農村沼氣快速發展十多年,取得了令人矚目的成效,但是也暴露出“使用效率低、使用效果差”的軟肋,也是農村沼氣的“兩個痛點”。
業內人士認為,出現這個現象的原因,在于豬糞的原料生產特點和產氣性能特點,并不是沼氣發酵的最佳方式,于是紛紛支招發展秸稈沼氣,試圖破解豬糞沼氣的困局。
一、秸稈PK糞便
總固體含量(TS)不同,決定了生產能力的顯著區別。人畜糞便TS 20%左右,農作物秸稈80%以上。因此在同等質量條件下,農作物秸稈理論產氣量是人畜糞便的4倍以上。
碳氮比(C/N)不同,生產性能迥然而異。人畜糞便糖類、蛋白質、脂肪含量較高,碳氮比(C/N)30以內,容易分解;農作物秸稈纖維素、半纖維素和木質素含量高, 碳氮比80~90,分解難度大。
生產特點不同。人畜糞便的產量與分布,受畜牧業生產的市場波動影響大,穩定性差;農作物秸稈的布局與產量宏觀性強,更加穩定。
因此,農作物秸稈優勢在于量大穩定。但是它的缺點也是顯而易見的。
二、邁不過的坎
上浮結殼是秸稈沼氣的主要問題,影響正常厭氧發酵。
秸稈比重小,同時纖維素的水解乙酸化速度小于乙酸分解速度,加劇了秸稈上浮液面的程度。長時間難以分解漂浮液面,慢慢脫水干縮,形成浮渣,一年后厚度25~35㎝,自上而下依次是浮渣層、清夜層、發酵層、污泥層。
浮渣對秸稈發酵產生了五個負面影響:一是堵塞沼氣池,沼氣無法進入貯氣室,加大浮渣浮力,嚴重者堵塞導氣管口或反應器爆裂;二是抑制CH?生產,增加了沼液內的沼氣分壓,阻抑乙酸分解;三是破壞厭氧發酵環境,大量CO?溶解于沼液中,降低了PH值;四是分解效率低,浮渣無法與甲烷菌接觸,無法分解;五是占用貯氣室容積。所以沼氣池的產氣效率和穩定性受到很大影響。
因此,與豬糞發酵相比,秸稈發酵具有工藝復雜、工序多、產氣難度大的特點。
二、干秸稈沼氣的難題
干秸稈沼氣在我國是一個“禁區”,即便到了技術設備大有改進的今天,仍舊是個新課題:飄浮結殼,進出料困難易堵塞,原料滯留期過長、產氣率低下等等,成為難以逾越的障礙。實驗室比較證明,即便用盡所有辦法進行物理、化學預處理,干秸稈產氣率與青秸稈相比,至少會下降30%~40%。而對實際的工程轉化而言,用干秸稈作原料還需要特別的預處理。
而青秸稈具有較高的蛋白質含量,C/N比50左右,親水性強,生產性能遠遠優于干秸稈。
從原料保障性角度出發,沼氣發酵的最佳方式是以產氣率遠遠高于糞便的青秸稈為主,與脂肪與產氣率較高的垃圾、剩余污泥、畜禽糞便共同發酵。但是,孝感市每年農作物秸稈總量252萬噸,其中青秸稈僅2萬噸,占0.8%,干秸稈占農作物秸稈總量的99.2%。
探索出一條高效利用干秸稈作為原料的獨特途徑,勢在必行。同時,在目前技術條件,投資干秸稈沼氣必須慎重、再慎重。