雲南省沼氣工程技術研究中心

雲南省沼氣工程術研究中心致力於雲南省生物質能產業的建立和發展，以生物學、化學、物理學等學科為基礎，遵循生態學原理、污染治理原則、綜合利用原則，利用現代生物和化學工程技術的手段與方法，研究和開發生物質的各種能源轉化技術及其綜合利用，形成了以生物質能轉化技術為核心的，帶動農業生態環境建設與保護，實現節能減排與污染治理的可持續發展模式。

基本介紹

• 中文名：雲南省沼氣工程技術研究中心
• 外文名：Yunnan Research Center for Biogas Engineering and Technology
• 地點：雲南省昆明市呈貢區聚賢街768號
• 類型：研究中心
• 研究方向：沼氣工程技術

發展

經過近30年的工作積累，在沼氣發酵工藝、微生物代謝、池型結構以及綜合利用方面建立了完善的研發實驗平台；承擔了國際合作、國家和省部等課題30餘項，取得了一批成果。成功開發了戶用商品化沼氣池、自動監控進出料量的商品化沼氣池，首次實現了農村家用沼氣建設的商品化發展。將商品化戶用沼氣池與太陽能熱利用系統有機組合，開發了適合農村規模化推廣使用的低成本太陽能輔助高效沼氣池。商品化沼氣池及沼氣殘留物綜合利用技術的推廣使用對農村經濟發展、農村生態保護及生態農業建設起到了積極作用。“水解酶套用於沼氣發酵提高產氣率的研究”的鑑定結論認為：研究成果部分為國際領先，綜合水平為國際先進。“新型高效商品化沼氣池關鍵技術研究開發”的鑑定結論認為：研究成果為國際先進。研發的分散式生活污水處理工藝獲國家發明專利。

雲南省沼氣技術研究中心已在突尼西亞、雲南彌勒、雲南楚雄建立3個大中型沼氣示範工程。突尼西亞沼氣示範工程已正常運行9年，是迄今為止非洲最成功的沼氣工程；雲南彌勒沼氣示範工程厭氧發酵罐容積為2500m，日產氣量可達1500 m，利用太陽能—熱泵技術實現沼氣中溫發酵，所產沼氣替代煤炭烘烤菸葉，在非烤菸季對周邊農戶集中供氣，有效減少煤炭消耗，有利於實現節能減排目的；雲南楚雄明宏養殖場沼氣工程已建立1000m發酵罐2 座，日產氣量1600 m，並在雲南省率先實現沼電併網。

該中心提出以沼氣為核心的農業態模式、4F循環低碳經濟模式，並強調沼液、沼渣的綜合利用。在保山市隆陽區翟家灣建立沼氣綜合示範利用村，利用沼肥替代化肥種植水果，水果產量和質量較以前大幅提高；沼液可替代農藥，實驗室研究和大田試驗結果表明沼液對菸草赤星菌、甘薯黑斑病、三七根腐病、蚜蟲、菜粉蝶幼蟲均有較好抑制和殺滅作用。

該中心近幾年來每年都承擔科技部國際培訓計畫沼氣技術國際培訓班，共培養孟加拉國、越南、尼泊爾、泰國、高棉、盧安達、賴索托、衣索比亞等數百名學員，並在一些開發中國家指導建設了沼氣發酵實驗室，提升了我國沼氣技術在國際上的影響力。

中國的沼氣工程建設取得了令世界矚目的成就。截至2009年底，全國建成大中型沼氣工程總數已經超過6000座，城市污水處理工程超過18萬處，戶用沼氣池全國推廣數量已經超過3050萬口，在產出優質燃料、無污染化處理禽畜糞便和工業廢水等方面帶來巨大的經濟效益、社會效益和區域環境效益。

戶用沼氣

在戶用沼氣池方面，中國的水壓式沼氣池和印度的哥巴式沼氣池是迄今世界上最成功的兩類沼氣池。而中國的水壓式沼氣池經過幾代人的努力和技術的不斷創新，已經成為全世界推廣數量最多，影響範圍最廣的沼氣池型。水壓式沼氣池種類繁多，僅根據製作材料就可劃分為鋼沼氣池、塑膠沼氣池、竹編沼氣池、紅泥塑膠沼氣池、水泥池和玻璃鋼沼氣池等。其中由雲南師範大學自主智慧財產權研發的“新型高效商品化戶用玻璃鋼沼氣池”已經遠銷到盧安達、突尼西亞、孟加拉、亞塞拜然、越南、寮國、緬甸、巴基斯坦、尼泊爾等數十個開發中國家。實踐證明，與已開發國家相比，中國的戶用沼氣池技術更加簡潔實用，適合在廣大開發中國家推廣套用。自2008年起，每年均有多個國家的沼氣技術人員和政府相關人員赴雲南師範大學、農業部沼氣科學研究所等部門接受沼氣技術的學習和培訓。

大中型沼氣

中國大中型沼氣工程最早出現在20世紀60年代初期，河南南陽酒精廠（現為天冠集團）為了處理酒精廢醪液，建立起隧道式半地下大型沼氣工程裝置。隨著戶用沼氣池的發展，20世紀70年代出現了以禽畜糞便為原料的大中型沼氣工程。與已開發國家相比，中國的大中型沼氣工程起步較晚，近十幾年來，隨著規模化禽畜養殖場的逐年增加以及工業企業的發展，禽畜糞便和工業污水的排放量越來越多，為厭氧發酵生產沼氣提供了極為豐富的原料，大中型沼氣工程得以迅速發展。

如今，中國沼氣技術已基本成熟，處理工藝主要有上流式厭氧污泥床（UASB）、塞流式反應器（Plug-flow）、厭氧濾器（AF）、升流式固體反應器（USR）和全混厭氧反應器 CSTR等。工程設計方面可以跟據各種不同原料的差異，進行包括預處理、厭氧發酵、沼氣淨化、沼氣輸配、肥料生產、消化液深度處理的全套設計；設備製作和安裝方面可以獨立完成制罐、自動控制、脫硫脫水、固液分離等裝置，並已形成系列化成熟產品。部分技術甚至已經趕上或超過世界上同類產品的水平。例如：德國的乾發酵技術雖然發展較早，且已由多家公司實現了規模化實際運行，但由於存在結構複雜、投資大、運行成本高、配套設備和零配件要求高、操作不方便等原因，並不適合中國的實際情況；而中國農業部支持的乾發酵技術能夠解決上述全部問題，且實現了不需要外加熱源、無污水排放、無固體廢棄物、容積產氣率高、能耗低、規模化生產的多重優點；再如以濟南柴油機廠和濰坊柴油機廠為代表的國內企業已經能夠批量生產各種型號和功率要求的沼氣發電機組，採用全氣體燃燒方式，操作簡單，實用性強。儘管如此，中國工程裝備的整體水平仍遠遠低於國際先進水平。

當前，中國從事大中型沼氣工程設計和開發的單位和部門主要包括農業部沼氣科學研究所、雲南師範大學太陽能研究所、杭州能源環境工程有限公司、青島天人環境工程有限公司等數十家企、事業單位和部門，沼氣工程的研發工作已呈現出百花齊放、百家爭鳴的繁榮景象，但除部分由權威部門監督和指導建設的沼氣工程外，已建的相當一部分沼氣工程在技術上存在著以下一些問題：

⑴厭氧發酵殘留液濃度低、量大，作為液肥沒有足夠土地銷納，直接排放往往造成二次污染；

⑵厭氧發酵過程效率不高，已建工程產氣率普遍偏低；

⑶厭氧廢水深度處理所採用的好氧方式能量消耗大，經濟上不適用。

申報單位已具備的基本條件

雲南師範大學從1970年起即開展太陽能及可再生能源基礎理論和套用技術研究。1996年雲南省政府投資1200萬元，以雲南師範大學為依託，建立雲南省農村能源工程重點實驗室。2003年獲準建設教育部可再生能源材料先進技術與製備重點實驗室，2004年經雲南省教育廳批准建設雲南省高新技術重要人才培養基地。2004年開始招收“農業生物環境與能源工程”博士研究生。2007年獲準建設教育部生物能源持續開發利用工程研究中心。2009年獲得國家人事部農業工程博士後流動站。2002年以來，受國外政府邀請，由國家商務部派出，對越南、緬甸、高棉、泰國、突尼西亞、盧安達、幾內亞比索等國多次進行了沼氣技術與能源綜合利用技術的輸出和培訓，幫助這些國家建立了國家培訓中心、實驗室、大型沼氣示範工程、農村家用沼氣示範工程等。

雲南師範大學太陽能研究所（能源與環境科學學院）是集科研、教學及科技產業化開發為一體的科研教學型部門，下設生物質能工程研究室、農業生物環境工程研究室、光伏科學研究室、太陽能熱利用研究室、分析測試中心、太陽能產品開發中心、中試車間等機構；擁有總價值2000餘萬元的先進教學科研儀器設備和一座5100平方米的科研大樓，帶動了一大批可再生能源產業的發展，年產值達4億元。

作為“雲南省沼氣技術工程研究中心”的重要支撐，生物質能研究室從事生物質能、沼氣技術的研究已有20多年的經驗積累，承擔完成了國家科技攻關、國家自然科學基金、科技部創新基金、德國大眾汽車基金、美國洛克菲勒基金、FAO項目等國際合作、省部科研課題50餘項。研究內容涉及大中型沼氣工程設計建設、厭氧代謝組分與產甲烷關係、沼氣發酵過程酶活變化和產氣率的影響、商品化沼氣池關鍵技術研究、沼氣發酵殘留物研製有機固(液)複合肥、戶用玻璃鋼沼氣池推廣、沼氣綜合利用示範等。課題組2001年獲得國家科技攻關計畫“新型高效商品化沼氣池關鍵技術開發研究”的資助，2004年獲得國家自然科學基金“沼氣發酵過程中水解酶活變化及其對沼氣發酵影響的研究”的資助，現已初步形成了商品化玻璃鋼沼氣池及其沼氣發酵水解酶製劑的標準化、產業化、規模化生產。相關成果獲得雲南省科學技術進步一、三等獎各1項，鑑定成果4項；已出版沼氣相關專著6部，發表相關論文300餘篇，擁有沼氣領域相關發明專利6項、實用新型專利6項，技術轉讓或成果產業化6項次。近些年以來承擔了相關沼氣技術套用方面的國家科技部項目5項、雲南省重大專項1項、其他項目1項。

雲南師範大學相關沼氣技術和產品已在國內外許多國家和地區成功示範和推廣套用，累計創造經濟效益6000餘萬元。過去10年裡，生物質能研究室在東南亞（越南、緬甸、亞塞拜然、孟加拉）和非洲（突尼西亞、盧安達、幾內亞）建立了多個農村沼氣示範工程；同時，沼氣技術與產品在國內的四川、安徽、河北等地均有輸出，省內的各地州累計推廣示範玻璃鋼沼氣池逾萬口。參加的突尼西亞養雞場300m沼氣發電工程當前已成功運行了10年，所用發電機組全部國產化，是非洲最為成功的沼氣示範工程；參加了盧安達基加利教育學院學生公寓生活污水處理示範工程，所產沼氣用於食堂和照明，污水實現達標排放，已穩定運行了6年。設計並參與實施的“楚雄萬頭豬場沼氣發電工程”為雲南第一個實現併網發電的沼氣工程；“太陽能-熱泵聯合增溫沼氣烤菸工程”為雲南第一項沼氣烤菸項目；“元謀酒精廠沼氣替代煤工程”是雲南省迄今最大規模的沼氣工程；此外，雲南師範大學還設計並組織實施了10餘項大中型沼氣工程的建設，當前均運行良好。

為更好地配合中國沼氣技術與產品的輸出，雲南師範大學積極開展對外沼氣技術培訓，主持完成了“2005~2021年突尼西亞國家沼氣戰略發展規劃”；多次在開發中國家進行沼氣技術培訓與工程示範建設；2008年至2010年三年間，雲南師範大學連續承辦了三屆科技部“開發中國家沼氣技術培訓班”，來自越南、高棉、孟加拉、尼泊爾、泰國、緬甸、伊朗、衣索比亞、賴索托、盧安達、烏干達等10餘個國家的60餘位技術人員、學者和政府官員接受了沼氣技術培訓，並紛紛表示希望進一步增強與中國的沼氣技術合作與交流。

生物質能研究室當前實驗室面積超過了1000m，建立了完善的沼氣發酵研究實驗室，具有各種工藝的沼氣發酵實驗裝置100多套。擁有一批較先進的進口儀器設備和較完善的沼氣技術與工程相關實驗儀器設備等，價值800多萬元。當前該研究室擁有研究與開發以及產業化基地3處，即長期建立合作關係的企業有雲南恆達工程公司、昆明蘭焰沼氣科技有限公司、大理興源生物質能開發有限公司等，合作開展沼氣工程和示範項目累計達到20餘處。

主要合作單位已具備的基本條件

雲南恆達工程公司是一家集體所有制企業，長期從事化工工程、特種工程的設計、製作和施工。現有工程技術人員20人，項目施工人員100餘人，年產值達到6000萬元。2008年起，藉助雲南師範大學的研究平台和技術力量，開始開展大中型沼氣工程的建設工作，先後承建了大中型沼氣工程5處，其中包括滇池水葫蘆資源化治理沼氣工程、彌勒沼氣烤菸項目等代表性工程，均獲得了良好的經濟、生態和社會效益，累計創造直接經濟效益3450萬元。

目標和任務

總體目標

積極開展沼氣相關技術的研究和技術儲備，建立中國沼氣產品面向東南亞自由貿易區和非洲市場的橋頭堡，爭取中國在國際沼氣貿易和技術輸出中的主導地位，將雲南省建設成為開發中國家乃至全世界沼氣套用技術的研發中心，引領世界未來沼氣技術的潮流。

具體目標

2.1大中型沼氣工程關鍵技術的研發和推廣

2.1.1在現有技術、工藝和工程經驗的基礎上，進一步研究和開發適合雲南省氣候特徵、地理環境的高效厭氧發酵技術。結合雲南地方產業發展特點，研究開發出適合酒精廠、糖廠、食品廠、屠宰場、養殖場等不同產業有機廢棄物（高濃度有機廢液）能源回收與資源化利用工藝技術，研究開發生活污水厭氧好氧處理工藝技術、同時能夠滿足不同海拔特徵和溫度條件的沼氣工程工藝。

2.1.2努力提升厭氧發酵效率，通過開發新型厭氧發酵工藝提高池容產氣率和原料產氣率，降低出水有機質含量的同時，減輕好氧過程的有機負荷。

2.1.3開發出新型好氧處理工藝，降低能耗，減少排污壓力，避免沼液由於缺乏土地容納而造成的二次污染問題。

2.2小型戶用沼氣池關鍵技術的研發和推廣

在現有戶用沼氣池相關研究成果的基礎上，針對當前戶用沼氣技術推廣中存在的問題和挑戰，努力開發新的池型、嘗試新的推廣模式、開展更加具有針對性的且參與性更高的農戶培訓和技術示範。

2.3沼氣及其發酵殘留物綜合利用技術的研發和推廣

探索研究更加廣泛的沼氣發酵殘留物的綜合利用技術，使厭氧發酵殘留物在現有肥料用途的基礎上提高附加價值，在病蟲害防治、土壤改良、飼料添加等方面拓寬其套用領域；在沼氣利用方面，因地制宜地開展沼氣的合理和有效利用途徑，挖掘沼氣在節能減排上的潛力；通過沼氣和殘留物有效利用使沼氣工程的綜合經濟效益顯著提升。

2.4沼氣技術的國際交流與合作

2.4.1通過舉辦國際會議和參與國際交流，為來自中國和世界各國的沼氣專家和技術人員提供增進技術交流和對話的平台，實現多方的優勢互補，以推動沼氣技術在全世界的蓬勃發展。

2.4.2學習國外先進沼氣發酵工藝，有針對性地引進國外先進技術和裝備，並在對引進的技術和裝備充分消化吸收的基礎上開發出有中國特色的，更加適合中國實際情況的沼氣技術和設備。

2.4.3堅持“走出去”戰略，充分發揮中國技術和裝備在開發中國家套用的實用性和適應性，尤其是中國沼氣技術在世界上領先的優勢，以及與已開發國家產品相比較的優良的性價比優勢，在現有基礎上積極開拓中國沼氣技術和產品在廣大開發中國家甚至已開發國家的市場。

任務設定

在工程中心建設周期內（2年），計畫完成以下具體任務：

3.1在世界範圍內完成大中型沼氣工程6處，戶用沼氣池推廣1萬口，建立沼氣工程及其示範模式3處，累計創造經濟效益3000萬元以上；

3.2組織國際沼氣會議1次；

3.3面向東南亞以雲南師範大學為主導建立地區性沼氣網路/聯盟；

3.4開展國際沼氣培訓項目2項（每年1項次）；

3.5開展農戶沼氣培訓1000人次；

3.6出版教材和專著2部，發表科技論文50篇，申報專利1~2項；

3.7邀請國際沼氣技術專家到工程技術研究中心擔任訪問學者並指導科研工作1人次。

總體設計

沼氣工程技術研究中心的性質為由雲南省科學技術廳主管，依託雲南師範大學太陽能研究所生物質能研究室研究成果及研究平台，從事沼氣厭氧發酵及其相關技術研究，並提供相應社會服務活動的機構。工程技術中心設立建設管理委員會和專家諮詢委員會，其中建設管理委員會成員由雲南師範大學有關部門領導組成，組成成員參見表5，主要負責工程技術中心的建設與行政管理工作；專家諮詢委員會由國內該領域的專家和管理專家構成，組成成員參見表6，主要為工程技術中心業務發展提供必要的諮詢與決策。工程技術中心設主任1名、副主任2名。工程技術中心設主任由建設管理委員會提名，報請雲南省科技廳聘任；副主任由主任提名，報請建設管理委員會確認。

工程技術研究中心下設培訓與交流部、工程與產業部、研究開發部、檢測與諮詢部、人力資源部等五個部門，可以為開展沼氣工程和各種交流與合作提供工作平台；主要開展三個方面的工程技術研究與開發工作，即沼氣工程技術、戶用沼氣技術和綜合利用技術。根據下屬機構初步設定，工程中心計畫設定全職工作人員26人，其中工程技術人員10人，設計人員和專職科研人員10人，技術工人6人；配備電子計算機15台，沼氣厭氧發酵裝置100套，中試設備1套，大型分析測試儀器5台，普通分析測試設備20台；配置普通實驗室500平方米，大型中試實驗室500平方米，示範、實習基地3處；並與多家企業合作，實現成果的轉化。

成果的轉化以及產業化過程將通過已經與本單位簽訂長期戰略合作協定的多家企業得以實施。這些企業包括：雲南恆達工程公司、昆明藍焰沼氣科技有限公司、雲南省菸草公司紅河州分公司、昆明電器科學研究院、昆明電研新能源開發有限公司、大理興源生物質能開發有限公司、雲南太陽穀科技有限公司、雲南龍川江生物開發有限公司、雲南天行健環保工程有限公司等多家單位。

沼氣工程技術研究中心專家諮詢委員會

職務	姓名	單位/職稱/職務	從事專業
主 任	周孟津	首都師範大學教授	沼氣微生物與技術
副主任	李景明	中國沼氣學會秘書長	能源生態
	張 穆	雲南省農村能源辦公室主任	畜牧
	李樹生	雲南省農村能源工作站站長	管理
成 員	鄭 平	浙江大學教授	沼氣微生物
	蔡昌達	科技部生物燃氣產業技術創新戰略聯盟理事長	沼氣工程
	況榮平	西南林業大學研究員	生態農業
	邱 凌	西北農林科技大教授	沼氣工程
	彭 謙	雲南大學微生物研究所研究員	微生物
	王家強	雲南大學教授/副院長	能源
	李 元	雲南農業大學資源環學院教授/院長	生態農業
	楊亞玲	昆明理工大學生科院教授	生物化工
	張無敵	雲南師範大學太陽能研究所研究員	生物質能

工程研究中心主要負責人（雲南省沼氣工程研究中心主任張無敵）簡介

張無敵，研究員。1986年畢業於雲南大學化學系，獲理學士學位，雲南師範大學雲南省農村能源工程重點實驗室生物質能研究室主任、博士生導師，世界教科文衛組織專家組成員，中國沼氣學會副理事長、沼氣技術專家庫專家，雲南省中青年學術和技術帶頭人後備人才。從事生物質能、沼氣的研究開發工作20多年，主持和參加完成國家自然科學基金、國家科技攻關課題、農業部課題、省自然科學基金、省教育廳科研究基金、省科技廳產業項目、國際合作課題50餘項，獲得鑑定或驗收成果10餘項，其中1項為國內領先、2項為國際先進；發表論文300多篇，出版專著6部，參編農業高等院校教材2部；獲得發明專利9項和實用新型專利6項、獲雲南省科學技術一、三等獎、全國第18屆發明展覽會金獎各1項（排名均為第一），2004年獲“全國模範教師”稱號，2006年獲雲南省師德先進個人，2007年獲雲南省特殊津貼，2008年獲UNDP優秀科技特派員。年獲科技部全國優秀科技特派員。