1作物秸秆资源丰富, 能解决户用沼气池原料不足的问题

我国是个农业大国, 每年生产出五亿吨左右的农作物秸秆。农村平均每户秸秆拥有量超过一吨, 如用于产沼气, 可超过300 立方米。秸秆不仅量大, 而且是一次性获得, 可随需用添加。二十年前我国户用沼气池大多使用粪便和农作物秸秆, 由于发酵原料比较充足, 沼气池除产气多外, 还生产了大量有机肥料。此后逐渐不用秸秆的主要原因有以下几点:

(1) 秸杆发酵先天不足, 尤其在未铡碎或粉碎的情况下, 在池内分解慢、降解率低。铡碎或粉碎在当时经济上又不合算。

(2) 应用秸秆的沼气池必须进行大换料, 进出料很麻烦。在农村劳动力价值提高的情况下也不合算。

(3) 秸秆出料劳动强度大, 这也使农民在时间的推移中慢慢放弃。

(4) 农村其它能源供应增加且品种多样, 农村能源短缺趋缓。近些年户用沼气池虽然很少用秸秆, 但秸杆使用技术的研究一直未间断。有些农户也一直在使用, 这些都为秸秆的重新被利用积累了经验。当前沼气发展所面临的有利因素越来越多, 秸秆利用在客观有了更多的有利因素, 它应该在沼气建设中重新发挥作用。

2作物秸秆利用新方法

新方法是在总结我国秸秆沼气发酵研究和实践的基础上提出的, 它的优点已被初步的应用所证明。这种新方法可概括为二十个字, 即“秸秆铡碎”,“过圈入池”,“干湿发酵”,“竹笼导气”,“还田循环” , 其中关键是秸秆铡碎, 过圈入池。

2. 1 秸秆铡碎

铡碎( 粉碎) 很有必要。秸秆铡碎( 粉碎) 不仅可以解决进出料方便问题, 而且添加方便, 可以根据用气需要随意添加, 这点比粪便还要灵活, 因为粪便是逐日产生的, 不可能提前或延后使用。秸秆铡碎(粉碎)后,产气也会加快, 原料产气率也能提高, 且还田方便。秸秆粉碎的发酵效果比秸秆铡碎更好, 但粉碎耗能大, 成本高。实测表明, 粉碎100kg秸秆耗电约5～10kWh(与粉碎程度和秸秆含水率有关), 铡碎秸秆只要1kWh 左右。例如山东莱州市龙昌机械厂生产的360型铡草机每小时可铡300kg干秸秆, 电机为1.5kW, 平均每铡碎100kg秸秆仅耗电0.5kWh. , 所铡秸秆长度为3～16mm, 这种长度对新工艺来说已经可以了。

现阶段秸秆铡碎产沼气在经济上已显得很合算。目前农户掌握的沼气发酵技术已可使100 kg 秸秆产沼气30m³。铡碎耗电费不会超过一元, 再加上其它费用, 算一下还是合算的。如果能由集体补助粉碎机, 进一步减少秸秆铡碎成本, 农户更能接受。秸秆铡得越细越好, 但越细耗能越大, 一般不必超过1. 6 cm。另外秸秆越干( 含水份越少) 铡碎时耗能越少。

2.2 过圈入池

过圈入池好处很多, 是多年秸秆研究和利用的经验积垒。已有的经验表明铡碎的秸秆入池有以下几个问题: 1.它会浮在进料管处, 要大量冲水才能入池, 农户使用不方便。2.入池后又会浮在沼气发酵液上,产气也不好。3. 采用池外堆沤对秸秆产沼气大有好处。但以前都是大量秸秆一次性在沼气池内或沼气池外用沼水堆。这一方法必需是批量使用秸秆, 此外既不卫生又麻烦。堆沤时间要求严格, 时间长了会造成沼气损失, 时间短了又达不到效果。过圈入池是把铡碎秸秆按产气需要量放入圈舍内, 让猪只完成堆沤程序。在这一过程中铡碎秸秆在猪舍被尿和粪充分浸润, 并进行酸化, 这种酸化不会产甲烷, 酸化液又会自动流入三结合沼气池内, 因此酸化时间也不必严格控制, 农户很容易操作。经酸化后的秸秆入池后会加快发酵速度和程度, 即使一部分入池后上浮, 也因经过予处理并在上浮过程中有沼气微生物附着, 上浮后也能进行干发酵, 同样产沼气。秸秆在圈内的停留时间夏天3 天左右, 其余季节5天左右, 时间长一点问题也可。

2.3干湿发酵

干湿发酵是解释秸秆在沼气池内的发酵状态。秸秆入池必定会有一部分上浮, 即使粉碎也不能避免。但通过粉碎和入圈处理, 入池后的秸秆又混有沼气微生物, 因此浸在料液中的部分秸秆是通常的湿发酵, 而秸秆上浮部分仍能分解产气,是一种干发酵状态。

2.4还田循环

“还田循环”就是指沼气发酵料液应作为优质有机肥使用, 要有进有出。发酵后的秸秆不仅仅是肥料, 而且是“准生物肥料”,“生物农药”。出料主要根据农事活动用肥需要来进行。每天添加多少秸秆决定于养猪多少, 温度和用气量。如果粪便产气能满足, 就不用添加。在沼气池内料液温度大于20℃时, 通常1kg 秸秆产气可满足一餐饭(炒菜)。温度越低产气速度越慢, 但入池秸秆如果没有从池内取走,随池温上升, 总的产气量不会少,1kg一般都能达到产沼气0.35m³·kg^-1以上。每个沼气池每年能利用秸秆量取决于沼气池容积与出料情况, 通常每立方米池容加够50kg秸秆后就必须出料了。出料时尽可能搅动料液, 以使秸秆和料液混合,然后从水压间取走。这样算来, 一个6m³的家用沼气池每年可利用秸秆300kg以上。加强一下管理,四五百公斤不成问题。

2.5竹笼导气

“竹笼导气”是一种便于沼气释放的措施, 也有缓解沼气池内结壳的作用, 它不是必要措施。以往的经验还表明, 无论如何上浮部分的秸秆产气速度和程度比浸在料液中的部分要差一些, 此外还对料液中的沼气释放有一定影响。为解决这一问题, 在沼气池中部设一内径大于15cm的竹笼, 让其下部浸在料液中, 上部露在气箱中,这样竹笼内料液不会结壳, 这有助于沼气释放并能减少秸秆上浮部分。总体上对发酵有利。这一措施以前作过, 效果不错, 只是后来多用粪便原料而用不着了。当然现有池不加竹笼也不会对产气有很严重的影响。

3目前秸秆使用新方法的主要问题

秸秆使用新方法已断断续续作过农村试验, 目前还没有进行系统试验研究。主要问题有以下方面。

(1) 出料不勤。出料不勤影响秸秆的不断添加。若每立方米沼气池容积已入秸秆约50kg, 平时用料又不勤, 用料时也没有搅拌料液, 在这种情况下池内存留和上浮秸秆较多, 会占据较多的有效容积, 对发酵效果有影响, 好在不是根本性影响。我国农户用肥大都有季节性, 因此每年都有一到二次大出料, 只要有一次大出料这一问题影响就很小了。出料时由于秸秆是粉碎过的, 因此这种出料会很方便。对于那种“挡板石”高的池子最方便。

(2) 缺电。有的地方没有电, 农户住家分散,不可能一户一个粉碎机,因此秸秆粉碎有问题。

(3) 冬天低温影响产气问题仍未解决。

(4) 使用秸秆的新池型尚待进一步研制。