海南農(nóng)村戶用沼氣發(fā)展的資源和生產(chǎn)潛力分析

顏冬婭　翁菁菁

摘要：通過對海南農(nóng)村戶用沼氣的調(diào)研，對海南農(nóng)村戶用沼氣發(fā)展氣候資源、生物質(zhì)資源和沼氣生產(chǎn)潛力進行了分析，探討了戶用沼氣在海南各市縣發(fā)展的適應性，以期為沼氣在海南農(nóng)村用戶中的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：沼氣；氣候資源；生物質(zhì)資源；生產(chǎn)潛力

中圖分類號：S216.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）08-0129-03

1.引言

沼氣是將人畜糞便、秸稈和污水等有機物，置于密閉的沼氣池內(nèi)，在一定的溫度、水分、酸堿度和厭氧條件下，經(jīng)過厭氧發(fā)酵作用而產(chǎn)生的一種可燃氣體。由于能源緊缺、供電緊張和生態(tài)環(huán)境日益惡化等一系列問題。2012年中央一號文件中明確指出“加強農(nóng)村沼氣工程和小水電代燃料生態(tài)保護工程建設(shè)，加快農(nóng)業(yè)面源污染治理和農(nóng)村污水、垃圾處理，改善農(nóng)村人居環(huán)境”。沼氣作為一種可再生的清潔能源，不僅能有效解決農(nóng)村生活能源問題，還能改善農(nóng)村人居環(huán)境，已經(jīng)受到廣泛關(guān)注。

海南農(nóng)村戶用沼氣的發(fā)展在取得良好的經(jīng)濟、生態(tài)和社會效益的同時，也存在沼氣發(fā)酵原料供給不平衡、沼氣產(chǎn)氣率不高和后繼管理服務體系薄弱等問題，研究分析海南各市縣農(nóng)村戶用沼氣發(fā)展的資源和生產(chǎn)潛力問題.對于實現(xiàn)各市縣沼氣池的合理布局和提高沼氣產(chǎn)氣率具有十分重要的意義。根據(jù)海南省生態(tài)優(yōu)先發(fā)展的國際旅游島發(fā)展規(guī)劃，在對海南村鎮(zhèn)沼氣規(guī)模、利用方式和地域分布調(diào)研的基礎(chǔ)上，對海南農(nóng)村戶用沼氣發(fā)展氣候資源、生物質(zhì)資源和沼氣生產(chǎn)潛力進行分析，比較戶用沼氣在海南各市縣發(fā)展的適應性。

2.國內(nèi)外沼氣的發(fā)展現(xiàn)狀

沼氣工程在許多國家已經(jīng)很普遍，據(jù)美國環(huán)境保護署（EPA）統(tǒng)計。截止至2007年，正常運行的沼氣工程大約有111個，基本為畜牧禽畜場沼氣發(fā)電工程，每年能產(chǎn)生2.15億kW·h當量的總能量。德國沼氣工程建設(shè)和運行代表了世界先進發(fā)展水平，截至2010年，德同已建成沼氣工程達6000多處，所產(chǎn)沼氣98%是用于發(fā)電，沼氣每年的發(fā)電量可達200億kW·h以上。日本對沼氣建設(shè)、厭氧消化技術(shù)的研究己有40多年的歷史。2003年，日本投資了2.2億日元在巖手縣建成了第一座牛糞發(fā)電廠，并于2009年，科學家利用牛糞排泄物發(fā)酵.再將發(fā)酵后所得氣體分解成氫氣和氮氣，氫氣作為制備燃料電池，這種電池原料更環(huán)保，且成本接近于零.該新能源具有廣闊的利用前景。

在我國，沼氣技術(shù)已有百年的歷史，到2008年底.海南省已建設(shè)532處沼氣工程，沼池總?cè)莘e11.9萬m2；沼氣集中供氣農(nóng)戶4 690戶；累計建設(shè)沼氣發(fā)電工程28宗，發(fā)電總裝機容量2240 kW。海南省養(yǎng)殖業(yè)廢棄物利用從資源化利用發(fā)展到與能源化利川相結(jié)合，有力地推動了生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的形成和發(fā)展。2008年.海口市已建成農(nóng)村大中型沼氣工程集中供氣點65個，項目覆蓋18個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、65個村，6599戶.收益農(nóng)民33295人。海南其它市縣農(nóng)村也有多處沼氣工程。

3.海南氣候資源

沼氣的產(chǎn)氣速度和產(chǎn)氣效率與溫度有關(guān).沼氣產(chǎn)量和產(chǎn)氣速率隨著溫度的升高而增加。在常溫情況下.通常認為池溫10℃是沼氣生產(chǎn)的下限溫度，池溫20℃以上則產(chǎn)氣較快。海南省年平均氣溫23～26℃.其中4月到11月氣溫較高，平均氣溫在26～29℃.沼氣池可全年產(chǎn)氣，并有8～9個月產(chǎn)氣速度快、效率高.因此海南具有發(fā)展沼氣的最適宜溫度條件。

4.生物質(zhì)資源

沼氣發(fā)酵除了需要適宜的溫度，還需要有充足的有機廢棄物作為原料，在農(nóng)村，主要采用畜禽的糞便和部分農(nóng)作物秸稈作為沼氣發(fā)酵的原材料。這就要求沼氣要與農(nóng)業(yè)主導產(chǎn)業(yè)相配套，構(gòu)建和形成能源-經(jīng)濟-生態(tài)良性循環(huán)系統(tǒng)，增強系統(tǒng)自身的可持續(xù)發(fā)展能力。海南農(nóng)村發(fā)酵沼氣的生物質(zhì)資源主要包括農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便，其中主要以畜禽的糞便為主。

4.1農(nóng)作物秸稈

農(nóng)作物秸稈作為其中一種生物質(zhì)原料，其資源量是按農(nóng)作物產(chǎn)量進行推算的，糧食作物是海南種植業(yè)中面積最大、分布最廣、產(chǎn)值最高的作物。糧食作物高產(chǎn)的市縣能夠給沼氣發(fā)酵提供充足的秸稈原料，據(jù)海南統(tǒng)汁年鑒顯示，近年，海南各市縣糧食作物年產(chǎn)量如表1和圖1所示。

由表1及圖1可知?？谑?、文昌市、瓊海市、澄邁縣和儋州市糧食作物年產(chǎn)量較高，能為沼氣發(fā)酵提供充足的秸稈原料，而三亞市、五指山市、瓊中縣、保亭縣、白沙縣和昌江縣糧食作物年產(chǎn)量較少。

4.2禽畜糞便

海南省沼氣原料主要是以畜禽的糞便為主，秸稈原料為輔，畜禽較多的市縣能夠給沼氣發(fā)酵提供充足的原料，海南地區(qū)主要的畜禽為牛、羊、豬和雞等。據(jù)海南統(tǒng)計年鑒禽畜數(shù)量統(tǒng)計，計算出的海南各市縣畜禽總年排糞量如表2和圖2所示。

由表2及圖2可知?？谑?、文昌市和儋州市畜禽年排糞量總量較高，能為沼氣發(fā)酵提供充足的原料，而三亞市、五指山市、瓊中縣、保亭縣、白沙縣和呂江縣畜禽年排糞量總量較少。

5秸稈沼氣生產(chǎn)潛力

影響畜禽糞便產(chǎn)生氣體產(chǎn)生沼氣的因素很多，包括厭氧環(huán)境、有機物、適宜的溫度和PH值等，不同的禽畜糞便沼氣生產(chǎn)特性參數(shù)不同，沼氣的產(chǎn)量也不同。沼氣的發(fā)酵與還與溫度有關(guān)，沼氣發(fā)酵溫度可分為高溫、中溫和常溫三類，一般情況下，45～60℃為高溫發(fā)酵，30～45℃為中溫發(fā)酵，8～25℃為常溫發(fā)酵，我國農(nóng)村的沼氣池通常都在常溫下發(fā)酵，根據(jù)海南各市縣生物資源年產(chǎn)量，計算常溫下沼氣的年產(chǎn)氣量如表3和圖3所示，海南各市縣近年的沼氣年產(chǎn)氣量分布圖如圖4所示。

由表3及圖3可知，文昌市沼氣年產(chǎn)氣量最高，占全省沼氣總產(chǎn)氣量的17.06%，儋州市沼氣年產(chǎn)氣量次之，占全省沼氣總產(chǎn)氣量的14.58%，?？谑泻铜偤Ｊ姓託饽戤a(chǎn)氣量相對其它市縣產(chǎn)氣量較高，分別占全省總產(chǎn)氣量的9.45%和9.62%。而三亞市、五指山市、瓊中縣、保亭縣、白沙縣和昌江縣沼氣年產(chǎn)氣量較低，其中五指山市年產(chǎn)氣量最低，僅有1.31萬m3，占全省沼氣總產(chǎn)氣量的0.86%。

6秸稈結(jié)論

通過對海南省各市縣氣候資源、生物質(zhì)資源和沼氣生產(chǎn)潛力的分析，得出如下結(jié)論。

（1）海南省年平均氣溫23～26℃，其中4～11月氣溫較高，平均氣溫在26～29℃，具有發(fā)展沼氣的最適宜溫度條件。

（2）?？谑小⑽牟泻唾僦菔芯哂休^好的生物質(zhì)資源，能為沼氣發(fā)酵提供充足的原料；為沼氣最適宜發(fā)展地區(qū)，三亞市、五指山市、瓊中縣、保亭縣、白沙縣和昌江縣生物質(zhì)資源較少，可以通過調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，增加畜牧業(yè)在農(nóng)業(yè)中的比重，來滿足對沼氣發(fā)酵原料的需求。

（3）文昌市沼氣年產(chǎn)氣量最高，占全省沼氣總產(chǎn)氣量的17.06%，儋州市沼氣年產(chǎn)氣量次之，?？谑泻铜偤Ｊ姓託饽戤a(chǎn)氣量相對其它市縣沼氣年產(chǎn)氣量較高，而三亞市、五指山市、瓊中縣、保亭縣、白沙縣和昌江縣沼氣年產(chǎn)氣量較少低，其中五指山市年產(chǎn)氣量最低，僅有1.31萬m3，占全省沼氣總產(chǎn)氣量的0.86%。