農村沼氣在北方農業源減排中的應用淺析

白瑩瑩

（沈陽市環境保護局，遼寧沈陽110011）

沼氣是適合我國農村推廣利用的可再生能源，既提供了農村的能源保障，又是農業源減排中削減主要污染物的最有利措施。近年來農村沼氣建設和以沼氣為紐帶的生態家園技術模式的推廣，在實施農業可持續發展戰略中發揮了越來越重要的作用，引起了各級政府的高度重視和全社會的普遍關注。我國農村沼氣工程實施以來，對于改善農村的能源結構和衛生條件，提高農民生活質量、健康水平和文明素質，推動農民持續增收節支，加快農村基礎設施建設，倡導生態文明建設，建設資源節約型、環境友好型社會起到了積極作用，收到了良好的經濟、社會、生態效益。但是，沼氣工程在東北寒冷地區的應用情況并不樂觀，有很多報廢池、病態池，二次污染及綜合利用差［7，9］。本文以沈陽市農村沼氣工程為例，對其在農業源減排中的應用進行了簡要分析。

1 北方農村沼氣存在的主要問題

1.1 環境恒溫技術問題

溫度是沼氣發酵的重要外因條件，溫度適宜則細菌繁殖旺盛，活力增強，厭氧分解和生成甲烷的速度就快，產氣就多。然而，由于我國北方四季的溫差較大，在冬季甚至出現不產氣或產氣少的不足，致使北方沼氣普遍存在著開半年、關半年的狀態。因此，在寒冷地區的冬季，持續恒定地保持池體適宜溫度，是沼氣推廣利用的關鍵技術［9］。大量實踐證明，中溫發酵技術 （指沼氣發酵溫度28℃～38℃）在實際應用中產氣率最好，目前該技術在遼寧省甚至吉林黑龍江等寒冷地區得到廣泛應用。

1.2 管理機制問題

現行運行管理機制不健全缺乏質量意識。“三分建，七分管”，加強建池的質量管理和日常運行管理尤為重要。一是農戶整體科技素質較低，經營分散；二是政府專業技術隊伍明顯不足，缺乏有效的社會化服務機制和競爭激勵機制；三是沼氣使用方缺乏專門技術人員的專崗管理機制，科學管理和綜合利用知識了解少，安全意識差，使沼氣池能建起來，但運行管理不善，造成報廢池、病態池、二次污染、綜合利用差等，影響沼氣的使用效果和生命力［3，8，9］。

1.3 沼渣沼液綜合利用問題

沼渣是沼氣發酵后殘留在沼氣池底部的半固體物質，含有豐富的有機質、腐殖酸、粗蛋白、氮、磷、鉀和微量元素等，是一種優質肥料和養殖餌料。

沼液是沼氣發酵后的殘留液體，沼液中含有作物生長所需的氮、磷、鉀等營養元素，是很好的有機肥料。同時，沼液中存留了豐富的氨基酸、B族維生素、各種水解酶、某些植物生長素、對病蟲害有抑制作用的物質或因子，因此可以作為添加劑喂魚、養牛、養豬等，還可以用作防治作物的病蟲害。

可以說，沼渣、沼液是現代農業發展中非常可貴的有機肥資源，目前社會已經對沼渣、沼液利用有較為廣泛的認可。但是由于在沼氣工程的后續管理中缺乏社會化服務運營機構，應用技術不成熟，沼氣用戶分散，后續服務脫節，缺乏運營資金和信息溝通［2］，導致綜合利用不徹底，挫傷用戶建池的積極性，不但浪費能源而且很容易造成對環境的二次污染。

1.4 資金問題

按照國債項目沼氣建設標準，建1口10m3的戶用沼氣池總投資需要3000余元，除國債補助與地方配套資金1000余元外，還需用戶自籌2000元左右，而適宜建池的農戶大都是以農牧業收入為主要經濟來源，人均收入較低，自籌2000元，農戶難以承擔。而規模化養殖場建立500m3以上的沼氣工程一般大約投資要在200萬元以上。加之部分用戶存在 “等、靠、要”的思想，給項目開展造成了一定困難，直接影響沼氣池的建設［9］。

2 實例應用分析

2.1 沈陽可福養殖場沼氣工程項目［1］

沈陽可福養殖場位于沈陽市東陵區王濱街道后溝村，占地面積0.67hm2，豬舍占地0.2hm2，年存欄量3000頭。其養豬糞便的處理采用預處理＋CSTR中溫發酵工藝，產生的沼氣、沼渣和沼液全部實行循環利用，實現污染物零排放。其產生的沼氣經過配套的沼氣鍋爐燃燒后用于養殖場供暖并為沼氣發酵罐體加溫，還用于日常生活燃料，多余的沼氣可免費為附近30戶農戶提供生活燃料，沼渣和沼液做為養殖場及周邊種植戶的農田肥料。該養殖場沼氣工程在冬季運行穩定，為其它同類工程的實施提供了寶貴的經驗。

2.2 關鍵措施

2.2.1 保溫設計

該項目采取中溫發酵技術進行沼氣生產，同時配套建設沼氣鍋爐。該工程發酵罐體的保溫層厚度比一般的保溫層要內外各加厚300mm，底層和側保溫層內部均布設加溫管，在10月份沼氣尚能滿足需求時啟動沼氣鍋爐，對發酵罐體進行供熱。這樣，在保溫方面為中溫發酵奠定了基礎，為沼氣工程北方冬季越冬提供了有力保障。

2.2.2 專職專崗管理

由于沼氣工程的運行是不間斷的，為此該養殖場實行專職專崗管理，沼氣站定崗2名運行管理人員，上崗前經過安全生產和專業知識培訓，做到熟悉沼氣處理工藝和設施、設備的運行要求與技術指標，輪流負責沼氣工程的運行、記錄，配備兼職機修人員1名，在管理方面保證沼氣工程的長期穩定運行。

2.3 綜合效益

2.3.1 減排效果［1］

按照 《畜禽養殖業污染排放標準》核算，該養殖場3000頭豬年產生32850t糞污水，采用沼氣污染治理技術后，糞污水全部處理。

糞污水中COD含量按13000mg／L、氨氮含量按500mg／L計算，該養殖場減排量如下：

COD減排量為13000×32850×10－6＝427.05t／a；

氨氮減排量為500×32850×10－6＝16.43t／a。

2.3.2 經濟效益

預測可福養殖場日產生沼氣300m3，按1m3煤氣3.3元計算，沼氣車間每年300個工作日可產生3.3×30×300＝29.7萬元。

3 結論與建議

3.1 結論

（1）沈陽可福養殖場沼氣工程項目的成功應用為解決北方地區養殖場普遍存在的畜禽糞便流失、污染環境的問題找到了一條科學途徑，減排效果明顯，提升了周邊農村地區清潔能源使用率，改善了養殖場周圍的環境和農民的傳統生活方式；給附近的種植農戶帶來了良好的經濟效益。是促進循環農業經濟發展的一項良好措施。

（2）該項目的養殖糞便經過無害化處理后形成的沼渣、沼液是優質有機肥料，能夠改善土壤顆粒結構，增加土壤肥力，使有害有機糞污變為生產綠色無公害有機農副產品的必須肥料，使農業增產增收，提高肥源品質，符合可持續發展戰略的需要。

（3）該項目畜禽糞便經過治理，殺滅了大量有毒害病菌，切斷了病疫傳播途徑，養殖場周邊環境衛生得到徹底改善。

3.2 建議

（1）北方寒冷地區沼氣工程在推廣應用中要在設計初期加強保溫措施，最有效的措施是發酵罐體加厚保溫層和布設加溫管、配套建設沼氣鍋爐，沼氣鍋爐在秋季末 （例如沈陽農村地區10月中旬）就要啟動運行為發酵罐體加溫，保障沼氣中溫冬季發酵條件。

（2）在運行管理中實行專人專崗負責制，培訓管理人員，加強維護與維修，保證沼氣工程運行效果穩定。

（3）增強沼氣、沼渣、沼液的綜合利用。各地區政府應當鼓勵或建立社會化服務機構，通過有能力資質的社會化服務機構用收集、運輸等手段加強沼渣和沼液的后續管理，大力發展有機肥產業，發展綠色農業，提高農民收入，增強土地利用效果，改善環境，促進循環農業經濟發展。

4 結束語

我國作為一個最大的發展中農業大國，不僅具有豐富的人畜糞便和農作物秸稈等生物質能資源，而且農村地區對清潔能源的需求越來越大，這為農村沼氣的發展提供了巨大的空間和潛在市場。在發展循環經濟、節能減排、建立節約型社會和開展社會主義新農村建設中，農村沼氣建設將會作為一個切實可行的抓手，發揮其重要的作用，為環境保護和可再生能源發展做出應有的貢獻。

［1］沈陽市環境保護工程設計研究院.可福養殖場畜禽糞便治理工程可行性研究報告［R］.2011.

［2］張邦龍.建管并重和后續服務是沼氣項目順利實施的關鍵和保證［J］.循環農業，2008，（2）：48－49.

［3］白莉，石巖，齊子姝.我國北方農村沼氣冬季使用技術研究［J］.中國沼氣，2008，26（1）：37－41.

［4］沈連峰，王謙，馬巧麗，等.戶用沼氣池建設的節能減排和農民增收效果［J］.農業工程學報，2009，25（10）：220－225.

［5］張從.北方四位一體生態農業模式的環境影響評價——以山西交城縣安定村為例［J］.環境保護，2001，5：25－26.

［6］閻竣，陳玉萍.西部戶用沼氣系統的社會經濟效益評價以四川陜西和內蒙古為例［J］.農業技術經濟，2006，（3）：37－42.

［7］張全國.沼氣技術及其應用 ［M］.北京：化學工業出版社. 2005：69－73.

［8］張敏，賴敏.農村沼氣發展建設問題與對策研究 ［J］.安徽農業科學，2007，35（7）：2108－2110.

［9］赫蘭霞，盧振蘭.北方農村沼氣工程存在的弊端 ［J］.教育理論研究，2009.

［10］姜輝.關于戶用沼氣系統服務體系物業化管理模式推廣和普及的構想［J］.可再生能源，2005，（3）：82－84.