我国自主创新干法沼气工程

　规模化沼气技术是可再生能源和环境保护领域关注的重点，但运行成本高、经济效益低使沼气工程难以应用。农业部规划设计研究院韩捷研究员等提出的以覆膜槽生物反应器为核心的干法沼气工程，打破了现有中温运行的沼气工程采用外热源加热的常规做法，成功实现了无热源条件下的中温运行，有效降低了运营成本。这项"十一五"国家科技支撑计划重大项目的最新成果，已在北京、内蒙古等地的沼气集中供气工程中应用，使沼气工程真正成为有实用意义的能源工程。

　　此研究报告刊登于《农业工程学报》2009年第9期，题为"干法发酵沼气工程无热源中温运行及效果"。运行成本高、经济效益低一直是现有沼气工程未能解决的问题。长期以来，沼气工程的主要功能在于治理废水造成的环境污染，没有真正的实用意义。

　　近年来，国内外研究者均致力于运行成本低、经济效益好的规模化干法沼气技术开发。干法沼气技术的原料干物质含量在20％以上，呈固态，传热传质效果差，但保温容易。利用这一特点，加强反应器保温，降低了干法沼气工程运行的成本。如德国BEKON公司等厂家开发的车库型规模化干法沼气技术，冬季为厌氧反应器加温仅用所产沼气的10％～15％。

　　本项研究利用固体生物质物料好氧发酵可产生大量热量的特性，在以我国自主研制的覆膜槽生物反应器（MembraneCoveredTrough，简称MCT反应器）为核心的干法沼气工程中，进行了无热源条件下的中温运行试验及效果测试。MCT反应器为上方和一端敞开的钢筋混凝土槽，用一种特殊的方法将柔性膜材料紧密地覆盖在槽的敞开接口上。柔性膜材料覆盖后即形成严格的厌氧环境生产沼气；反之，移除柔性膜材料，转换成好氧环境。在好氧环境下，可利用装载机进出料，槽的上方设有钢轨，搅拌设备可在钢轨上移动并翻搅物料，利用移槽机可将搅拌设备移出。

　　本试验首先使用装载机将新鲜牛粪和青贮玉米秸秆按一定比例加入反应器槽内。再利用搅拌设备翻搅物料，促使其好氧发酵。利用好氧发酵的生物能，使物料获得中温沼气发酵（20－45℃）上限的初始温度。加入接种物并搅拌均匀后覆膜，即进入沼气发酵阶段。本试验沼气发酵的初始温度为40.62℃。在 MCT反应器的底部、槽侧墙外部铺设保温材料，反应器覆膜后，依靠产生的沼气，在物料表面和柔性膜之间形成气体保温层。经过21天的沼气发酵期，物料温度逐渐降低至35.41℃。整个发酵周期内，物料温度平缓下降，一天内温度下降幅度最大为0.5℃；最小的为0.04℃。已有研究表明，1小时内物料温度波动超过±(2－3℃)，会给沼气发酵带来不利影响。本试验沼气发酵期内，物料小时温度波动远远小于±(2－3℃)。21天沼气发酵期内，单体MCT反应器日均产沼气53.8m3，有效容积产气率为0.73m3/m3.d，甲烷含量55%～60%，质量较好。

　　本项研究比常温（20℃以下）运行的沼气工程容积产气率高，相同产气规模的反应器容积小，投资低。

来源：新华网-农业工程学报