新農(nóng)村建設(shè)中沼氣利用調(diào)查及發(fā)展趨勢研究

陶慶斌，張凌云，伍曉贊，顧滕鋒，汪金輝

（1.中南大學(xué) 物理與電子學(xué)院，湖南 長沙410083；2.中南大學(xué) 綠色科技協(xié)會(huì)，湖南 長沙410083）

1 引言

近年來，隨著社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的步伐越來越快，農(nóng)村能源的短缺、環(huán)境污染和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理等問題日益突出。與此同時(shí)，我國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“十二五”規(guī)劃中對(duì)農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展提出了更高要求?！笆濉泵鞔_要求大力發(fā)展沼氣、作物秸稈及林業(yè)廢棄物利用等生物質(zhì)能以加強(qiáng)農(nóng)村能源建設(shè)、治理農(nóng)藥、化肥和農(nóng)膜等面源污染，加快推動(dòng)農(nóng)村垃圾集中處理和全面推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖污染防治［1］。

沼氣作為我國農(nóng)村地區(qū)清潔能源的主要組成部分，是連接養(yǎng)殖和種植業(yè)的資源循環(huán)鏈條［2］。沼氣利用在能源供應(yīng)、環(huán)境治理和生態(tài)農(nóng)業(yè)等方面的作用日益顯現(xiàn)。為了解沼氣利用在環(huán)境治理和生態(tài)農(nóng)業(yè)中的具體作用，總結(jié)沼氣利用推廣經(jīng)驗(yàn)以及發(fā)現(xiàn)需要改進(jìn)完善的地方，筆者深入到包括金龍村、金塘村在內(nèi)的多個(gè)湖南省省級(jí)示范村進(jìn)行了調(diào)研。

2 沼氣利用在環(huán)境治理中的作用

生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)的實(shí)質(zhì)就是建立一個(gè)與人類生存相和諧的經(jīng)濟(jì)、高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)循環(huán)系統(tǒng)。沼氣利用正滿足了這一要求，通過提供有機(jī)肥使種植、養(yǎng)殖相互促進(jìn)，能量循環(huán)多級(jí)利用，生產(chǎn)、生活協(xié)調(diào)發(fā)展［6］。

戶型沼氣池中的沼渣和養(yǎng)殖區(qū)的畜禽糞便可摻入生物墊料在貯存堆漚場發(fā)酵變成有機(jī)肥料。這種有機(jī)肥不僅具有速效、營養(yǎng)能力強(qiáng)、養(yǎng)分可利用率高、自然環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，而且能夠增強(qiáng)作物抗旱、防凍能力，同時(shí)還能改良土壤。這些有機(jī)肥料深受種植大戶和蔬菜基地的歡迎，金龍村的農(nóng)戶除去自家用于種菜，種田外的其他有機(jī)肥料全部以600元／t的價(jià)格賣給當(dāng)?shù)厥卟斯?。由于有機(jī)肥料處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，所以各公司競爭收購，并且收購價(jià)格有上漲趨勢。

金塘村建有肥水配送工程。養(yǎng)殖戶的養(yǎng)殖糞水進(jìn)入到氧化塘中發(fā)酵處理，然后將在氧化塘中經(jīng)過處理的肥水通過肥水配送工程中的溝道輸送到種植園和蔬菜基地，然后利用噴灌和滴灌的方式將肥水施予種植物，從而達(dá)到了高效施肥以及環(huán)保安全的效果。

可以看到，沼氣利用能為生態(tài)農(nóng)業(yè)提供優(yōu)質(zhì)和充足的肥料，極大促進(jìn)了生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展又為當(dāng)?shù)鼐用駧砹私?jīng)濟(jì)效益和就業(yè)崗位，改善了農(nóng)村的發(fā)展方式。

2.1 戶型沼氣池可以處理部分生活垃圾

目前大部分農(nóng)村地區(qū)都采用的是“戶分類、村收集、鄉(xiāng)中轉(zhuǎn)、市處理”的垃圾集中處理模式，即農(nóng)戶先對(duì)垃圾進(jìn)行分類存放，垃圾大致分為可回收垃圾、有害垃圾、有機(jī)垃圾和其他垃圾，詳見圖1?？苫厥绽鍪劢o廢品回收中心；有害垃圾由村里的保潔員負(fù)責(zé)集中收集，由鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）負(fù)責(zé)統(tǒng)一運(yùn)送到專業(yè)處理中心［3］；有機(jī)垃圾和其他垃圾分別放入家門口固定的垃圾存放處，村里的保潔員負(fù)責(zé)將其運(yùn)到鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）的垃圾中轉(zhuǎn)站，垃圾運(yùn)送工具為人力拖車或者小型農(nóng)用機(jī)動(dòng)車。鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）的垃圾中轉(zhuǎn)站對(duì)垃圾進(jìn)行壓縮后再用封閉式自卸車運(yùn)送到縣（市）的垃圾處理場或者垃圾發(fā)電站。

圖1 農(nóng)村垃圾分類處理

包括蔬菜蔸葉、瓜果皮、剩飯剩菜以及雞鴨魚等動(dòng)物內(nèi)臟在內(nèi)的有機(jī)垃圾是可以通過入戶型沼氣池經(jīng)厭氧發(fā)酵處理的，同時(shí)產(chǎn)生沼氣。戶型沼氣池是指可制取滿足一戶4～6口之家生活所需沼氣的厭氧發(fā)酵裝置，其容積一般在6～10m3并配套有貯氣池。這樣，生活垃圾在源頭就通過沼氣池的處理實(shí)現(xiàn)了減量化。

2.2 “戶型沼氣池＋四格小池”系統(tǒng)可以處理生活污水和畜禽糞水

生活污水是指居民在日常生活中產(chǎn)生的廢水，包括廁所糞尿、家庭洗滌污水等。廁所糞尿因含有大量病原菌一直以來都是農(nóng)村環(huán)境污染的一個(gè)重要部分，而家庭洗滌污水也因含有磷等元素成為導(dǎo)致農(nóng)村水體污染的主要原因之一。因此，生活污水的處理在農(nóng)村環(huán)境治理中顯得尤為重要。

利用“戶型沼氣池＋四格小池”系統(tǒng)可以處理生活污水，即通過將廁所糞尿通過管道引入到戶型沼氣池中厭氧發(fā)酵進(jìn)行處理，而把家庭洗滌污水則引入到“四格小池”中進(jìn)行處理。“四格小池”是由金塘村提出的一種分散型農(nóng)村生活污水處理技術(shù)，包括了沉淀池、消化池、廢水池和人工濕地4個(gè)部分，利用沉淀、過濾、凈化等處理技術(shù)，消除有機(jī)質(zhì)，使各項(xiàng)出水指標(biāo)達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

由于廁所糞尿無法為戶型沼氣池提供足夠的原料，所以建有沼氣池的農(nóng)戶需要養(yǎng)豬等畜禽或者從養(yǎng)殖場托運(yùn)畜禽糞水以滿足沼氣池發(fā)酵所需。因此，戶型沼氣池對(duì)于戶型畜禽養(yǎng)殖污染治理也起到了很重要的作用。

2.3 “大中型沼氣工程＋人工濕地”系統(tǒng)可以處理中大型養(yǎng)殖場畜禽污水

中大型養(yǎng)殖場畜禽污染源主要是畜禽糞便和糞尿污水。通過機(jī)械強(qiáng)化發(fā)酵制肥法對(duì)畜禽糞便進(jìn)行處理，即將畜禽糞便先堆漚干化一段時(shí)間，然后利用快速發(fā)酵機(jī)來加速干糞發(fā)酵生產(chǎn)出有機(jī)肥。然而，在沖洗清理養(yǎng)殖區(qū)時(shí)產(chǎn)生的大量的糞尿污水由于發(fā)酵效率低一般都直接排放到田間，造成了農(nóng)村的環(huán)境污染，破壞了生態(tài)平衡，有礙于新農(nóng)村建設(shè)，也必將帶來企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失和限制可持續(xù)發(fā)展［4］。

糞尿污水的發(fā)酵效率低和戶型沼氣池容積有限等因素導(dǎo)致糞尿污水不能采用戶型沼氣池處理。湖南百宜原種豬有限公司采取了“大中型沼氣工程＋人工濕地”系統(tǒng)來處理畜禽污水。該中型沼氣工程建有600m3沼氣厭氧發(fā)酵池和兩個(gè)100m3的儲(chǔ)氣池以及配套了發(fā)電裝置，年處理糞尿污水2.2萬t，產(chǎn)生沼氣9.9萬m3，年發(fā)電10.3萬kW·h。該公司在養(yǎng)殖區(qū)布滿管道用于輸送糞尿污水到沼氣池中。糞尿污水在沼氣池發(fā)酵后會(huì)產(chǎn)生大量的沼氣，還包括沼渣和沼水。這些沼渣和沼水不能像戶型沼氣池那樣大部分存留在池中，大中型沼氣池中產(chǎn)生的沼渣和沼水必須及時(shí)排放出去，將其排放到人工濕地中，通過沉淀、厭氧和凈化等處理達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后排放。人工濕地是一種合理利用生態(tài)系統(tǒng)的凈化功能，通過人工在不同材質(zhì)、不同粒徑配比的基質(zhì)填料上種植特定的凈化植物，形成可控制的和工程化的濕地生態(tài)系統(tǒng)。通過光合作用使植物根區(qū)及根網(wǎng)帶形成富氧區(qū)，促使床體內(nèi)微生物大量繁殖，通過微生物生活動(dòng)的分解和和植物的吸收吸附及分泌物的殺菌等作用，使污水得以凈化［5］。人工濕地的占地面積與養(yǎng)殖場的糞尿污水量有關(guān)，處理的時(shí)間一般為一個(gè)月左右。

3 沼氣利用發(fā)展趨勢研究

3.1 沼氣后續(xù)服務(wù)將朝物業(yè)化發(fā)展

沼氣池的原料可以來自農(nóng)戶自家養(yǎng)的豬等畜禽的糞便污水或者周圍養(yǎng)殖場的畜禽糞水。調(diào)研發(fā)現(xiàn)一般經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較好的農(nóng)戶不愿意養(yǎng)豬而是從周圍養(yǎng)殖場托運(yùn)畜禽糞水用于沼氣發(fā)酵。深入分析可得，如果將該種供料模式推廣，由公司來負(fù)責(zé)各戶的沼氣池供料，這樣將極大方便農(nóng)戶利用沼氣，從而打破“只有養(yǎng)豬才能用沼氣”的傳統(tǒng)，使沼氣利用愈加方便，該模式統(tǒng)稱為“沼氣物業(yè)化管理”。

沼氣物業(yè)化管理是指沼氣池的管理者按照合同或者協(xié)議、管理標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)章制度等對(duì)沼氣池實(shí)施全方位的管理和維護(hù)以及供料，保證沼氣池的常年正常使用。它是市場經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)物，具有一般物業(yè)管理的特征，即系統(tǒng)性、長期性和效用性，同時(shí)又具備沼氣行業(yè)特有的屬性［7］。

沼氣物業(yè)化管理可以通過沼氣服務(wù)公司來實(shí)現(xiàn)。沼氣服務(wù)公司的重點(diǎn)是對(duì)沼氣集中性建設(shè)、規(guī)?；l(fā)展的地區(qū)提供專業(yè)化的服務(wù)。其基本任務(wù)包括現(xiàn)有可再生能源服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)中沼氣服務(wù)方面的所有工作，以及物料供應(yīng)，即建設(shè)沼氣池、后期維護(hù)和維修以及沼氣池原料的供應(yīng)。物料供應(yīng)就是公司為沒有原料或者缺少原料的農(nóng)戶提供長期穩(wěn)定的原料，同時(shí)定期的清理沼氣池中的殘?jiān)?。也就是說農(nóng)戶不用管沼氣池的任何事情，只要打開廚房里的灶具開關(guān)就能正常使用，像使用煤氣一樣的方便，沼氣的管理全盤由沼氣服務(wù)公司負(fù)責(zé)。

3.2 沼氣利用將朝大中型集中供氣發(fā)展

大中型沼氣集中供氣不僅能夠?yàn)橹苓呣r(nóng)戶提供生活能源，而且推進(jìn)人畜糞便、農(nóng)作物秸稈、生活垃圾和污水的綜合治理和轉(zhuǎn)化。調(diào)研也發(fā)現(xiàn)，金塘村所建設(shè)的沼氣集中供氣工程是以政府為主導(dǎo)的，其初衷是為治理當(dāng)?shù)匦笄蒺B(yǎng)殖污染而湖南百宜原種豬有限公司的大型沼氣工程是以企業(yè)為主導(dǎo)的。沼氣集中供氣可以由政府主導(dǎo)，也可以由企業(yè)主導(dǎo)，但在一定程度來說，企業(yè)主導(dǎo)將是沼氣集中供氣行業(yè)的活力更強(qiáng)。從全國來看，北京、濟(jì)寧等地區(qū)已經(jīng)建設(shè)了多個(gè)大中型集中供氣工程，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。從技術(shù)方面來說，沼氣集中供氣技術(shù)是比較成熟的，可借鑒的地方比較多。從發(fā)展前景來說，在廣大農(nóng)村的市場是不可估量的。

4 對(duì)策與建議

4.1 出臺(tái)優(yōu)惠政策保證沼氣利用

目前，以政府主導(dǎo)的沼氣服務(wù)體系存在著加重政府負(fù)擔(dān)、辦事效率低、服務(wù)質(zhì)量得不到保障等問題。同時(shí)，新能源的開發(fā)利用迫在眉睫，要想在新能源利用領(lǐng)域有所突破，那么政府就必須要放寬政策，積極鼓勵(lì)企業(yè)向沼氣利用行業(yè)進(jìn)軍。放寬政策就是能夠整合當(dāng)前的服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，或者直接由企業(yè)接管。其次，要從政策保障企業(yè)資金的順利流入到沼氣行業(yè)中，并且鼓勵(lì)居民接受由企業(yè)提供的服務(wù)；最后，政策應(yīng)該還能保證業(yè)務(wù)合同的簽訂以及減免一定的稅收，以鼓勵(lì)企業(yè)積極投資于沼氣利用行業(yè)中。

4.2 鼓勵(lì)青年在沼氣服務(wù)行業(yè)創(chuàng)業(yè)

當(dāng)前各地正在竭力發(fā)展可代替煤、天然氣的新能源。作為重要新能源之一的沼氣也在快速的發(fā)展，因此沼氣服務(wù)行業(yè)是有著光明前景的行業(yè)?，F(xiàn)今的沼氣后續(xù)服務(wù)體系主要由政府主導(dǎo)，當(dāng)政策有變時(shí)，青年人尤其是大學(xué)生不應(yīng)該錯(cuò)過這樣一個(gè)好的創(chuàng)業(yè)機(jī)會(huì)。

沼氣服務(wù)公司具有與政府協(xié)同性強(qiáng)、投入成本低、勞動(dòng)力需求大等特點(diǎn)。青年人在創(chuàng)業(yè)時(shí)要考慮能否得到政策的支持，能否有足夠的勞動(dòng)力這兩大問題。另外，以企業(yè)主導(dǎo)的沼氣服務(wù)公司目前還不多，在企業(yè)管理方面可借鑒性的東西挺少的，需要在創(chuàng)業(yè)過程不斷地探索與實(shí)踐。

4.3 鼓勵(lì)企業(yè)在沼氣集中供氣行業(yè)投資

由于沼氣集中供氣行業(yè)適宜于在沼氣池建設(shè)量少的地方發(fā)展，而目前在中國廣大農(nóng)村大部分地區(qū)的沼氣池建設(shè)都不太完善，所以沼氣集中供氣的前景遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沼氣服務(wù)行業(yè)。沼氣集中供氣除了與政府協(xié)同性強(qiáng)外，還具有投資大、技術(shù)高兩個(gè)顯著特點(diǎn)。大中型沼氣池的建設(shè)和運(yùn)營費(fèi)用都是巨大的，所以該行業(yè)更加適合于資金雄厚的公司。另外，沼氣池的建設(shè)和維護(hù)技術(shù)也要求高，需要聘請(qǐng)專門的技術(shù)人員。

沼氣集中供氣方面的企業(yè)投資分為3類：非養(yǎng)殖企業(yè)單獨(dú)投資開發(fā)，沼氣池原料向養(yǎng)殖場和農(nóng)戶收集購買；另一類是非養(yǎng)殖企業(yè)和養(yǎng)殖企業(yè)共同開發(fā)，非養(yǎng)殖企業(yè)提供資金與技術(shù)，養(yǎng)殖企業(yè)提供原料；還有一類是養(yǎng)殖企業(yè)充分發(fā)揮其原料優(yōu)勢自主單獨(dú)開發(fā)?？傮w來說，第1類型企業(yè)投資在原料供應(yīng)上存在問題，第3類可能在資金上存在問題，只有第2類是比較適合企業(yè)投資的，非養(yǎng)殖企業(yè)和養(yǎng)殖企業(yè)共同開發(fā)能營造“共贏”局面。

［1］田一谷.我國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展十二五規(guī)劃綱要（摘要）［J］.農(nóng)業(yè)工程，2011，1（1）：27～28.

［2］李景明，薛 梅.中國沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的回顧與展望［J］.可再生能源，2010，28（3）：121～122.

［3］陳 軍.農(nóng)村垃圾處理模式探討［J］.江蘇環(huán)境科技，2007，20（2）：222～223.

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［7］葛勇進(jìn)，楊 勝.為沼氣產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供保障——農(nóng)村戶用沼氣后續(xù)管理模式的調(diào)查與探討［J］.中國沼氣，2010，28（2）：90～91.