新農村建設中沼氣利用調查及發展趨勢研究

陶慶斌，張凌云，伍曉贊，顧滕鋒，汪金輝

（1.中南大學 物理與電子學院，湖南 長沙410083；2.中南大學 綠色科技協會，湖南 長沙410083）

1 引言

近年來，隨著社會主義新農村建設的步伐越來越快，農村能源的短缺、環境污染和農業結構不合理等問題日益突出。與此同時，我國國民經濟和社會發展“十二五”規劃中對農村可持續發展提出了更高要求。“十二五”明確要求大力發展沼氣、作物秸稈及林業廢棄物利用等生物質能以加強農村能源建設、治理農藥、化肥和農膜等面源污染，加快推動農村垃圾集中處理和全面推進畜禽養殖污染防治［1］。

沼氣作為我國農村地區清潔能源的主要組成部分，是連接養殖和種植業的資源循環鏈條［2］。沼氣利用在能源供應、環境治理和生態農業等方面的作用日益顯現。為了解沼氣利用在環境治理和生態農業中的具體作用，總結沼氣利用推廣經驗以及發現需要改進完善的地方，筆者深入到包括金龍村、金塘村在內的多個湖南省省級示范村進行了調研。

2 沼氣利用在環境治理中的作用

生態農業建設的實質就是建立一個與人類生存相和諧的經濟、高效的農業生產循環系統。沼氣利用正滿足了這一要求，通過提供有機肥使種植、養殖相互促進，能量循環多級利用，生產、生活協調發展［6］。

戶型沼氣池中的沼渣和養殖區的畜禽糞便可摻入生物墊料在貯存堆漚場發酵變成有機肥料。這種有機肥不僅具有速效、營養能力強、養分可利用率高、自然環保等優點，而且能夠增強作物抗旱、防凍能力，同時還能改良土壤。這些有機肥料深受種植大戶和蔬菜基地的歡迎，金龍村的農戶除去自家用于種菜，種田外的其他有機肥料全部以600元／t的價格賣給當地蔬菜公司。由于有機肥料處于供不應求的狀態，所以各公司競爭收購，并且收購價格有上漲趨勢。

金塘村建有肥水配送工程。養殖戶的養殖糞水進入到氧化塘中發酵處理，然后將在氧化塘中經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，從而達到了高效施肥以及環保安全的效果。

可以看到，沼氣利用能為生態農業提供優質和充足的肥料，極大促進了生態農業的發展。同時，生態農業的發展又為當地居民帶來了經濟效益和就業崗位，改善了農村的發展方式。

2.1 戶型沼氣池可以處理部分生活垃圾

目前大部分農村地區都采用的是“戶分類、村收集、鄉中轉、市處理”的垃圾集中處理模式，即農戶先對垃圾進行分類存放，垃圾大致分為可回收垃圾、有害垃圾、有機垃圾和其他垃圾，詳見圖1。可回收垃圾出售給廢品回收中心；有害垃圾由村里的保潔員負責集中收集，由鄉（鎮）負責統一運送到專業處理中心［3］；有機垃圾和其他垃圾分別放入家門口固定的垃圾存放處，村里的保潔員負責將其運到鄉（鎮）的垃圾中轉站，垃圾運送工具為人力拖車或者小型農用機動車。鄉（鎮）的垃圾中轉站對垃圾進行壓縮后再用封閉式自卸車運送到縣（市）的垃圾處理場或者垃圾發電站。

圖1 農村垃圾分類處理

包括蔬菜蔸葉、瓜果皮、剩飯剩菜以及雞鴨魚等動物內臟在內的有機垃圾是可以通過入戶型沼氣池經厭氧發酵處理的，同時產生沼氣。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現了減量化。

2.2 “戶型沼氣池＋四格小池”系統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村環境污染的一個重要部分，而家庭洗滌污水也因含有磷等元素成為導致農村水體污染的主要原因之一。因此，生活污水的處理在農村環境治理中顯得尤為重要。

利用“戶型沼氣池＋四格小池”系統可以處理生活污水，即通過將廁所糞尿通過管道引入到戶型沼氣池中厭氧發酵進行處理，而把家庭洗滌污水則引入到“四格小池”中進行處理。“四格小池”是由金塘村提出的一種分散型農村生活污水處理技術，包括了沉淀池、消化池、廢水池和人工濕地4個部分，利用沉淀、過濾、凈化等處理技術，消除有機質，使各項出水指標達到國家排放標準。

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戶需要養豬等畜禽或者從養殖場托運畜禽糞水以滿足沼氣池發酵所需。因此，戶型沼氣池對于戶型畜禽養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”系統可以處理中大型養殖場畜禽污水

中大型養殖場畜禽污染源主要是畜禽糞便和糞尿污水。通過機械強化發酵制肥法對畜禽糞便進行處理，即將畜禽糞便先堆漚干化一段時間，然后利用快速發酵機來加速干糞發酵生產出有機肥。然而，在沖洗清理養殖區時產生的大量的糞尿污水由于發酵效率低一般都直接排放到田間，造成了農村的環境污染，破壞了生態平衡，有礙于新農村建設，也必將帶來企業的經濟損失和限制可持續發展［4］。

糞尿污水的發酵效率低和戶型沼氣池容積有限等因素導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”系統來處理畜禽污水。該中型沼氣工程建有600m3沼氣厭氧發酵池和兩個100m3的儲氣池以及配套了發電裝置，年處理糞尿污水2.2萬t，產生沼氣9.9萬m3，年發電10.3萬kW·h。該公司在養殖區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酵后會產生大量的沼氣，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，大中型沼氣池中產生的沼渣和沼水必須及時排放出去，將其排放到人工濕地中，通過沉淀、厭氧和凈化等處理達到標準后排放。人工濕地是一種合理利用生態系統的凈化功能，通過人工在不同材質、不同粒徑配比的基質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系統。通過光合作用使植物根區及根網帶形成富氧區，促使床體內微生物大量繁殖，通過微生物生活動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殖場的糞尿污水量有關，處理的時間一般為一個月左右。

3 沼氣利用發展趨勢研究

3.1 沼氣后續服務將朝物業化發展

沼氣池的原料可以來自農戶自家養的豬等畜禽的糞便污水或者周圍養殖場的畜禽糞水。調研發現一般經濟基礎較好的農戶不愿意養豬而是從周圍養殖場托運畜禽糞水用于沼氣發酵。深入分析可得，如果將該種供料模式推廣，由公司來負責各戶的沼氣池供料，這樣將極大方便農戶利用沼氣，從而打破“只有養豬才能用沼氣”的傳統，使沼氣利用愈加方便，該模式統稱為“沼氣物業化管理”。

沼氣物業化管理是指沼氣池的管理者按照合同或者協議、管理標準、規章制度等對沼氣池實施全方位的管理和維護以及供料，保證沼氣池的常年正常使用。它是市場經濟的產物，具有一般物業管理的特征，即系統性、長期性和效用性，同時又具備沼氣行業特有的屬性［7］。

沼氣物業化管理可以通過沼氣服務公司來實現。沼氣服務公司的重點是對沼氣集中性建設、規模化發展的地區提供專業化的服務。其基本任務包括現有可再生能源服務網點中沼氣服務方面的所有工作，以及物料供應，即建設沼氣池、后期維護和維修以及沼氣池原料的供應。物料供應就是公司為沒有原料或者缺少原料的農戶提供長期穩定的原料，同時定期的清理沼氣池中的殘渣。也就是說農戶不用管沼氣池的任何事情，只要打開廚房里的灶具開關就能正常使用，像使用煤氣一樣的方便，沼氣的管理全盤由沼氣服務公司負責。

3.2 沼氣利用將朝大中型集中供氣發展

大中型沼氣集中供氣不僅能夠為周邊農戶提供生活能源，而且推進人畜糞便、農作物秸稈、生活垃圾和污水的綜合治理和轉化。調研也發現，金塘村所建設的沼氣集中供氣工程是以政府為主導的，其初衷是為治理當地畜禽養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為主導的。沼氣集中供氣可以由政府主導，也可以由企業主導，但在一定程度來說，企業主導將是沼氣集中供氣行業的活力更強。從全國來看，北京、濟寧等地區已經建設了多個大中型集中供氣工程，積累了豐富的經驗。從技術方面來說，沼氣集中供氣技術是比較成熟的，可借鑒的地方比較多。從發展前景來說，在廣大農村的市場是不可估量的。

4 對策與建議

4.1 出臺優惠政策保證沼氣利用

目前，以政府主導的沼氣服務體系存在著加重政府負擔、辦事效率低、服務質量得不到保障等問題。同時，新能源的開發利用迫在眉睫，要想在新能源利用領域有所突破，那么政府就必須要放寬政策，積極鼓勵企業向沼氣利用行業進軍。放寬政策就是能夠整合當前的服務網點，或者直接由企業接管。其次，要從政策保障企業資金的順利流入到沼氣行業中，并且鼓勵居民接受由企業提供的服務；最后，政策應該還能保證業務合同的簽訂以及減免一定的稅收，以鼓勵企業積極投資于沼氣利用行業中。

4.2 鼓勵青年在沼氣服務行業創業

當前各地正在竭力發展可代替煤、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展，因此沼氣服務行業是有著光明前景的行業。現今的沼氣后續服務體系主要由政府主導，當政策有變時，青年人尤其是大學生不應該錯過這樣一個好的創業機會。

沼氣服務公司具有與政府協同性強、投入成本低、勞動力需求大等特點。青年人在創業時要考慮能否得到政策的支持，能否有足夠的勞動力這兩大問題。另外，以企業主導的沼氣服務公司目前還不多，在企業管理方面可借鑒性的東西挺少的，需要在創業過程不斷地探索與實踐。

4.3 鼓勵企業在沼氣集中供氣行業投資

由于沼氣集中供氣行業適宜于在沼氣池建設量少的地方發展，而目前在中國廣大農村大部分地區的沼氣池建設都不太完善，所以沼氣集中供氣的前景遠遠大于沼氣服務行業。沼氣集中供氣除了與政府協同性強外，還具有投資大、技術高兩個顯著特點。大中型沼氣池的建設和運營費用都是巨大的，所以該行業更加適合于資金雄厚的公司。另外，沼氣池的建設和維護技術也要求高，需要聘請專門的技術人員。

沼氣集中供氣方面的企業投資分為3類：非養殖企業單獨投資開發，沼氣池原料向養殖場和農戶收集購買；另一類是非養殖企業和養殖企業共同開發，非養殖企業提供資金與技術，養殖企業提供原料；還有一類是養殖企業充分發揮其原料優勢自主單獨開發。總體來說，第1類型企業投資在原料供應上存在問題，第3類可能在資金上存在問題，只有第2類是比較適合企業投資的，非養殖企業和養殖企業共同開發能營造“共贏”局面。

［1］田一谷.我國國民經濟和社會發展十二五規劃綱要（摘要）［J］.農業工程，2011，1（1）：27～28.

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

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

［4］鮑利峰，石劍華，李志國，等.赤峰地區畜禽糞便污染狀況及綜合治理，［J］.內蒙古農業科技，2007（5）：65～66.

［5］侯小健，陳 珊.海南生活污水人工濕地處理項目啟動讓污水變清［EB／OL］.［2008-11-09］.http：／／news.qq.com／a／20081109／000325.html.

［6］胡小平.推廣沼氣綜合利用促進農業持續發展［J］.中國沼氣，2001，19（3）：36～37.

［7］葛勇進，楊 勝.為沼氣產業可持續發展提供保障——農村戶用沼氣后續管理模式的調查與探討［J］.中國沼氣，2010，28（2）：90～91.