“自动水封口、动力水搅拌、水破壳”式沼气池的研发与推广

龚增利

[摘要]“自动水封口、动力水搅拌、水破壳”式沼气池的研发与推广不但节省成本，而且解放了劳动力，大大地降低了沼气池在使用过程中的安全隐患，并为神木市设施农业的大力发展提供了优质的有机肥，为神木市的新农村建设、农业的可持续发展做出了巨大的贡献。

[关键词]沼气池;研发;推广

[中图分类号]S216.4;S220.3 [文献标识码]A

进入21世纪以来，国家高度重视农村能源事业的发展，逐年加大投资力度，在农村小型公益农村能源、沼气国债和“生态家园富民计划”项目的推动下，农村沼气建设呈现蓬勃发展的势头。在旋流布料沼气池基础上，以沼、圈、厕三结合设计为出发点，改进沼气池建造技术，设计了这种“自动水封口、动力水搅拌、水破壳”式沼气池。

1    沼气池改进技术研究

1.1    结构设计

“自动水封口、动力水搅拌、水破壳”户用沼气装置是由立柱式200PVC水封系统、贮气发酵间、水压间、动力循环搅拌破壳系统等部分组成。

1.2    PE“O”型導管设计安装

在沼气池内壁，预制安装“O”型导管后，将水压间与沼气池底部及气室连通，形成池内外的上下回流通道。水压间和池底用50PE管，池内布置3根高50cm管径20PE管，关口方向保持同向，同时在柱式布料墙附近安装一根20PE管，高度控制在气室上部，用PE三通变径。

1.3    水压间设计安装

水压间容积大小一般为0.8～1.0m3。水压间内中下部安装活动水泵。

1.4    进料管的制作安装

采用φ200PVC管上部安装在沼气池天窗口，下部安装在立柱式布料墙上， 保持管道垂直。

1.5    立柱式布料墙的设计施工

立柱式布料墙高度为50cm，建在池中心，砌成开放式花墙，便于进料，防止堵塞（见图1）。

2    “自动水封口、动力水搅拌、水破壳”式沼气池推广

技术集成后，我们首先开展技术改进的效果监测，随后在全市开展推广工作。结合本地区实际情况，为解决能源、肥料、水源污染、保护生态环境四大功能为目标，标准化建设（统一池型、统一模式、统一施工、统一服务），首先以设施农业为重点，在全市范围内建设“自动水封口、动力水搅拌、水破壳”式沼气池示范点。集成组装“三沼”综合利用技术，总结推广“猪—沼—菜、猪-沼-粮”等循环农业模式。

3    试验效果

3.1    实施效果

3.1.1    单池投入节省197.1元。技改后单池增加PE管件和水泵费用计260元，减少抽渣设备费用63元，节省砖325块，减少技工用工1个工日，总计457.1元，节省投资减去增加投资部分，单池共节省投入197.1元。

3.1.2    池型结构简单，容易密封。改进后的沼气池不安装抽渣管，不建酸化池，不修旋转布料墙。用200pvc管件水封技术取代水泥预制盖封闭天窗口技术，容易密封，不易发生池漏现象。

3.1.3    产气旺盛。利用PE“O”型管和水泵形成了一条完整的料液循环系统，搅拌充分，发酵彻底，同时减少了产气损失，有效的提高了产气效果。根据监测资料计算，该型沼气池在神木市1年10个月能正常产气使用，平均年产量360 m3 ，旋流布料沼气池每年正常使用8个月，平均年产量328.2m3。每年多使用2个月，平均年产量多31.8 m3。

3.1.4    方便大换料。该型户用沼气池需要大换料时，只需将活动顶盖打开，用水泵在水压间将粘稠沉渣抽完，直到抽出液基本变清为止，然后，将发酵好的新料在200PVC管口用水冲入即好，无需再进行2次封口，有效提高沼气池的换料安全。

3.1.5    消除了料浮和结壳现象。其他类型沼气池没有彻底解决浮料和结壳问题。改进后，料液由分支PE管从顶部向下冲流，打破浮料，增加气室温度，彻底消除了上层结壳现象。

3.1.6    方便观察池内料液水位。通过水压间或顶口可以随时观察池内气压的大小，如池内气压过大要及时用气或出渣。另外，还可以根据气压的变化判断沼气池是否漏水漏气。

3.1.7    扩大了沼气池的适应范围。一是可以在神木市南部山区推广应用，同时也可在北部风沙草滩地区推广应用。二是可以对3cm以下秸秆进行处理，投料后，由于该型户用沼气装置在技术上解决了结壳问题，适应范围进一步扩大。

3.1.8    池圈厕结构合理。在沼气池上部建暖棚猪圈和厕所，结构科学紧凑，既节约了用地面积，又美化了院落。圈内粪便自动流入，冲洗管理方便。暖棚养猪，不仅促进了养殖业的发展，还为沼气池增加了温度，使其在寒冷的冬季能旺盛产气。

3.1.9    社会效益明显。通过该池型去掉了抽渣装置，使原来的人工搅拌变为动力搅拌，在沼气生产中，用户省工省时，降低了劳动强度。

3.2    生猪产业快速发展

沼气建设带动了畜牧业的发展，大多数农户为了发酵原料的自足都坚持养猪，仅2010年新增养殖近6000头，沼气池与圈舍同步设计施工，冬季配套暖圈，能够加快生猪生长，降低生产成本。沼液喂猪增产效果明显，技术操作简便，群众易于接受，7年累计带动近5000户养猪，出栏生猪3.15万头，增收425万元，促进了神木市畜牧养殖的发展。

3.3    带动了无公害农产品生产

7年来，每年为无公害农产品生产提供5.48万t有机肥。在农业生产中推广沼渣、沼液施肥技术0.5万hm2，其中，玉米0.27万hm2，马铃薯0.17万hm2，蔬菜0.067万hm2。施用沼液、沼渣节省化肥、农药1500元/hm2，蔬菜、洋芋等经济作物产量提高10%～30%，产品品质高，商品性能好。

4    取得的效益

4.1    社会效益

4.1.1    改善人居环境。该型户用沼气装置系统技术的推广，把厕所、圈舍和沼气统一设计施工，同时对农户厨房进行改造，使农村人畜粪便、生活垃圾得到及时净化处理，变废为宝，卫生环境得到改观，减少了疾病传播，使农村人居环境发生显著变化。

4.1.2    解放劳动力。该型沼气的推广，沼气池产气旺盛，性能好，使用管理方便，由原来的人工搅拌变为动力搅拌，用户省时省工，降低了劳动强度。

4.1.3    提供优质农产品。以三沼综合利用为纽带的循环农业，强化了农牧结合，既能推進畜牧业的发展，又能促进生态农业的发展。一方面，农牧业生产水平得到提高，科技含量得到提升，生产能力也得到加强;另一方面，沼肥综合利用，为种植业提供了优质肥料，减少化肥，农药使用，有效推进了无公害农产品生产，在不断完善农业生产体系的同时，不断向社会提供了更多优质农产品。

4.2    生态效益

4.2.1    节能减排。7年累计推广使用6732该型沼气池。每个户用沼气池按年均产气量360m3，每年累计产气179.4万m2，1m2折0.714kg标煤计，则每年开发能源折合标煤640t，按每口沼气池减少CO2排放量1000kg计算，则年均可减少近250tCO2排放量和14.35tSO2排放量。可见，节能减排效果非常显著。

4.2.2    保护森林。该型沼气池的推广，大大减少薪柴资源使用量，直接起到保护植被、涵养水源、促进生态环境建设的作用。

4.2.3    改良土壤。该型沼气池的使用，每年可提供5.48万t有机肥。沼肥的大量使用有疏松土壤、增加肥力、提高保水性能等作用，从而确保农业的可持续发展。

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