沼(zhǎo)气技术(shù)是一种既(jì)可产生能源又可治理农业污染的手段,特别(bié)适合在发展中国(guó)家的偏远地区进行(háng)推广应用。作为世界(jiè)上(shàng)沼气技术利用最广泛的国家,我国也将沼气技术作(zuò)为农业对外援助的重要(yào)组成部分(fèn)。为深切落实“一带一路”战略的部署以及习近平总(zǒng)书记(jì)在(zài)第21届联合国气候(hòu)变化大(dà)会中的承(chéng)诺,沼气(qì)技(jì)术的对外援助在(zài)今(jīn)后(hòu)一段时间必将在我国农业对外援助方面扮演(yǎn)重(chóng)要的(de)角色。
为给今后我国沼气(qì)技(jì)术(shù)对外(wài)援助(zhù)项目提供借鉴,本(běn)文主要介绍了4处近年来我国对外援助的(de)主要沼气(qì)项目的建(jiàn)设和(hé)运行(háng)情况,并对沼(zhǎo)气技术对外援(yuán)助(zhù)提出了(le)几点(diǎn)发(fā)展方(fāng)向(xiàng),以期为今后沼气技术对外援助工作的(de)开(kāi)展(zhǎn)提供借(jiè)鉴和指导。
一典型沼气援外项目
总(zǒng)体来看(kàn),我国(guó)援外沼气工程建设项目不(bú)多(duō),而且多为各(gè)国际组织投资建设。完全由我国政府支持建设(shè)的项目(mù)还很少(shǎo)。以下项目为近十(shí)几年来(lái)最具代表性的几(jǐ)处(chù)援外工(gōng)程建设项目。
突尼斯养鸡场(chǎng)沼气(qì)发电示(shì)范工程(chéng)由(yóu)中国和(hé)突尼(ní)斯(sī)政府联(lián)合支(zhī)持(chí),建设(shè)地点位于突尼斯中部苏塞市郊的私人农(nóng)场,该工程于1999年4月动工,2000年4月投入运(yùn)行。示范(fàn)工(gōng)程处(chù)理(lǐ)鸡粪及部分污水,厌氧消化罐为钢(gāng)筋混凝土结(jié)构(gòu),有效容积300m3,采用厌氧滤器(AF)工艺,湿式储气柜(guì)为钢结构,有效(xiào)容积100m3。设计水力停留(liú)时间为20d,每天(tiān)平均进料(liào)量为15m3左右。湿式储气柜水封池也(yě)作(zuò)为沉淀池(chí),沼液从厌氧消化罐溢流出来进入到湿(shī)式储(chǔ)气(qì)柜水(shuǐ)封池(chí)(沉淀池(chí))进行(háng)二次发酵(jiào)提升沼(zhǎo)气发酵(jiào)效率。而(ér)沉淀池中的一部分料液可再回流到集料池,起稀释(shì)和接种新鲜(xiān)鸡粪的作(zuò)用,其余(yú)大部分(fèn)发酵(jiào)后沼液作(zuò)为有(yǒu)机肥(féi)供农场(chǎng)种植业施用。工程产生的(de)沼气脱硫(liú)后再经过(guò)流量计进(jìn)行(háng)计量,然后进入湿式储气柜储(chǔ)存。由于是示范项目,加上农场本身用电量不大,所以(yǐ)采用2台24kW的发电机组。按照(zhào)设(shè)计,该工程每天可产生200m3沼气,发电量可达300kW·h,实(shí)际运行中沼气产量达到(dào)300m3·d-1,即容积(jī)产气率(lǜ)可达1.0m3·m-3d-1,特别在夏天气温(wēn)高时(shí)更加明(míng)显。
项目管(guǎn)理人员在中国技(jì)术专家指导下(xià),一直在不断(duàn)完善沼气、沼渣和沼液的利用(yòng)。除发(fā)电用于照明、抽水、加工饲(sì)料、鸡舍升降温(wēn)等之外,还直接将沼气用(yòng)于做饭(fàn)、烧(shāo)锅炉、热水(shuǐ)器(qì)等。一部分沼液经稀释后直接作肥料(liào)浇灌周边农作物和橄榄树,一部(bù)分回流到集(jí)料池与新鲜鸡粪混合同时起稀(xī)释和接种的作(zuò)用,同(tóng)时(shí)节约用水量。沼渣(zhā)经风干后(hòu)用(yòng)于农场(chǎng)改良(liáng)土壤,也计划(huá)生产(chǎn)商品复合(hé)肥(féi)出售。经现场调查,施用沼肥的橄榄树(shù)结果比未施沼肥的要提(tí)前(qián)1个月,并粒(lì)大(dà)饱满。同时,土壤质(zhì)地(dì)和团粒(lì)结构都有明(míng)显的改善。
工(gōng)程运行几年后,运行(háng)效果保持不错(cuò)。该工(gōng)程的实体(tǐ)模型也(yě)经常在突(tū)尼斯环保、可再生能源和农(nóng)业等全国展览会上(shàng)展(zhǎn)出(chū),并得到时任突尼斯总统的赞(zàn)赏。
坦桑尼亚沼气(qì)发电工程是世界(jiè)上第一个以剑(jiàn)麻废(fèi)弃物为主要发酵(jiào)原料的沼气工程,由联合国(guó)工(gōng)业发展组织资助(zhù)。建设地点位于坦桑尼(ní)亚Tanga市(shì)Hale镇 。
剑麻是一种(zhǒng)硬(yìng)质纤维原料,所以(yǐ)对预处理的要求(qiú)较高(gāo)。该工程原料(liào)的收(shōu)集(jí)和调配包括分离设备和收集装置两部分(fèn)。分(fèn)离设备用于去除杂(zá)草和较(jiào)长(zhǎng)的纤维;收集装置用(yòng)于收集去除杂物的剑(jiàn)麻废水,作为原(yuán)料暂存(cún),然后(hòu)用(yòng)泵打入酸化罐,该装置有效(xiào)容积50m3,池内安装1台桨(jiǎng)式搅拌机和1台的潜(qián)污泵,搅(jiǎo)拌器主要用于剑麻废(fèi)弃物原(yuán)料的搅拌,使原料尽量(liàng)均匀,潜污泵主要用于把混均后的剑(jiàn)麻废弃(qì)物(wù)料液泵人酸化(huà)罐,进行酸化(huà),使进(jìn)料在6-8%之间。厌(yàn)氧消化罐为地上式钢结构(gòu),有效容积1700m3,采用完全混合式(CSTR )中温厌氧消化工艺(yì)。罐内(nèi)设有热交换(huàn)器,利用(yòng)发(fā)电余热对罐体加热,实现中温发酵。厌氧消化(huà)罐设置两套搅拌器,额定功率15kW。二级厌(yàn)氧消化罐也为地上罐,有效容积500m3,设有一套(tào) 15 kW的搅(jiǎo)拌(bàn)器。湿式储(chǔ)气柜为地上钢结构,有效容积350m3。发电机组(zǔ)为沼气专用发电机组(zǔ),额定功(gōng)率(lǜ)为180kW。
项目实施(shī)后(hòu),日均产气1500m3,年(nián)产(chǎn)沼气(qì)50万m3,每(měi)立方米沼气发电1.5 kWh,年发电约75万(wàn)kWh。因此利(lì)用(yòng)剑麻废液进行沼气发电的工程,可以实(shí)现废弃资源的充(chōng)分利用,能源效益非常显著(zhe)。工程年发电约75万kWh,按(àn)当(dāng)地(dì)供应价每kWh0.15美元计算(suàn),年(nián)可(kě)获利11.25万美元。工程运(yùn)行后,每天(tiān)可处理60m3的(de)剑麻废液,解决了(le)当(dāng)地剑麻加工产生的大(dà)量废弃物的(de)出路问题,同时有效治理了剑麻废(fèi)液对周边天然河流(liú)和(hé)饮用水(shuǐ)的污染。该(gāi)工程的实(shí)施,对(duì)保护(hù)水源,提高(gāo)当地环境质量,保(bǎo)护当地群众的(de)身体健康起到了不可估量的作用。项目(mù)在治理了(le)污染的同时,通过沼气(qì)发电,解决(jué)了周围约300户(hù)群(qún)众用电问题(tí),还可以(yǐ)提供一(yī)定的炊(chuī)事能源,减少薪柴(chái)砍伐(fá)。工程(chéng)每天可产生约60m3有机肥,促进了当地农(nóng)业的发展(zhǎn)。该工程还可(kě)解决5-8 人(rén)就(jiù)业问题,并且为(wéi)剑麻废弃综合开发利(lì)用(yòng)提供了一条有效的(de)途径。
朝鲜国家科(kē)学院恩情养殖场沼(zhǎo)气示范工程建设在朝鲜平壤市恩(ēn)情区(qū),朝鲜(xiān)国家科学院(yuàn)养殖(zhí)场内。该工程由联合国亚洲及太平洋经济社会委(wěi)员会(ESCAP)支持。于2011年进行设计,2013年5月(yuè)开工建设,同年7月(yuè)启动运行。该(gāi)工程土(tǔ)建工程由朝鲜国家科学院(yuàn)负责完成,设备采购、运输及安装调试和技术支(zhī)持工作由农业(yè)部(bù)沼(zhǎo)气(qì)科(kē)学(xué)研究所负责完成。
示范工程处理朝鲜国(guó)家科学院养(yǎng)殖场存栏约(yuē)300头猪的粪尿(niào)污水。主要设施为(wéi)30m3地(dì)下水压式钢筋混凝(níng)土沼气池,发电机(jī)房,沼气管沟等。主要设备有:10kW静音(yīn)沼气发(fā)电机(jī)组、脱硫器、汽(qì)水(shuǐ)分离器、家用(yòng)沼气(qì)净(jìng)化(huà)器、沼气流量计、沼(zhǎo)气热水器和沼(zhǎo)气(qì)灯等。工程产(chǎn)生的沼气主要用于养殖(zhí)场办公室人(rén)员炊事使用,多余沼气用(yòng)于发(fā)电(diàn),补充部分用(yòng)电的短缺(quē)。
关于工程的运(yùn)行情况,据工程操(cāo)作人员介绍该示(shì)范工程日产气量在8-10m3,容积(jī)产气率在0.3m·m-3d-1左右,总体运行情况良好。朝鲜国家科学院恩情(qíng)养殖场人员对沼气工程管理比较认真,这也是工程运行良好(hǎo)的一(yī)个重要的(de)原因。关(guān)于沼气使用方面,现在恩情养殖(zhí)场食堂的炊事基本上已经全(quán)部使用示范工(gōng)程所产生的沼(zhǎo)气(qì),同(tóng)时也安装了(le)几盏沼气灯,沼气热(rè)水器也可以正常使(shǐ)用(yòng),但由(yóu)于调研时间是夏季,所以(yǐ)热水器用的(de)不多(duō)。另外,由(yóu)于沼气管道有限,所以现在能使用上沼气的用户不多,造成所产生的沼气不能完(wán)全使用,基于上述情况,养殖场人员减(jiǎn)少(shǎo)了进料量(liàng)来减少沼气的产量。同时科学(xué)院专家也提出在由沼气(qì)所提供(gòng)一些(xiē)沼气管(guǎn)道,来满足更多用户使用沼气。该(gāi)工程的(de)沼气发电机可以正常启动,发电电压正(zhèng)常,但由于没有储气装置,沼气(qì)压力十分不稳(wěn)定,另外(wài)总产气速率也(yě)不高(gāo),所(suǒ)以发电机应用较(jiào)少。
据了解,朝鲜在之前建(jiàn)设了数10处地(dì)下水压式沼气池,但是普遍运行(háng)效果不(bú)好,池体漏气现象时有发生。朝鲜国家科学院相(xiàng)关人员对(duì)此项(xiàng)目十分重视,主要负责(zé)人均为参加过农业部沼气科学研究所举办的沼气技术培训(xùn)班人员(yuán),操(cāo)作(zuò)人员工作态度积极认真,所以该工程运行效果很好,对朝鲜(xiān)沼气技术的发展能(néng)起到很(hěn)好的示范 、指(zhǐ)导作用。
不同于前3处援(yuán)助(zhù)工程,截止收稿,摩尔(ěr)多瓦项目目前(qián)还处在国内审批阶段,还没有(yǒu)开工建设(shè)。但是,摩尔多瓦处于欧亚两大洲的链接地带,是“一带一路”战略(luè)构想中重(chóng)要的组(zǔ)成部(bù)分。该援助(zhù)项目的实(shí)施,对落实“一带一(yī)路”战略构想、加强我国(guó)与欧洲国(guó)家在农(nóng)业(yè)领(lǐng)域的合作有深远的意义。该项目也为我国农业(yè)部首次承担对欧洲(zhōu)援助工程技术建设项目,其(qí)重要性不言而喻(yù)。
在双方专家的建议下,结合充分调研和沟通的基础(chǔ)上,项目(mù)的(de)建设规(guī)模如下:建(jiàn)设发(fā)酵(jiào)装置容(róng)积为500m3的(de)大型沼气(qì)工程l处,发酵装置容积为100m3的(de)中(zhōng)型沼气工程2处,发酵装(zhuāng)置容(róng)积为6~10m3的户用(yòng)型沼(zhǎo)气池4处。该项(xiàng)目的实施可以解决(jué)摩尔多(duō)瓦相(xiàng)关地区至少约(yuē)500户居民(mín)的生活用能问(wèn)题,至(zhì)少约2000人会在(zài)该(gāi)项目中受益。
大(dà)型沼气工(gōng)程计划建设正在Puhoi区奶牛养殖(zhí)场区共养殖奶(nǎi)牛约500头,羊200只。其中有约200头奶牛养(yǎng)殖在一个养殖场内。中型沼气工程计划建设在Orhei区东正教(jiāo)会奶牛场和畜牧兽医生物科学技术研(yán)究所。Orhei区东正教会奶牛(niú)场有奶牛25头,其中11头为小牛(niú),猪20只,山羊21只(zhī),马(mǎ)3匹,约250只鸡(jī)等家禽,养(yǎng)殖舍距教(jiāo)堂(táng)约500m。教堂有农田2公顷紧邻教堂,种(zhǒng)植黄瓜、西红柿等蔬(shū)菜。在此教堂(táng)的共有60个工(gōng)人,附近居民约30户,此前的(de)生活(huó)用能是(shì)薪柴、天然气、电和地下水(shuǐ)。畜牧兽(shòu)医生物科学技术研(yán)究所(suǒ)为国有研究所(suǒ),目(mù)前养(yǎng)殖200头(tóu)奶牛,600只羊,100只兔,养殖舍采用干清粪方(fāng)式将粪便收(shōu)集(jí),粪便(biàn)堆肥后(hòu)部分用作有机肥料,其余没有经过(guò)任何处理丢弃。该养殖场(chǎng)共有1500公顷土地种植谷物,可用来(lái)消纳沼渣(zhā)沼液。但是该研究所生(shēng)产耗电量较大,每天约用电约(yuē)700kW h,每月电费(fèi)约450001ei(约15000人(rén)民币(bì)),所以目前该研究所养殖量(liàng)仅为最大容(róng)量的30%,所以计划建设沼气(qì)工程(chéng)来补充一(yī)部分的能源消耗。户用沼气(qì)池则根据摩方(fāng)要(yào)求选择建设(shè)地点。
二沼气援外项目的(de)特点
相(xiàng)对于国内(nèi)来说,国外的土地普遍较为宽广(guǎng),民众(zhòng)对环境污染的认识程度也比较(jiào)低,所以根据现场与资料调(diào)研(yán)的情况看,对外援助的沼气项目(mù)多以解决当地能源供应(yīng)问题为主要的建设(shè)目的(de),环境(jìng)治理方面体现的作用稍微差一些。针(zhēn)对发展中国家现状,沼气援外项目普遍选择地下水压(yā)式沼(zhǎo)气池(chí)或完全混(hún)合式(CSTR )厌氧消化工艺等应用广泛、技术成熟(shú)的工(gōng)艺技(jì)术。设备、装备的选择也必须考虑操作简便、运行可靠。这样才(cái)能保证项目长期稳定的运行。由于与一些(xiē)国家的联系和沟通(tōng)存在(zài)一些(xiē)问题,所以部分援外项目的(de)后期项目(mù)运(yùn)行情况跟踪做得并(bìng)不(bú)好。对工程的运行情况不了(le)解,无(wú)法发现工程的(de)设(shè)计、建(jiàn)设和运(yùn)行(háng)方面存在的问题并分析原因。
三沼气援外项(xiàng)目的发展(zhǎn)方向
沼(zhǎo)气技术对外援助作为我国农(nóng)业“走出(chū)去”的一部(bù)分,同样承(chéng)载(zǎi)了扩大(dà)对外开(kāi)放、提升农(nóng)业(yè)竞争(zhēng)力的多重(chóng)任务,同时也(yě)面临着统(tǒng)筹国内、国际两个市场,科学谋划、合理布局(jú)、突出重点、优(yōu)化方式等新要求。在总结沼气工程对外援助以及大农业的援外工作经验,今(jīn)后沼气(qì)对外援助的发展(zhǎn)应为以下几个方(fāng)面。
沼气技术是连接(jiē)种植业和养殖(zhí)业循环利(lì)用的核(hé)心(xīn),它可(kě)以(yǐ)利用种养殖业废弃物生产(chǎn)能源,沼液还可以回用作为有机肥(féi)料。单纯的生产能源或者处理废弃物(wù)并不能发(fā)挥沼气技术的最大优势。而且,脱离了种养殖业,沼气技术的行业影响(xiǎng)还比较小(xiǎo)。所(suǒ)以(yǐ),在农业对外援助(zhù)时,沼气(qì)技术(shù)必须依(yī)托种(zhǒng)植业和(hé)养殖(zhí)业(yè)发展,形成能源生(shēng)态循环利用模式。
针对科(kē)研单位和高校在(zài)援外项目实施上存在的体制僵化、人员(yuán)出国指标限(xiàn)制等问题。应扶持龙头企业牵头承担(dān)对外援(yuán)助项目。支持在境(jìng)外已有(yǒu)投资建设基础的企业承担项(xiàng)目。在政策上为企业发展境外项 目营造 良好环境。
沼(zhǎo)气工程的建设、运行俗称“三分(fèn)建(jiàn),七(qī)分(fèn)管(guǎn)”,在境外建(jiàn)设沼气工程项目在后(hòu)期(qī)工程维护方面存在一定的困难 。要解决这个(gè)问题,一方面在工程(chéng)建设过程中尽量减(jiǎn)少在后期运行(háng)维(wéi)护中可(kě)能存在的问题;另一方面,加(jiā)强对外方人(rén)员的(de)技(jì)术培训,使(shǐ)其具备独立操作、维护(hù)的能力(lì)。
通常情况下(xià),农业对外援助项(xiàng)目(mù)由商务部、农业部、我国(guó)驻外机构、相关科(kē)研院(yuàn)所(suǒ)和企业共同(tóng)参与(yǔ),有时还有国际机构参加,同(tóng)时还需和受援(yuán)国政府及相(xiàng)关机构进行沟通(tōng)。所以,从(cóng)项(xiàng)目的(de)前期调研到(dào)项目后期运行管护过程中,项(xiàng)目各参加单位必须加强(qiáng)沟通(tōng)、避免(miǎn)因为未(wèi)及(jí)时沟通所造(zào)成工程质量、工(gōng)期(qī)及造价问题。
节选(xuǎn)来源:农业部(bù)沼气科(kē)学研究所《中(zhōng)国典型援外(wài)沼气项目(mù)浅析》,文字转载(zǎi)自@沼气(qì)圈