|
文/乾安縣農村能源環保監測站 曹秀艷
（乾安縣農產品質量安全監督檢測中心）
摘要：沼氣池技術是新能源的重要組成部分，但從實際效果來看，因受低溫影響，我國北方地區沼氣池的工作效率并不是很高。本文結合乾安縣農村能源環保監測站的工作管理經驗，對低溫給沼氣池帶來的影響進行簡要分析，并提供了一些增溫保溫技術，以期在能源行業改革創新的形勢下，使沼氣池技術的實用性得以提高。
隨著能源技術的深入推廣，沼氣池在農村地區已經大范圍建立，但由于北方地區氣溫偏低，特別是冬季，沼氣池難以完全滿足百姓的使用需求。因此，在使用沼氣的過程中，要結合環境溫度和沼氣池的特點采取必要的防護措施，以期改善沼氣池的增溫保溫效果，進而提高沼氣池的產氣量。
一、溫度對沼氣池的影響
沼氣池的工作原理是借助于微生物在特定環境中的分解作用生成沼氣，對于溫度、水分以及整體的厭氧環境都有較高的要求，尤其是溫度。一般情況下，在合理的溫差以及溫高的范圍內，溫度與沼氣池的沼氣產量是成正比關系的，即溫度越高，產氣量越大。以乾安縣農村能源環保監測站統計的數據為例，氣溫在28℃時的沼氣產量是氣溫為11℃時的5倍之多。與此同時，當溫度超過30℃時，產氣量可達到最大值。所以，高溫是提高沼氣發酵效率的必要條件，當北方冬季氣溫較低時，一定要通過增溫保溫技術來為沼氣池的正常工作提供有利的條件。
二、北方冬季沼氣池增溫保溫技術的研究
（一）加足沼氣池的發酵原料
沼氣池中的成分組成為農作物秸稈、生活垃圾等廉價廢棄物，為實現能源地有效轉換，還需要向其中添加輔助發酵材料，以便科學的增溫。例如，根據實際檢驗顯示，沼氣池在經過發酵原料的更換之后，經過2個月左右的持續發酵，產氣量會出現一個集中高效期。所以，北方地區的很多農業用戶會在冬季到來之前徹底更換沼氣池中所用的發酵原料，促使沼氣池在冬季時恰逢發酵的高峰期，從而在一定程度上緩解氣溫降低所造成的產氣低效，確保燃氣的正常供應需求得到滿足。與此同時，要注意的是，利用添加發酵原料技術提高池內溫度相較其他增溫技術更加簡單易操作，但在實施該技術前，應檢查好沼氣池內的密封性，針對地下水位較高的區域，及時更換為其他升溫措施，避免因池墻及池底過深流失熱量，無法發揮發酵原料的效用。
（二）向沼氣池中添加升溫原料
經過有關的試驗驗證和經驗積累，動物的糞便以及有腐爛現象的植物秸稈具備一定的釀熱性特點，將其作為發酵原料也能夠起到一定的增溫作用，具體優勢如下：首先，該類別的原料取材廣泛且價格低廉，可以實現就地取材，適合北方農村地區的能源產業發展；其次，其自身以及與環境間形成的發酵效應既可以成為原料組成，又能通過產熱起到催化的效果，是一項一舉多得的措施；最后，升溫原料在進行儲備地堆積過程中能夠預先發酵，從而縮短沼氣正式使用時的反應時間，進一步提高沼氣池的整體升溫速度，保障沼氣的高效輸出。另外，也可采用珍珠巖、爐灰渣等材料作為沼氣池的保溫材料，防止池體與外部環境進行冷空交換，進而流失沼氣池儲備的熱量，降低整體溫度。
（三）利用太陽能提高沼氣池溫度
眾所周知，太陽能作為新能源的主要發展項目已經被廣泛應用至各個領域，如路燈照明、太陽能熱水器等，在這里，通過具體的技術轉化將其用于北方冬季沼氣池的增溫也有著很好的效果。首先，北方地區的冬季氣溫低，但是光照強度較好，有效地將太陽能轉化為熱能，可以獲得較多的熱量儲備；其次，借助于設備可將太陽能直接或者間接地吸收至發酵池中，提高環境溫度；最后，可以多角度利用太陽能，使其在輔助沼氣池工作的同時彌補其他方面的能源損耗，如電能等。與此同時，太陽能還具有一定的儲熱功能，既能增溫又能保溫。另外，太陽能技術相較傳統的增溫工藝更具優勢，無需繁瑣的運輸工作及開采工作，通過轉化即可滿足沼氣池的工作需求，不僅能降低對環境地污染，還能節約化石能源，從根本上提高了環境、經濟及社會三方面的收益。除此之外，太陽能技術也可在太陽不充足或天氣寒冷的時候，通過運用加熱系統來確保沼氣池地正常運轉，使沼氣池內部的溫度維持在平衡狀態。總之，利用太陽能技術的節能性、適應性及持久性，可以有效提升沼氣池的溫度。
（四）搭建保溫棚或土溫床
搭建保溫棚或土溫床改善北方冬季沼氣池周圍環境的溫度主要有以下兩個要點：一方面，保溫棚或土溫床的搭建要能防風、防雪，隔絕冷空氣，同時自身還要形成一個凸透鏡的效果，以此來實現沼氣池的局部增溫，從而產生溫室效應。但在搭建保溫棚或土溫床時要穩固、牢靠，防止因倒塌事件而破壞沼氣池的附屬設施；另一方面，在搭建保溫棚或土溫床時，其覆蓋面積要遠超過沼氣池的面積，從而形成一定的溫度過渡帶，避免冷空氣對沼氣池造成直接影響。要注意的是，搭建保溫棚雖然能降低沼氣池在冬季的能耗、有效維持集熱效果，減少煤炭的使用量，還可與溫室種植等相結合，但成本相對其他措施卻要高一些，建議條件較好的農戶使用。另外，搭建保溫棚的材料盡量選擇足夠結實且密閉性強的，最大限度地減少溫度的流失。
（五）在沼氣池上方堆放農作物秸稈
入冬之前，農村地區會有很多的閑置農作物秸稈，這可是沼氣池增溫保溫的絕佳工具，將秸稈、樹葉以及稻殼等覆蓋在沼氣池上方，能夠有效隔絕冷空氣的侵擾。但要注意的是，覆蓋物在堆放時既要保障覆蓋面積超過沼氣池的池體面積又要保障其整體厚度大于凍土層。與此同時，秸稈燃燒發電后產生的秸稈灰還可以作為保溫板覆蓋在沼氣池的四周（這種材料保溫效果好且具備阻燃性）。秸稈生物堆覆蓋沼氣池技術，主要利用秸稈好氧發酵（將好氧發酵菌劑添增到秸稈堆中，可以有效提高沼氣池在冬季的產氣量，促進沼氣池的快速增溫）產生的熱量來提升沼氣池發酵的溫度，并將堆漚后的秸稈作為沼氣池的發酵材料，具有成本低、易操作的特點。
（六）使用聚乙烯塑料地膜
北方地區的沼氣用戶還可以在土地上凍前除去沼氣池表面厚度約為18cm左右的浮土，然后覆蓋一層聚乙烯塑料地膜，并在其表面添加細干土，使其均勻覆蓋。之后，在細干土之上再繼續覆膜、添加細干土，如此重復操作，直至細干土層厚度達到10cm左右為止，以此加強沼氣池的增溫保溫效果。
除此之外，還可以通過將沼氣池設置在發電站附近以及背風坡等位置，從根本上緩解沼氣池的溫度損失。總而言之，對北方冬季沼氣池應用增溫保溫技術時，要盡可能地就地取材，從而在有效保障應用效果的同時，降低資金的投入。
（七）做好沼氣池的護理工作
因北方冬季較為寒冷，所以人們會格外注意沼氣池的溫度與總熱量的變化，從而疏忽了對沼氣池的護理和維修工作。因此，為了保障沼氣池的儲熱量，應及時做好沼氣池的修補和護理工作。例如，對于混凝土沼氣池出現的裂縫，可用碎石片填補，并用高標號的水泥漿進行涂抹。若發現沼氣箱密封層脫離，應及時處理破損部位，用水泥漿交替涂刷，做好沼氣池的密封工作。對于大面脫落的密封層，在全部鏟除后才可進行涂刷。沼氣池的池底出現裂縫時，應在裂縫周圍剔開深3cm，寬2cm的邊槽，在邊槽內注射4.5cm厚的混凝土，通過將其融合為一體來達到強化增溫保溫的效果。同時，可增設料液回流沖洗裝置，防止因打掃沖刷時將冷空氣放入沼氣池而影響池內發酵料液的熱量與濃度，降低沼氣池的溫度與產氣量。
三、結語
對北方冬季沼氣池增溫保溫技術的研究分析，首先要從原理上理解溫度對于沼氣池的重要影響，然后再結合所在地的地理位置和環境溫度，有針對性地采取相應的保溫控溫措施，緩解自然因素對沼氣池帶來的影響。現階段，隨著能源再造技術的逐步發展成熟，相關人員更要通過不斷增強技術方案的實際效用來促進北方地區能源事業的穩健發展。
參考文獻：
[1]趙聳穎，趙超洋，王鑫磊.基于禽畜養殖水體污染現狀構建沼氣蓄熱溫室生態系統研究[J].工業安全與環保，2019(08).
[2]趙會林，魯新蕊.北方寒冷地區沼氣池的應用與發展研究[J].東北水利水電，2019(05). |
