沼氣綜合利用項目模式分析與發展建議

李紫薇+伍艷萍+王昌梅+趙興玲+柳靜+楊紅+劉士清+尹芳+張無敵

摘要 我國農村經濟近幾年的發展相較于早前較為快速，造成了部分農村的農業生態環境污染現象日益嚴峻，森林的低價值消耗、土壤肥力下降、水體污染等問題給農民帶來了極大的困擾。隨著農村沼氣行業的快速發展，沼氣綜合利用技術越來越受到重視。首先本文通過對比北方“四位一體”、南方“豬—沼—果”以及西北“五配套”這3種不同區域、不同氣候的沼氣綜合利用模式，闡述了它們各自的不同特點及其基本技術路線；其次分析了沼氣綜合利用模式所帶來的經濟效益、生態效益和社會效益；最后針對我國的國情提出了幾點關于沼氣綜合利用發展的建議。

關鍵詞 沼氣綜合利用；農村能源；環境保護；可持續發展

中圖分類號 S216.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）10-0168-03

Abstract The development of rural economy is faster than before in China. This phenomenon caused part of the rural agricultural ecological environmental pollution more serious，such as the low value of forest consumption，the decline of forest soil fertility，the water pollution and other environmental issues brought great harm to farmers.With the rapid development of rural biogas industry，more and more attentions had to pay on the comprehensive utilization of biogas technology. In this paper，firstly，we compared three kimds of comprehensive utilization modes of biogas in three different areas and different climatic regions ，such as the "four in one" in the north，"pig—biogas—fruit"in the south and"five supporting" in the northwest；We expounded their characteristics and the basic technical routes.Secondly，we analyzed the economic，ecological and social benefits brought about by the comprehensive utilization model of biogas.Finally，we put forward some suggestions of the development of comprehensive utilization of biogas in the future of China.

Key words comprehensive utilization of biogas；rural energy；environmental protection；sustainable development

隨著社會的進步和發展，能源短缺問題和環境污染問題已然成為阻礙我國農村經濟建設和農村生態環境建設的突出問題，沼氣的出現為人類打破這些問題提供了很好的方向。

沼氣最初進入人們的視野主要是作為一種清潔燃料，是為農村解決用能問題的一種手段。隨著沼氣行業的不斷發展和進步，人們發現沼氣除了可以作為能源使用外，還有其他更為重要的作用，并以此逐步形成了現在的沼氣綜合利用技術[1]。由于我國地形廣袤以及自然生態條件的差異，不同地區的沼氣綜合利用模式也不盡相同。

1 幾種典型的沼氣綜合利用模式

1.1 北方“四位一體”沼氣綜合利用模式

北方地區由于冬季寒冷，受天氣的影響，沼氣池產氣效果不好。因此，為避免低溫帶來的影響，形成了以沼氣為紐帶，以太陽能為動力，將沼氣池、豬雞禽舍、廁所、日光溫室這4個元素優化組合在一起的生態農業模式[2]。這種模式不但有效結合了種植業和養殖業的特點，避免了資源浪費和環境污染，提高了土地利用率，形成了一個良性的生態循環體系。在這種模式中，日光溫室是主體結構，為沼氣池和圈舍提供良好的光照、溫度以及濕度，沼氣池建在畜禽舍的下面，是連接各個部分的樞紐，人畜糞便和蔬菜、水果的廢棄物進入沼氣池發酵產生沼氣和沼液、沼渣，沼氣燃燒形成的二氧化碳促進了蔬果增產，沼液、沼渣是極好的有機生物農藥，減少了化肥、農藥的使用，同時蔬菜和畜禽所呼出的氧氣和二氧化碳進行互補[3]。其基本技術路線見圖1。

1.2 南方“豬—沼—果”沼氣綜合利用模式

“豬—沼—果”模式，主要是以養殖業為龍頭，以沼氣建設為中心，結合果、蔬、漁等產業發展起來的沼氣綜合利用模式。這種模式是利用豬糞和秸稈等農業廢棄物作為原料在沼氣池發酵，產生的沼氣為農戶提供能源，可進行煮飯照明，利用剩余的發酵殘留物即沼液、沼渣進行浸種、施肥、養豬、喂魚等行為[4]。其基本技術路線見圖2。

1.3 西北“五配套”沼氣綜合利用模式

西北地區屬于干旱、半干旱地區，和南北地區都不太一樣，因而由科學研究者設計了針對西北地區的“五配套”模式，也就是以沼氣池、太陽能暖圈、衛生戶廁、集水系統（水窖）和滴灌系統為特征的沼氣綜合利用模式。這種模式的特點就在于沼液、沼渣需要隨著集水系統和滴灌系統的作用向果樹施肥，把農村生產用肥和生活用能結合在了一起[1，5]。其基本技術路線見圖3。

2 沼氣綜合利用技術的效益分析

2.1 經濟效益

2.1.1 直接經濟效益。沼氣作為生活用能最廣泛的應用就是用作燃料和照明。據資料顯示，沼氣的熱值為2.18×104～2.77×104 kJ/m3，與空氣混合燃燒時溫度可以高達1 200 ℃。以原煤為例，由于沼氣灶的熱效率是煤氣灶熱效率的2倍，每 1 m3沼氣相當于3.3 kg的原煤，若按照8 m3的沼氣池 1年產350 m3的沼氣計算，1年可節約1 155 kg原煤，1 kg原煤按0.4元計算，1年可節省462元[1，4]。

2.1.2 沼肥在種植業上的經濟效益。沼肥是由人畜糞便、秸稈等多種有機物經過厭氧發酵形成沼氣的殘留物。相關結果表明，沼肥中富含多種營養成分和生物活性物質，可以進行沼液浸種，給作物提供肥力，利于作物的增產增收，而且能有效預防、抑制跟殺死病蟲，提高作物的抗逆性，因而在種植過程中減少了化肥、農藥的使用量，降低了生產成本，提高了產品品質和市場競爭力，具有顯著的經濟效益[6]。

2.1.3 沼肥在養殖業上的經濟效益。沼肥包括沼液和沼渣，一般是用沼液喂養動物。有研究表明，添加了沼液的飼料，其營養豐富，還有動物生長所必需的氨基酸，還有多種水解酶、B族維生素、多種微量元素等，經過實踐也證實了利用沼液養豬、養魚等可以促進動物的生長發育，縮短飼養時間，降低成本，提高出欄率，產生良好的經濟效益[4，6]。

2.1.4 其他方面的經濟效益。沼氣除了作為燃料和照明外，還可以利用沼氣的熱能進行溫室種植、養殖和加工農副產品，同時還可作為氣體調節劑，用于水果、蔬菜和糧食的保鮮與儲存[4，7]。這些都是沼氣綜合利用所帶來的經濟效益。

2.2 生態效益

2.2.1 保護自然資源。自然資源是一個國家國民經濟和社會發展的物質基礎[8]，是走可持續發展路線的無法忽略的嚴峻問題。因此，保護自然資源是工作的重中之重。沼氣進入農村以后，隨著國家政策的支持，越來越多的農戶選擇使用沼氣，極大地減少了薪柴和礦石燃料的消耗，降低了森林的低價值消耗，節約了不可再生能源，有利于生態環境的恢復與改善。

2.2.2 減少環境污染。過去農村普遍呈現“臟、亂、差”的狀態，路邊到處是堆積的秸稈等農業廢棄物，畜禽舍的糞便因長時間無人清理而臭氣熏天，有的農戶廚房門口還堆有薪柴和煤球，做飯時煙霧繚繞，導致整體環境極差。但這一情況隨著沼氣的使用而改變了很多，沼氣池把這些廢物充分利用起來，變廢為寶，解決了農村用能問題；由于薪柴、煤炭等不完全燃燒產生的一氧化碳和二氧化硫等有害氣體的排放所造成的空氣污染也得到了改善。

除此之外，化肥、農藥在生產、銷售、運輸、使用、儲存和廢棄等多個環節都存在對環境的危害。過度使用化肥、農藥不但對人體有害，破壞生態平衡，威脅生物多樣性[9]，而且還對土壤和水資源造成了污染。鑒于沼肥對農作物的優良效果，人們更愿用沼肥，從而減弱了人們對化肥、農藥的依賴性。

2.2.3 改良土壤土質。近年來，我國土地荒漠化、鹽堿化等現象嚴重，在農村還有大量土地被化肥、農藥所污染，影響土壤品質，致使農作物品質下降甚至減產。沼氣綜合利用為農業生產提供了大量的土壤改良劑——有機肥，即沼液、沼渣。根據相關學者的研究發現，沼渣中有機質含量為28%～50%，腐植酸含量為10%～20%，半纖維素含量為28%～34%，纖維素含量為13%～17%，木質素含量為11%～15%，全氮含量為 0.8%～2.0%，全磷含量為0.4%～1.2%，全鉀含量為0.6%～2.0%，此外還含有少量的微量元素及礦物質元素。長期施用沼肥，可有效改善土壤的孔隙度、容重等理化性質，提高土壤的有機質含量，增強土壤肥力，恢復土壤生態環境，促進作物生長[9]。

2.3 社會效益

2.3.1 促進了沼氣池的使用和效益發揮。沼氣池的建設在我國農村非常普遍，但是使用率卻不高，發展也已經到了瓶頸期。而沼氣綜合利用的開展，可以充分發揮沼氣的多功能性，獲得顯著的綜合效益，激發廣大農民對沼氣池建設和使用的積極性，提高沼氣池的使用效率[10]。

2.3.2 促進了農業的可持續發展。沼氣綜合利用以沼氣池為紐帶，結合種養殖業循環發展，為農村提供了能源、飼料和肥料，降低了生產成本，解決了農村用能難和動植物產品產量低的問題，為提高農民的生活水平提供了有力保障。同時，減輕了對自然資源的壓力，降低了森林的低價值消耗，保護了生態環境，促進了農業可持續發展，形成了人與自然和諧相處的良好局面[7，11]。

2.3.3 加快了農村文明建設。沼氣綜合利用的生態循環體系改變了農村傳統的做飯方式，減輕了農民的勞動強度，節約了時間；改變了整體的村容村貌，以往的“臟、亂、差”現象不復存在，一些寄生蟲和病菌在沼氣池內被殺死，減少了冷熱病傳染，提高了農民的健康水平[12]；改變了農民的思想，使其認識到科學技術的重要性，解放了農民本身的思想束縛。

3 沼氣綜合利用的發展建議

沼氣綜合利用把循環體系引入到農業當中，使種植業、養殖業和能源緊密聯系在一起，實現了農業的資源化、集約化，還獲得了較高的經濟效益、生態效益和社會效益，減緩了資源短缺和環境污染等問題，有利地促進了農業可持續發展。我國應大力推廣沼氣綜合利用技術的發展，除了政府給予的支持外，還應參考以下建議。

3.1 因地制宜建立示范區

在推廣沼氣綜合利用技術時，未開展沼氣綜合利用的縣、市可以向已發展較好的縣、市“取經”，選擇本地適宜生長的果樹和畜禽，建設示范區，通過以點帶面，輻射周邊地區。同時，要針對不同地區的不同氣候條件做出調整，避免因可控因素導致沼氣綜合利用項目的停止運行。例如：北方冬天寒冷，可以依靠太陽能輔助增溫使沼氣池正常產氣等。

3.2 實現農民、企業和科研單位的緊密聯系

現代化農業是現在也是未來的走向，小規模家庭作業已逐步不再適合我國未來農業發展的道路。開展以大中型沼氣工程為紐帶的沼氣綜合利用項目是未來農業產業發展的趨勢，在這一過程中，農民、企業和科研機構都扮演著不可或缺的角色。農民需要提供土地和勞動力，企業需要提供資金支持，科研機構需要提供技術支撐，三者相結合才能更好地實現共贏。

4 參考文獻

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[3] 孫貝烈，陳叢斌，劉洋.北方“四位一體”上臺農業模式標準化結構設計[J].中國生態農業學報，2008，16（5）：1279-1282.

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[6] 張無敵，宋洪川，尹芳，等.沼氣發酵與綜合利用[M].昆明：云南科技出版社，2004.

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