塑料小型高效商品沼氣池的研究與應用試驗
一、我國農村家用沼氣建設概況
80年代初期是我國農村沼氣發展的鼎盛時期，家用沼氣池已發展到數百萬個，有關沼氣的科研工作的廣度與深度都引人注目。沼氣的效益，已由能源擴大到農業生產、農民生活和自然生態的各個領域，社會環境效益愈來愈顯著。我國農村沼氣處於世界領先地位，已為國際所公認。但是，我們也清醒地認識到，在迅速發展、成績巨大當中，也存在缺點和問題。如建池質量不高，沼氣池的產氣率和利用率不高，清池出料困難等，是當時較普遍存在的主要問題。這些問題不解決好，勢必影響農村沼氣的進一步發展。因此，80年代中期，國家針對農村沼氣出現的問題，采取了整頓提高的政策，農村沼氣轉入發展低潮時期。到現階段，為了取得下一步高質量、高速度的發展，有必要使沼氣形成一個產業，家用沼氣裝置及其配套設備，可以高質量工廠化生產、商品化銷售，就從我國農村沼氣在世界上所處的地位看，要使我國農村沼氣技術有效地向第三世界國家輸出，也很需要將農村沼氣技術設備商品化。可以說，這是農村沼氣形勢的新發展。
二、關於農村沼氣存在的幾個主要問題
1.建池質量問題
建池質量不高，原因是多方麵的。建池人員文化素質較低，技術訓練不足建池材料都是石灰、水泥、磚石等，且必須現場施工，使得建池質量難以保證。尤其對山區，邊遠地區分散的農戶，要建池就更不容易了。所以沼氣的發展速度，自然要受到限製。
因而，“七五”期間國家提出研製商品化沼氣池的要求，希望沼氣也像一般商品那樣，容易買到，容易運回家，並方便安裝使用。
2.沼氣池產氣率和利用率不高問題
沼氣池產氣率與利用率與沼氣發酵工藝、池型結構和農村舊習有關。家用沼氣產氣率的高低，主要取決於發酵原料與發酵工藝，原料足則產氣多，正如米多才能多出飯，這是常識。但是農民中往往存在一種錯覺，以為池大才能多產氣。據調查，農村很大部分的池都屬缺料而產氣低。料少不能多產氣，但也不是料多就行，沒有合理的發酵工藝和不按工藝要求去進行操作管理，產氣也不會高.甚至會出現不產氣等不正常現象.過去提出“三分建池，七分管理”的經驗，其含義就在於此。農村家用沼氣發酵工藝應主要考慮原料選用，發酵濃度與料液滯留時間等主要參數，並注意易行性與管理方便性。農村沼氣發酵原料有秸稈和糞便兩大類。多年的實踐證明，用現行的各種池型，采用秸稈單一原料或秸稈、糞便混合原料的發酵，結果都帶來清池出料困難的麻煩。現在，廣東農村許多沼氣戶，吸取教訓之後，都采用糞便單一原料發酵，但受到農村落後舊習的影響，普遍都很粗放，不講竟發酵工藝，隻求簡單、方便。我們應講求科學技術，宣傳科學技術去提高農民的認識。發酵工藝是提高產氣的主要因素，現在農村家用沼氣，基本上都是粗放的低濃度常規發酵.產氣率比較低，加上沼氣池容積普遍大，所以池容產氣率較低。根據五華縣的調查，農村家用沼氣池白9|池容產f氣率，一般在0.1一0.2m／m。二個6m8的家用沼氣池，日產氣不過1m3左右。而從試驗看，提高發酵濃嚏，將明顯提高產氣率。如用2.5m3的沼氣池，采用糞便單一原料，50h的進料濃度，日產氣達1.2m8左右。可以說，糞便單一原料的發酵工藝，在一定負荷的前提下，應走提高發酵濃度和增長滯留時間來提高產氣這條路。進料濃度提高到稀糊狀時，可避免料液分層導致浮渣結殼。物料的微小顆粒懸浮於料液中，形成載體，便使沼氣微生物附於其上麵；均勻地分布於池中並與物料廣泛接觸，這是沼氣發酵所希望達到的最佳狀況，從而得到良好的生物質降解、消化、轉換成沼氣的效果。高濃度發酵有較多好處，①可提高產氣。②可避免浮渣結殼，提高池的刊用率。⑨可縮小池容，減少占地麵積和投資。④可保持連續運行產氣，不必停氣清池，並避免清渣出料的困難。⑤出料濃度較高(即肥的質量高)而量減少，亦即有利於減輕沼肥的運移量。至於農村家庭養豬量不穩定，而且豬由小到大的糞便量有變化的情況，仍然是可以適應的。確定了進料濃度，定出“糞水比”便可，濃度不變，豬糞便量少，亦即延長了物料在池內的滯留時間，這對提高原料轉換率也有好處。根據五華縣農村實際，糞便類的發酵濃度取8％(即糞t水=1；1.6）左右，滯留時間為50天左右是可行的，而池韻容積亦可大大減少。
池型結構對產氣不高亦有影響，現在農村家用沼氣池型，基本上是高壓池型即水壓式池型。由於這種池型沼氣存在於發酵間上部，必須留出一定的氣室，以防止氣泡和浮渣堵塞導氣管，同時，貯氣過程中將一部分料液壓向水壓間，這部分料液繼續產的氣沒有收集。不難看出，它的池容產氣率勢必低些。我們曾反複做過高壓池(水壓式池)與低壓池(氣袋式池)的產氣對比試驗，結果是前者比後者產氣約低l0％左右。水壓式池的利用率較低，。同樣也是由於存在無效氣室，池內料液量的變動和浮渣結殼占據了部分甚至大部分的發酵容積所致。再由於農村舊習，沼氣戶普遍要求沼氣池同時兼用作儲肥池，池都建得偏大。這樣，從沼氣發酵的要求看，沼氣池利用率不高的問題就顯而易見了。
3.關於清池出料困難問題
浮渣結殼是農村家用沼氣池普遍存在的問題，嚴重影響發酵產氣。所以，沼氣運行一段時間後，不能不停止用氣揭蓋清池。由於水壓式池型結構要求，池頂蓋(即入孔)口小，池大頂l：l小，要清除大量的池內渣料，確是件令人頭痛的事，勞動量、勞動強度都很大，且還存在安全問題。難怪有的家用池，就因為這個原因放棄使用。究其原因，均由於發酵工藝不盡合理，管理不科學和池型結構局限性所致。
三、商品化家用沼氣池研製與應用試驗
1.商品化家用沼氣研製，始予“六五”計劃的後期，國內曾研製過G.R.C材料沼氣池，它比磚、水泥結構的沼氣池確實前進了一步，但由於體積大，怕衝擊，過不了長途運.輸這關而無法成為商品。紅泥塑料薄膜做的沼氣池，也曾在一些地方試用，由於當時主要用紅塑薄膜代替水泥批盈層用以防漏防腐，沒有定型成為商品，同時薄膜也易損壞。當。時，還有外商曾與我們聯係.擬合作生產玻璃鋼商品化小型沼氣池，輸往第三世界國家，因為價格昂貴而未成。商品沼氣池要求兼顧到。生產簡易，長途運輸可靠裝卸容易，安裝使用方便，且價較廉，尤其長途運輸問題，必須解決好，否則，難以成為商品。對此，選擇建池材料是關鍵，脆性材料是不可行的。根據過去研究應用試驗工作中所取得的經驗，認為軟塑板材有利條件多，比較合適。選材之外.池型結構與發酵工藝設計就是核心了。綜上分析，我們認為，采用單一糞便原料將是農家沼氣的趨向，設計糞便為原料柏高濃發酵工藝是較科學的，既可提高產氣，又可縮小池容，池容小是商品化的重要條件。據此，我們選取PVC軟板材，設計出2m3和lm3容積的整體式沼氣池。它具有較多優點①池型結構簡單、製造容易，②不怕碰撞壓，可以隨便折疊包裝，長途運輸安全可靠，③安裝使用方便，一個2m3的軟塑池重量不.足30k9，用一輛自行車便可運回家，二個人花半天時間可完成安裝，④價格比較便宜，一個2m3池售價約500元⑤設計的高濃發酵工藝.產氣率高.進料濃度為10%左右時，年均產氣率為0.977m3／m3，和0.39m3／k9TS，即使在寒冷的2月份，池容產氣率仍達0.6m3／m3d以上。2m3的池，平均日產氣1.5m3左右，夏季可達2ms以上，足夠供5—6口之家日常生活用能。試驗池已連續運行二年半以上，仍未見浮渣結殼和沉渣的阻礙。試驗效果比我們設想還好些。l990年8月份由農業部環能司主持的鑒定會上，專家們評價較高，認為該成果居國內領先。