沼气干发酵技术

主持人：早上好，听众朋友们，欢迎您收听致富早班车节目，我是田园。近些年来，随着大型集约化养殖场的发展、农村用能结构的改变以及各部门对环境保护工作意识的加强，沼气产业迅速发展，沼气工程建设规模越来越大，其中集中供气的工程化技术逐渐成为近年来沼气技术的重要发展方向，各式各样新型沼气生产工艺也应运而生。那么在今天的节目时间里，我们就给大家介绍一种新的沼气生产技术——叫做沼气干发酵技术，为此我们请来了农业部规划设计研究院的向欣高级工程师，请他为听众朋友们介绍沼气干发酵这项技术。向老师，您好！

专家：田园你好！听众朋友，大家好！

主持人：向老师，其实几年前我就听说过沼气干发酵这项技术，十分感兴趣。因为当时我看到过一个这样的报道：北京市大兴区某奶牛合作社在全国率先使用了沼气干发酵技术，用牛粪和秸秆进行厌氧发酵，生产沼气、有机肥，不用水，也不生产污水。每月沼气和有机肥产量好像还挺不错的。

专家：是这样的，这个牛场是第一批使用沼气干发酵技术的，它主要是采用牛粪和玉米秸秆为发酵原料，发酵原料粪草比为2:1。

主持人：那实际产生的效果怎么样呢？向老师。

专家：当时，牛场有400多头奶牛，每天产牛粪七八吨左右。以往呢，他们只是往旁边堆放，臭烘烘的影响环境，或者以每吨三四十元的价格卖给当地农民。他们在利用了沼气干发酵技术以后，牛场不仅解决了环境污染问题，而且解决了能源问题，每吨有机肥还能卖到300元左右。一期工程投产完毕时，牛场每月产沼气5000立方米、有机肥150多立方米。当时，他们还正在进行的二期工程，预计完工后，牛场每月能产1.5万立方米沼气、450吨有机肥，可满足全村500户村民用气需求，农户每年比使用液化石油气节省500元。

主持人：这样看来沼气干发酵技术能产生的经济效益还真是挺可观的，更重要的是它比较环保。是这样吧？向老师

专家：根据我们的统计，以日产300ｍ3沼气（同时每周出产有机肥料25吨）的规模为例，项目总投资大概383万。系统运行时，包括原料费、电费、人工费、管理费和设备折旧等，每天需要的运行费用为1340左右。系统运行后，每天可生产沼气300m3，有机肥料3.5吨，按沼气和有机肥料的市场价计算，每天的收入为1500元，投入产出基本持平，略有盈余。从能量方面来看，每天生产300立方米沼气，相当于214公斤标煤，而每天平均消耗的电和燃油相当于16公斤标煤，可以看出，该干法沼气工程能量效率还是比较高的。

主持人：好，听众朋友，您现在收听的是中央人民广播电台“致富早班车”节目，今天为您介绍的是沼气干发酵技术，做客我们节目的是农业部规划设计研究院的向欣高级工程师。在前面的节目时间里，向老师为我们介绍了一个应用沼气干发酵技术的实例，使我们对于沼气干发酵技术产生了浓厚的兴趣。那么，下面我们就请向老师具体介绍一下这项技术。

专家：好的。

主持人：向老师，现在在广大农村应用沼气技术已经比较普遍。农民朋友对于沼气也已经有了很多的了解。比如：现在我们都知道沼气发酵其实就是：有机物在厌氧条件下，也就是在与氧气隔绝的条件下，经过微生物的发酵作用，产生一种可燃性气体，这种气体就我们通常说的沼气，整个过程就叫做沼气发酵。是这样吧。

专家：是这样的。经过国家多年宣传，和自身使用过程中的探索，现在农民朋友对于传统户用沼气的一些基本知识还是有所了解的。

刚才，主持人提到了沼气的发酵过程，其实由于沼气的主要成份是甲烷和二氧化碳，其中甲烷燃烧后也主要生成二氧化碳，而二氧化碳可以被植被吸收，通过光合作用再生成有机物，所以说，沼气确实是一种很好的可再生能源。

主持人：恩，向老师，那么，今天您要向大家介绍的沼气干发酵技术，它是怎样的一项技术？与我们以往了解的沼气发酵技术有什么不同？接下来请您给听众朋友具体介绍一下。

专家：好的，那我就来介绍一下。从工程角度上来分类，可以根据反应器中发酵原料干物质浓度不同，分为沼气湿发酵和沼气干发酵。一般来说，发酵原料中干物质含量不大于10%，原料可以泵送至反应器的情况，称为湿发酵。而发酵原料中干物质含量在20%～40%范围内的，原料不可以用泵来输送的情况，一般称为干发酵，此时发酵原料中没有或只有很少量自由流动的水，所以，干发酵适合于处理有机固体废弃物。

主持人：原来沼气干发酵技术就是，发酵原料中干物质含量在20%～40%范围内的一种发酵技术。那么，沼气干发酵技术有哪些特点呢？向老师。

专家：沼气干发酵技术的特点集中表现在以下三个方面：一是运行时自身能耗低，能量效率高；这是因为干发酵过程一般无需或只需要极少量的外加热量，即可维持发酵过程持续进行；二是发酵过程中几乎不产生污水，没有二次污染问题；三是原料适应性广，像禽畜粪便，各种秸秆、杂草、农产品加工剩余物，城市有机生活垃圾等各类有机废弃物都可以用作沼气干发酵原料。

主持人：向老师，刚才您提到了沼气干发酵的第一个优点就是，运行时自身能耗低，能量效率高。那您这里所说的能量效率应该怎么理解呢？

专家：能量效率就是沼气生产的能量产出、投入比，如果其值小于1，说明能量的投入大于产出，这明显是得不偿失的。能量效率越大，说明系统产能的效果越好。对于沼气工程而言，无论是用于集中供气还是发电，都必须连续稳定地供应沼气，这就需要采用中温发酵工艺，而中温发酵要保持原料温度在30到40摄氏度的范围内，因此通常需要消耗燃煤来加热发酵原料，同时在原料的预处理、输送、搅拌等工艺过程中，通常也要消耗电或者燃油，这些消耗的煤、电、燃油所产生的能量之和就是系统输入能量。一般的沼气工程中，通过燃烧燃煤加热发酵原料所消耗的能量，占了系统输入能量的绝大部分，因此，减少或消除这部分能量消耗，是提高能量效率的关键。

主持人：好，听众朋友，您现在收听的是中央人民广播电台“致富早班车”节目，今天为您介绍的是沼气干发酵技术，做客我们节目的专家是农业部规划设计研究院的向欣高级工程师。在前面的节目时间里，向老师为我们介绍了沼气干发酵技术的基本概念及特点，这样我们了解到，从概念上划分，沼气干发酵就是，就是发酵原料中干物质含量在20%～40%范围内的一种发酵技术。那么，向老师，接下来请您谈谈沼气干发酵与湿发酵技术的主要区别是什么呢？

专家：沼气干发酵技术和湿发酵技术的区别在于对发酵原料的干物质浓度要求不同，沼气湿发酵处理的原料干物质浓度较小，原料为液态，沼气干发酵处理的原料干物质浓度较大，原料呈固态，因此，沼气湿发酵技术主要适合于对污水进行处理，而沼气干发酵技术适合于对固体废弃物进行处理；

由于沼气干发酵技术还处在刚刚开始发展的阶段，还没有形成经过实际长期检验、十分成熟的技术方案，因此在有大量固体废弃物而很少污水的情况下，人们往往会采用往固体废弃物中加清水的办法，使固体废弃物变成液态，再采用比较成熟的沼气湿发酵技术生产沼气。这种方法是不合理的。那么随着沼气干发酵技术的不断进步和成熟，我相信这种不合理的沼气生产方法将会逐渐退出历史舞台。

主持人：恩，沼气干发酵技术与湿发酵技术的主要区别：一是在于对发酵原料的干物质浓度有不同要求，二是沼气湿发酵适合于对污水进行处理，沼气干发酵适合于对固体废弃物进行处理。那向老师，在实际应用中，我们应该如何选择合适的沼气生产技术呢？

专家：就像刚才咱们提到的，根据干、湿发酵技术对于原料的要求的不同，来进行选择。如果有大量的生产、生活污水需要处理，则采用沼气湿发酵技术比较好；如果需要处理的原料主要是固体废弃物，例如在大中型奶牛养殖场，其废弃物主要是固态的牛粪，这时选用沼气干法发酵技术比较合适，这样可以在不产生污水的条件下，较高效率地生产沼气和有机肥。

主持人：那么，向老师，沼气干发酵技术的主要适用于哪些地方？

专家：一般来说，沼气干发酵技术在处理有机固体废弃物的同时，生产可再生能源沼气以及质量较好的有机肥料，所以，这项技术主要针对于有较多固体有机废弃物需要处理的场合，例如，大中型畜禽养殖场的畜禽粪便处理、农作物秸秆的处理、农副产品加工厂固体废弃物处理、农村有机生活垃圾处理，在有足够发酵原料的条件下，用沼气干发酵技术可以建成给村、镇供气或直接发电的大中型沼气站。

主持人：嗯，这样我们就了解了沼气干发酵技术更适用于大中型禽畜养殖场的禽畜粪便处理和农作物秸秆的处理，可建成给村、镇供气或发电的大中型沼气站。看来这项沼气发酵技术更适用于大中型的沼气工程中。是这样吗？向老师

专家：是这样的。由于沼气干发酵技术主要针对大规模沼气工程，该项工程产气量比较大，比较适合大规模养殖场利用畜禽粪便生产沼气和有机肥料，也可用于单个村庄处理生活垃圾和秸秆等有机废弃物，并为其提供清洁能源。

同时，大中型沼气工程可集中处理大批量的有机废弃物，并且有运行稳定、产气效率高、便于统一管理等优势。

（间奏乐3）

主持人：好，听众朋友，您现在收听的是中央人民广播电台“致富早班车”节目，今天为您介绍的是沼气干发酵技术，做客我们节目的专家是农业部规划设计研究院的向欣高级工程师。向老师，在刚才的节目时间里，您向我们介绍了沼气干发酵技术与湿发酵技术的主要区别，以及在实际工程中如何选择合适的沼气工程技术。那么，接下来请您具体谈谈沼气干发酵技术的过程吧？向老师

专家：好的，简单说，一般大中型规模的沼气干发酵工艺分三个步骤：首先要对发酵原料进行预处理，使其达到有利于沼气发酵的状态；第二个步骤将原料与接种物混合并装入厌氧反应器，使发酵原料保持一定温度并且与空气隔绝，这时原料中就会发生沼气发酵反应，产生出沼气；第三个步骤产气结束后，将原料从反应器中取出，并将其制成有机肥料。

对于上述三个步骤，全世界的相关技术人员正在进行了深入的研究，也已经形成了各种各样的技术方案，其目的就是想让产沼气和产肥料的效果更好，这种具体的技术方案涉及到的内容就比较复杂和繁多，由于时间的原因，在此就不再展开介绍了。

主持人：那么，向老师，沼气干发酵技术在它的发展过程中，有没有碰到哪些困难，或者说受到哪些条件的限制呢？

专家：沼气干发酵技术作为一种工程技术，在其发展过程中，所碰到的主要困难在于以下几个方面：第一，因为发酵原料是不可自由流动的固体，因此在发酵过程中，原料之间的传热、传质困难，原料中水分、温度、接种物等的分布不均匀，导致发酵过程不稳定且不容易控制。第二，原料不能用泵来输送，不能够像湿发酵那样用一个简单的泵就可以实现连续可控的进、出料操作，在反应开始以及完成沼气发酵之时，怎样实现大规模的进出料曾一直是困扰干发酵技术发展的难题。第三，大规模地将接种物均匀地混合到发酵物料中也不太容易办到。第四，要在一年四季中，都能够使进入反应器的物料达到并且保持在30到40摄氏度的发酵温度范围内也不容易实现。

（间奏乐4）

主持人：好，听众朋友，您现在收听的是中央人民广播电台“致富早班车”节目，今天的节目时间里，我们为大家介绍的是沼气干发酵技术，做客我们节目的专家是农业部规划设计研究院的向欣高级工程师。向老师，前面您介绍了沼气干发酵技术的过程，以及它在发展过程中，遇到的困难和限制。那么，国内目前有没有相对比较好的沼气干发酵技术呢？

专家：有的。目前，国内有一种覆膜槽沼气干发酵系统，还是比较成熟的。它比较好的解决了沼气干发酵技术工程化应用难题。

主持人：那您能简单介绍一下覆膜槽沼气干发酵系统工艺原理吗？

专家：好的，该系统的核心是覆膜槽生物反应器系统，其中包括覆膜槽生物反应器、专用搅拌设备、温室设施、输配气系统、安全及控制子系统。运行时，首先用将作物秸秆揉搓成60mm左右小段，按一定比例将秸秆和畜禽粪便等各种原料用装载机分层装入覆膜槽生物反应器内；第二步是通过好氧发酵或者回用沼气加温，使物料升温到所需温度；第三步是将接种物加入到物料中并混合均匀，然后在发酵槽上覆盖柔性密封膜，利用将软管膨胀密封装置使覆膜槽生物反应器密封；此后，在长达约30天的沼气发酵周期中，物料在反应器内发酵产生沼气；沼气发酵周期结束时，将膜内沼气抽空，并收起柔性密封膜，然后利用专用搅拌设备进一步翻搅物料，通过再次好氧发酵降低物料水分，生产出有机肥料。整个处理过程分三个阶段，即预处理升温—沼气发酵生产沼气—好氧发酵生产有机肥料。

主持人：那覆膜槽沼气干发酵系统的主要特点是什么？

专家：以覆膜槽生物反应器为核心的干法厌氧消化系统具有以下六个技术特点：第一密封快捷，进出料方便，采用软管充气压力密封，可快速建立和解除厌氧环境，利用装载机进出料，适合规模化生产需求；第二运行安全、可靠，采用柔性膜覆槽，可直观判断发酵槽中的沼气是否排空，避免残留沼气造成安全事故，免除传统的采用二氧化碳置换残余沼气的烦琐操作，辅助加温等实现自动控制，系统运行稳定可靠；第三自身运行能耗低（冬季辅助加温耗自产沼气的15％左右），无需外加热源，全部利用生物能和太阳能使物料温达到40℃左右的中温厌氧消化温度；第四综合效益好，处理过程中无污水排放，无固体废弃物产生，具有良好的环境效益，发酵过程可生产沼气和有机肥两种产品，经济效益也比较好；第五工程适应性强，主要采用单元化设计，通过启动厌氧消化单元的数量调节不同季节用气量和满足不同规模用户的要求；第六原料来源广，对畜禽粪便、作物秸秆、生活垃圾、农副产品加工的废弃物都有广泛的适应性。

（间奏乐5）

主持人：听众朋友，您现在收听的是中央人民广播电台“致富早班车”节目，今天来为您介绍的是沼气干发酵技术，做客我们节目的专家是农业部规划设计研究院的向欣高级工程师。刚才的节目时间里，通过向老师的介绍，我们了解了覆膜槽沼气干发酵系统的工艺原理，还有特点。我们知道了覆膜槽沼气干发酵系统具有六大技术特点。第一密封快捷，进出料方便；第二运行安全、可靠；第三自身运行能耗低；第四个特点综合效益好；第五工程适应性强，第六原料来源广。向老师，我们了解了这项技术有这么多特点，也可以说是这么多优点。那这项技术有没有进行大规模工程化运行试验？

专家：前面咱们提到的这个牛奶厂。他就是采用了这个覆膜槽沼气干发酵技术。奶牛厂内建了一个反应器容积为180ｍ3的覆膜槽沼气干发酵中试工程。另外在内蒙古还有一个以秸秆为主要原料的沼气工程，这个工程今年实现了冬季启动，也就是说在零下十几度的气温条件下，实现了新建反应器开始产沼气的过程，这在沼气工程的运行实践中，通过很通难实现的。该项目于2009年3月启动运行。其主要处理单元为覆膜槽反应器，每个反应器容积为90m3，共有9个处理单元，年处理秸秆量2500吨，年产沼气12.25万m3，可为300户农户提供清洁生活用能，每年还可生产有机肥1200吨，为农户提供高质量的有机肥。

主持人：通过您介绍的这两个例子，我们不难发现，沼气干发酵技术，我们前面提到的它的6大技术特点，确实在现实运用过程当中也是得以体现。它的环境效益、经济效益各个方面来看，都可以说是一种不错的新能源技术。向老师，那在这两个工程的运行过程中，有没有遇到过什么常见的问题？如果又有哪些解决的办法呢？

专家：干发酵过程中，由于干物质浓度比较高，在发酵过程中容易产生酸化。酸化就是发酵物料由中性变为酸性，这会严重影响沼气发酵过程的进行，甚至会使产沼气的过程停止。为了避免酸化现象产生，需要我们前期做好实验室工艺参数研究，也就是针对某一特定的物料，我们要在实验室确定接种物的百分比。这样就保证在工程运行中，往反应器中加料的同时也加入充足的接种物，有足够的接种物就不会出现酸化现象。

主持人：那向老师前面您说了，沼气干发酵技术更适合用于大中型畜禽养殖场的畜禽粪便处理和农作物秸秆的处理，比较适合建成大中型的沼气站，但是，其中覆膜槽沼气干发酵系统您也强调过，它有一个特点就是，工程适应性强，适合不同规模用户的要求，这么一项新技术，它的前景如何呢？

专家：覆膜槽沼气干发酵工程技术可以高效率地将固体有机废弃物的转化为沼气和有机肥料，是一种环境友好的可再生能源技术。该项技术的应用，可以为我国大型畜禽养殖场粪便处理、农作物秸秆沼气化处理、农村及城市有机生活垃圾能源化（无害化）处理等领域提供一种切实可行的工程技术。

主持人：恩，看来覆膜槽沼气干发酵确实一项节能环保，而且经济效益可观的沼气技术。好，感谢向欣老师的介绍。

主持人：好，听众朋友，我们今天节目结束的时间也到了，沼气干发酵技术今天就为您介绍完了，感谢您的收听，我们再次感谢向欣老师的介绍。如果您需要节目的相关资料，可以登录“中国农村远程教育网”，另外，登录“中国广播网”还可以重复收听我们的节目。如果您对节目有什么建议或意见，可以联系我们，写信请您寄到“北京市朝阳区来广营甲一号，中央农业广播电视学校”，邮政编码100012，两部热线电话010-84903184、84903190。我们已经开通官方微博，登陆新浪、腾讯实名微博，就可以与我们进行在线交流互动了。今天的节目是由麦子编辑、石涛制作。好，听众朋友，下次节目再见！