沼气(qì)技术是一种既可产生能源又(yòu)可(kě)治理农业污染的手段,特(tè)别适合在发展中国家的偏远地区进行推广应用。作为世界(jiè)上沼气技术利用最广泛的国家,我国也将沼气技术作为农业对外援助(zhù)的重要组(zǔ)成(chéng)部分。为(wéi)深切落(luò)实“一带一路”战略的部署以及习近平总(zǒng)书记在第21届联合(hé)国气候变化大会中(zhōng)的承诺,沼气(qì)技术的对外援助在今后一段时间必将在(zài)我国(guó)农业对外援助(zhù)方面扮演重要的角色。
为给(gěi)今后我(wǒ)国(guó)沼气技(jì)术对外援助项目提供借鉴(jiàn),本文主要介绍了(le)4处近年来我(wǒ)国对(duì)外援助(zhù)的主要沼气项目的建设和运行情(qíng)况,并对沼(zhǎo)气技(jì)术对外援助提出了几点发(fā)展方向,以期(qī)为(wéi)今后沼气技术对外援(yuán)助工作的(de)开展(zhǎn)提供借鉴(jiàn)和指导(dǎo)。
一典型沼气援(yuán)外项目
总体来看,我国(guó)援外沼(zhǎo)气工程(chéng)建设项目不多,而且多为各(gè)国(guó)际组织投(tóu)资建设。完全由(yóu)我(wǒ)国政府支持(chí)建设的项目还很少。以下项目为近十几年来最具代表(biǎo)性的几处援外工程建设(shè)项目。
突尼斯养鸡场(chǎng)沼气发电示范工程由中国和突尼斯政府联合支持,建设(shè)地点位于(yú)突尼(ní)斯(sī)中部苏(sū)塞(sāi)市郊的(de)私人农(nóng)场,该工(gōng)程(chéng)于(yú)1999年4月(yuè)动工,2000年4月投入运行。示范工程(chéng)处理鸡(jī)粪及部分污水(shuǐ),厌氧消(xiāo)化罐为(wéi)钢筋混凝土结(jié)构,有效容积300m3,采(cǎi)用(yòng)厌氧滤器(AF)工艺(yì),湿式(shì)储气柜为钢结构(gòu),有效(xiào)容积100m3。设(shè)计水(shuǐ)力停留时(shí)间为20d,每(měi)天平均进(jìn)料量为15m3左右(yòu)。湿式(shì)储气柜水(shuǐ)封池也作为沉淀池,沼液从厌氧消(xiāo)化(huà)罐(guàn)溢流出来进(jìn)入到湿式储气柜水封池(沉淀池)进行二次发酵提升沼气发酵效率。而(ér)沉淀池(chí)中的一部(bù)分料液可再回流到集料池,起稀(xī)释和接种新鲜鸡粪的作用,其余大部(bù)分发酵后(hòu)沼液作为有机肥供农(nóng)场种植业(yè)施(shī)用。工(gōng)程产生的(de)沼(zhǎo)气脱硫后再经过流(liú)量(liàng)计进(jìn)行计量,然后进入湿式储气柜(guì)储存(cún)。由于(yú)是(shì)示范项目,加上(shàng)农(nóng)场本身用电量不大,所以采用2台24kW的发电(diàn)机组。按照设计,该工程每天可产生200m3沼(zhǎo)气,发(fā)电量(liàng)可(kě)达300kW·h,实际(jì)运行中(zhōng)沼气产量达到300m3·d-1,即容积产气率可达1.0m3·m-3d-1,特别在夏天气温高时(shí)更加明显。
项目管理人员在中国(guó)技术(shù)专家(jiā)指导下,一直(zhí)在(zài)不(bú)断完善(shàn)沼(zhǎo)气、沼渣和沼液的利用。除发电用于照明、抽水(shuǐ)、加工饲料、鸡舍升降温等之外(wài),还直接将沼(zhǎo)气用于做饭、烧锅炉、热水(shuǐ)器等。一部分(fèn)沼液经稀释后直接作肥(féi)料(liào)浇灌周边农作(zuò)物和橄(gǎn)榄(lǎn)树,一部分(fèn)回流到集料池(chí)与新鲜鸡粪混合同时(shí)起(qǐ)稀释和接种的作用(yòng),同时节(jiē)约用水(shuǐ)量。沼渣经风干后用(yòng)于农场(chǎng)改良土壤,也计划生产商品复合肥出售。经现场调查,施(shī)用沼肥的橄榄树结果比未施沼肥的(de)要提前1个月,并粒大饱满。同(tóng)时,土壤(rǎng)质地和团粒结构都有明(míng)显的改善。
工程(chéng)运行几(jǐ)年(nián)后,运行效果保持不错。该工程的实体(tǐ)模型(xíng)也经常在突尼斯环保(bǎo)、可(kě)再生(shēng)能(néng)源和农业等全(quán)国展览会(huì)上展出,并得到时任突尼斯总(zǒng)统(tǒng)的(de)赞赏。
坦桑尼(ní)亚沼气发电(diàn)工程是世界(jiè)上第一(yī)个以剑(jiàn)麻(má)废弃物为(wéi)主(zhǔ)要发酵原料的沼(zhǎo)气工程,由联合国工业发展组织资助。建设地点位于(yú)坦桑(sāng)尼(ní)亚Tanga市Hale镇 。
剑麻是(shì)一种硬质纤维(wéi)原料,所以对预处理(lǐ)的(de)要求较(jiào)高。该工程原(yuán)料的收集和调配包括分离设备(bèi)和收集装置两部分。分离设备用于(yú)去除(chú)杂草和(hé)较长的纤维;收集装置用于收集去除杂物(wù)的(de)剑(jiàn)麻废水,作(zuò)为(wéi)原(yuán)料(liào)暂存,然后(hòu)用泵打入(rù)酸化(huà)罐,该装置有效容积50m3,池内安装1台桨式搅拌机和1台的潜(qián)污泵,搅拌器主要用于剑麻废弃物原料的搅拌,使原(yuán)料(liào)尽量均匀,潜污泵主要(yào)用于把混均后的剑麻废弃(qì)物料液泵人(rén)酸化罐,进行酸(suān)化,使进料在6-8%之间。厌氧消化(huà)罐为(wéi)地上式钢结构,有效容积1700m3,采用完全混合(hé)式(shì)(CSTR )中温(wēn)厌(yàn)氧消化工艺。罐(guàn)内设有(yǒu)热(rè)交换(huàn)器,利用发电余热对罐(guàn)体(tǐ)加热,实现中温发酵。厌(yàn)氧消(xiāo)化罐设置两套搅拌器,额定功率15kW。二级厌氧消化罐也为地上罐,有效容(róng)积(jī)500m3,设(shè)有一套(tào) 15 kW的搅(jiǎo)拌器。湿(shī)式储气柜为地上钢结构,有效容积(jī)350m3。发电(diàn)机组为沼(zhǎo)气专用发电机组(zǔ),额定功率为180kW。
项目实施(shī)后,日均(jun1)产气1500m3,年产沼气(qì)50万m3,每立方米沼气发电1.5 kWh,年(nián)发(fā)电约75万kWh。因此(cǐ)利用剑麻(má)废液进行(háng)沼气发电的工程,可以实现废弃(qì)资源的充分利用,能源效益非常(cháng)显著(zhe)。工程年(nián)发电约75万(wàn)kWh,按当地供(gòng)应价每kWh0.15美元计算,年可获利11.25万(wàn)美元(yuán)。工程(chéng)运行后,每天可处理(lǐ)60m3的(de)剑麻废液(yè),解决了当地剑麻加工产生的大量废弃物的出(chū)路问题,同(tóng)时(shí)有效治理了剑麻废液对周边(biān)天然河流和饮用水的污染。该工程的实施,对保护水(shuǐ)源,提高当地(dì)环境质量,保护当地群众的身体健康起(qǐ)到了(le)不可估量的(de)作(zuò)用。项目(mù)在治理了(le)污(wū)染(rǎn)的(de)同时,通过沼气发电,解决了周围约300户群众用电问题,还可以提供(gòng)一定的炊事能源,减少薪柴(chái)砍伐。工程每天可产生约60m3有机肥,促进了当(dāng)地农(nóng)业(yè)的发展。该工(gōng)程还(hái)可解决5-8 人就业问题(tí),并且为剑麻废(fèi)弃综(zōng)合开发利用提供了一条(tiáo)有效的途径。
朝鲜(xiān)国家科学院恩(ēn)情养殖场(chǎng)沼气(qì)示范工程(chéng)建设在朝鲜平壤市恩(ēn)情(qíng)区,朝鲜(xiān)国家科(kē)学院养殖场内。该工程由联合国亚洲及太平洋经(jīng)济社会委员会(ESCAP)支持。于2011年进行设计,2013年5月开工(gōng)建设,同年7月启动运行。该工程土建(jiàn)工程由朝鲜(xiān)国家科学院负责(zé)完成,设备采购、运输及(jí)安装调试和技术支(zhī)持工(gōng)作由(yóu)农(nóng)业部沼气(qì)科(kē)学(xué)研究所负(fù)责完成。
示范工程处理(lǐ)朝(cháo)鲜国家(jiā)科(kē)学院养殖(zhí)场存栏(lán)约300头猪的粪尿污水。主要设施为30m3地下水压式钢筋(jīn)混(hún)凝(níng)土(tǔ)沼气池,发电机房,沼气管沟(gōu)等。主要设备有:10kW静音沼气发电机组、脱硫器、汽水分离器、家(jiā)用沼气净化器、沼气流量计、沼气热水器和(hé)沼气灯等。工程产生的沼气主要用(yòng)于养殖场办公室人员炊事使用(yòng),多余沼气用(yòng)于发电,补充部分用电的短缺。
关于工程的运行情况,据工程操作人员介绍(shào)该示范工程日(rì)产气量(liàng)在8-10m3,容积产气率在0.3m·m-3d-1左右,总体运行情况良好。朝鲜国家科(kē)学院恩情养殖场(chǎng)人员对沼气工程管(guǎn)理(lǐ)比(bǐ)较认真,这也是(shì)工程运(yùn)行良好的一个重(chóng)要(yào)的原因。关于沼(zhǎo)气使(shǐ)用方面,现在恩情养殖(zhí)场食堂(táng)的炊事基本上(shàng)已(yǐ)经全部使(shǐ)用示范工程所(suǒ)产生的沼气(qì),同时也(yě)安装了(le)几盏沼(zhǎo)气(qì)灯,沼气(qì)热水器也可以正常(cháng)使用,但(dàn)由于调研时间(jiān)是夏(xià)季,所以(yǐ)热水器(qì)用的不(bú)多。另外(wài),由(yóu)于沼气(qì)管(guǎn)道有限,所(suǒ)以现在能(néng)使用(yòng)上沼气的用(yòng)户不(bú)多,造成所(suǒ)产(chǎn)生的沼气不能完(wán)全使用,基于上述情(qíng)况,养殖场(chǎng)人员减少了进料量来减少沼气(qì)的(de)产量。同时科学院专家(jiā)也(yě)提出(chū)在由沼气所提(tí)供一些(xiē)沼气管道,来满(mǎn)足更多用户(hù)使用沼气。该(gāi)工(gōng)程的(de)沼(zhǎo)气发电机可以正常启动,发(fā)电电压(yā)正常,但(dàn)由于没有储气装(zhuāng)置,沼气压力十分不稳定(dìng),另外(wài)总(zǒng)产(chǎn)气速率也不高,所以发电机应(yīng)用较少。
据了解,朝鲜在之前建设(shè)了(le)数10处地(dì)下水压式沼气池,但是普遍运(yùn)行效果(guǒ)不好,池体漏(lòu)气(qì)现象时有发生。朝鲜国家科(kē)学院(yuàn)相(xiàng)关人员对(duì)此项(xiàng)目十(shí)分重视,主要负责人均为(wéi)参加过农业部沼气科学研(yán)究所(suǒ)举办的沼气技术(shù)培训班人员(yuán),操作人(rén)员工(gōng)作态(tài)度积极认真,所以该工程运行效(xiào)果很好,对(duì)朝鲜(xiān)沼气技术(shù)的发展能起到很(hěn)好的示范 、指导作用。
不(bú)同于前3处援助工程,截止收稿,摩(mó)尔多瓦项目目(mù)前还(hái)处(chù)在国内审批阶段,还没有开(kāi)工建设。但是,摩尔多瓦(wǎ)处于欧亚两大洲的链接地带,是“一(yī)带一路”战(zhàn)略构想中重要的组成部分。该援助项目的实施(shī),对落实(shí)“一带一路”战略构想、加(jiā)强我国与(yǔ)欧洲国家在农(nóng)业领域的合作有深远的意义。该项目也(yě)为我国农业部首次承担对欧洲援助工程技术建(jiàn)设项目,其重要性不言而(ér)喻。
在(zài)双方专家的建议下(xià),结(jié)合充分调研和(hé)沟(gōu)通的(de)基础上(shàng),项目的建设规模如下:建设(shè)发酵装置容积为(wéi)500m3的大型沼气工程l处,发酵装置容积为100m3的中型沼气工程(chéng)2处(chù),发酵装(zhuāng)置容积为6~10m3的户用(yòng)型(xíng)沼气池4处。该项目的实(shí)施可以解决摩尔多瓦相关地区至(zhì)少约500户居民的生活(huó)用能问题(tí),至少约(yuē)2000人会在(zài)该项(xiàng)目中受益。
大型沼气工(gōng)程计划建设正(zhèng)在Puhoi区奶(nǎi)牛养殖场区共养殖奶牛约(yuē)500头,羊200只。其中有(yǒu)约200头奶牛养殖在一个养殖场(chǎng)内。中型沼气(qì)工程计划(huá)建设在Orhei区(qū)东正教会(huì)奶牛(niú)场(chǎng)和畜牧兽医生物科学技术研究所。Orhei区东正教会奶牛场(chǎng)有奶(nǎi)牛25头(tóu),其中11头为小(xiǎo)牛,猪20只,山羊(yáng)21只,马3匹,约250只鸡等家禽,养殖舍距教堂约500m。教堂有农(nóng)田2公(gōng)顷紧邻教堂,种植黄瓜、西红柿等蔬菜。在此教堂的共有60个工人,附近居民(mín)约30户,此前的生活用能是薪柴、天然气、电和地下水(shuǐ)。畜牧兽医生(shēng)物科(kē)学(xué)技(jì)术研究(jiū)所为国有研究所(suǒ),目前养殖200头奶牛,600只羊,100只兔,养殖(zhí)舍采用干清粪方式(shì)将(jiāng)粪便收集,粪便堆(duī)肥后部(bù)分用作(zuò)有机(jī)肥料,其余没有经过(guò)任何处理丢弃。该养殖场共有1500公顷土地种(zhǒng)植谷物,可用来消纳(nà)沼(zhǎo)渣沼液。但是该研究所生产(chǎn)耗电(diàn)量较大,每天(tiān)约用电(diàn)约(yuē)700kW h,每月电费约450001ei(约15000人民(mín)币),所以目前该(gāi)研究所养殖量仅为最大容量(liàng)的30%,所以(yǐ)计(jì)划建设(shè)沼气工程来补充一(yī)部分的能(néng)源消耗。户用沼(zhǎo)气池则根据(jù)摩方要求(qiú)选择建设地(dì)点。
二沼气援外项目(mù)的特(tè)点
相对于国(guó)内来说,国(guó)外的土(tǔ)地普(pǔ)遍较(jiào)为宽广(guǎng),民众(zhòng)对环境污染的(de)认识程度也比较低(dī),所以根(gēn)据现场(chǎng)与资(zī)料调研的情况看,对(duì)外(wài)援(yuán)助的沼气(qì)项目多以(yǐ)解决当地能源(yuán)供应问题为主要的建设(shè)目(mù)的,环(huán)境治理方(fāng)面体(tǐ)现(xiàn)的作用稍微差一些。针对发(fā)展中国家(jiā)现状,沼气援外项目普遍选择(zé)地下(xià)水压式沼气池或完全混合(hé)式(CSTR )厌氧(yǎng)消化工艺等应用广泛、技术成熟的工艺技术(shù)。设备、装备的选择也必须考虑操作简便、运行可靠。这样才能保证(zhèng)项目(mù)长期稳定的运(yùn)行。由于与一些国家的联系和沟通存在一些问题(tí),所以部分援外(wài)项目的后期(qī)项目运(yùn)行情(qíng)况跟踪做得并(bìng)不好(hǎo)。对工程的运(yùn)行情况不了解,无法(fǎ)发现(xiàn)工程的设计、建设和运(yùn)行方面存在的问题并分析原(yuán)因(yīn)。
三沼气援外项目(mù)的发展(zhǎn)方向
沼气技(jì)术(shù)对外援助作为我国(guó)农业(yè)“走(zǒu)出去”的一(yī)部分,同样承载了扩大对外开放、提升农业竞争力的多重任(rèn)务,同时也面临着统筹(chóu)国内、国际两个市场,科(kē)学谋划(huá)、合理布(bù)局、突(tū)出重(chóng)点、优化方式等(děng)新(xīn)要求。在总结沼气(qì)工(gōng)程对外(wài)援助以及大农业的(de)援外工作经验,今后沼气对外援助的发展(zhǎn)应为以下几个方面(miàn)。
沼气技术是连接种(zhǒng)植(zhí)业和养殖(zhí)业循环利用的核心(xīn),它可以利用(yòng)种养殖业废弃物生产能源,沼液还可以回(huí)用作为有机(jī)肥料。单纯的生产能源或(huò)者处理废弃物并(bìng)不(bú)能发挥沼气技术的(de)最大优势。而且,脱离了种养殖业,沼气技术的(de)行(háng)业影响还比(bǐ)较小。所以,在(zài)农业对外(wài)援助时,沼气技术必(bì)须依托(tuō)种植业和养(yǎng)殖业发展,形成能源生态循(xún)环利用模式。
针对科(kē)研单位和高校在援外项目实施上存在(zài)的体制僵化(huà)、人(rén)员(yuán)出(chū)国指标限制等问题。应扶持(chí)龙头企(qǐ)业牵(qiān)头承(chéng)担对外援助项目(mù)。支持在境外已有(yǒu)投资(zī)建设基础的(de)企业承担项目。在政策上(shàng)为(wéi)企业发展境外项 目营(yíng)造 良好(hǎo)环境。
沼气(qì)工(gōng)程(chéng)的建设、运(yùn)行俗称“三分建(jiàn),七分管”,在境外建设(shè)沼气工(gōng)程项(xiàng)目在后期工程维(wéi)护方(fāng)面(miàn)存在一定的困难 。要解决(jué)这个问题,一方(fāng)面在工程建设过程中尽量减少在后期运行维护中(zhōng)可能存在的(de)问题;另一方面(miàn),加强对外(wài)方人(rén)员的技术培训,使其具(jù)备独立(lì)操作(zuò)、维护的能力。
通(tōng)常情况下,农业对外援助项目由商务部、农业部(bù)、我国驻外机构、相关科研(yán)院所和企业共同参与,有时(shí)还有国际(jì)机构参加,同(tóng)时还需和受援国政府及相(xiàng)关机构进行沟通。所以,从(cóng)项(xiàng)目的前期调研到项目后期运行管护过(guò)程中(zhōng),项目各参加单位必须加强沟(gōu)通、避免因为未及时沟通(tōng)所造成工程质量、工期及造价问题(tí)。
节选(xuǎn)来(lái)源:农业部沼气(qì)科(kē)学研究所《中国典型援外(wài)沼气项(xiàng)目浅析(xī)》,文(wén)字(zì)转载自(zì)@沼(zhǎo)气(qì)圈