破解沼氣建設瓶頸推動我國低碳農業循環經濟發展

魏吉山李長璽*吳金英

（1吉林省農業科學院，吉林公主嶺136100；2吉林省公主嶺市農業技術推廣總站，吉林公主嶺136100）

?

破解沼氣建設瓶頸推動我國低碳農業循環經濟發展

魏吉山1李長璽1*吳金英2

（1吉林省農業科學院，吉林公主嶺136100；2吉林省公主嶺市農業技術推廣總站，吉林公主嶺136100）

摘要：本文針對我國沼氣建設的現狀，回顧近40年來我國沼氣建設的發展史，剖析了其中存在的問題，提出了相關對策，一是要破除陳腐的建設理念，二是要破解技術瓶頸，使我國的低碳農業循環經濟健康發展。

關鍵詞：沼氣建設；現狀；瓶頸；對策

1　發展現狀

回顧我國沼氣建設的發展歷程，從小型水泥池，發展到大型水泥池、鋼構、玻璃鋼、紅泥塑料等，再到引進德國、法國、丹麥等大中型沼氣設備，有將近四十年的歷史。四十年來，我國沼氣發展建設的基本狀況是投資大、浪費大、見效小，特別是近30年，盡管我國南方具有地域、氣候上的優勢，全年平均氣溫20℃左右，有力帶動了常溫、中溫沼氣的建設和發展，形成了區域內一定規模的低碳農業循環經濟的發展模式。

我國北方冬季天寒地凍，20世紀70年代興起的小型水泥沼氣池，由于冬季被凍裂、漏氣、費時費力、效率低，至今基本上都廢棄不用了。據粗略概算，僅此一項吉林省30多年來損失14.4億元。20世紀末到21世紀初，我國北方各地區基本不再搞小型沼氣池建設，開始大中型沼氣建設。然而，由于政出多門，資金不能融合集聚，建設理念未能理清，技術瓶頸沒能破解，出現了五花八門大搞沼氣建設的局面。南方有關單位紛紛組建所謂有資質的沼氣開發公司、生物有限公司，打入我國北方各地開展大型沼氣建設。有資質而沒有核心技術，是這些單位的“通病”。結果在我國北方建設安裝的沼氣設備，約20%只能在夏季維持低效率的運轉，80%不能越冬產氣。為了解決冬季產氣問題，有的甚至修建鍋爐燒煤加溫增溫。據筆者調查，這些所謂的高新技術建造的大型沼氣設備在吉林省有20多處，其中公主嶺市靠山村、大房身村、梨樹縣前家把子村等處安裝的沼氣設備至今已閑置了4年之久。長春市農業科學院建設安裝的沼氣設備只能在夏季維持低效運轉。這些沼氣設備，投資少的200萬元，最多的600萬元，造成的浪費令人震驚，在群眾中造成的負面影響也相當大。又據筆者了解，新疆、內蒙古等地從國外引進的大型沼氣設備，在處理牲畜糞便時遇到了沙土環境積沙堵塞不能運轉甚至停產的情況。這些現象表明，我國沼氣建設仍處在不規范、不協調、耗資大、規模小、產出效益低的狀態，畜禽糞便養分還田率低于50%，“減量化、資源化、再利用”遠遠沒有得到全面落實，以沼氣為核心構建低碳農業、循環經濟的建設仍未有長足發展。

2　存在問題

首先，國家各級主管部門對加強沼氣發展、建設低碳農業的重要意義普及宣傳不夠，未能充分認識以沼氣建設為核心是發展我國低碳農業循環經濟補短板的重要舉措。以沼氣技術為核心，無害化處理畜禽糞便及城鎮污水，轉化農作物秸稈，是延長產業鏈、快速實現我國低碳農業循環經濟發展的最科學有效的路徑，它將成為改變我國農村幾千年來雨天糞水橫流、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，它也是實現我國幾億農民期盼天更藍、水更清、空氣更清新的最大民生。

其次，2005年2月28日我國正式通過了《中華人民共和國可再生能源法》，并于2009年12月26日通過了對該法案的修訂。修訂后的可再生能源開發利用被列為能源發展的優先領域。但因體制機制的障礙，這部法律并沒有落到實處。政出多門，項目明曰公開招標，實際暗箱操作，國家的大量投資分別為各級發改委、農業部、環保部、科技部、能源局以及對口下屬部門把控，財力不能集中，未能強強聯合干大事。以吉林省為例，環保廳以及下屬各市縣環保局，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）等照排無誤。冬季冰凍三尺，堆積的糞肥如何處理和利用，很少有人問津。吉林省農委以及下屬的各市縣，照推小型沼氣池、沼氣罐。國家能源局、財政部、農業部關于綠色能源示范第二批實施方案批復的通知，國家新能[2012]219號文件中，吉林省公主嶺市名列其中。吉林省農委與公主嶺市農業局請安徽省一生物有限公司在公主嶺市朝陽坡大房身村建設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。僅吉林省環保廳及其下屬部門因投資環保違規違紀，就有多人受到查處。

第三，沼氣發展建設技術工藝瓶頸沒有破解，無論是我國南方還是北方，無論是中小型、大型沼氣建設，關鍵的核心技術和操作沒有重大的突破和進展，這主要體現在以下四個方面。

一是沼氣增溫保溫建設走了彎路。要實現全年均衡產氣，高效轉化無害化處理以畜禽糞便和作物秸稈為主的再生資源，關鍵在于溫度。目前，我國南北方建設的大中型沼氣設備，絕大多數是高塔筒式的發酵罐，雖然附有保溫層，但總體上仍處于冷輻射狀態，冬天保溫困難，夏天太陽能吸附不進去，既增不了溫，又保不住溫，實現中高溫發酵困難，保證高溫發酵更難，而附加鍋爐燒煤增溫則失去了沼氣建設的意義。

二是物料濃度低，很難實現無害化、多處理、快處理和節能高效。調查發現，我國南北方建設的大中型沼氣設備CSTR、HCF、USR厭氧發酵工藝，進料濃度沒有超過12%的，最低的只有3%～5%，濃度低，水分大，菌種數量少，嚴重影響物料的發酵轉化。吉林省農業科學院“十一五”期間創建獲得國家專利的“滿裝料干發酵”工藝設備，進料濃度在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。干發酵工藝還可以節省2/3的熱量，高溫發酵半年產氣量相當于中溫發酵全年的產氣量，處理轉化糞污和秸稈的量是常溫中溫的6倍多。

三是太陽能和物料能利用的方式方法沒有突破。太陽能取之不盡，用之不竭，利用的方式方法是關鍵。我國目前建設和引進的大型沼氣設備直接利用太陽能高溫發酵的很少見。尤其我國北方建設高塔筒式沼氣裝置不配建太陽能曖棚，吸納太陽能成為空白，即或中小型沼氣設備配置太陽能曖棚，冬季白天曖棚升溫高達五六十度，但由于沒有轉換儲存方式，太陽能還是起不到增溫保溫的作用。又如實踐證明玉米秸稈生物發酵時溫度高達55～70℃（旺盛期7天），這種潛在的熱能如何利用至今未見報道。

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

3　對策

3.1政府牽頭

建議國務院責成相關部門牽頭，面對“十三五”扶貧攻堅、全面實現小康的宏偉目標，從頂層設計上搞好我國以沼氣為核心發展低碳農業循環經濟的計劃，補上農業結構調整的短板，大力推動我國低碳農業循環經濟發展。統籌謀劃，統一部署，杜絕政出多門，集聚資金，分期分批，公平公正公開，集中人力物力財力，根據全國范圍內不同地域、不同地區的特點，抓出沼氣建設示范樣板，搞出具有中國特色、領先世界水平、規模較大的低碳農業循環經濟實體模式，輻射帶動全國高水平的沼氣建設，全力推動我國幾億農民期盼已久的低碳農業循環經濟的發展。

3.2合作研究開發

學習引進國外沼氣建設經驗的同時，借鑒國外經驗，針對中國國情，深入調查研究我國近40年來沼氣建設發展的經驗教訓，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，合作研究開發，集精華于大成，研制推廣應用具有中國自主知識產權的新型沼氣發酵設備和工藝，提升我們在國際市場上的競爭力。

3.3推廣新技術

為了解決我國沼氣建設的瓶頸，建議推廣應用由吉林省農業科學院研制并獲得國家專利的《高濃度滿裝料全封閉干發酵裝置》設備和工藝（專利號ZL 2012 2 0196307.X），此設備工藝特點是：⑴充分利用太陽能，使之成為沼氣增溫保溫不可替代的資源，是摒棄常溫發酵、發展高溫發酵的重要能源條件和保證。⑵干發酵物料濃度高達20%～24%，與其他工藝比，節能三倍以上，節水60%，無害化處理畜禽糞污量大，是其他發酵工藝的6倍以上，并無需安裝攪拌設備系統。⑶充分發掘高濃度物料（特別是作物秸稈物料，其發酵產溫達到55～70℃）在發酵過程中的內在潛能（如好氧、厭氧），為沼氣發酵增溫提供條件。⑷干發酵工藝不僅處理轉化量大，且半年的產氣量相等于常溫發酵全年的產氣量。⑸改鐵塔筒式建設為鐵罐臥式半地下建設，工程造價低、易操作、好控制，太陽能儲藏于土體，供熱于發酵罐體，由冷輻射變熱輻射，使沼氣設備及其發酵工藝處于常年均衡、高效、節能、節水的可持續運作狀態。

■簡訊

*通訊作者：李長璽（1946-），男，副研究員，多年從事畜牧業沼氣開發研究，電話：18643111953，E-mail:nkylkx2010@126.com

作者簡介：魏吉山（1936-），男，副研究員，多年從事沼氣開發建設研究并獲國家專利

收稿日期：2016-01-19

中圖分類號：S812.91，X713

文獻標識碼：B

文章編號：1673-4645(2016)03-0039-03