專利名稱：一種農(nóng)村沼氣池-大棚聯(lián)用的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及農(nóng)村能源利用的一種方法，更具體的說是一種農(nóng)村沼氣池和大棚聯(lián)用 的方法。
背景技術：
隨著世界工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展、人口的劇增和人類生產(chǎn)生活方式的無節(jié)制，世界氣候 面臨越來越嚴重的問題，二氧化碳排放量越來越大，地球臭氧層正遭受前所未有的危機， 全球災難性氣候變化屢屢出現(xiàn)，已經(jīng)嚴重危害到人類的生存環(huán)境和健康安全。中國作為一 個發(fā)展中國家，從總量上看，目前我國的CO2排放量已位居世界第二 ；預計到2025年，我國 的CO2排放量很可能超過美國，位居世界第一。因此我國亟待需要對所排放的CO2進行捕 獲研究，以緩解我國的空氣污染壓力。目前，二氧化碳的捕集方式主要有三種燃燒前捕集 (Pre-combustion)、富氧燃燒(Oxy-fuel combustion)禾口燃燒后捕集(Post—combustion)。發(fā)展農(nóng)村沼氣是一項利國富民的戰(zhàn)略工程。從2003年國家立項以來，最近幾年國 家已經(jīng)先后投入國債資金105億元大力發(fā)展農(nóng)村沼氣，項目涉及6417個縣次。2007年中 共中央、國務院在《關于積極發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)扎實推進社會主義新農(nóng)村建設的若干意見》中指 出，要加快發(fā)展農(nóng)村清潔能源，繼續(xù)增加農(nóng)村沼氣建設投入，2008年中央投入國債資金達 25.2億元，投入力度逐年遞增。據(jù)有關部門統(tǒng)計顯示，截至2007年底，全國戶用沼氣已達 2 600多萬戶，在全部適宜農(nóng)戶中的普及率達18. 3%，年均遞增17. 5%，同時還建成了養(yǎng)殖場 沼氣工程2. 6萬余處。當前農(nóng)村沼氣建設中存在諸多問題，農(nóng)民對建設沼氣池作用的理解多數(shù)僅局限于 “做飯、點燈”這樣的日常用途上，并未深刻認識到沼氣建設對生態(tài)保護和改善、資源的循環(huán) 利用等方面的重要作用，在CO2等溫室氣體的排放以及自然資源合理配置方面都有較大欠 缺；冬季，當室外溫度低于零度時，地下沼氣池處于半生產(chǎn)或停止生產(chǎn)狀態(tài)，嚴重限制了沼 氣池的產(chǎn)氣效率。目前，在沼氣池保溫方面主要有如下措施露地沼氣池入冬前在沼氣池 上搭建簡易溫棚，將沼氣池覆蓋入內(nèi)；用秸稈、塑料薄膜覆蓋沼氣池保溫，及時做好進、出料 口、水壓池等直接與外界接觸、散熱量較大處的保溫。管印貴、姜恭儉、吳洗清等人發(fā)明的一體化環(huán)形厭氧沼氣池，采用復合材質(zhì)一體化 設計，減少了滲漏幾率，設備緊湊、占地面積小、生產(chǎn)效率高；具有強度高、耐腐蝕，導熱系數(shù) 低、保溫效果好、使用壽命長等優(yōu)點。目前，農(nóng)村大棚和沼氣池的利用均已普及，但是并沒有 采取一定的措施對二者進行有機地結合。對于現(xiàn)有沼氣池的研究，僅局限于沼氣池本身的 材質(zhì)、結構特點等，對于外界環(huán)境(如低溫)的適應效果并不理想。另外，上述CO2捕集技術 存在普及率不高，受地域和行業(yè)限制等問題。因此，對于沼氣池保溫及CO2捕集問題亟需找 到更廉價易行的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有農(nóng)村沼氣利用中資源配置的不足，同時達到低碳要求，本發(fā)明的目
3的是提供一種農(nóng)村沼氣池-大棚聯(lián)用的方法，在住宅區(qū)附近建立大棚，內(nèi)部安裝沼氣池，收 集住宅區(qū)沼氣燃燒生成的CO2，利用氣體釋放裝置，將CO2釋放到大棚中，利用植物對CO2進 行吸收，可以節(jié)約能耗，實現(xiàn)碳減排，提高CO2吸收效率，同時提高農(nóng)作物產(chǎn)量。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是 一種農(nóng)村沼氣池_大棚聯(lián)用的方法，其步驟如下
(a)在農(nóng)村住宅區(qū)附近建立大棚，將沼氣池安裝在大棚內(nèi)部，住宅區(qū)利用沼氣池產(chǎn)生的 沼氣作為能源，冬季以大棚對沼氣池進行保溫；
(b)以氣體收集裝置收集住宅區(qū)燃燒沼氣產(chǎn)生的CO2氣體；
(c)利用氣體釋放裝置按比例將CO2釋放到大棚中，以提高大棚內(nèi)CO2濃度；
(d)大棚中種植作物，以增加CO2濃度的形式，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，達到增產(chǎn)效果；
(e)沼氣池以大棚中作物的殘葉和秸稈做發(fā)酵的原料。上述氣體釋放裝置，其特征在于，在地上布設管道，管道上均勻設有氣體釋放出 口，在管道兩端設有鼓風機，根據(jù)需求調(diào)節(jié)鼓風量，垂直向上進行鼓風，保持氣體濃度分布 在植物體頂端范圍內(nèi)。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供了一種農(nóng)村沼氣池_大棚聯(lián)用的方法，以農(nóng)村沼 氣池-大棚一體化的形式，實現(xiàn)了資源的合理配置與利用；冬季以大棚對沼氣池進行保溫， 以最低的能耗解決了沼氣池的保溫問題；通過氣體吸收裝置將CO2氣體進行收集，以大棚中 的植物進行吸收，減少CO2排放量，實現(xiàn)碳減排；利用氣體釋放裝置，可以實現(xiàn)在垂直方向形 成CO2濃度梯度，提高CO2的吸收效率；以植物對CO2進行吸收，實現(xiàn)碳減排，同時提高大棚 中CO2的濃度，對于作物增產(chǎn)具有顯著效果。


圖1為本發(fā)明提供的氣體釋放裝置結構示意圖2為本發(fā)明提供的農(nóng)村沼氣池-大棚聯(lián)用方法的流程示意圖。
具體實施例方式以下結合具體實施例及附圖對本發(fā)明做進一步說明
本發(fā)明提供的氣體釋放裝置，其特征在于在地上布設管道1，管道上均勻設有氣體釋放 出口 2，在管道兩端設有鼓風機3，根據(jù)需求調(diào)節(jié)鼓風量，保持氣體濃度分布在植物體頂端 范圍內(nèi)。管道選型，要根據(jù)CO2的釋放量選擇管徑以及氣體釋放出口。鼓風機選型，同樣要根據(jù)CO2的釋放量選擇功率，保證氣體的釋放高度控制在作物 頂端附近，保證二氧化碳充分吸收。管道選取兩端鼓氣，其間設多個出口，在兩端氣流鼓入后，管內(nèi)氣體發(fā)生對流，氣 體會沿垂直向上方向從釋放出口排出，以鼓風的強度控制氣體濃度分布狀況，使其分部在 植物分布區(qū)域4內(nèi)，并形成一定的濃度梯度5。本發(fā)明提供的農(nóng)村沼氣池-大棚聯(lián)用的方法，其步驟為(a)在農(nóng)村住宅區(qū)附近 建立3700 4600m3大棚，將沼氣池安裝在大棚內(nèi)部，住宅區(qū)利用沼氣池產(chǎn)生的沼氣作為能 源，冬季以大棚對沼氣池進行保溫；(b)以氣體收集裝置收集住宅區(qū)燃燒沼氣產(chǎn)生的CO2氣體；(c)利用氣體釋放裝置按比例將CO2釋放到大棚中，以提高大棚內(nèi)CO2濃度；(d)大棚中 種植農(nóng)作物，以增加CO2濃度的形式，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，達到增產(chǎn)效果；(e)以大棚中作物的 殘葉和秸稈做沼氣池發(fā)酵的原料。氣體釋放裝置結構示意圖見圖1，處理方法的流程示意圖 見圖2。塑料大棚體積，要根據(jù)住宅區(qū)日生成的二氧化碳量以及空氣中二氧化碳含量確 定，研究表明，二氧化碳含量增加一倍，農(nóng)作物產(chǎn)量平均增加33 %，適量倍增二氧化碳含量 可以達到更佳的處理效果。氣體釋放裝置管道的布設上，要結合大棚內(nèi)農(nóng)作物的分布狀況，同時在種植農(nóng)作 物時應為管道分布預留位置，保證管道均勻分布，形成網(wǎng)狀結構，仍以兩端鼓氣方式進行鼓氣。農(nóng)作物的選擇，要結合農(nóng)作物吸收二氧化碳的能力，保證產(chǎn)量的前提下增加作物 的種植密度，盡量以C4植物等光和作用強的作物為主。實施例1
農(nóng)村沼氣池_大棚聯(lián)用方法的基本結構與流程如上所述。設計10 m3的沼氣池，以每戶每年產(chǎn)沼氣500-600 m3計，且能源充分利用，則日 用沼氣量平均為1.5m3，一般沼氣中，甲烷占60%，二氧化碳約占40%，則日燃燒甲烷量為 1. 5X60% =0. 9 m3。甲烷燃燒的化學方程式為CH4+202=C02+2H20，在標準狀況下，該體積的甲烷燃燒 產(chǎn)生的CO2質(zhì)量為1767. 9kg，加上沼氣中所含的CO2量為1178.6 m3，則日收集CO2質(zhì)量為 2946.5kg?？諝庵卸趸计骄繛?20mg/L，以提高二氧化碳濃度兩倍計，每單位體積待 釋放的二氧化碳量為640mg/L，則設計大棚體積為4603. 9m3，取整以大棚設計體積4600m3 計。在農(nóng)村建立該沼氣池-大棚聯(lián)用工藝，其步驟為(a)在農(nóng)村住宅區(qū)附近建立 4600m3大棚，在大棚內(nèi)部安裝IOm3規(guī)模沼氣池，住宅區(qū)利用沼氣池產(chǎn)生的沼氣作為能源， 冬季以大棚對沼氣池進行保溫；(b)以氣體收集裝置收集住宅區(qū)燃燒沼氣產(chǎn)生的CO2氣體； (c)氣體釋放裝置采用ERP-50型號羅茨風機，每天分5-6次進行兩端鼓氣，按比例將CO2釋 放到大棚中，保證氣體的釋放高度控制在作物頂端附近，有效率提高大棚內(nèi)CO2濃度；(d) 大棚中種植農(nóng)作物，風機將氣體鼓入后，大大增加了 CO2濃度；(e)以大棚中作物的殘葉和 秸稈做沼氣池發(fā)酵的主原料，同時輔以人畜的糞便進行發(fā)酵，發(fā)酵后的殘渣可作為農(nóng)作物 的肥料。通過以上步驟處理，可節(jié)約電能200-300元/年，可減少化肥、農(nóng)藥量開支 450-600元/年，二氧化碳減排60 % 70 %，農(nóng)作物增產(chǎn)30 % 35 %。實施例2
設計8m3的沼氣池，以每戶每年產(chǎn)沼氣400-500 m3計，且能源充分利用，則日用沼 氣量平均為1.2m3，一般沼氣中，甲烷占60%，二氧化碳約占40%，則日燃燒甲烷量為 1. 2X60% =0. 72 m3。甲烷燃燒的化學方程式為CH4+202=C02+2H20，在標準狀況下，該體積的甲烷燃燒 產(chǎn)生的CO2質(zhì)量為1414. 3kg，加上沼氣中所含的CO2量為942. 6 m3，則日收集CO2質(zhì)量為
52357.2kg?？諝庵卸趸计骄繛?20mg/L，以提高二氧化碳濃度兩倍計，每單位體積待 釋放的二氧化碳量為640mg/L，則設計大棚體積為3683. lm3，取整以大棚設計體積3700m3 計。在農(nóng)村建立該沼氣池-大棚聯(lián)用工藝，其步驟為(a)在農(nóng)村住宅區(qū)附近建立 3700m3大棚，在大棚內(nèi)部安裝Sm3規(guī)模沼氣池，住宅區(qū)利用沼氣池產(chǎn)生的沼氣作為能源，冬 季以大棚對沼氣池進行保溫；(b)以氣體收集裝置收集住宅區(qū)燃燒沼氣產(chǎn)生的CO2氣體； (c)氣體釋放裝置采用ERP-50型號羅茨風機，每天分4-5次進行兩端鼓氣，按比例將CO2釋 放到大棚中，保證氣體的釋放高度控制在作物頂端附近，有效率提高大棚內(nèi)CO2濃度；(d) 大棚中種植農(nóng)作物，風機將氣體鼓入后，大大增加了 CO2濃度；(e)以大棚中作物的殘葉和 秸稈做沼氣池發(fā)酵的主原料，同時輔以人畜的糞便進行發(fā)酵，發(fā)酵后的殘渣可作為農(nóng)作物 的肥料。通過以上步驟處理，可節(jié)約電能200-250元/年，可減少化肥、農(nóng)藥量開支 450-500元/年，二氧化碳減排50 % 65 %，農(nóng)作物增產(chǎn)25 % 30 %。
權利要求
一種農(nóng)村沼氣池 大棚聯(lián)用的方法，其步驟如下(a)在農(nóng)村住宅區(qū)附近建立3700～4600m3大棚，將沼氣池安裝在大棚內(nèi)部，住宅區(qū)利用沼氣池產(chǎn)生的沼氣作為能源，冬季以大棚對沼氣池進行保溫；(b)以氣體收集裝置收集住宅區(qū)燃燒沼氣產(chǎn)生的CO2氣體；(c)利用氣體釋放裝置按比例將CO2釋放到大棚中，以提高大棚內(nèi)CO2濃度；(d)大棚中種植農(nóng)作物，以增加CO2濃度的形式，提高農(nóng)作物產(chǎn)量；(e)以大棚中農(nóng)作物的殘葉和秸稈做沼氣池發(fā)酵的原料。
2.根據(jù)權利要求1所述的農(nóng)村沼氣池_大棚聯(lián)用的方法，其特征在于氣體釋放裝置的 鼓風方式是管道兩端鼓氣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種農(nóng)村沼氣池-大棚聯(lián)用的方法，屬于農(nóng)村能源利用領域。其步驟如下(a)建立大棚，將沼氣池安裝在大棚內(nèi)部，沼氣池產(chǎn)生的沼氣作為能源，冬季以大棚對沼氣池進行保溫；(b)以氣體收集裝置收集住宅區(qū)燃燒沼氣產(chǎn)生的CO2氣體；(c)利用氣體釋放裝置按比例將CO2釋放到大棚中，以提高大棚內(nèi)CO2濃度；(d)大棚中種植農(nóng)作物，以增加CO2濃度的形式，提高農(nóng)作物產(chǎn)量；(e)以大棚中農(nóng)作物的殘葉和秸稈做沼氣池發(fā)酵的原料。本發(fā)明實現(xiàn)了資源的合理配置與利用；以最低的能耗解決了沼氣池的保溫問題；通過氣體吸收裝置將CO2氣體進行收集，減少CO2排放量，同時提高大棚中CO2的濃度，對于作物增產(chǎn)具有顯著效果。
文檔編號C12M1/107GK101948743SQ20101050117
公開日2011年1月19日 申請日期2010年10月9日 優(yōu)先權日2010年10月9日
發(fā)明者丁原紅, 任洪強, 牛川, 郭瑞昕 申請人:南京大學