一种大规模工厂化生产沼气的方法 【技术领域】
本发明涉及沼气的生产方法，尤其涉及农村以人畜禽粪便及植物秸秆等为主要原料，以大规模工厂化生产方式而不是以农户沼气池方式生产沼气的方法。
背景技术
沼气是有机物质在厌氧条件下被多种微生物分解发酵、代谢还原过程中产生的具有燃烧性能的混合性气体。其主要成分是甲烷，其次是二氧化碳。此外，还含有少量的氮、氢、氧、氨、一氧化碳和硫化氢等气体。其中，甲烷气体比例最大，可占总体积的55～70％，是可供燃烧的主要气体。
我国农村生产和生活中产生大量有机废弃物，如人畜禽的粪便、农作物的秸秆、杂草及水葫芦之类有害植物，这些物质经过处理后都是生产沼气的原料。
沼气的应用在我国已有百年历史。上世纪50年代和70年代曾两次大规模在全国推广，大多数省(市)、县都办了沼气。但由于操之过急，政治运动式的推广，忽视建池质量以及缺乏正确的管理，特别是技术上的缺失，使第一次建造的数十万、第二次建造的数百万农村户用沼气池几乎全部报废，最后都以失败告终。而失败带来的负面效应对此后我国沼气的发展造成非常不利的影响。
沼气除了可以作为可再生的清洁能源增加优质能源供应，缓解国家能源压力之外，对于改善农民生活环境及卫生条件，控制局部地区环境污染，促进农业生态环境的改善和新农村建设都具有重大的现实意义。因此受到国家和各级政府的高度重视。
2006年“中央一号文件”明确强调从2006年起要大幅度扩大农村沼气建设投资规模。国家发改委制定的《可再生能源中长期发展规划》将沼气作为重要内容，要求2010年我国沼气利用量达到190亿立方米，到2020年达到443亿立方米。农业部制定的《2003～2010年全国农村沼气建设规划》提出2010年全国沼气池总量要达到5000万户以上，占全国农户的20％，适宜地区的沼气普及率要达到35％。
近几十年来，我国对沼气的研究有很大的进展，特别是农村户用沼气池技术已相当成熟，并制定了国家标准。目前在农村大力推广的就是这种技术，国家为此投入了大量的资金和资源。最新出版的《沼气实用技术指南》(河南科学技术出版社2008年6月第1版)、《沼气技术及其应用》(化学工业出版社2008年8月第2版)等沼气专著介绍的都是这种技术。
但是，这种技术的研究和发展仍然没有跳出小农经济的圈子，仍然围绕着一家一户做文章。农村户用沼气池技术虽然成熟，但仍有许多弊端。如：体积小，产气少；进出料困难，不易操作；易受各地气候、水文地质条件的限制，给建造增加难度；池温不易控制，影响产气率；建设分散，总体造价高，投资大；不便维护、管理等。沼气生产需要一定的技术，要每户农民都成为熟练的沼气工显然是不现实的。尽管国家和各级政府投入了大量资金，但上世纪50年代和70年代两次沼气潮失败的后果能否重演，实在令人担忧。为此，本申请的申请人发明一种在农村大规模工厂化生产沼气的方法。
【发明内容】
技术问题
本发明的目的是提供一种大规模工厂化生产沼气的方法，以替代目前农村户用沼气池的方法。比如一个村庄甚至几个村庄建立一个沼气厂。这个沼气厂将各家各户、养殖场排放的人畜禽粪便及收获后的农作物秸秆和水葫芦之类有害的植物收集到一起，作为原料生产沼气。产气后的沼渣加工成颗粒有机肥料或颗粒饲料，以利于农业生态环境的改善和大农业的发展，促进新农村的建设。大规模生产沼气有利于可再生能源的开发利用，如沼气发电。
技术方案
这种方法是将正方体或长方体的发酵室建在地面之上，把经过前处理、配制好的发酵原料分装在适于人工或机械搬运的塑料箱或塑料桶中，再将装好发酵原料的塑料箱或塑料桶堆积、码放进可以密闭地发酵室内，使发酵原料发酵、产气。多个发酵室并列为一组，一组或多组发酵室组成沼气生产车间，配以管道输送系统、沼气净化系统、贮气罐等，即可大量地、连续不断地工厂化生产沼气。
本方法宜采用固体发酵(干发酵)或高浓度发酵工艺。
1、备料包括各种原料的收集、储存。
2、农作物秸秆的前处理
(1)、秸秆切碎；
(2)、加石灰水处理；
(3)、接种将活性污泥或其它接种物按需要量拌入秸秆；
(4)、堆沤以破坏秸秆的纤维-木质结构。
3、配料按照生产工艺对总固体浓度(TS％)和C/N的要求将人畜禽粪便与处理过的秸秆及其它接种物和添加剂拌和均匀。
4、装箱(桶)将混合均匀的发酵原料分装入塑料箱(桶)。塑料箱(桶)质地应坚固、耐用；形状应易于堆积、码放；其大小应在装料后适于人工或机械搬运；其上部应留有孔隙，以利于发酵过程中气体流通。
5、入室将装好发酵原料的塑料箱(桶)送入发酵室，整齐堆积、码放，尽量将室内装满。有条件的可使用叉车作业。
发酵室单体容积根据生产需要可以几立方米至几百立方米。多个发酵室并列为一组，一组或多组发酵室组成一个沼气生产车间。
发酵室可用砖、石、水泥、钢筋混凝土等砌筑，也可用钢板等制作。
发酵室安装有密封门，要求整体密闭性好，不得漏气。
发酵室内部安装有加温设备，以利于冬季提高温度，增加产气量；安装排风管，以在出料前排除室内残余沼气，保证人员和生产安全。
发酵室外部涂有高吸收率的黑色镀膜，外面罩塑料大棚或建造玻璃温室，以充分吸收太阳能，提高室内发酵温度。
发酵室外部安装有温度计、压力表、安全阀，出气口安装沼气流量计。
6、发酵、产气通过输气管道将发酵室内产生的沼气经过净化后送入贮气罐。
7、出料产气结束后打开密封门，启动空气泵，通过排风管将发酵室内的残余沼气排除后，将装有沼渣的塑料箱(桶)由室内移出。
8、再将装有新的发酵原料的塑料箱(桶)送入发酵室，开始下一个发酵周期。多个发酵室交替进出料，循环发酵，保证沼气生产连续不断地进行。
9、沼渣的加工利用将产气后的沼渣经处理后用造粒机制成颗粒饲料或颗粒有机肥料。
10、由于沼气大规模地连续生产，除作为农村生活燃料外，可连接发电机组进行沼气发电。
本申请人发明的上述方法与农村户用沼气池相比有如下有益效果：
1、彻底解决了沼气生产过程中进出料难这一最大难题。
2、产气率高，连续性产气，供气稳定。
3、集中建设，建在地面之上，避免和减少了各地气候、水文地质条件的限制，特别是有利于低洼地区和北方低温地区的沼气发展。
4、充分利用太阳能，提高发酵温度，加快产气速度，缩短发酵周期，提高沼气产量。
5、集中生产，便于操作、维护和管理。有利于沼气净化，提高沼气生产和使用的安全性。
6、发酵室结构简单，容易施工，使用寿命长，建设成本低，节省投资，而且建设标准化、规范化。
7、发酵室容积大，沼气产量大。大规模生产有利于沼气能源的开发利用，如沼气发电。
8、有利于发展以沼气为纽带的生态农业模式，有利于集约化大农业生产和新农村建设。
9、工厂化生产，增加了就业岗位。
【具体实施方式】
以200户人口的村庄生活用沼气为例
农村户用沼气池每立方米池容年产沼气约50立方米，本发明发酵室每立方米容积每年可产沼气约100立方米。
以每户3～5口人计算，每户每年平均生活用沼气约500立方米。200户年需用沼气10万立方米。发酵室总容积应达到1,000立方米。
每间发酵室内部长6米、宽3米、高3米，单间容积为54立方米。10间发酵室为一组(540立方米)，两组发酵室(20间、1,080立方米)配以管道输送系统、沼气净化系统、贮气罐等设施建立的沼气厂即可满足一个200户人口的村庄生活用沼气的要求。