太阳能沼气技术研究

李博

摘要：针对普通常温发酵沼气池发酵效率低，不能全年使用的现状，利用常规太阳能热水器和冬季保温暖棚，对常温发酵沼气池的发酵环境进行改进，达到维持发酵温度相对平衡，提升发酵效率，沼气池可常年运行的目的。

关键词：太阳能；沼气发酵；温度；产气效率

常规户用沼气池属常温发酵，其产气率受温度变化影响较大，一年正常应用在7个月左右。为提高常温发酵沼气池的产气效率，达到全年利用，蓬莱市农村能源工作站利用当地较丰富的太阳能资源，将太阳能与沼气发酵有机结合起来，探索太阳能沼气技术。

一、设备装置准备

1、沼气池

严格按照国家行业标准修建的圆柱形常温发酵沼气池1座，必须经过检验，保证不漏水、不漏气。

2、太阳能热水器

在沼气池启动发酵和冬季进料时，进行初始水温加热，以提升池内料液温度[1]。

3、太阳能保温棚

维持沼气池内料液的温度及周边地温的相对稳定，保证沼气发酵装置冬季正常运转[2]。

二、基本实施步骤

1、沼气池建设

选择土质坚实，背风向阳，地下水位低，且周围无高大遮挡物的地方建设沼气池。池体设计、建造要符合国家行业标准（GB/T4750-2002），并进行正常养护。

2、太阳能保温棚的棚基建设

户用沼气选择拱架式竹木结构塑料大棚；小型工程沼气和综合种养基地，推荐梁式结构塑料大棚。棚跨度应大于沼气池主池直径，覆盖面积应大于沼气池主体的建设面积。

温棚骨架的材質要硬、不易变形并有一定的粗度，至少应能抗住25-30kg/m2的风压。骨架间距不可过大，竹木大棚拱杆间距不大于1.2 m，管架大棚拱架间距应按产品安装说明设置，不得随意加大。塑料大棚的设计和建设要从实际出发，并符合国家相关行业标准。

冬季，保温棚内土地可进行正常耕作种植。

3、沼气池的启动及日常管理

完成以上步骤后，即可以进入到沼气池的启动和日常管理阶段。

（1）启动

太阳能沼气技术，沼气池启动时，要减少沼气池内原有水量，池内留水从池容的40%减至20%。在向池内加入堆沤好且碳氮比合理的发酵原料和10%-30%的接种物后，向池内加入加入经太阳能热水器升温处理后达到30-40℃的温水，调节发酵原料的干物质浓度为4%-6%。由于提高了发酵料液温度，使发酵加速，甲烷含量增加[3]。

（2）日常管理

太阳能沼气技术中，沼气池的日常管理与平常的沼气管理技术相同。

4、冬季管理

沼气池的冬季管理是太阳能沼气技术中的关键。从10月中旬起就要开始对沼气池进行冬季管理，要做到以下几点：

（1）逐步提高发酵原料浓度[4]

逐步调节发酵料液浓度至6%-8%，并增加热性发酵原料如马粪、牛粪、羊粪的投入量。

（2）提高加入沼气池中水的温度

秋冬季，加入新料时，随原料加入池内的水温应使用太阳能热水器提温至40℃-50℃[5]。

（3）稳定地温，保持池体周围温度相对稳定[6]

选择晴暖无风天气的中午，将冬季保温棚的棚膜安装好。棚膜要选择幅度较宽的塑料薄膜，减少拼接粘接的作业量；厚度要在0.1 mm以上，要具有良好的透光度和耐低温防老化特性。

扣棚时要遵循当地的生产方式，将棚膜拽平固定好并盖土踩实并保持棚膜的完整性。每两道骨架间加一道压膜线，并固定好，扣棚初期每隔两三天要将压膜线重新勒紧一次。

（4）减少冬季进出料的次数。

要尽量减少进出料的次数，防止寒冷物质进入沼气池内。

三、注意事项

沼气池建造在养殖圈舍下的，应加大养殖圈舍南窗面积，增加采光以利吸收太阳能进行增温。冬季用塑料薄膜进行窗子的密闭保温[7]。

养殖圈舍与沼气池分开建设的，应在圈舍和沼气池之间加设预处理池，也应进行保温处理，严禁刷圈冷水直接冲入沼气池内。

入池原料必须要经过堆沤处理。

秋冬季节，沼气池进出料要选择晴朗天气的中午温度较高时进行，必须遵循快出快进原则。

为提高塑料保温棚的抗风能力，保温棚的高跨比应在0.25-0.30之间。

塑料大棚的设计和建设要严格执行国家相关行业标准：GB/T19165-2003，不得随意增大骨架间距。

塑料保温棚的棚膜必须拉紧、压实。

沼气发酵原料不得在保温棚内进行堆沤，以免产生氨气危害作物。

四、结语

经实际测定，应用太阳能沼气技术，冬季常温发酵沼气池内料液平均温度为15-20℃，产气率为0.3m3/m3.d，较常规沼气管理技术料液温度提升8-10℃，产气率提升0.2 m3/m3.d，实现了常温发酵沼气池全年正常运转。

参考文献

[1] 李兴杰. 沼气发酵技术研究[J]. 农业与技术，1998（3）：20-21.

[2] 赵 光，马 放，魏利，等. 北方低温沼气发酵技术研究[J]. 哈尔滨工业大学学报，2011（6）：29-33.

[3] 李小骥. 太阳能沼气池的试验研究[J]. 昆明理工大学，2008.

[4] 郑爱平，张 旭. 太阳能沼气池[J]. 建筑节能，2008，36（4）58-60.

[5] 王丽颖，林丽华，高 虹，等. 太阳能沼气池热性能实验研究[J]. 中国沼气，2013，31（2）：26-29

[6] 魏兆凯，刘 凯，王晓洲. 沼气池太阳能增温技术研究[J]. 农机化研究，2009，31（5）：212-216.

[7] 魏素珍，黄青松. 低温条件下户用沼气发酵技术研究进展[J].