沼气(qì)技术是(shì)一种(zhǒng)既(jì)可产生能源又可(kě)治(zhì)理农(nóng)业污染(rǎn)的手(shǒu)段,特别适合在发展(zhǎn)中国(guó)家(jiā)的偏远地区进(jìn)行推广应(yīng)用。作为世界上沼气(qì)技术利用最广泛的(de)国家,我国也将沼气技术作为(wéi)农业对外援助(zhù)的重要组(zǔ)成部分。为深切落(luò)实“一带一路”战略(luè)的部署以及习近平(píng)总书记在第21届联(lián)合国气候变化大会中的承(chéng)诺,沼气(qì)技(jì)术的(de)对外援助(zhù)在今后一(yī)段时(shí)间必将在(zài)我国农业对(duì)外援(yuán)助方面(miàn)扮演重要的角色。
为给今后(hòu)我国沼气(qì)技术对外援助项目提(tí)供借鉴,本文主要介绍了(le)4处近(jìn)年来我国对外援助的主要(yào)沼气项目的建(jiàn)设和运行情况(kuàng),并对沼气技术对外援助提出了几点发展方向,以期为今后沼气技术对外(wài)援助工作的(de)开展(zhǎn)提供借(jiè)鉴和指(zhǐ)导。
一典型沼气(qì)援外项目
总体来看,我国援(yuán)外沼气工程建设项目不多,而且多(duō)为各国际(jì)组织投(tóu)资建(jiàn)设。完全由我国(guó)政府支持建(jiàn)设的项目还很少。以下项目为近十(shí)几年来最具代表性(xìng)的几处(chù)援外工程建(jiàn)设(shè)项目。
突尼斯养鸡场沼气发电示范工程由(yóu)中国(guó)和(hé)突尼斯政府联(lián)合支持,建设地点(diǎn)位于突尼(ní)斯中部苏塞市(shì)郊的私人农场,该工程于1999年4月动工,2000年(nián)4月投入运行。示范工程处理鸡(jī)粪(fèn)及部分污水(shuǐ),厌氧消化罐为钢筋混凝土结构,有效容积(jī)300m3,采用厌(yàn)氧(yǎng)滤(lǜ)器(AF)工艺,湿式储气柜为钢结构,有效(xiào)容积100m3。设计水(shuǐ)力停留时(shí)间为20d,每天平(píng)均进料量(liàng)为15m3左右。湿式储气柜水封池也作为沉淀池,沼液从厌(yàn)氧消化罐(guàn)溢流出来进入到湿式储气柜水(shuǐ)封池(沉淀池(chí))进行(háng)二次发酵提升(shēng)沼气(qì)发(fā)酵效率。而(ér)沉淀池中的一部分料液(yè)可再回(huí)流到集料池(chí),起稀释和接(jiē)种新鲜鸡粪的作用,其余大部分发酵后沼液作为有机肥(féi)供农场种植业施用。工程(chéng)产生的沼(zhǎo)气脱硫后再经过流量计进(jìn)行计量,然后进入湿式储气柜储存。由(yóu)于是示范(fàn)项目(mù),加(jiā)上农场本身用电量不(bú)大,所以采(cǎi)用2台24kW的发(fā)电机组。按照设计(jì),该工程(chéng)每(měi)天可产生200m3沼气(qì),发电量(liàng)可(kě)达300kW·h,实际运行中沼气产量达(dá)到300m3·d-1,即容积产气(qì)率可达1.0m3·m-3d-1,特别在夏天气(qì)温高时(shí)更加明显。
项目管理(lǐ)人员在中国(guó)技术专家指(zhǐ)导(dǎo)下,一(yī)直在不(bú)断完(wán)善沼气、沼渣和沼液(yè)的利用。除发电用于照明、抽水、加工(gōng)饲料、鸡舍升降温等之外,还直接将沼气用于(yú)做饭、烧锅炉、热水(shuǐ)器等。一部分沼液经稀释后直接(jiē)作肥料浇灌周边农作(zuò)物和橄榄树,一部分回流到集料池与新(xīn)鲜鸡(jī)粪混合同时起稀释和接种的作用(yòng),同时节约用水量。沼渣(zhā)经风(fēng)干后用于农场改良土壤,也计划生产商品复合(hé)肥出售。经现(xiàn)场调(diào)查,施用沼肥的橄榄树结果(guǒ)比(bǐ)未施沼肥的要提前1个月,并粒大饱满。同时,土壤(rǎng)质(zhì)地和团粒结构都有(yǒu)明显的改善。
工程运(yùn)行几年后,运(yùn)行效果保持不错。该(gāi)工程的实体(tǐ)模型也经常(cháng)在突尼斯环保、可再生能源和农业(yè)等全国(guó)展览会上展出,并得到时任突尼斯总统的赞赏。
坦桑尼亚沼(zhǎo)气发电工程是世界上第一个以剑麻废弃(qì)物(wù)为主要(yào)发酵原料的(de)沼气(qì)工程,由联合(hé)国工业发(fā)展组织资助。建设地点位于坦桑尼亚Tanga市Hale镇 。
剑麻是一种硬质纤维原料,所以对预处理的要求(qiú)较高。该工程原料(liào)的(de)收集和调(diào)配包(bāo)括分(fèn)离设备和收集装置两部分。分离设备用(yòng)于去除杂草(cǎo)和较长的纤维;收集装置(zhì)用(yòng)于收集去除杂物的剑麻废水,作为原(yuán)料暂存,然(rán)后用(yòng)泵打入酸化罐,该装置(zhì)有效容积50m3,池内安(ān)装1台桨式搅拌机和1台的潜污泵(bèng),搅(jiǎo)拌器主(zhǔ)要用于(yú)剑麻(má)废(fèi)弃物原料(liào)的搅拌,使原料尽(jìn)量均匀,潜(qián)污泵主要用于把混均后的剑麻废(fèi)弃物料液泵人酸化罐,进行酸化(huà),使(shǐ)进(jìn)料在6-8%之间。厌氧消化罐为地上式钢(gāng)结(jié)构,有效(xiào)容积1700m3,采(cǎi)用完全混合式(CSTR )中(zhōng)温厌氧消化(huà)工艺。罐内设有(yǒu)热交(jiāo)换器,利用发电余热对(duì)罐体加热(rè),实现中(zhōng)温发酵。厌氧(yǎng)消化罐设置两套搅拌器,额定(dìng)功率15kW。二级厌氧消(xiāo)化罐也为地上罐,有效(xiào)容(róng)积500m3,设有(yǒu)一套 15 kW的搅拌(bàn)器。湿式储(chǔ)气柜为地上钢(gāng)结构,有效(xiào)容积350m3。发电机(jī)组(zǔ)为沼气专用发电机组,额定功(gōng)率为(wéi)180kW。
项目实施后,日(rì)均产气1500m3,年产沼(zhǎo)气(qì)50万m3,每立方米沼气(qì)发电1.5 kWh,年发电约75万kWh。因此利用(yòng)剑麻废液(yè)进行沼气发电的工程,可以实现废(fèi)弃资源的充分利用,能源效益(yì)非常显著(zhe)。工(gōng)程年发电约75万kWh,按当地供应价每kWh0.15美(měi)元计算,年可获利11.25万美元。工程运(yùn)行后,每天(tiān)可处(chù)理60m3的剑麻废液(yè),解决了当地剑麻(má)加工产生的大量废弃物的出路问题,同时有效治理(lǐ)了剑麻废液对周边天然河流和饮(yǐn)用水(shuǐ)的(de)污染。该工程(chéng)的实施,对保护水源,提高当地环境质量,保护当地(dì)群众的身体(tǐ)健康起(qǐ)到了不可(kě)估量的作(zuò)用。项(xiàng)目在治理了(le)污染的(de)同时,通过沼气(qì)发(fā)电,解决了周围约300户群众用电(diàn)问题,还可以提供一定的(de)炊事(shì)能(néng)源(yuán),减少薪柴砍伐。工程每天可产生约60m3有机肥,促进了当地农(nóng)业(yè)的发展。该工程还可解决5-8 人就业问题(tí),并且为剑麻废弃(qì)综合开发利用提(tí)供了一条有(yǒu)效的(de)途(tú)径。
朝鲜国家科学院(yuàn)恩情养殖场(chǎng)沼气示范(fàn)工程建设在朝鲜平(píng)壤市恩(ēn)情区,朝鲜国家科学院养殖场内。该工程(chéng)由联合国亚洲及太平洋经(jīng)济社会委(wěi)员会(ESCAP)支持。于2011年进(jìn)行设(shè)计,2013年(nián)5月开工建(jiàn)设,同年7月(yuè)启动运行。该(gāi)工程土建(jiàn)工程由朝鲜(xiān)国家科学院负责(zé)完成,设备采购(gòu)、运(yùn)输及安装调试和(hé)技(jì)术支持(chí)工作由农业部沼气科学研究所负责完成。
示(shì)范工程处理(lǐ)朝鲜(xiān)国家科(kē)学院养(yǎng)殖场存栏(lán)约300头猪的粪尿污水。主要设施(shī)为30m3地下(xià)水(shuǐ)压(yā)式钢筋(jīn)混凝土沼气(qì)池,发电机(jī)房(fáng),沼气管沟等。主要(yào)设(shè)备有(yǒu):10kW静音沼气发电机(jī)组、脱硫器(qì)、汽(qì)水分离器、家用沼气净化器、沼(zhǎo)气流量计、沼(zhǎo)气热水器和(hé)沼(zhǎo)气灯等。工(gōng)程产(chǎn)生(shēng)的沼气主要用于养殖场办公室人员(yuán)炊事使用,多余沼气用于(yú)发电,补充部分用电的短缺。
关于工程的运行情况,据工程(chéng)操作人员介绍该示范工程日产气量(liàng)在8-10m3,容积产气率在0.3m·m-3d-1左右,总体运行情况良(liáng)好。朝(cháo)鲜国(guó)家科学院恩(ēn)情养殖场人员对沼(zhǎo)气工程管理(lǐ)比(bǐ)较认(rèn)真,这也是工(gōng)程运行良好的一(yī)个(gè)重要的原因。关于(yú)沼气使用方面(miàn),现在恩(ēn)情养殖场食堂的(de)炊事基本上已经全部使(shǐ)用示范工程所产生的沼气,同时也(yě)安(ān)装(zhuāng)了几盏沼(zhǎo)气灯,沼气热(rè)水器(qì)也可以正常使(shǐ)用(yòng),但由于调研时(shí)间是夏季,所以(yǐ)热(rè)水器(qì)用的不(bú)多。另外,由于(yú)沼气管(guǎn)道有限(xiàn),所以现在能使用上沼气的用户不多,造成所产(chǎn)生的沼气不能(néng)完全(quán)使用,基(jī)于上述情况,养(yǎng)殖场(chǎng)人员(yuán)减少了进(jìn)料量来减少沼气的产量。同时科学院(yuàn)专家也提出在由(yóu)沼(zhǎo)气所提(tí)供(gòng)一些沼气管道,来满(mǎn)足更多用户使(shǐ)用(yòng)沼气。该工程的沼气发电机可以正(zhèng)常启动(dòng),发电(diàn)电(diàn)压正常,但由于没有储气装置,沼气压力十分(fèn)不稳定,另外总产气(qì)速率(lǜ)也不(bú)高,所以(yǐ)发电机应用较少。
据(jù)了解,朝鲜(xiān)在之(zhī)前(qián)建设了数10处地(dì)下水(shuǐ)压式沼气池,但(dàn)是普遍(biàn)运行(háng)效果(guǒ)不好,池体漏气现象(xiàng)时有发生。朝鲜(xiān)国家科学院相关人员对此项(xiàng)目(mù)十分重(chóng)视,主要负责人(rén)均为参加过农业(yè)部沼气科学(xué)研(yán)究(jiū)所举办的沼(zhǎo)气(qì)技术培训(xùn)班人员,操作人员工作态(tài)度积(jī)极认真(zhēn),所以(yǐ)该工程运行效果很好,对(duì)朝鲜沼气技(jì)术的发展能起(qǐ)到(dào)很好的示范 、指导作(zuò)用。
不(bú)同(tóng)于(yú)前(qián)3处援助工程,截止收(shōu)稿,摩尔多(duō)瓦(wǎ)项目目(mù)前还(hái)处在国(guó)内审批阶段,还没有(yǒu)开工建(jiàn)设。但是,摩尔多(duō)瓦处(chù)于欧亚(yà)两大洲的(de)链接(jiē)地带,是“一带一路”战(zhàn)略(luè)构想中(zhōng)重要的组成部(bù)分。该(gāi)援助项目的实施,对落实“一带(dài)一路”战略构想(xiǎng)、加强我国(guó)与(yǔ)欧洲国家在农(nóng)业领域(yù)的合作有深远的意义。该项目也为我国农业部首(shǒu)次承担对欧洲援助工程技术建设项目,其(qí)重(chóng)要性(xìng)不言而喻。
在双方(fāng)专家的建议下,结合充分调研和沟(gōu)通(tōng)的基础上(shàng),项(xiàng)目的(de)建设规模如下:建(jiàn)设发酵(jiào)装(zhuāng)置容(róng)积为(wéi)500m3的大型(xíng)沼气工程l处,发酵(jiào)装置容积为(wéi)100m3的中型沼气工程2处,发(fā)酵(jiào)装置容积为6~10m3的户用型沼气池4处。该项目的实施可以解(jiě)决摩尔多瓦(wǎ)相关地(dì)区至少约500户居民的生活用能问题,至少约2000人会在该项(xiàng)目中受(shòu)益。
大型沼(zhǎo)气工程计划建设正在Puhoi区奶牛养(yǎng)殖场区共(gòng)养殖奶(nǎi)牛约(yuē)500头(tóu),羊200只(zhī)。其中有(yǒu)约200头奶牛养(yǎng)殖在(zài)一(yī)个(gè)养殖场内。中型沼(zhǎo)气工(gōng)程计划建(jiàn)设在Orhei区东正教会奶牛场和(hé)畜牧兽医生物科学(xué)技术(shù)研究所。Orhei区东正教(jiāo)会奶牛场有奶牛25头,其中11头为小牛(niú),猪20只,山羊21只,马3匹,约250只鸡等家禽,养(yǎng)殖(zhí)舍距(jù)教堂约500m。教堂(táng)有农田(tián)2公顷紧邻(lín)教堂(táng),种(zhǒng)植黄瓜、西红(hóng)柿(shì)等蔬菜。在(zài)此教堂的共(gòng)有(yǒu)60个工人,附近(jìn)居民约30户,此前的(de)生活用能是薪(xīn)柴、天然气、电(diàn)和地下水。畜牧兽(shòu)医生物(wù)科学技术研究所(suǒ)为国有研究所,目前养殖200头(tóu)奶牛,600只羊(yáng),100只(zhī)兔,养殖舍采用干清粪(fèn)方式将粪便收集,粪便堆(duī)肥后部分用作有机肥料,其余没有经过任(rèn)何处理丢弃(qì)。该养(yǎng)殖场共有(yǒu)1500公顷土地种植(zhí)谷物,可用来消纳沼渣沼液(yè)。但是该研(yán)究所生产耗电量较大,每天(tiān)约用电约700kW h,每(měi)月电费(fèi)约450001ei(约15000人民币),所以目(mù)前该研究所(suǒ)养殖量仅为最大容量的30%,所以(yǐ)计划建设沼气工程(chéng)来补充一(yī)部(bù)分的能源消耗。户用沼气池则根据摩方(fāng)要求选择(zé)建设地点。
二(èr)沼气援外项目的特点
相对于国内来说,国外的(de)土(tǔ)地(dì)普遍较为宽广,民众(zhòng)对环境污染(rǎn)的认识程度也比(bǐ)较低,所以根据(jù)现场(chǎng)与资料调研(yán)的情况看,对外援助(zhù)的沼气(qì)项目多以解决当地能源(yuán)供应问题为主(zhǔ)要的建设目的,环(huán)境治理方(fāng)面体现的作用(yòng)稍微差(chà)一些。针对发展中国(guó)家现状(zhuàng),沼气援(yuán)外项目(mù)普遍选择地下水压式沼气池或完全混(hún)合式(CSTR )厌氧消化工(gōng)艺等(děng)应用广泛、技术成熟的工艺(yì)技术(shù)。设备、装备的选择也必须考虑操作简便、运行可靠。这样才能保(bǎo)证项目(mù)长期稳定的运行。由(yóu)于与一些国家的(de)联系和沟通(tōng)存在(zài)一些问题,所以(yǐ)部分援(yuán)外(wài)项目的后期项(xiàng)目运行情况跟踪(zōng)做得并不好。对工程的运行情况不了解(jiě),无法发现工程的(de)设计、建设和运行方(fāng)面存(cún)在的问题(tí)并分析原因。
三沼气援外项目的发(fā)展(zhǎn)方向
沼气技(jì)术对外(wài)援助作为我国农业“走出去”的一部分(fèn),同样承载了扩大(dà)对(duì)外(wài)开放(fàng)、提升农业竞争力的多(duō)重任务,同(tóng)时也面临着统筹国内、国际两个市场,科学谋(móu)划、合理布(bù)局、突出(chū)重点、优化方式等新要求。在(zài)总结沼气工程(chéng)对外(wài)援助以及大农业的援外工作经验,今后沼气(qì)对(duì)外援助(zhù)的发展应(yīng)为以下几个方面。
沼气技术(shù)是连(lián)接种植业和养(yǎng)殖(zhí)业循(xún)环利用的核心(xīn),它可以利用种养殖业废弃物(wù)生产能(néng)源,沼(zhǎo)液还可(kě)以回用作为(wéi)有(yǒu)机肥料。单纯的(de)生产能(néng)源或者(zhě)处理(lǐ)废弃物并不能发挥沼气(qì)技术的(de)最大优势(shì)。而且,脱离(lí)了种养殖业,沼气技术的行业(yè)影响还(hái)比(bǐ)较小。所(suǒ)以(yǐ),在(zài)农业对外援助(zhù)时,沼气技术必须依托种植业(yè)和养殖业发展,形成能(néng)源生态循环利用(yòng)模式。
针对科研单位和高(gāo)校在援外项目实施上存在的体制僵化、人(rén)员出国指标限制等问题(tí)。应(yīng)扶持(chí)龙头企业(yè)牵头承担对外援助(zhù)项目。支(zhī)持在境外已有投资(zī)建设基础的(de)企(qǐ)业承担项目。在政策上为(wéi)企(qǐ)业发展境外项 目营(yíng)造 良好环境。
沼气工程的建设、运行俗称(chēng)“三分建,七分管”,在(zài)境外建设沼(zhǎo)气(qì)工程项目在后期工程维护(hù)方面(miàn)存在一定的困难 。要解决这个(gè)问(wèn)题(tí),一方面(miàn)在工程建设过(guò)程中尽量减(jiǎn)少在后期运(yùn)行维(wéi)护中可能存在的问题;另一(yī)方面,加强对外方人员的技术培训(xùn),使(shǐ)其(qí)具备独(dú)立操作、维护的能力。
通常情(qíng)况下(xià),农业对外(wài)援助项(xiàng)目(mù)由商务(wù)部、农业(yè)部、我国驻外机构、相关科研院所(suǒ)和企(qǐ)业共同参与,有(yǒu)时还有国际机构(gòu)参(cān)加,同时还需和受援国政府及相关(guān)机(jī)构进行沟通。所以,从项目的(de)前期(qī)调(diào)研到项目后期运(yùn)行(háng)管护过程中,项目各参加单位必(bì)须加强沟通、避免因为未及时沟通所造成工程质量(liàng)、工期及造价问题。
节选来源:农业(yè)部沼气科学研究所《中国(guó)典型(xíng)援外沼气(qì)项目浅析》,文字(zì)转载自@沼气圈