专利名称：一种农村沼气池-大棚联用的方法
技术领域：
本发明涉及农村能源利用的一种方法，更具体的说是一种农村沼气池和大棚联用 的方法。
背景技术：
随着世界工业经济的发展、人口的剧增和人类生产生活方式的无节制，世界气候 面临越来越严重的问题，二氧化碳排放量越来越大，地球臭氧层正遭受前所未有的危机， 全球灾难性气候变化屡屡出现，已经严重危害到人类的生存环境和健康安全。中国作为一 个发展中国家，从总量上看，目前我国的CO2排放量已位居世界第二 ；预计到2025年，我国 的CO2排放量很可能超过美国，位居世界第一。因此我国亟待需要对所排放的CO2进行捕 获研究，以缓解我国的空气污染压力。目前，二氧化碳的捕集方式主要有三种燃烧前捕集 (Pre-combustion)、富氧燃烧(Oxy-fuel combustion)禾口燃烧后捕集(Post—combustion)。发展农村沼气是一项利国富民的战略工程。从2003年国家立项以来，最近几年国 家已经先后投入国债资金105亿元大力发展农村沼气，项目涉及6417个县次。2007年中 共中央、国务院在《关于积极发展现代农业扎实推进社会主义新农村建设的若干意见》中指 出，要加快发展农村清洁能源，继续增加农村沼气建设投入，2008年中央投入国债资金达 25.2亿元，投入力度逐年递增。据有关部门统计显示，截至2007年底，全国户用沼气已达 2 600多万户，在全部适宜农户中的普及率达18. 3%，年均递增17. 5%，同时还建成了养殖场 沼气工程2. 6万余处。当前农村沼气建设中存在诸多问题，农民对建设沼气池作用的理解多数仅局限于 “做饭、点灯”这样的日常用途上，并未深刻认识到沼气建设对生态保护和改善、资源的循环 利用等方面的重要作用，在CO2等温室气体的排放以及自然资源合理配置方面都有较大欠 缺；冬季，当室外温度低于零度时，地下沼气池处于半生产或停止生产状态，严重限制了沼 气池的产气效率。目前，在沼气池保温方面主要有如下措施露地沼气池入冬前在沼气池 上搭建简易温棚，将沼气池覆盖入内；用秸秆、塑料薄膜覆盖沼气池保温，及时做好进、出料 口、水压池等直接与外界接触、散热量较大处的保温。管印贵、姜恭俭、吴洗清等人发明的一体化环形厌氧沼气池，采用复合材质一体化 设计，减少了渗漏几率，设备紧凑、占地面积小、生产效率高；具有强度高、耐腐蚀，导热系数 低、保温效果好、使用寿命长等优点。目前，农村大棚和沼气池的利用均已普及，但是并没有 采取一定的措施对二者进行有机地结合。对于现有沼气池的研究，仅局限于沼气池本身的 材质、结构特点等，对于外界环境(如低温)的适应效果并不理想。另外，上述CO2捕集技术 存在普及率不高，受地域和行业限制等问题。因此，对于沼气池保温及CO2捕集问题亟需找 到更廉价易行的解决方案。
发明内容
为了解决现有农村沼气利用中资源配置的不足，同时达到低碳要求，本发明的目
3的是提供一种农村沼气池-大棚联用的方法，在住宅区附近建立大棚，内部安装沼气池，收 集住宅区沼气燃烧生成的CO2，利用气体释放装置，将CO2释放到大棚中，利用植物对CO2进 行吸收，可以节约能耗，实现碳减排，提高CO2吸收效率，同时提高农作物产量。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 一种农村沼气池_大棚联用的方法，其步骤如下
(a)在农村住宅区附近建立大棚，将沼气池安装在大棚内部，住宅区利用沼气池产生的 沼气作为能源，冬季以大棚对沼气池进行保温；
(b)以气体收集装置收集住宅区燃烧沼气产生的CO2气体；
(c)利用气体释放装置按比例将CO2释放到大棚中，以提高大棚内CO2浓度；
(d)大棚中种植作物，以增加CO2浓度的形式，提高农作物产量，达到增产效果；
(e)沼气池以大棚中作物的残叶和秸秆做发酵的原料。上述气体释放装置，其特征在于，在地上布设管道，管道上均勻设有气体释放出 口，在管道两端设有鼓风机，根据需求调节鼓风量，垂直向上进行鼓风，保持气体浓度分布 在植物体顶端范围内。本发明的有益效果本发明提供了一种农村沼气池_大棚联用的方法，以农村沼 气池-大棚一体化的形式，实现了资源的合理配置与利用；冬季以大棚对沼气池进行保温， 以最低的能耗解决了沼气池的保温问题；通过气体吸收装置将CO2气体进行收集，以大棚中 的植物进行吸收，减少CO2排放量，实现碳减排；利用气体释放装置，可以实现在垂直方向形 成CO2浓度梯度，提高CO2的吸收效率；以植物对CO2进行吸收，实现碳减排，同时提高大棚 中CO2的浓度，对于作物增产具有显著效果。
图1为本发明提供的气体释放装置结构示意图2为本发明提供的农村沼气池-大棚联用方法的流程示意图。
具体实施例方式以下结合具体实施例及附图对本发明做进一步说明
本发明提供的气体释放装置，其特征在于在地上布设管道1，管道上均勻设有气体释放 出口 2，在管道两端设有鼓风机3，根据需求调节鼓风量，保持气体浓度分布在植物体顶端 范围内。管道选型，要根据CO2的释放量选择管径以及气体释放出口。鼓风机选型，同样要根据CO2的释放量选择功率，保证气体的释放高度控制在作物 顶端附近，保证二氧化碳充分吸收。管道选取两端鼓气，其间设多个出口，在两端气流鼓入后，管内气体发生对流，气 体会沿垂直向上方向从释放出口排出，以鼓风的强度控制气体浓度分布状况，使其分部在 植物分布区域4内，并形成一定的浓度梯度5。本发明提供的农村沼气池-大棚联用的方法，其步骤为(a)在农村住宅区附近 建立3700 4600m3大棚，将沼气池安装在大棚内部，住宅区利用沼气池产生的沼气作为能 源，冬季以大棚对沼气池进行保温；(b)以气体收集装置收集住宅区燃烧沼气产生的CO2气体；(c)利用气体释放装置按比例将CO2释放到大棚中，以提高大棚内CO2浓度；(d)大棚中 种植农作物，以增加CO2浓度的形式，提高农作物产量，达到增产效果；(e)以大棚中作物的 残叶和秸秆做沼气池发酵的原料。气体释放装置结构示意图见图1，处理方法的流程示意图 见图2。塑料大棚体积，要根据住宅区日生成的二氧化碳量以及空气中二氧化碳含量确 定，研究表明，二氧化碳含量增加一倍，农作物产量平均增加33 %，适量倍增二氧化碳含量 可以达到更佳的处理效果。气体释放装置管道的布设上，要结合大棚内农作物的分布状况，同时在种植农作 物时应为管道分布预留位置，保证管道均勻分布，形成网状结构，仍以两端鼓气方式进行鼓气。农作物的选择，要结合农作物吸收二氧化碳的能力，保证产量的前提下增加作物 的种植密度，尽量以C4植物等光和作用强的作物为主。实施例1
农村沼气池_大棚联用方法的基本结构与流程如上所述。设计10 m3的沼气池，以每户每年产沼气500-600 m3计，且能源充分利用，则日 用沼气量平均为1.5m3，一般沼气中，甲烷占60%，二氧化碳约占40%，则日燃烧甲烷量为 1. 5X60% =0. 9 m3。甲烷燃烧的化学方程式为CH4+202=C02+2H20，在标准状况下，该体积的甲烷燃烧 产生的CO2质量为1767. 9kg，加上沼气中所含的CO2量为1178.6 m3，则日收集CO2质量为 2946.5kg。空气中二氧化碳平均含量为320mg/L，以提高二氧化碳浓度两倍计，每单位体积待 释放的二氧化碳量为640mg/L，则设计大棚体积为4603. 9m3，取整以大棚设计体积4600m3 计。在农村建立该沼气池-大棚联用工艺，其步骤为(a)在农村住宅区附近建立 4600m3大棚，在大棚内部安装IOm3规模沼气池，住宅区利用沼气池产生的沼气作为能源， 冬季以大棚对沼气池进行保温；(b)以气体收集装置收集住宅区燃烧沼气产生的CO2气体； (c)气体释放装置采用ERP-50型号罗茨风机，每天分5-6次进行两端鼓气，按比例将CO2释 放到大棚中，保证气体的释放高度控制在作物顶端附近，有效率提高大棚内CO2浓度；(d) 大棚中种植农作物，风机将气体鼓入后，大大增加了 CO2浓度；(e)以大棚中作物的残叶和 秸秆做沼气池发酵的主原料，同时辅以人畜的粪便进行发酵，发酵后的残渣可作为农作物 的肥料。通过以上步骤处理，可节约电能200-300元/年，可减少化肥、农药量开支 450-600元/年，二氧化碳减排60 % 70 %，农作物增产30 % 35 %。实施例2
设计8m3的沼气池，以每户每年产沼气400-500 m3计，且能源充分利用，则日用沼 气量平均为1.2m3，一般沼气中，甲烷占60%，二氧化碳约占40%，则日燃烧甲烷量为 1. 2X60% =0. 72 m3。甲烷燃烧的化学方程式为CH4+202=C02+2H20，在标准状况下，该体积的甲烷燃烧 产生的CO2质量为1414. 3kg，加上沼气中所含的CO2量为942. 6 m3，则日收集CO2质量为
52357.2kg。空气中二氧化碳平均含量为320mg/L，以提高二氧化碳浓度两倍计，每单位体积待 释放的二氧化碳量为640mg/L，则设计大棚体积为3683. lm3，取整以大棚设计体积3700m3 计。在农村建立该沼气池-大棚联用工艺，其步骤为(a)在农村住宅区附近建立 3700m3大棚，在大棚内部安装Sm3规模沼气池，住宅区利用沼气池产生的沼气作为能源，冬 季以大棚对沼气池进行保温；(b)以气体收集装置收集住宅区燃烧沼气产生的CO2气体； (c)气体释放装置采用ERP-50型号罗茨风机，每天分4-5次进行两端鼓气，按比例将CO2释 放到大棚中，保证气体的释放高度控制在作物顶端附近，有效率提高大棚内CO2浓度；(d) 大棚中种植农作物，风机将气体鼓入后，大大增加了 CO2浓度；(e)以大棚中作物的残叶和 秸秆做沼气池发酵的主原料，同时辅以人畜的粪便进行发酵，发酵后的残渣可作为农作物 的肥料。通过以上步骤处理，可节约电能200-250元/年，可减少化肥、农药量开支 450-500元/年，二氧化碳减排50 % 65 %，农作物增产25 % 30 %。
权利要求
一种农村沼气池 大棚联用的方法，其步骤如下(a)在农村住宅区附近建立3700～4600m3大棚，将沼气池安装在大棚内部，住宅区利用沼气池产生的沼气作为能源，冬季以大棚对沼气池进行保温；(b)以气体收集装置收集住宅区燃烧沼气产生的CO2气体；(c)利用气体释放装置按比例将CO2释放到大棚中，以提高大棚内CO2浓度；(d)大棚中种植农作物，以增加CO2浓度的形式，提高农作物产量；(e)以大棚中农作物的残叶和秸秆做沼气池发酵的原料。
2.根据权利要求1所述的农村沼气池_大棚联用的方法，其特征在于气体释放装置的 鼓风方式是管道两端鼓气。
全文摘要
本发明公开了一种农村沼气池-大棚联用的方法，属于农村能源利用领域。其步骤如下(a)建立大棚，将沼气池安装在大棚内部，沼气池产生的沼气作为能源，冬季以大棚对沼气池进行保温；(b)以气体收集装置收集住宅区燃烧沼气产生的CO2气体；(c)利用气体释放装置按比例将CO2释放到大棚中，以提高大棚内CO2浓度；(d)大棚中种植农作物，以增加CO2浓度的形式，提高农作物产量；(e)以大棚中农作物的残叶和秸秆做沼气池发酵的原料。本发明实现了资源的合理配置与利用；以最低的能耗解决了沼气池的保温问题；通过气体吸收装置将CO2气体进行收集，减少CO2排放量，同时提高大棚中CO2的浓度，对于作物增产具有显著效果。
文档编号C12M1/107GK101948743SQ20101050117
公开日2011年1月19日 申请日期2010年10月9日 优先权日2010年10月9日
发明者丁原红, 任洪强, 牛川, 郭瑞昕 申请人:南京大学