袁長波，姚利，劉英，李彥，劉兆輝，王艷芹，張昌愛

（山東省農業科學院土壤肥料研究所，山東濟南　250100）

　　摘要：在對北方沼氣池傳統越冬技術研究與分析的基礎上，探討和發明了一種新型耐低溫沼氣池技術，并進行了一系列試驗研究。通過與傳統沼氣池冬季產氣量對比試驗，結果表明：采用耐低溫技術沼氣池的產氣量可比常規保溫沼氣池提高3倍左右，耐低溫沼氣池冬季平均日產氣量為0.523m³，完全可以保證沼氣池冬季的正常產氣，解決了北方沼氣池冬季無法正常運行的技術問題。

　　0引言

　　近些年，由于國家的大力投入和支持，以及沼氣科學技術的不斷研發，農村沼氣池的建設日新月異，群眾的認可程度不斷提高。但我們通過對山東、河北、北京、天津等地區的調研，發現北方地區沼氣池應用普遍存在冬季產氣量低或不產氣的現象，沼氣池越冬問題已成為制約北方沼氣發展的一個瓶頸，是我國沼氣行業亟待解決的重要問題^[1]。

　　1傳統保溫技術與保溫方法分析

　　1.1覆蓋柴草、稻草保護池溫

　　最常用的傳統沼氣池保溫方法是在池體外圍大于池體直徑1.5m范圍內，覆蓋70～80cm厚的稻草、豆稈、玉米葉或其它柴草，防止雨雪和冷空氣侵入，提高防寒效果；還可在覆蓋物上面壓上20～30cm厚的干土，并在池體覆蓋物上面用塑料地膜進行防水保溫^[2]。同時，將沼氣池的進出料口用塑料布包上，早晚加蓋稻草，防止進出料口散失熱量。

　　優點：傳統保溫方法，易于就地取材，基本不需要投資，操作簡單易于實施。

　　缺點：保溫效果不甚理想，僅僅部分阻止了沼氣池頂部的熱量散失，對于池墻與池底基本起不到保溫作用，而且對于地下水位較高的地區，池墻與池底被地下水包圍著，熱量損失很大，因此，保溫效果不太好。

　　1.2加設暖棚和暖圈

　　設置暖棚與暖圈，利用太陽能，提高池體溫度。常見的有“三位一體”、“四位一體”等沼氣池模式，采用該模式一方面能夠促進畜禽的生長，另一方面有利于沼氣池的安全越冬。

　　具體方法：依照溫室暖房的建造模式在沼氣池的上面建造塑料溫室暖棚（暖圈），建造面積不宜過小，以便充分接收太陽能，使其棚內溫度增高、熱量增大，有利于沼氣池的防寒保溫。

　　優點：保溫材料簡單易得，便于實施操作；在白天日照充足的條件下，棚內溫度增高迅速，不僅可以給沼氣池保溫，還可以起到升溫的作用；增加了池體溫度，有利于提高產氣率，可與溫室種植等相結合，應用廣泛。

　　缺點：暖棚等設施性建設成本較高，一般農戶無力承受，相對投資較大；僅阻止了沼氣池頂層的熱量與冷空氣的熱交換，而對于池墻與池底基本起不到保溫作用；對于地下水位較高的地區，池墻與池底被地下水包圍著，熱量損失仍很大，因此這種方法保溫效果仍較差。

　　1.3利用生物能傳導，增加池溫

　　根據微生物發酵生熱的原理，借鑒冬季高溫造肥的方法，將沼氣池池體周圍挖0.8m寬，1.2～1.5m深的環型溝，填入馬糞、格蕘等，使有機質快速發酵，產生大量熱量，每隔40～50d將環型溝內一部分陳料取出，然后再投入一部分新料，使之繼續發酵產熱，增加地溫。也可用粉碎的青飼料培入環型溝中，踩實后覆土30～40cm，防止雨雪融化流入溝中，通過增加地溫的方式來減少池體熱量損失，提高產氣率^[3]。

　　優點：保溫材料簡單易得，基本不需要投資；操作容易、便于實施。對減少沼氣池的熱量損失有一定的幫助。

　　缺點：需要多次更換熱性原料，在換料的同時，又損失了一些熱量；池底熱量交換基本起不到保溫作用；對于地下水位較高的地區，池墻與池底被地下水包圍著，熱量損失大，保溫效果不太好。

　　2新型保溫技術與保溫方法分析

　　通過調查與分析，我們設計了一種新型保溫技術方案：采用珍珠巖、聚苯顆粒、泡沫加氣混凝土、爐灰渣、鋸末等作為保溫材料，以阻止池體與周圍冷空氣進行熱交換，減少熱量損失，本技術已獲國家專利（專利號：ZL200720025369.3）。

　　2.1耐低溫沼氣池的主要做法及要求

　　（1）沼氣池墻體建造為雙層夾心磚墻，內部砌體厚為120mm，外墻厚為53mm。

　　（2）夾芯層填充珍珠巖、聚苯顆粒、泡沫加氣混凝土等保溫材料，夾層厚度為60～100mm。

　　（3）在墻體最下2～3層磚砌體內放置直徑6.5mm的通長鋼筋，以保證池底墻體的承載能力。

　　（4）在夾芯墻的頂部設置鋼筋混凝土圈梁，池拱上的荷載通過圈梁傳給池墻及周圍地基。

　　（5）如遇地下水位高，池底防水層應做在砂石墊層上，防水面積為整個池底；池墻防水層做在外砌體內表面，池墻防水層的高度應高于最高水位10cm以上。

　　2.2耐低溫沼氣池的技術優點

　　耐低溫沼氣池的技術優點：①阻斷了沼氣池熱量與外界冷空氣的熱交換；②克服了由于地下水而產生的熱量損失；③保溫材料一次性投資，可以根據不同地區的溫度要求，選擇不同的保溫材料及建造相應的池墻厚度，可相對降低成本。

　　3試驗結果與分析

　　3.1試驗設計

　　2008年10月，我們在山東省農科院沼氣試驗基地，建設6座池容為10m3的試驗用沼氣池，其中包括3個耐低溫沼氣池、3個常規沼氣池（池頂覆蓋秸稈保溫），并分別進行產氣量與池內溫度的對比試驗，發酵原料均為相同量的奶牛糞便，測量工具為6個氣體流量計、一個探針式溫度計，試驗時間為2008年11月6日至2009年2月15日。

　　3.2試驗結果與分析

　　圖1為試驗測得的氣溫與料液溫度值。

　　從圖1不難看出，氣溫變化對采取常規保溫措施的對照池影響相對較大，而對耐低溫沼氣池的料液溫度影響相對較小，耐低溫沼氣池的料液溫度比對照池料液溫度平均高出3℃左右，耐低溫沼氣池料液溫度在14℃左右，基本保證了北方地區冬季沼氣池料液發酵所需溫度。

　　圖2為耐低溫沼氣池與對照池月均產氣量。

　　參考文獻：

　　[1]熊承永.我國沼氣近期科研情況和發展趨勢[J].中國沼氣，1998，16（4）：45-48.

　　[2]馮麗，李秀杰，張鳳榮.北方寒地戶用沼氣技術應用存在的問題及對策[J].中國西部科技，2005（7）：33-35.

　　[3]周孟津.沼氣生產利用技術[M].北京：中國農業大學出版社，1999.