新农村建设中沼气利用调查及发展趋势研究

陶庆斌，张凌云，伍晓赞，顾滕锋，汪金辉

（1.中南大学 物理与电子学院，湖南 长沙410083；2.中南大学 绿色科技协会，湖南 长沙410083）

1 引言

近年来，随着社会主义新农村建设的步伐越来越快，农村能源的短缺、环境污染和农业结构不合理等问题日益突出。与此同时，我国国民经济和社会发展“十二五”规划中对农村可持续发展提出了更高要求。“十二五”明确要求大力发展沼气、作物秸秆及林业废弃物利用等生物质能以加强农村能源建设、治理农药、化肥和农膜等面源污染，加快推动农村垃圾集中处理和全面推进畜禽养殖污染防治［1］。

沼气作为我国农村地区清洁能源的主要组成部分，是连接养殖和种植业的资源循环链条［2］。沼气利用在能源供应、环境治理和生态农业等方面的作用日益显现。为了解沼气利用在环境治理和生态农业中的具体作用，总结沼气利用推广经验以及发现需要改进完善的地方，笔者深入到包括金龙村、金塘村在内的多个湖南省省级示范村进行了调研。

2 沼气利用在环境治理中的作用

生态农业建设的实质就是建立一个与人类生存相和谐的经济、高效的农业生产循环系统。沼气利用正满足了这一要求，通过提供有机肥使种植、养殖相互促进，能量循环多级利用，生产、生活协调发展［6］。

户型沼气池中的沼渣和养殖区的畜禽粪便可掺入生物垫料在贮存堆沤场发酵变成有机肥料。这种有机肥不仅具有速效、营养能力强、养分可利用率高、自然环保等优点，而且能够增强作物抗旱、防冻能力，同时还能改良土壤。这些有机肥料深受种植大户和蔬菜基地的欢迎，金龙村的农户除去自家用于种菜，种田外的其他有机肥料全部以600元／t的价格卖给当地蔬菜公司。由于有机肥料处于供不应求的状态，所以各公司竞争收购，并且收购价格有上涨趋势。

金塘村建有肥水配送工程。养殖户的养殖粪水进入到氧化塘中发酵处理，然后将在氧化塘中经过处理的肥水通过肥水配送工程中的沟道输送到种植园和蔬菜基地，然后利用喷灌和滴灌的方式将肥水施予种植物，从而达到了高效施肥以及环保安全的效果。

可以看到，沼气利用能为生态农业提供优质和充足的肥料，极大促进了生态农业的发展。同时，生态农业的发展又为当地居民带来了经济效益和就业岗位，改善了农村的发展方式。

2.1 户型沼气池可以处理部分生活垃圾

目前大部分农村地区都采用的是“户分类、村收集、乡中转、市处理”的垃圾集中处理模式，即农户先对垃圾进行分类存放，垃圾大致分为可回收垃圾、有害垃圾、有机垃圾和其他垃圾，详见图1。可回收垃圾出售给废品回收中心；有害垃圾由村里的保洁员负责集中收集，由乡（镇）负责统一运送到专业处理中心［3］；有机垃圾和其他垃圾分别放入家门口固定的垃圾存放处，村里的保洁员负责将其运到乡（镇）的垃圾中转站，垃圾运送工具为人力拖车或者小型农用机动车。乡（镇）的垃圾中转站对垃圾进行压缩后再用封闭式自卸车运送到县（市）的垃圾处理场或者垃圾发电站。

图1 农村垃圾分类处理

包括蔬菜蔸叶、瓜果皮、剩饭剩菜以及鸡鸭鱼等动物内脏在内的有机垃圾是可以通过入户型沼气池经厌氧发酵处理的，同时产生沼气。户型沼气池是指可制取满足一户4～6口之家生活所需沼气的厌氧发酵装置，其容积一般在6～10m3并配套有贮气池。这样，生活垃圾在源头就通过沼气池的处理实现了减量化。

2.2 “户型沼气池＋四格小池”系统可以处理生活污水和畜禽粪水

生活污水是指居民在日常生活中产生的废水，包括厕所粪尿、家庭洗涤污水等。厕所粪尿因含有大量病原菌一直以来都是农村环境污染的一个重要部分，而家庭洗涤污水也因含有磷等元素成为导致农村水体污染的主要原因之一。因此，生活污水的处理在农村环境治理中显得尤为重要。

利用“户型沼气池＋四格小池”系统可以处理生活污水，即通过将厕所粪尿通过管道引入到户型沼气池中厌氧发酵进行处理，而把家庭洗涤污水则引入到“四格小池”中进行处理。“四格小池”是由金塘村提出的一种分散型农村生活污水处理技术，包括了沉淀池、消化池、废水池和人工湿地4个部分，利用沉淀、过滤、净化等处理技术，消除有机质，使各项出水指标达到国家排放标准。

由于厕所粪尿无法为户型沼气池提供足够的原料，所以建有沼气池的农户需要养猪等畜禽或者从养殖场托运畜禽粪水以满足沼气池发酵所需。因此，户型沼气池对于户型畜禽养殖污染治理也起到了很重要的作用。

2.3 “大中型沼气工程＋人工湿地”系统可以处理中大型养殖场畜禽污水

中大型养殖场畜禽污染源主要是畜禽粪便和粪尿污水。通过机械强化发酵制肥法对畜禽粪便进行处理，即将畜禽粪便先堆沤干化一段时间，然后利用快速发酵机来加速干粪发酵生产出有机肥。然而，在冲洗清理养殖区时产生的大量的粪尿污水由于发酵效率低一般都直接排放到田间，造成了农村的环境污染，破坏了生态平衡，有碍于新农村建设，也必将带来企业的经济损失和限制可持续发展［4］。

粪尿污水的发酵效率低和户型沼气池容积有限等因素导致粪尿污水不能采用户型沼气池处理。湖南百宜原种猪有限公司采取了“大中型沼气工程＋人工湿地”系统来处理畜禽污水。该中型沼气工程建有600m3沼气厌氧发酵池和两个100m3的储气池以及配套了发电装置，年处理粪尿污水2.2万t，产生沼气9.9万m3，年发电10.3万kW·h。该公司在养殖区布满管道用于输送粪尿污水到沼气池中。粪尿污水在沼气池发酵后会产生大量的沼气，还包括沼渣和沼水。这些沼渣和沼水不能像户型沼气池那样大部分存留在池中，大中型沼气池中产生的沼渣和沼水必须及时排放出去，将其排放到人工湿地中，通过沉淀、厌氧和净化等处理达到标准后排放。人工湿地是一种合理利用生态系统的净化功能，通过人工在不同材质、不同粒径配比的基质填料上种植特定的净化植物，形成可控制的和工程化的湿地生态系统。通过光合作用使植物根区及根网带形成富氧区，促使床体内微生物大量繁殖，通过微生物生活动的分解和和植物的吸收吸附及分泌物的杀菌等作用，使污水得以净化［5］。人工湿地的占地面积与养殖场的粪尿污水量有关，处理的时间一般为一个月左右。

3 沼气利用发展趋势研究

3.1 沼气后续服务将朝物业化发展

沼气池的原料可以来自农户自家养的猪等畜禽的粪便污水或者周围养殖场的畜禽粪水。调研发现一般经济基础较好的农户不愿意养猪而是从周围养殖场托运畜禽粪水用于沼气发酵。深入分析可得，如果将该种供料模式推广，由公司来负责各户的沼气池供料，这样将极大方便农户利用沼气，从而打破“只有养猪才能用沼气”的传统，使沼气利用愈加方便，该模式统称为“沼气物业化管理”。

沼气物业化管理是指沼气池的管理者按照合同或者协议、管理标准、规章制度等对沼气池实施全方位的管理和维护以及供料，保证沼气池的常年正常使用。它是市场经济的产物，具有一般物业管理的特征，即系统性、长期性和效用性，同时又具备沼气行业特有的属性［7］。

沼气物业化管理可以通过沼气服务公司来实现。沼气服务公司的重点是对沼气集中性建设、规模化发展的地区提供专业化的服务。其基本任务包括现有可再生能源服务网点中沼气服务方面的所有工作，以及物料供应，即建设沼气池、后期维护和维修以及沼气池原料的供应。物料供应就是公司为没有原料或者缺少原料的农户提供长期稳定的原料，同时定期的清理沼气池中的残渣。也就是说农户不用管沼气池的任何事情，只要打开厨房里的灶具开关就能正常使用，像使用煤气一样的方便，沼气的管理全盘由沼气服务公司负责。

3.2 沼气利用将朝大中型集中供气发展

大中型沼气集中供气不仅能够为周边农户提供生活能源，而且推进人畜粪便、农作物秸秆、生活垃圾和污水的综合治理和转化。调研也发现，金塘村所建设的沼气集中供气工程是以政府为主导的，其初衷是为治理当地畜禽养殖污染而湖南百宜原种猪有限公司的大型沼气工程是以企业为主导的。沼气集中供气可以由政府主导，也可以由企业主导，但在一定程度来说，企业主导将是沼气集中供气行业的活力更强。从全国来看，北京、济宁等地区已经建设了多个大中型集中供气工程，积累了丰富的经验。从技术方面来说，沼气集中供气技术是比较成熟的，可借鉴的地方比较多。从发展前景来说，在广大农村的市场是不可估量的。

4 对策与建议

4.1 出台优惠政策保证沼气利用

目前，以政府主导的沼气服务体系存在着加重政府负担、办事效率低、服务质量得不到保障等问题。同时，新能源的开发利用迫在眉睫，要想在新能源利用领域有所突破，那么政府就必须要放宽政策，积极鼓励企业向沼气利用行业进军。放宽政策就是能够整合当前的服务网点，或者直接由企业接管。其次，要从政策保障企业资金的顺利流入到沼气行业中，并且鼓励居民接受由企业提供的服务；最后，政策应该还能保证业务合同的签订以及减免一定的税收，以鼓励企业积极投资于沼气利用行业中。

4.2 鼓励青年在沼气服务行业创业

当前各地正在竭力发展可代替煤、天然气的新能源。作为重要新能源之一的沼气也在快速的发展，因此沼气服务行业是有着光明前景的行业。现今的沼气后续服务体系主要由政府主导，当政策有变时，青年人尤其是大学生不应该错过这样一个好的创业机会。

沼气服务公司具有与政府协同性强、投入成本低、劳动力需求大等特点。青年人在创业时要考虑能否得到政策的支持，能否有足够的劳动力这两大问题。另外，以企业主导的沼气服务公司目前还不多，在企业管理方面可借鉴性的东西挺少的，需要在创业过程不断地探索与实践。

4.3 鼓励企业在沼气集中供气行业投资

由于沼气集中供气行业适宜于在沼气池建设量少的地方发展，而目前在中国广大农村大部分地区的沼气池建设都不太完善，所以沼气集中供气的前景远远大于沼气服务行业。沼气集中供气除了与政府协同性强外，还具有投资大、技术高两个显著特点。大中型沼气池的建设和运营费用都是巨大的，所以该行业更加适合于资金雄厚的公司。另外，沼气池的建设和维护技术也要求高，需要聘请专门的技术人员。

沼气集中供气方面的企业投资分为3类：非养殖企业单独投资开发，沼气池原料向养殖场和农户收集购买；另一类是非养殖企业和养殖企业共同开发，非养殖企业提供资金与技术，养殖企业提供原料；还有一类是养殖企业充分发挥其原料优势自主单独开发。总体来说，第1类型企业投资在原料供应上存在问题，第3类可能在资金上存在问题，只有第2类是比较适合企业投资的，非养殖企业和养殖企业共同开发能营造“共赢”局面。

［1］田一谷.我国国民经济和社会发展十二五规划纲要（摘要）［J］.农业工程，2011，1（1）：27～28.

［2］李景明，薛 梅.中国沼气产业发展的回顾与展望［J］.可再生能源，2010，28（3）：121～122.

［3］陈 军.农村垃圾处理模式探讨［J］.江苏环境科技，2007，20（2）：222～223.

［4］鲍利峰，石剑华，李志国，等.赤峰地区畜禽粪便污染状况及综合治理，［J］.内蒙古农业科技，2007（5）：65～66.

［5］侯小健，陈 珊.海南生活污水人工湿地处理项目启动让污水变清［EB／OL］.［2008-11-09］.http：／／news.qq.com／a／20081109／000325.html.

［6］胡小平.推广沼气综合利用促进农业持续发展［J］.中国沼气，2001，19（3）：36～37.

［7］葛勇进，杨 胜.为沼气产业可持续发展提供保障——农村户用沼气后续管理模式的调查与探讨［J］.中国沼气，2010，28（2）：90～91.