沼气技术是(shì)一种既可产生能源又可(kě)治(zhì)理农业污(wū)染的手段,特别适合在发展中(zhōng)国家的偏远地区进(jìn)行推广应用(yòng)。作为(wéi)世界上沼气技术利用最广泛的(de)国家,我国也将沼气技(jì)术(shù)作为农业对外援(yuán)助的(de)重要组(zǔ)成部分(fèn)。为深切落实“一(yī)带一路”战(zhàn)略的部署以及习近平总书记在第(dì)21届联合国(guó)气候变化大会中的承诺,沼气(qì)技术的对外援(yuán)助在(zài)今后一段(duàn)时间必将在我(wǒ)国(guó)农业(yè)对外(wài)援助方面扮演重要的角色。
为给今(jīn)后我国沼气技术对外援助项目提(tí)供借鉴(jiàn),本文主(zhǔ)要(yào)介绍了4处近(jìn)年(nián)来我国对外援助的主要沼气项目的(de)建设(shè)和运行(háng)情(qíng)况(kuàng),并对沼气技术对外援助提(tí)出了几点发(fā)展(zhǎn)方向,以期为今后沼气技术对外援助工作的开(kāi)展提供借(jiè)鉴和指(zhǐ)导。
一典型沼气(qì)援外项目
总体(tǐ)来(lái)看,我国援外(wài)沼(zhǎo)气工程(chéng)建设项目不多,而且多(duō)为各国际组(zǔ)织投资建(jiàn)设。完全由我(wǒ)国政府支(zhī)持建设的项目还很少。以下项目(mù)为近十几年来最具代表性的几处援外(wài)工程建设项(xiàng)目(mù)。
突尼斯养鸡场沼气发电(diàn)示范工程由中(zhōng)国和突尼(ní)斯政府(fǔ)联合支持(chí),建设地(dì)点(diǎn)位于突尼斯中部苏塞市郊的私人农场,该工程于1999年4月动工,2000年4月投入运行(háng)。示范工程处理鸡粪(fèn)及部分污水,厌氧消化罐为钢筋(jīn)混凝(níng)土(tǔ)结构,有效容(róng)积(jī)300m3,采用厌氧滤器(AF)工艺,湿式储气(qì)柜为钢结构,有效容积100m3。设计水力停留时间为20d,每(měi)天(tiān)平均进料量(liàng)为15m3左右。湿式储(chǔ)气柜水封池也作为沉淀池,沼液从厌氧消化罐(guàn)溢(yì)流出来(lái)进入到湿式储气(qì)柜水封池(沉淀池)进行二次发酵提升沼气发(fā)酵效率。而(ér)沉淀池中的一部(bù)分料液(yè)可再回流到集料(liào)池,起稀释和接(jiē)种(zhǒng)新(xīn)鲜鸡粪的作用,其(qí)余大部(bù)分发酵后沼液作(zuò)为有(yǒu)机肥供农场(chǎng)种(zhǒng)植(zhí)业施用。工程产生的沼气脱(tuō)硫后再经过流量计进行计量,然后进入(rù)湿式储气(qì)柜储存。由于是(shì)示范项(xiàng)目,加上(shàng)农场本身用电量不大,所以(yǐ)采用2台24kW的发(fā)电(diàn)机(jī)组。按照(zhào)设计,该(gāi)工程每天(tiān)可产生200m3沼气,发电量可达300kW·h,实际运行中沼气产量达到300m3·d-1,即(jí)容积产气(qì)率可达1.0m3·m-3d-1,特别在夏天气温高时更加明(míng)显。
项目管理人员在中国技术(shù)专家指导下,一直(zhí)在不断完善沼气、沼渣和(hé)沼液(yè)的利(lì)用。除发电用于照(zhào)明(míng)、抽水、加工饲料、鸡舍升降(jiàng)温等(děng)之外,还(hái)直(zhí)接将沼气用于做饭、烧锅炉、热水器等。一部分沼液经稀释后(hòu)直(zhí)接作肥料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(jī)粪混合同(tóng)时起稀释和接种的作用,同时节(jiē)约用水量(liàng)。沼渣经风干后用于农场改良土壤,也计划生(shēng)产商(shāng)品复合肥出售。经现场调查,施(shī)用沼肥的橄榄树结果比未施沼肥的要提前1个月(yuè),并粒大饱满。同时,土壤质地和团粒结构(gòu)都有明显的改善。
工程运行几年后,运行效果保(bǎo)持不错。该工程的实体(tǐ)模型也经常在(zài)突尼斯环(huán)保(bǎo)、可再生能源和农业等全国展览(lǎn)会上展出,并得到时任突尼斯(sī)总统(tǒng)的赞赏。
坦桑尼亚沼气发(fā)电工程是世界上第一个以剑麻(má)废(fèi)弃物(wù)为主要发(fā)酵原料(liào)的沼气(qì)工(gōng)程,由联合国工业(yè)发展组织资助(zhù)。建设地点位于坦桑尼亚Tanga市Hale镇 。
剑(jiàn)麻是一种(zhǒng)硬(yìng)质纤维原料,所以对预处理的要求较高(gāo)。该(gāi)工程原料的收集和调配包括分(fèn)离设备和收集装置(zhì)两(liǎng)部分。分离设备用(yòng)于去除(chú)杂草和较(jiào)长的纤维(wéi);收集装置(zhì)用于收集去(qù)除杂物(wù)的(de)剑(jiàn)麻(má)废水(shuǐ),作为原(yuán)料暂存,然后用泵打入酸化罐(guàn),该(gāi)装置有(yǒu)效容积50m3,池内安装1台桨式搅(jiǎo)拌机和1台的潜污泵(bèng),搅拌器主要(yào)用于剑(jiàn)麻(má)废(fèi)弃物原料(liào)的搅(jiǎo)拌,使原料尽量(liàng)均匀,潜污(wū)泵主要用于(yú)把(bǎ)混均后的剑麻(má)废弃(qì)物料液泵人酸化(huà)罐,进行酸化,使进(jìn)料在6-8%之间。厌(yàn)氧(yǎng)消化(huà)罐为地(dì)上(shàng)式钢结构,有效容积1700m3,采用完全混合式(shì)(CSTR )中温(wēn)厌氧消化工艺。罐内设有(yǒu)热交(jiāo)换器,利用发电余热(rè)对(duì)罐体(tǐ)加热,实现中温(wēn)发(fā)酵。厌氧(yǎng)消化罐设(shè)置两(liǎng)套搅拌器(qì),额定功率15kW。二级厌氧消(xiāo)化(huà)罐也为(wéi)地上罐,有效容积500m3,设有(yǒu)一套 15 kW的搅拌器。湿(shī)式储气柜为地(dì)上钢结构,有效容积350m3。发电机组为(wéi)沼(zhǎo)气(qì)专(zhuān)用发电(diàn)机组,额定功率为(wéi)180kW。
项目实(shí)施后,日均产气1500m3,年产沼(zhǎo)气50万m3,每立方米(mǐ)沼气(qì)发电1.5 kWh,年发电约75万(wàn)kWh。因此利用剑麻废液(yè)进行(háng)沼气发(fā)电的工程(chéng),可以实现废弃资源的充(chōng)分利用,能源(yuán)效益非常显著。工程(chéng)年发电约75万kWh,按(àn)当地供(gòng)应价每kWh0.15美元计(jì)算,年(nián)可获利11.25万美(měi)元(yuán)。工(gōng)程(chéng)运(yùn)行后,每天(tiān)可处理(lǐ)60m3的剑麻废液(yè),解决了当地剑(jiàn)麻加工(gōng)产生的大量废(fèi)弃物(wù)的(de)出路问题,同(tóng)时(shí)有效治理了剑麻废液(yè)对(duì)周(zhōu)边天然河流(liú)和(hé)饮用(yòng)水的污染。该工程的(de)实施(shī),对保护水源,提高当地环(huán)境质量,保护当地群众(zhòng)的身(shēn)体健康起到了不可(kě)估量(liàng)的作用(yòng)。项目在治理了污染的同(tóng)时,通过沼气发电,解决了(le)周围约300户群众用电问题,还可以提供一定的炊事能(néng)源,减少薪柴砍伐。工(gōng)程每(měi)天可产生(shēng)约(yuē)60m3有机(jī)肥,促进了当地(dì)农业的发(fā)展。该工程还(hái)可(kě)解决5-8 人(rén)就(jiù)业(yè)问题(tí),并且为剑麻废(fèi)弃综(zōng)合开发利用提供了一条有效的途径(jìng)。
朝鲜(xiān)国家科学院恩(ēn)情养殖场沼气示(shì)范(fàn)工(gōng)程建设(shè)在朝鲜平壤市恩情区,朝(cháo)鲜国家科学院养殖场内。该工程由(yóu)联合国亚洲及太平洋经济社会委员会(ESCAP)支持。于(yú)2011年进行设计,2013年5月开工建(jiàn)设,同(tóng)年(nián)7月启动(dòng)运行。该工程土建工程由朝鲜(xiān)国家科学院负责(zé)完成,设(shè)备采购(gòu)、运(yùn)输及安装调试(shì)和技术支持工作由农业部沼气(qì)科学研究所负责(zé)完成。
示范工程处(chù)理朝鲜国家(jiā)科学院养(yǎng)殖(zhí)场存栏约(yuē)300头猪(zhū)的粪尿污水。主要设施(shī)为30m3地下水压式钢筋混凝土沼气池(chí),发电机房,沼气管(guǎn)沟等。主要设备有(yǒu):10kW静音沼气发(fā)电机组、脱硫器(qì)、汽(qì)水分离器、家用(yòng)沼气净化器、沼气流量计、沼(zhǎo)气热水器和(hé)沼(zhǎo)气(qì)灯等(děng)。工程产生的沼(zhǎo)气主要用于养(yǎng)殖场办公室人员炊事使用,多余(yú)沼气用于发电(diàn),补充部分(fèn)用(yòng)电(diàn)的短缺。
关于工(gōng)程的(de)运行情况,据(jù)工程操(cāo)作(zuò)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(yòu),总(zǒng)体运行情况良好。朝(cháo)鲜国家科学院恩(ēn)情养殖(zhí)场(chǎng)人员对(duì)沼气工程管理比较认真,这(zhè)也是工程运行良好的一个重要的原因。关于(yú)沼(zhǎo)气使用方面,现在(zài)恩情养(yǎng)殖场食堂(táng)的(de)炊事(shì)基本(běn)上(shàng)已经全部使用示(shì)范(fàn)工程(chéng)所产生的沼(zhǎo)气,同时也安装了几盏(zhǎn)沼气灯(dēng),沼气热水器也可以(yǐ)正(zhèng)常使用,但由于调研时间是夏季,所以热(rè)水器用的不多。另外(wài),由于沼气管道有限(xiàn),所以现在能使用(yòng)上沼气的用户不多(duō),造成所产生的沼气不能完(wán)全(quán)使用,基于上(shàng)述情况,养殖场人员减少了进料(liào)量来减少沼气(qì)的产量。同时科学院专家也(yě)提出在由(yóu)沼气所提供一些沼(zhǎo)气管道,来满(mǎn)足更多用户使(shǐ)用沼气。该工程的沼气发电(diàn)机(jī)可以正常启(qǐ)动,发电(diàn)电压正(zhèng)常(cháng),但由(yóu)于(yú)没有储气装置(zhì),沼气压力十(shí)分不稳定,另外总产(chǎn)气速(sù)率也(yě)不(bú)高,所以发电机应用较少。
据了解,朝(cháo)鲜在之前建设了数10处地下水(shuǐ)压式(shì)沼(zhǎo)气池(chí),但(dàn)是普遍(biàn)运(yùn)行效果不(bú)好,池体漏气现(xiàn)象时有(yǒu)发生。朝鲜国家科学院相关人员对此项目十分重视,主要负(fù)责人均为(wéi)参加过农业部沼气(qì)科(kē)学研究所(suǒ)举办(bàn)的沼气技(jì)术培训班(bān)人员,操(cāo)作人(rén)员工(gōng)作态度积(jī)极认(rèn)真,所以该工程运行效(xiào)果很(hěn)好,对朝鲜(xiān)沼气(qì)技术的发展能起(qǐ)到很好的示范(fàn) 、指导作用。
不同于前3处援助工(gōng)程,截止收(shōu)稿,摩尔多(duō)瓦项目目(mù)前还处在(zài)国内审批(pī)阶段,还没有开工(gōng)建设。但是,摩尔多瓦处于欧亚两大洲的链接地带,是“一带(dài)一路”战略构想中重要的组成部分。该援助(zhù)项目(mù)的实施,对落实(shí)“一带(dài)一路”战略构想、加强我国与欧洲国家在农业领域的合作有深(shēn)远的意义(yì)。该项目也为我(wǒ)国农业部首次承(chéng)担对欧洲援助工程技术建设项目,其重要性不(bú)言而(ér)喻。
在双方专(zhuān)家的建(jiàn)议下,结合(hé)充(chōng)分调研(yán)和沟通的(de)基础上,项目的(de)建设(shè)规模如下:建(jiàn)设发酵(jiào)装置容积为500m3的大型(xíng)沼气工程l处,发酵装置容积为100m3的中型沼(zhǎo)气工程2处,发酵装置容积(jī)为6~10m3的(de)户(hù)用型沼气池4处。该项目的实施可以解决摩尔多瓦相关地区至少约500户居(jū)民的生活用能问题,至(zhì)少(shǎo)约2000人会在该项目中受益。
大型沼气(qì)工程计(jì)划建设正(zhèng)在Puhoi区(qū)奶牛养殖场区共养(yǎng)殖(zhí)奶牛约500头,羊(yáng)200只。其(qí)中有约200头奶牛养殖在一(yī)个养殖场内(nèi)。中型沼(zhǎo)气工程(chéng)计划建设在Orhei区东正教会奶牛场和畜牧兽(shòu)医生(shēng)物(wù)科学技(jì)术研究所。Orhei区东正教会奶牛场(chǎng)有奶牛25头,其(qí)中11头为小牛,猪20只,山羊21只(zhī),马3匹(pǐ),约250只鸡等家禽(qín),养殖(zhí)舍距教(jiāo)堂约(yuē)500m。教堂有农田2公顷紧邻(lín)教堂,种植黄瓜、西红柿等蔬菜。在此教堂的(de)共有60个工人,附近(jìn)居民(mín)约30户,此前的生(shēng)活用能是薪柴、天然气、电和地下水。畜牧兽医生物科学技术(shù)研究所为国有(yǒu)研究所,目前(qián)养殖200头奶牛,600只(zhī)羊,100只(zhī)兔,养殖舍采(cǎi)用(yòng)干清粪方式将粪(fèn)便收集,粪便(biàn)堆肥后部分(fèn)用作(zuò)有机肥料,其余没有经过任何处理丢弃。该养殖场共(gòng)有1500公顷土地种植(zhí)谷物(wù),可用(yòng)来(lái)消纳(nà)沼渣(zhā)沼液。但是该研究所生产耗电量较大,每天约(yuē)用电(diàn)约700kW h,每月电费约(yuē)450001ei(约15000人民币),所(suǒ)以目前该研究所养(yǎng)殖量(liàng)仅为最(zuì)大容量的30%,所以计划建设沼气(qì)工程来补充一部分的能源消耗(hào)。户用沼气(qì)池则根据(jù)摩(mó)方要求选择建(jiàn)设地点(diǎn)。
二(èr)沼(zhǎo)气援(yuán)外项目的特点(diǎn)
相对于(yú)国内来说,国外的土地普遍较为(wéi)宽广,民众对环境污染的认识程(chéng)度(dù)也比(bǐ)较低,所(suǒ)以(yǐ)根据现场与资料调研(yán)的情况(kuàng)看(kàn),对外援助的沼气项目多以解决当地能源供应问题为主要的建设目的,环境治理方面体现的作用(yòng)稍微差(chà)一些。针对发展中国(guó)家现状,沼气援外项目(mù)普遍选择(zé)地下水压式沼(zhǎo)气池或完全混合式(CSTR )厌氧消化工艺等应(yīng)用广泛、技术成(chéng)熟(shú)的(de)工艺技术(shù)。设备、装备(bèi)的(de)选择也必须考(kǎo)虑(lǜ)操作(zuò)简便、运行(háng)可靠。这样才能保证项目长期稳定的(de)运行。由于与(yǔ)一些国家的联系和沟通存在一些问题,所(suǒ)以部(bù)分援外项目的后期项目运行情况跟踪(zōng)做(zuò)得并不好(hǎo)。对工程的运行(háng)情况不了解,无(wú)法(fǎ)发现工程的设计(jì)、建(jiàn)设和运行方面存在的问题并分析原因(yīn)。
三沼(zhǎo)气援外项目的发展(zhǎn)方向
沼气技术(shù)对外援助作为我国农业“走(zǒu)出去”的一部分,同样承载了扩大(dà)对外(wài)开放(fàng)、提升(shēng)农业竞争力的多重任务,同时也面临着统筹(chóu)国内、国际两(liǎng)个市场,科学谋划、合理布局、突出重点、优化方式等新要求。在总结(jié)沼(zhǎo)气工程对外援(yuán)助以及大(dà)农业的援(yuán)外工作经(jīng)验,今(jīn)后沼气对外援助(zhù)的发展应为以下几(jǐ)个方面。
沼气技术是连接种植业和养殖业循(xún)环利用的核心,它(tā)可以利(lì)用种养殖业废弃物生产能源(yuán),沼(zhǎo)液还(hái)可以回用作为有机(jī)肥料。单(dān)纯的生(shēng)产能源或者处理废(fèi)弃物并不能发挥沼气技术(shù)的最大(dà)优势。而且,脱离了种养殖业,沼气(qì)技术的行业(yè)影响还(hái)比较(jiào)小。所以,在农业(yè)对外援助(zhù)时,沼气技(jì)术必须(xū)依(yī)托种植(zhí)业和养殖业发展(zhǎn),形成能(néng)源生态循环(huán)利用模式。
针对科研单(dān)位和高校(xiào)在(zài)援(yuán)外(wài)项目实施上存在的体制僵(jiāng)化、人员出国指标限制(zhì)等问题(tí)。应(yīng)扶持龙头企业牵头承担对(duì)外援助项(xiàng)目。支持在境外已有(yǒu)投资建设基础的企业承担项目。在政策上为(wéi)企业发展境外(wài)项 目营造(zào) 良好环境。
沼(zhǎo)气工程的(de)建设、运行俗称“三分建(jiàn),七分(fèn)管”,在(zài)境外建设(shè)沼(zhǎo)气工(gōng)程项目在后期工程维(wéi)护方面存在(zài)一定的(de)困难 。要解(jiě)决这(zhè)个问题,一方面在(zài)工(gōng)程(chéng)建设过程中(zhōng)尽量减少在(zài)后期运(yùn)行维护中可能存在的问题;另一方面,加强对外方人员的技(jì)术培训(xùn),使其具备(bèi)独立(lì)操作(zuò)、维护的能(néng)力。
通常情况下,农业对外援助项目由商务部、农业(yè)部、我国驻(zhù)外机构、相关科研院所和企业共同参(cān)与,有时还有(yǒu)国际机构参加,同时还需和受援国政府及(jí)相关机(jī)构(gòu)进行沟通。所(suǒ)以,从项目的前(qián)期调研到项目后(hòu)期运行(háng)管(guǎn)护过程中,项目各(gè)参加单(dān)位必(bì)须加强(qiáng)沟(gōu)通、避(bì)免因为未及时沟通所造成工程质(zhì)量、工期及(jí)造(zào)价问题。
节选来(lái)源(yuán):农业部沼气科(kē)学研究所《中国典型援外沼(zhǎo)气项目浅析》,文字转(zhuǎn)载自@沼(zhǎo)气圈