社會其它相關(guān)論文-聚焦中德沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀【摘要】筆者通過對中、德二十余座典型沼氣工程（含沼氣發(fā)電工程）的實(shí)地考察和技術(shù)研究，對彼此的工程特點(diǎn)、技術(shù)水平和存在的差距有了比較系統(tǒng)的認(rèn)識。本文將收集的兩國農(nóng)業(yè)沼氣工程的相關(guān)資料（技術(shù)、裝備、運(yùn)行管理以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展等）和科學(xué)認(rèn)識加以總結(jié)，以期找出差距和努力的方向，為中國沼氣工程今后的發(fā)展提供參考和借鑒。Abstract：Development,technologyandequipmentofbiogasengineeringtechnologyandbiogaspowergenerationforagriculturalorganicwastetreatmentinChinaandGermanyweredescribed.Asaresult,thetechnologydifferencebetweentwocountrieswascompared.ByreferencingtheadvancedengineeringtechnologyandindustrializationideafromGermany,thearticleputsforwardsomesuggestionsonimprovingintegratedbiogasengineeringcapacityinChina.Keywords:agriculturalorganicwaste；biogasengineering；biogaspowergeneration1工程特色與發(fā)展現(xiàn)狀中國和德國是世界上處理農(nóng)業(yè)廢棄物沼氣工程（含沼氣發(fā)電工程）發(fā)展最快的兩個(gè)國家。就沼氣工程建設(shè)質(zhì)量和工業(yè)化水平而言，德國比較突出。德國的可再生能源發(fā)展的激勵(lì)政策和機(jī)制強(qiáng)有力地刺激了德國沼氣及其發(fā)電工程產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展1，沼氣工程數(shù)量從1996年的370座增加到了2005年的3800多座（其中處理農(nóng)業(yè)廢棄物沼氣工程約2700座），發(fā)電裝機(jī)容量約970MW（其中處理農(nóng)業(yè)廢棄物的沼氣發(fā)電工程約650MW）。特別是2005年新建的沼氣工程數(shù)量幾乎是2000年以前的3倍（見圖1）。由于德國政府嚴(yán)格控制畜牧業(yè)與種植業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展，區(qū)域性的土地資源基本能消納所在地的沼氣工程產(chǎn)生的沼渣、沼液。因此，處理農(nóng)業(yè)廢棄物的沼氣及其發(fā)電工程的建設(shè)目標(biāo)是以能源效益為主，工程模式比較單一，即：沼氣用于發(fā)電，沼氣發(fā)酵后的殘留物（沼液）經(jīng)儲肥池貯存幾十天后，直接由拖拉機(jī)罐車運(yùn)輸?shù)教镩g進(jìn)行噴灌。少數(shù)大型沼氣工程的沼液也以還田為主，剩余的沼液實(shí)行固液分離，脫水后的沼渣制成有機(jī)固體肥料，清液按工藝要求部分循環(huán)回流入沼氣池，部分經(jīng)滅菌處理后用作畜舍的沖洗水或再經(jīng)過深度處理后排放。受法律的規(guī)范和經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動，德國處理農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的沼氣工程所產(chǎn)生的沼氣98%用于發(fā)電，并實(shí)行熱電聯(lián)供。因此，系統(tǒng)工程中的資源與能源轉(zhuǎn)化效率都比較高。中國處理農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的沼氣工程很有特色。根據(jù)不同的養(yǎng)殖規(guī)模、環(huán)境容量、土地資源條件和污水排放標(biāo)準(zhǔn)等條件，處理農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的沼氣工程按沼液的出路形成了各種適宜模式，其中最有代表性的模式有三種：（1）綜合利用型沼氣工程，即沼氣工程周邊配套有較大面積的作物農(nóng)田、魚塘、植物塘等，能夠就地消納沼氣發(fā)酵的殘留物（沼液），沼氣工程成為生態(tài)農(nóng)業(yè)園區(qū)的紐帶，上承養(yǎng)殖業(yè)，下聯(lián)種植業(yè)，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)種、養(yǎng)一體化，降低了種植和養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)成本，廢棄物真正實(shí)現(xiàn)了零排放。由于不需要對沼液進(jìn)行深度處理，系統(tǒng)工程比較簡單，投資和運(yùn)行成本均較低，是一種最為經(jīng)濟(jì)的工程模式。（2）自然處理型沼氣工程，即養(yǎng)殖場周圍環(huán)境不太敏感，沼氣工程周邊有一定量的農(nóng)田和配套有較大面積的穩(wěn)定塘。因此，該模式對沼液采用部分還田或分季節(jié)還田，多余的沼液進(jìn)行低能耗或無動力的自然處理（氧化溝、氧化塘、人工濕地等），達(dá)到控制污染物總量減排的目的。（3）環(huán)保達(dá)標(biāo)型沼氣工程，即沼氣工程周邊環(huán)境無法直接消納沼液，必須將沼液進(jìn)行固液分離，分離出來的沼渣和人工干清糞制成商品固體有機(jī)肥料，分離后的清液經(jīng)過好氧或物化等深度處理達(dá)到行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)后直接排放。該模式是以處理畜舍沖洗污水達(dá)標(biāo)為主要建設(shè)目標(biāo)，工程投資和運(yùn)行費(fèi)用都較高。但由于采用了沼氣技術(shù)，可回收一定量能源，同時(shí)又去除了污水中的大部分有機(jī)物（COD去除率90%左右），這比單純使用好氧處理方法處理這類污水要經(jīng)濟(jì)得多（產(chǎn)能、節(jié)能）。中國處理農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的沼氣工程由于相對規(guī)模小，又遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，產(chǎn)生的沼氣僅有少量用于發(fā)電和集中供氣（沼氣發(fā)電用氣量約占總產(chǎn)氣量的2.53%，集中供氣約占總產(chǎn)氣量的1%左右），大量的沼氣用于養(yǎng)殖場自身的生產(chǎn)、生活燃料。截至2005年末（中國農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)），中國處理農(nóng)業(yè)廢棄物的沼氣工程數(shù)量已達(dá)到3556座2（見圖2），比德國同期建造的農(nóng)業(yè)廢棄物沼氣工程高出800多座，但其工程規(guī)模及產(chǎn)生的效益卻遠(yuǎn)不如德國。中國的農(nóng)業(yè)沼氣工程平均池容只有283m3/處，池容在100m3以下的小型沼氣工程大約占66%；池容在1001000m3之間的中型沼氣工程大約占25%；池容在1000m3以上的大型沼氣工程僅占9%左右。而德國沼氣工程的平均池容約1000m3/處。另外，就沼氣產(chǎn)量和沼氣發(fā)電量而言，中國農(nóng)業(yè)沼氣工程的沼氣年總產(chǎn)量只有德國的17.6%，沼氣發(fā)電工程的裝機(jī)容量僅為6.7MW，是德國的1%左右，年沼氣發(fā)電量只有德國的0.16%。2工程技術(shù)與裝備水平2.1發(fā)酵原料與典型工藝德國的農(nóng)業(yè)沼氣工程所處理的有機(jī)廢棄物比較廣泛，如：畜禽糞便、青貯飼料、過期的殘糧、廚余殘?jiān)⑸钣袡C(jī)垃圾、動物屠宰的廢棄物、農(nóng)副產(chǎn)品加工的廢棄物等，或由上述幾種有機(jī)廢物混合構(gòu)成。沼氣工程的厭氧消化工藝是根據(jù)處理規(guī)模、發(fā)酵原料的性質(zhì)和濃度以及發(fā)酵溫度等因素選擇的。發(fā)酵料液TS濃度為8%10%，采用完全混合式中溫厭氧消化工藝（CSTR）居多；TS濃度10%20%，牛糞或有機(jī)垃圾采用塞流式中（高）溫厭氧消化工藝（HCPF）；TS濃度30%，采用中溫半干式厭氧消化工藝；全秸稈采用中溫干式厭氧消化工藝。由于實(shí)施熱電聯(lián)用（依靠發(fā)電余熱給厭氧消化裝置增溫、保溫），即使在冬季環(huán)境氣溫低至-20，處理農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的沼氣工程仍然運(yùn)行良好，中溫裝置產(chǎn)氣率1.21.8m3/（m3.d），高溫裝置產(chǎn)氣率2.03.0m3/（m3.d），經(jīng)濟(jì)效益顯著。中國的農(nóng)業(yè)沼氣工程主要是處理畜禽糞便及其沖洗污水，也有極少部分是處理農(nóng)作物秸稈與畜禽糞便的混合原料。由于中國近十年畜牧養(yǎng)殖發(fā)展很快，土地資源緊缺，種、養(yǎng)不匹配的問題日趨突出，畜禽糞便排放總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過環(huán)境承載能力。中國政府希望通過沼氣工程建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施，基本解決重點(diǎn)區(qū)域畜禽養(yǎng)殖場對周圍環(huán)境的污染問題，改善項(xiàng)目實(shí)施區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的環(huán)境質(zhì)量。因此，中國沼氣工程要發(fā)揮多功能的作用（生產(chǎn)能源、綜合利用及環(huán)境保護(hù)等），這使得沼氣工程的工藝技術(shù)比較全面發(fā)展，幾乎所有常規(guī)的和高效的厭氧消化工藝在中國都有示范工程應(yīng)用，如：完全混合式厭氧反應(yīng)器(CSTR)、厭氧接觸反應(yīng)器(AC)、厭氧序批式反應(yīng)器(ASBR)、厭氧擋板反應(yīng)器(ABR)、厭氧復(fù)合反應(yīng)器(UBF)、上流式厭氧污泥床(UASB)、升流式固體床(USR)、內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器(IC)等。為了節(jié)約水資源，并減輕后續(xù)達(dá)標(biāo)處理的負(fù)荷及難度，對規(guī)模畜禽養(yǎng)殖場提倡先采用人工干清糞，沖洗污水進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)進(jìn)行沼氣發(fā)酵。這樣，發(fā)酵原料濃度很低（TS1%3%），厭氧消化過程基本沒有升溫（常溫發(fā)酵），裝置產(chǎn)氣率也低，僅為0.10.5m3/（m3.d），工程運(yùn)行效果受環(huán)境溫度影響很大，因此上述諸多工藝的效率在工程應(yīng)用上沒有顯著差異。盡管有少數(shù)的畜禽場沼氣工