實地考察情況如圖2～圖7所示。

圖3　桃源縣楓樹鄉公路村秸稈沼氣工程實地考察情況2

圖4　桃源縣楓樹鄉公路村秸稈沼氣工程實地考察情況3

圖5　桃源縣楓樹鄉公路村秸稈沼氣工程實地考察情況4

圖6　桃源縣楓樹鄉公路村秸稈沼氣工程實地考察情況5

圖7　桃源縣楓樹鄉公路村秸稈沼氣工程實地考察情況6

該項目建設目標：主要原料來源于湖南省常德市桃源縣楓樹鄉公路村所產水稻秸稈以及附近豬場少量糞尿沖洗水，所產原始沼氣轉化為成品沼氣用于集中供氣、發酵增溫，所產沼渣沼液轉化為固態有機肥、液態有機肥用于還田利用，體現秸稈沼氣工程的社會公益性，實現農業廢棄物減量化、資源化、無害化、生態化和運行費用低廉化。

該項目產能指標：處理湖南省常德市桃源縣楓樹鄉公路村所產水稻秸稈約每天1.6 t(以干物質計)，存欄500頭豬的糞尿沖洗水約每天7.4 t，合計約每天9.0 t。年產成品沼氣約14.6萬m3；年產固態有機肥約354 t；年產液態有機肥約1430 t。

2.2湘潭縣梅林橋鎮郭家橋村秸稈沼氣工程

該項目建設單位為湖南省湘潭市湘潭縣梅林橋鎮郭家橋村村委會，建設地點為湖南省湘潭市湘潭縣梅林橋鎮郭家橋村。該項目工藝技術流程如圖1所示，實地考察情況如圖8～13所示。

該項目建設目標：主要原料來源于湖南省湘潭市湘潭縣梅林橋鎮郭家橋村所產水稻秸稈以及附近豬場少量糞尿沖洗水，所產原始沼氣轉化為成品沼氣用于集中供氣、發酵增溫，所產沼渣沼液轉化為固態有機肥、液態有機肥用于還田利用，體現秸稈沼氣工程的社會公益性，實現農業廢棄物減量化、資源化、無害化、生態化和運行費用低廉化。

圖8　湘潭縣梅林橋鎮郭家橋村秸稈沼氣工程實地考察情況1

圖9　湘潭縣梅林橋鎮郭家橋村秸稈沼氣工程實地考察情況2

圖10　湘潭縣梅林橋鎮郭家橋村秸稈沼氣工程實地考察情況3

圖11　湘潭縣梅林橋鎮郭家橋村秸稈沼氣工程實地考察情況4

該項目產能指標：處理湖南省湘潭市湘潭縣梅林橋鎮郭家橋村所產水稻秸稈約每天1.7 t(以干物質計)，存欄500頭豬的糞尿沖洗水約每天7.4 t，合計約每天9.1 t。年產成品沼氣約15.3萬m3；年產固態有機肥約394 t；年產液態有機肥約1431 t。

圖12　湘潭縣梅林橋鎮郭家橋村秸稈沼氣工程實地考察情況5

圖13　湘潭縣梅林橋鎮郭家橋村秸稈沼氣工程實地考察情況6

3　結論與建議

綜上所述，以“桃源縣楓樹鄉公路村秸稈沼氣工程”和“湘潭縣梅林橋鎮郭家橋村秸稈沼氣工程”為代表的秸稈沼氣工程，具有湖南省典型的工藝技術模式和運營管理模式。在認真總結項目經驗的基礎上，能夠為今后湖南省乃至全國秸稈沼氣工程推廣應用提供有益的指導和寶貴的借鑒。

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Typical Modes and Practical Cases of Straw Biogas Project in Hunan Province /

KONG Chui-xue1, BU Jing-bo2, MEI Zi-li1, LI Shu-lan1, LUO Tao1, LI Jiang1, XI Jiang1, DUAN Qi-wu1, WU Jin1/

(1. Biogas Institute of Ministry of Agriculture, Chengdu 610041, China; 2. Rural energy technology promotion station of Hunan Province, Changsha 410011, China)

This paper discussed the typical technological process modes of straw biogas project in Hunan Province and the operation management. And two practical cases were also introduced.

Hunan; straw; biogas

2016-09-09

項目來源： 2016年農業部發展計劃司政策與法制調研項目(201600015002)； 中國農業科學院科技創新工程。

孔垂雪(1981-)，男，河北邯鄲人，高級工程師，主要從事沼氣工程技術研究與開發工作，E-mail：kongchuixue@163.com

吳進，E-mail：wujin@caas.cn

S216.4

B

1000-1166(2016)05-0073-05