黑龍江省依安縣依龍鎮(zhèn)豐林村的空氣總是清新的，街道總是整潔的，幾年前因燃燒秸稈還到處飛揚(yáng)著的粉塵、屋頂上的煙囪如今再也看不到了。這里的農(nóng)民自豪地說：“我們這里取暖、做飯早就不燒秸稈啦！”東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生物質(zhì)能源研究室的科研成果再一次取得了成功。
　　以前，高寒地區(qū)沼氣工程難于實現(xiàn)恒溫發(fā)酵，保溫增溫技術(shù)落后，系統(tǒng)運行和管理自動化水平不高，產(chǎn)氣效率低，難于實現(xiàn)能量平衡和正能輸出。德國、丹麥、瑞典、日本等國沼氣工程大多數(shù)采用全混合發(fā)酵工藝，增溫通過沼氣發(fā)電系統(tǒng)余熱、沼氣鍋爐以及燃油爐進(jìn)行加熱反應(yīng)罐體來實現(xiàn)。國內(nèi)沼氣工程借鑒國外技術(shù)，在南方地區(qū)采用全混合發(fā)酵工藝，利用沼氣發(fā)電系統(tǒng)余熱為系統(tǒng)增溫；在高寒地區(qū),尤其是黑龍江省采用上述技術(shù)，達(dá)不到恒溫發(fā)酵的要求，產(chǎn)氣效率低，有些大中型沼氣工程靠燃燒煤為沼氣工程系統(tǒng)增溫，運行成本高，沒有達(dá)到節(jié)能減排的目的，嚴(yán)重影響了高寒地區(qū)沼氣工程建設(shè)的積極性，減緩了全省新農(nóng)村建設(shè)的步伐。
　　2006年，黑龍江省科技廳啟動實施“高寒地區(qū)沼氣生產(chǎn)工業(yè)化試驗”項目，確定東北農(nóng)業(yè)大學(xué)李文哲教授為該項目的首席專家，他帶領(lǐng)生物質(zhì)能源研究室全體工作人員重點就高寒地區(qū)厭氧發(fā)酵增溫保溫和沼氣冬季運行、兩相厭氧發(fā)酵工藝和裝置、高寒地區(qū)優(yōu)良菌種選育、厭氧發(fā)酵微生物繁殖環(huán)境調(diào)控、沼渣沼液綜合利用等技術(shù)問題進(jìn)行攻關(guān)，并取得了突破性進(jìn)展。
　　在此基礎(chǔ)上，2007年，國家“十一五”計劃支撐項目“大型養(yǎng)殖場沼氣工程技術(shù)開發(fā)及綜合利用示范”課題落戶東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，國家計劃撥款900萬元，在“高寒地區(qū)沼氣生產(chǎn)工業(yè)化試驗”研究成果基礎(chǔ)上，進(jìn)行技術(shù)集成與創(chuàng)新，建設(shè)“北大荒牛業(yè)熱電聯(lián)產(chǎn)大型沼氣示范工程”。此項工程以黑龍江省依安縣依龍鎮(zhèn)豐林村為試點，將發(fā)電與供氣相結(jié)合，從根本上解決農(nóng)村能源利用方式、改善農(nóng)民居住環(huán)境，推動新農(nóng)村建設(shè)。工程占地面積6500平方米，建筑面積1000平方米，發(fā)酵總?cè)莘e2000立方米，落地干式儲氣囊600立方米，配套140千瓦發(fā)電機(jī)組1臺。實現(xiàn)了年處理糞污8110噸，年產(chǎn)沼氣36.5萬立方米，年發(fā)電35.44萬度、年產(chǎn)有機(jī)肥1050噸，年二氧化碳減排1834噸。
　　項目執(zhí)行過程中，在黑龍江省科技廳與東北農(nóng)業(yè)大學(xué)的大力支持下，2008年，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生物質(zhì)能源研究室與哈爾濱良大實業(yè)有限公司合作，共同成立了“良大生物質(zhì)能源東北農(nóng)大研發(fā)中心”，該中心致力于走產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合之路，將先進(jìn)技術(shù)與科研成果快速實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化，為黑龍江省乃至全國提供沼氣工程開發(fā)與技術(shù)示范，在科技成果推廣方面發(fā)揮了巨大作用。2009年12月20日，良大生物質(zhì)能源東北農(nóng)大研發(fā)中心完成示范工程建設(shè)并啟動運轉(zhuǎn)，沼氣發(fā)電供應(yīng)北大荒牛業(yè)冷庫。這是我國第一個由科技部立項的大型沼氣示范工程，也是我國第一個采用兩相厭氧發(fā)酵工藝的大型沼氣工程。該工程的建成預(yù)示著在厭氧發(fā)酵工藝技術(shù)方面，我們已經(jīng)掌握了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)：一是利用兩相厭氧發(fā)酵技術(shù)解決大中型沼氣工程發(fā)酵穩(wěn)定性差、發(fā)酵濃度低、產(chǎn)氣效率低的問題；二是利用厭氧發(fā)酵增溫保溫技術(shù)解決高寒地區(qū)沼氣工程冬季難于穩(wěn)定產(chǎn)氣問題，實現(xiàn)高寒地區(qū)沼氣周年穩(wěn)定生產(chǎn)；三是利用發(fā)酵原料預(yù)處理技術(shù)解決含纖維動物糞便發(fā)酵速度慢，難于資源化綜合利用問題；四是利用沼渣制地膜和生物有機(jī)肥技術(shù)解決發(fā)酵剩余物資源化綜合利用問題。
　　該工程的主要特點是采用兩相厭氧發(fā)酵工藝，兩相厭氧發(fā)酵工藝的本質(zhì)特征是實現(xiàn)了生物相的分離，即通過調(diào)控產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器的運行參數(shù)，使產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相成為兩個獨立的處理單元，各自形成產(chǎn)酸微生物和產(chǎn)甲烷微生物的最佳生態(tài)條件；配有污泥回流系統(tǒng)，使菌種得以高密度地保持在發(fā)酵罐內(nèi)；對發(fā)酵罐采取了良好的保溫措施，利用發(fā)電余熱對發(fā)酵原料增溫，確保35℃中溫發(fā)酵。從而大幅度提高沼氣產(chǎn)氣率及其運行穩(wěn)定性。
　　由于是國家支撐計劃科研項目，工程建設(shè)中考慮了示范工程在實驗研究方面的特殊要求，在料液輸送方式、發(fā)酵液回流方式、各種運行參數(shù)獲取、控制系統(tǒng)人機(jī)對話界面等方面進(jìn)行了特殊設(shè)計，以滿足系統(tǒng)運行過程中的跟蹤研究，進(jìn)而掌握系統(tǒng)能耗與產(chǎn)能的能量平衡條件，為確立我國大型沼氣工程的建設(shè)模式提供技術(shù)參數(shù)。建設(shè)過程中完全采用國內(nèi)最先進(jìn)的沼氣工程建設(shè)材料和技術(shù)，確保工程質(zhì)量達(dá)到示范要求。項目創(chuàng)新點為利用地源熱、太陽能為沼氣工程增溫保溫技術(shù)，高濃度兩相厭氧發(fā)酵技術(shù)，發(fā)酵原料增效處理技術(shù)，沼氣發(fā)酵余熱循環(huán)利用技術(shù)。項目轉(zhuǎn)化技術(shù)填補(bǔ)國內(nèi)空白，將上述技術(shù)在大中型沼氣工程集成應(yīng)用在世界范圍內(nèi)處于先進(jìn)水平，經(jīng)過黑龍江省重大科技攻關(guān)項目“高寒地區(qū)沼氣生產(chǎn)工業(yè)化”的研究和示范，各單項技術(shù)都有所應(yīng)用，技術(shù)整合轉(zhuǎn)化，可實現(xiàn)沼氣工程增溫?zé)嵝蚀蠓忍岣撸l(fā)酵水力停留時間由原來的20—30天縮短為15天，容積產(chǎn)氣率達(dá)到1—1.5立方米/(立方米.d)，提高發(fā)酵率1.5倍。
　　該項目的實施，改善了生態(tài)環(huán)境，改良了土壤生態(tài)、減少了二氧化碳的排放量，治理了大型養(yǎng)殖場的糞便以及屠宰加工廠廢棄物污染問題；提高了農(nóng)民的生活用能水平，一改過去村民柴草做飯的習(xí)慣，向農(nóng)戶提供了生產(chǎn)生活必需的清潔能源，消除了以往燃燒秸稈過程中所潛在的火災(zāi)事故隱患；改善了農(nóng)村的居住環(huán)境，為我省新農(nóng)村建設(shè)、泥草房改造、高寒地區(qū)大中型沼氣工程建設(shè)等重大舉措提供了典型示范的佐證。與此同時培養(yǎng)、鍛煉了一大批科研人才，為高校科研實力的提高、公司的發(fā)展，積淀了豐厚的科研成果。對提高企業(yè)形象以及綜合競爭能力具有重要作用。
　　依安縣依龍鎮(zhèn)豐林村大型沼氣工程得到了省市領(lǐng)導(dǎo)的充分重視，黑龍江省副省長于莎燕、齊齊哈爾市主要領(lǐng)導(dǎo)都親臨項目現(xiàn)場檢查、指導(dǎo)，對于取得的成果給予了充分的肯定和高度的評價，并計劃在全省范圍內(nèi)新建一批試點項目，將泥土房改造、沼氣工程、生物質(zhì)壓塊燃料相結(jié)合，大力推廣“豐林模式”……在取得的成績面前，這個團(tuán)隊并沒有滿足于現(xiàn)狀，來自我校多學(xué)科、多專業(yè)的他們非常重視與八一農(nóng)大、黑龍江省農(nóng)機(jī)工程研究院、微生物研究所等相關(guān)單位進(jìn)行專業(yè)協(xié)作，并以我校為中心形成合力，從而在全國范圍內(nèi)具有核心競爭力。他們先后承擔(dān)黑龍江省重大課題、國家863課題、“十一五”計劃支撐課題；在“十二五”期間還成功申請“寒冷地區(qū)干濕耦合發(fā)酵氣熱電聯(lián)供技術(shù)集成與示范”項目，據(jù)該項目負(fù)責(zé)人之一、我校工程學(xué)院副教授關(guān)正軍介紹說，該項目的研發(fā)將從前只針對某一種農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物進(jìn)行發(fā)酵的做法改良為拓展原料范圍、綜合利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物進(jìn)行發(fā)酵，從而對生物質(zhì)能源的區(qū)域化發(fā)展、產(chǎn)業(yè)化推廣有著重大的意義。此舉也為生物質(zhì)能源的未來發(fā)展開辟了空間，預(yù)計完成后，農(nóng)村的城鎮(zhèn)化水平將會有進(jìn)一步提高，以沼氣生產(chǎn)為核心的產(chǎn)業(yè)鏈條將會更加成熟，讓我們拭目以待。(本報記者 徐彥貝)