沼氣的基本常識
沼氣是一種混合的可燃性氣體,是細菌在一定條件下發酵、分解有機物質產生的,由于這種氣體最先是在沼澤中發現的,所以稱為沼氣。沼氣是有機物在隔絕空氣和一定的溫度、濕度、酸堿度等的條件下,經過沼氣細菌的作用產生的一種可燃氣體。其主要成分是甲烷(CH4),含量約為55%~70%,其次是二氧化碳(CO2),含量約為30%~45%。還有少量的氫氣(H2)、氮氣(N2)和硫化氫(H2S)等。其中以甲烷和二氧化碳對沼氣性質影響最大。
沼氣的好處
沼氣能給國家、集體和農民帶來許多好處:
(1)沼氣可以改變農業生產條件,有利于保護生態環境,促進農業生產發展:沼氣通過對畜禽糞便的處理有利于促進畜禽養殖業的發展,增強作物抗旱、防凍能力、有利于生產綠色食品,可增加肥料、節省勞動力和資金。
(2)沼氣是解決農村燃料問題的重要途徑之一:1戶3~4口人的家庭,修建一個容積為6m3的沼氣池,每天投入相當于4頭豬的糞便發酵,它所產的沼氣能解決4口人家庭點燈、做飯的燃料問題。
(3)農村辦沼氣是衛生工作的一項重大任務。畜禽糞便中含有大量的有機物,在高溫(35℃~55℃)厭氧條件下經微生物降解為沼氣和二氧化碳。通過沼氣發酵,可殺滅糞水中的病原微生物。血吸蟲卵在常溫沼氣池內7~22d被殺滅;鉤蟲卵經30d殺滅90%,2個月死亡率達99%;蛔蟲卵30~40d被殺滅;痢疾桿菌在沼氣池中30h死亡,還可以消滅鉤蟲病等寄生蟲病。改善了農民居住的環境衛生,減少了人畜共患病的發生,控制和消滅寄生蟲病,為搞好農村除害滅菌工作找到了一條新的途徑。通過發展沼氣,建設生態家園,保證了人民的身體健康,有利于畜牧業的持續發展。
沼氣的主要模式
(1)“四位一體”模式:“四位一體”模式是庭院經濟與生態農業相結合的一種新的生產模式,它是以土地資源為基礎,以太陽能為動力,以沼氣為紐帶,種植、養殖相結合,通過生物能轉換技術,在農戶土地上,在全封閉狀態下,將沼氣池、豬禽舍、廁所、日光溫室相連在一起,組成農村能源綜合利用體系。它可以解決沼氣池安全越冬問題,使之常年產氣利用;可提高豬禽舍溫度,并利用沼液喂豬技術促進生豬的生長發育,縮短育肥時間,節省飼料,提高養豬效益。它不僅能為溫室作物提供充足的優質有機肥,而且沼氣燃燒為作物提供二氧化碳氣肥,提高作物的產量和品質,增加農戶收入。成為動物、植物、微生物相互作用,食物鏈結構健全,能流、物流較快循環利用效益突出的能源生態模式技術之一。該模式適合于北方。由于北方冬季寒冷的氣候使沼氣池運行較困難,并且易造成池體損壞,沼氣技術難以推廣。它的主要好處是:第一,人、畜糞便能自動流入沼氣池,有利于糞便管理;第二,豬圈設置在太陽能溫棚內,冬季使圈舍溫度提高3~5℃,為生豬提供適宜的生長條件,縮短了生豬育肥期;第三,豬圈下的沼氣池由于太陽能溫棚而增溫、保溫,解決了北方地區在寒冷冬季產氣難池子易凍裂的技術問題,年總產氣量與無太陽能溫棚的沼氣池相比提高20%~30%;第四,高效有機肥(沼肥)增加60%以上,豬呼出的CO2,使太陽能溫棚內CO2的濃度提高,有助于溫棚內農作物的生長,既增產,又優質。
(2)而在南方則適合修建“三結合”的沼氣池。沼氣池、豬圈、廁所三者修在一起,是南方地區廣大群眾在實踐中創造出來的一項重要經驗。它的主要好處是:第一,人、畜糞便能自動流入池內密閉發酵,節省輸送糞入池的勞力,有利于把人、畜糞便有效地管理起來;第二,每天都有新鮮發酵原料入池,有利于提高產氣率;第三,這種沼氣池宜建在棚內或住房附近,管理方便,輸氣導管的距離較短,減少了購買輸氣管的開支;第四,有利于在冬季保持池溫。
(3)“豬——沼——果”模式:本模式適合田少山地多,以栽種經濟作物和果木為主的農戶,即以沼氣為紐帶,連動畜牧業、果業、種植業等相關產業共同發展的生態農業模式。其基本內容是“戶建1個池,人均年出欄2頭豬,種好1畝果”,豬糞下池產氣,沼氣用于炊事照明并誘蛾殺蟲,沼液喂豬和對果樹進行葉面噴施,沼渣返地施果樹。實踐表明,沼液作添加劑喂豬,增重快,可提前出欄,節約飼料1/5;施用沼肥的果樹,能多長5~10個枝梢,而且抗旱、抗寒和抗病能力增強,水果品質提高1~2個等級。
(4)大中型養殖場沼氣工程:利用沼氣工程技術處理畜禽糞便,運行費用低、工藝成熟,兼得能源和有機肥料,目前已成為治理規模化養殖業污染的重要手段。到2003年底,全國已建成大中型沼氣工程約1500處,年生產沼氣約5000萬m3、商品有機肥40萬t。其中,河南、上海、浙江等13省市建設大中型沼氣工程991處。據福建省環境監測部門隨機對已建設沼氣工程的畜禽場出水口抽樣檢測,其中約65%的養殖場出水達到畜禽養殖業污染物排放標準。部分工程出水通過農田再消化實觀了污水零排放。大部分已建設肥料綜合利用配套措施的沼氣工程將沼渣、沼液用于沼氣工程周邊的農田、魚塘,使沼氣工程成為生態農業園、場建設的紐帶,產生了很好的經濟、生態效益。
沼氣池的修建
沼氣池應選擇在土質堅實,地下水位較低,土層底部沒有地道、地窖、滲井、泉眼、虛土等隱患之處,背風向陽,遠離樹木,能夠與豬圈、廁所連成一體,進出、料方便的地方。條件允許的情況下,沼氣池最好建在豬舍下面,既有利于冬季保溫,又有利于建“三位一體”沼氣池。
建造沼氣池,事先要進行容積的計算,沼氣池的大小應根據人口的多少和每天用氣量、產氣率來決定,一般每立方米有效容積一晝夜產氣在0.15m3,每人每天用氣量為0.2~0.3m3,沼氣燈每小時用沼氣0.11~0.15m3,一般按每人1.5m3有效容積規劃,人口多的戶一般不超過10m3(參見表1)。