破解沼氣建設(shè)瓶頸推動(dòng)我國(guó)低碳農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展

魏吉山李長(zhǎng)璽*吳金英

（1吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林公主嶺136100；2吉林省公主嶺市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，吉林公主嶺136100）

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破解沼氣建設(shè)瓶頸推動(dòng)我國(guó)低碳農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展

魏吉山1李長(zhǎng)璽1*吳金英2

（1吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林公主嶺136100；2吉林省公主嶺市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，吉林公主嶺136100）

摘要：本文針對(duì)我國(guó)沼氣建設(shè)的現(xiàn)狀，回顧近40年來(lái)我國(guó)沼氣建設(shè)的發(fā)展史，剖析了其中存在的問(wèn)題，提出了相關(guān)對(duì)策，一是要破除陳腐的建設(shè)理念，二是要破解技術(shù)瓶頸，使我國(guó)的低碳農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：沼氣建設(shè)；現(xiàn)狀；瓶頸；對(duì)策

1　發(fā)展現(xiàn)狀

回顧我國(guó)沼氣建設(shè)的發(fā)展歷程，從小型水泥池，發(fā)展到大型水泥池、鋼構(gòu)、玻璃鋼、紅泥塑料等，再到引進(jìn)德國(guó)、法國(guó)、丹麥等大中型沼氣設(shè)備，有將近四十年的歷史。四十年來(lái)，我國(guó)沼氣發(fā)展建設(shè)的基本狀況是投資大、浪費(fèi)大、見(jiàn)效小，特別是近30年，盡管我國(guó)南方具有地域、氣候上的優(yōu)勢(shì)，全年平均氣溫20℃左右，有力帶動(dòng)了常溫、中溫沼氣的建設(shè)和發(fā)展，形成了區(qū)域內(nèi)一定規(guī)模的低碳農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式。

我國(guó)北方冬季天寒地凍，20世紀(jì)70年代興起的小型水泥沼氣池，由于冬季被凍裂、漏氣、費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低，至今基本上都廢棄不用了。據(jù)粗略概算，僅此一項(xiàng)吉林省30多年來(lái)?yè)p失14.4億元。20世紀(jì)末到21世紀(jì)初，我國(guó)北方各地區(qū)基本不再搞小型沼氣池建設(shè)，開(kāi)始大中型沼氣建設(shè)。然而，由于政出多門(mén)，資金不能融合集聚，建設(shè)理念未能理清，技術(shù)瓶頸沒(méi)能破解，出現(xiàn)了五花八門(mén)大搞沼氣建設(shè)的局面。南方有關(guān)單位紛紛組建所謂有資質(zhì)的沼氣開(kāi)發(fā)公司、生物有限公司，打入我國(guó)北方各地開(kāi)展大型沼氣建設(shè)。有資質(zhì)而沒(méi)有核心技術(shù)，是這些單位的“通病”。結(jié)果在我國(guó)北方建設(shè)安裝的沼氣設(shè)備，約20%只能在夏季維持低效率的運(yùn)轉(zhuǎn)，80%不能越冬產(chǎn)氣。為了解決冬季產(chǎn)氣問(wèn)題，有的甚至修建鍋爐燒煤加溫增溫。據(jù)筆者調(diào)查，這些所謂的高新技術(shù)建造的大型沼氣設(shè)備在吉林省有20多處，其中公主嶺市靠山村、大房身村、梨樹(shù)縣前家把子村等處安裝的沼氣設(shè)備至今已閑置了4年之久。長(zhǎng)春市農(nóng)業(yè)科學(xué)院建設(shè)安裝的沼氣設(shè)備只能在夏季維持低效運(yùn)轉(zhuǎn)。這些沼氣設(shè)備，投資少的200萬(wàn)元，最多的600萬(wàn)元，造成的浪費(fèi)令人震驚，在群眾中造成的負(fù)面影響也相當(dāng)大。又據(jù)筆者了解，新疆、內(nèi)蒙古等地從國(guó)外引進(jìn)的大型沼氣設(shè)備，在處理牲畜糞便時(shí)遇到了沙土環(huán)境積沙堵塞不能運(yùn)轉(zhuǎn)甚至停產(chǎn)的情況。這些現(xiàn)象表明，我國(guó)沼氣建設(shè)仍處在不規(guī)范、不協(xié)調(diào)、耗資大、規(guī)模小、產(chǎn)出效益低的狀態(tài)，畜禽糞便養(yǎng)分還田率低于50%，“減量化、資源化、再利用”遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有得到全面落實(shí)，以沼氣為核心構(gòu)建低碳農(nóng)業(yè)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的建設(shè)仍未有長(zhǎng)足發(fā)展。

2　存在問(wèn)題

首先，國(guó)家各級(jí)主管部門(mén)對(duì)加強(qiáng)沼氣發(fā)展、建設(shè)低碳農(nóng)業(yè)的重要意義普及宣傳不夠，未能充分認(rèn)識(shí)以沼氣建設(shè)為核心是發(fā)展我國(guó)低碳農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)補(bǔ)短板的重要舉措。以沼氣技術(shù)為核心，無(wú)害化處理畜禽糞便及城鎮(zhèn)污水，轉(zhuǎn)化農(nóng)作物秸稈，是延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈、快速實(shí)現(xiàn)我國(guó)低碳農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最科學(xué)有效的路徑，它將成為改變我國(guó)農(nóng)村幾千年來(lái)雨天糞水橫流、夏天臭氣熏天、燃燒作物秸稈烏煙瘴氣，污染土壤、水、空氣的歷史，它也是實(shí)現(xiàn)我國(guó)幾億農(nóng)民期盼天更藍(lán)、水更清、空氣更清新的最大民生。

其次，2005年2月28日我國(guó)正式通過(guò)了《中華人民共和國(guó)可再生能源法》，并于2009年12月26日通過(guò)了對(duì)該法案的修訂。修訂后的可再生能源開(kāi)發(fā)利用被列為能源發(fā)展的優(yōu)先領(lǐng)域。但因體制機(jī)制的障礙，這部法律并沒(méi)有落到實(shí)處。政出多門(mén)，項(xiàng)目明曰公開(kāi)招標(biāo)，實(shí)際暗箱操作，國(guó)家的大量投資分別為各級(jí)發(fā)改委、農(nóng)業(yè)部、環(huán)保部、科技部、能源局以及對(duì)口下屬部門(mén)把控，財(cái)力不能集中，未能強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合干大事。以吉林省為例，環(huán)保廳以及下屬各市縣環(huán)保局，為防止污染江河湖、飲水源地，大量修建水泥集糞池。這種水泥集糞池，在我國(guó)北方夏天仍然是臭氣熏天，一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）等照排無(wú)誤。冬季冰凍三尺，堆積的糞肥如何處理和利用，很少有人問(wèn)津。吉林省農(nóng)委以及下屬的各市縣，照推小型沼氣池、沼氣罐。國(guó)家能源局、財(cái)政部、農(nóng)業(yè)部關(guān)于綠色能源示范第二批實(shí)施方案批復(fù)的通知，國(guó)家新能[2012]219號(hào)文件中，吉林省公主嶺市名列其中。吉林省農(nóng)委與公主嶺市農(nóng)業(yè)局請(qǐng)安徽省一生物有限公司在公主嶺市朝陽(yáng)坡大房身村建設(shè)安裝的大型秸稈氣化塔和200多平方米的地下水泥沼氣池至今已閑置4年多，造成的損失令人痛心。僅吉林省環(huán)保廳及其下屬部門(mén)因投資環(huán)保違規(guī)違紀(jì)，就有多人受到查處。

第三，沼氣發(fā)展建設(shè)技術(shù)工藝瓶頸沒(méi)有破解，無(wú)論是我國(guó)南方還是北方，無(wú)論是中小型、大型沼氣建設(shè)，關(guān)鍵的核心技術(shù)和操作沒(méi)有重大的突破和進(jìn)展，這主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面。

一是沼氣增溫保溫建設(shè)走了彎路。要實(shí)現(xiàn)全年均衡產(chǎn)氣，高效轉(zhuǎn)化無(wú)害化處理以畜禽糞便和作物秸稈為主的再生資源，關(guān)鍵在于溫度。目前，我國(guó)南北方建設(shè)的大中型沼氣設(shè)備，絕大多數(shù)是高塔筒式的發(fā)酵罐，雖然附有保溫層，但總體上仍處于冷輻射狀態(tài)，冬天保溫困難，夏天太陽(yáng)能吸附不進(jìn)去，既增不了溫，又保不住溫，實(shí)現(xiàn)中高溫發(fā)酵困難，保證高溫發(fā)酵更難，而附加鍋爐燒煤增溫則失去了沼氣建設(shè)的意義。

二是物料濃度低，很難實(shí)現(xiàn)無(wú)害化、多處理、快處理和節(jié)能高效。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國(guó)南北方建設(shè)的大中型沼氣設(shè)備CSTR、HCF、USR厭氧發(fā)酵工藝，進(jìn)料濃度沒(méi)有超過(guò)12%的，最低的只有3%～5%，濃度低，水分大，菌種數(shù)量少，嚴(yán)重影響物料的發(fā)酵轉(zhuǎn)化。吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院“十一五”期間創(chuàng)建獲得國(guó)家專(zhuān)利的“滿(mǎn)裝料干發(fā)酵”工藝設(shè)備，進(jìn)料濃度在20%～24%之間。這表明，低濃度物料消化能量是高濃度物料的3倍以上。干發(fā)酵工藝還可以節(jié)省2/3的熱量，高溫發(fā)酵半年產(chǎn)氣量相當(dāng)于中溫發(fā)酵全年的產(chǎn)氣量，處理轉(zhuǎn)化糞污和秸稈的量是常溫中溫的6倍多。

三是太陽(yáng)能和物料能利用的方式方法沒(méi)有突破。太陽(yáng)能取之不盡，用之不竭，利用的方式方法是關(guān)鍵。我國(guó)目前建設(shè)和引進(jìn)的大型沼氣設(shè)備直接利用太陽(yáng)能高溫發(fā)酵的很少見(jiàn)。尤其我國(guó)北方建設(shè)高塔筒式沼氣裝置不配建太陽(yáng)能曖棚，吸納太陽(yáng)能成為空白，即或中小型沼氣設(shè)備配置太陽(yáng)能曖棚，冬季白天曖棚升溫高達(dá)五六十度，但由于沒(méi)有轉(zhuǎn)換儲(chǔ)存方式，太陽(yáng)能還是起不到增溫保溫的作用。又如實(shí)踐證明玉米秸稈生物發(fā)酵時(shí)溫度高達(dá)55～70℃（旺盛期7天），這種潛在的熱能如何利用至今未見(jiàn)報(bào)道。

四是對(duì)土體儲(chǔ)能作用缺乏研究。筆者曾在吉林省建設(shè)鐵罐臥式沼氣設(shè)備，鐵罐裸露，臥入半地下（地窖四周留有空間，填入保溫材料），上面配建太陽(yáng)能曖棚。棚內(nèi)太陽(yáng)能熱量通過(guò)管道與地下室相通，棚內(nèi)熱量傳導(dǎo)到地下，充分利用土體導(dǎo)熱率低的特性，將夏季高溫產(chǎn)生的熱量?jī)?chǔ)存于土體中，供熱于罐體，起到增溫保溫的作用。

3　對(duì)策

3.1政府牽頭

建議國(guó)務(wù)院責(zé)成相關(guān)部門(mén)牽頭，面對(duì)“十三五”扶貧攻堅(jiān)、全面實(shí)現(xiàn)小康的宏偉目標(biāo)，從頂層設(shè)計(jì)上搞好我國(guó)以沼氣為核心發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的計(jì)劃，補(bǔ)上農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的短板，大力推動(dòng)我國(guó)低碳農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。統(tǒng)籌謀劃，統(tǒng)一部署，杜絕政出多門(mén)，集聚資金，分期分批，公平公正公開(kāi)，集中人力物力財(cái)力，根據(jù)全國(guó)范圍內(nèi)不同地域、不同地區(qū)的特點(diǎn)，抓出沼氣建設(shè)示范樣板，搞出具有中國(guó)特色、領(lǐng)先世界水平、規(guī)模較大的低碳農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)實(shí)體模式，輻射帶動(dòng)全國(guó)高水平的沼氣建設(shè)，全力推動(dòng)我國(guó)幾億農(nóng)民期盼已久的低碳農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

3.2合作研究開(kāi)發(fā)

學(xué)習(xí)引進(jìn)國(guó)外沼氣建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)中國(guó)國(guó)情，深入調(diào)查研究我國(guó)近40年來(lái)沼氣建設(shè)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不局限幾家科研單位、幾家生物有限公司、沼氣公司，打破條條框框，合作研究開(kāi)發(fā)，集精華于大成，研制推廣應(yīng)用具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型沼氣發(fā)酵設(shè)備和工藝，提升我們?cè)趪?guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。

3.3推廣新技術(shù)

為了解決我國(guó)沼氣建設(shè)的瓶頸，建議推廣應(yīng)用由吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院研制并獲得國(guó)家專(zhuān)利的《高濃度滿(mǎn)裝料全封閉干發(fā)酵裝置》設(shè)備和工藝（專(zhuān)利號(hào)ZL 2012 2 0196307.X），此設(shè)備工藝特點(diǎn)是：⑴充分利用太陽(yáng)能，使之成為沼氣增溫保溫不可替代的資源，是摒棄常溫發(fā)酵、發(fā)展高溫發(fā)酵的重要能源條件和保證。⑵干發(fā)酵物料濃度高達(dá)20%～24%，與其他工藝比，節(jié)能三倍以上，節(jié)水60%，無(wú)害化處理畜禽糞污量大，是其他發(fā)酵工藝的6倍以上，并無(wú)需安裝攪拌設(shè)備系統(tǒng)。⑶充分發(fā)掘高濃度物料（特別是作物秸稈物料，其發(fā)酵產(chǎn)溫達(dá)到55～70℃）在發(fā)酵過(guò)程中的內(nèi)在潛能（如好氧、厭氧），為沼氣發(fā)酵增溫提供條件。⑷干發(fā)酵工藝不僅處理轉(zhuǎn)化量大，且半年的產(chǎn)氣量相等于常溫發(fā)酵全年的產(chǎn)氣量。⑸改鐵塔筒式建設(shè)為鐵罐臥式半地下建設(shè)，工程造價(jià)低、易操作、好控制，太陽(yáng)能儲(chǔ)藏于土體，供熱于發(fā)酵罐體，由冷輻射變熱輻射，使沼氣設(shè)備及其發(fā)酵工藝處于常年均衡、高效、節(jié)能、節(jié)水的可持續(xù)運(yùn)作狀態(tài)。

■簡(jiǎn)訊

*通訊作者：李長(zhǎng)璽（1946-），男，副研究員，多年從事畜牧業(yè)沼氣開(kāi)發(fā)研究，電話(huà)：18643111953，E-mail:nkylkx2010@126.com

作者簡(jiǎn)介：魏吉山（1936-），男，副研究員，多年從事沼氣開(kāi)發(fā)建設(shè)研究并獲國(guó)家專(zhuān)利

收稿日期：2016-01-19

中圖分類(lèi)號(hào)：S812.91，X713

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1673-4645(2016)03-0039-03