沼气综合利用项目模式分析与发展建议

李紫薇+伍艳萍+王昌梅+赵兴玲+柳静+杨红+刘士清+尹芳+张无敌

摘要 我国农村经济近几年的发展相较于早前较为快速，造成了部分农村的农业生态环境污染现象日益严峻，森林的低价值消耗、土壤肥力下降、水体污染等问题给农民带来了极大的困扰。随着农村沼气行业的快速发展，沼气综合利用技术越来越受到重视。首先本文通过对比北方“四位一体”、南方“猪—沼—果”以及西北“五配套”这3种不同区域、不同气候的沼气综合利用模式，阐述了它们各自的不同特点及其基本技术路线；其次分析了沼气综合利用模式所带来的经济效益、生态效益和社会效益；最后针对我国的国情提出了几点关于沼气综合利用发展的建议。

关键词 沼气综合利用；农村能源；环境保护；可持续发展

中图分类号 S216.4 文献标识码 A 文章编号 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

随着社会的进步和发展，能源短缺问题和环境污染问题已然成为阻碍我国农村经济建设和农村生态环境建设的突出问题，沼气的出现为人类打破这些问题提供了很好的方向。

沼气最初进入人们的视野主要是作为一种清洁燃料，是为农村解决用能问题的一种手段。随着沼气行业的不断发展和进步，人们发现沼气除了可以作为能源使用外，还有其他更为重要的作用，并以此逐步形成了现在的沼气综合利用技术[1]。由于我国地形广袤以及自然生态条件的差异，不同地区的沼气综合利用模式也不尽相同。

1 几种典型的沼气综合利用模式

1.1 北方“四位一体”沼气综合利用模式

北方地区由于冬季寒冷，受天气的影响，沼气池产气效果不好。因此，为避免低温带来的影响，形成了以沼气为纽带，以太阳能为动力，将沼气池、猪鸡禽舍、厕所、日光温室这4个元素优化组合在一起的生态农业模式[2]。这种模式不但有效结合了种植业和养殖业的特点，避免了资源浪费和环境污染，提高了土地利用率，形成了一个良性的生态循环体系。在这种模式中，日光温室是主体结构，为沼气池和圈舍提供良好的光照、温度以及湿度，沼气池建在畜禽舍的下面，是连接各个部分的枢纽，人畜粪便和蔬菜、水果的废弃物进入沼气池发酵产生沼气和沼液、沼渣，沼气燃烧形成的二氧化碳促进了蔬果增产，沼液、沼渣是极好的有机生物农药，减少了化肥、农药的使用，同时蔬菜和畜禽所呼出的氧气和二氧化碳进行互补[3]。其基本技术路线见图1。

1.2 南方“猪—沼—果”沼氣综合利用模式

“猪—沼—果”模式，主要是以养殖业为龙头，以沼气建设为中心，结合果、蔬、渔等产业发展起来的沼气综合利用模式。这种模式是利用猪粪和秸秆等农业废弃物作为原料在沼气池发酵，产生的沼气为农户提供能源，可进行煮饭照明，利用剩余的发酵残留物即沼液、沼渣进行浸种、施肥、养猪、喂鱼等行为[4]。其基本技术路线见图2。

1.3 西北“五配套”沼气综合利用模式

西北地区属于干旱、半干旱地区，和南北地区都不太一样，因而由科学研究者设计了针对西北地区的“五配套”模式，也就是以沼气池、太阳能暖圈、卫生户厕、集水系统（水窖）和滴灌系统为特征的沼气综合利用模式。这种模式的特点就在于沼液、沼渣需要随着集水系统和滴灌系统的作用向果树施肥，把农村生产用肥和生活用能结合在了一起[1，5]。其基本技术路线见图3。

2 沼气综合利用技术的效益分析

2.1 经济效益

2.1.1 直接经济效益。沼气作为生活用能最广泛的应用就是用作燃料和照明。据资料显示，沼气的热值为2.18×104～2.77×104 kJ/m3，与空气混合燃烧时温度可以高达1 200 ℃。以原煤为例，由于沼气灶的热效率是煤气灶热效率的2倍，每 1 m3沼气相当于3.3 kg的原煤，若按照8 m3的沼气池 1年产350 m3的沼气计算，1年可节约1 155 kg原煤，1 kg原煤按0.4元计算，1年可节省462元[1，4]。

2.1.2 沼肥在种植业上的经济效益。沼肥是由人畜粪便、秸秆等多种有机物经过厌氧发酵形成沼气的残留物。相关结果表明，沼肥中富含多种营养成分和生物活性物质，可以进行沼液浸种，给作物提供肥力，利于作物的增产增收，而且能有效预防、抑制跟杀死病虫，提高作物的抗逆性，因而在种植过程中减少了化肥、农药的使用量，降低了生产成本，提高了产品品质和市场竞争力，具有显著的经济效益[6]。

2.1.3 沼肥在养殖业上的经济效益。沼肥包括沼液和沼渣，一般是用沼液喂养动物。有研究表明，添加了沼液的饲料，其营养丰富，还有动物生长所必需的氨基酸，还有多种水解酶、B族维生素、多种微量元素等，经过实践也证实了利用沼液养猪、养鱼等可以促进动物的生长发育，缩短饲养时间，降低成本，提高出栏率，产生良好的经济效益[4，6]。

2.1.4 其他方面的经济效益。沼气除了作为燃料和照明外，还可以利用沼气的热能进行温室种植、养殖和加工农副产品，同时还可作为气体调节剂，用于水果、蔬菜和粮食的保鲜与储存[4，7]。这些都是沼气综合利用所带来的经济效益。

2.2 生态效益

2.2.1 保护自然资源。自然资源是一个国家国民经济和社会发展的物质基础[8]，是走可持续发展路线的无法忽略的严峻问题。因此，保护自然资源是工作的重中之重。沼气进入农村以后，随着国家政策的支持，越来越多的农户选择使用沼气，极大地减少了薪柴和矿石燃料的消耗，降低了森林的低价值消耗，节约了不可再生能源，有利于生态环境的恢复与改善。

2.2.2 减少环境污染。过去农村普遍呈现“脏、乱、差”的状态，路边到处是堆积的秸秆等农业废弃物，畜禽舍的粪便因长时间无人清理而臭气熏天，有的农户厨房门口还堆有薪柴和煤球，做饭时烟雾缭绕，导致整体环境极差。但这一情况随着沼气的使用而改变了很多，沼气池把这些废物充分利用起来，变废为宝，解决了农村用能问题；由于薪柴、煤炭等不完全燃烧产生的一氧化碳和二氧化硫等有害气体的排放所造成的空气污染也得到了改善。

除此之外，化肥、农药在生产、销售、运输、使用、储存和废弃等多个环节都存在对环境的危害。过度使用化肥、农药不但对人体有害，破坏生态平衡，威胁生物多样性[9]，而且还对土壤和水资源造成了污染。鉴于沼肥对农作物的优良效果，人们更愿用沼肥，从而减弱了人们对化肥、农药的依赖性。

2.2.3 改良土壤土质。近年来，我国土地荒漠化、盐碱化等现象严重，在农村还有大量土地被化肥、农药所污染，影响土壤品质，致使农作物品质下降甚至减产。沼气综合利用为农业生产提供了大量的土壤改良剂——有机肥，即沼液、沼渣。根据相关学者的研究发现，沼渣中有机质含量为28%～50%，腐植酸含量为10%～20%，半纤维素含量为28%～34%，纤维素含量为13%～17%，木质素含量为11%～15%，全氮含量为 0.8%～2.0%，全磷含量为0.4%～1.2%，全钾含量为0.6%～2.0%，此外还含有少量的微量元素及矿物质元素。长期施用沼肥，可有效改善土壤的孔隙度、容重等理化性质，提高土壤的有机质含量，增强土壤肥力，恢复土壤生态环境，促进作物生长[9]。

2.3 社会效益

2.3.1 促进了沼气池的使用和效益发挥。沼气池的建设在我国农村非常普遍，但是使用率却不高，发展也已经到了瓶颈期。而沼气综合利用的开展，可以充分发挥沼气的多功能性，获得显著的综合效益，激发广大农民对沼气池建设和使用的积极性，提高沼气池的使用效率[10]。

2.3.2 促进了农业的可持续发展。沼气综合利用以沼气池为纽带，结合种养殖业循环发展，为农村提供了能源、饲料和肥料，降低了生产成本，解决了农村用能难和动植物产品产量低的问题，为提高农民的生活水平提供了有力保障。同时，减轻了对自然资源的压力，降低了森林的低价值消耗，保护了生态环境，促进了农业可持续发展，形成了人与自然和谐相处的良好局面[7，11]。

2.3.3 加快了农村文明建设。沼气综合利用的生态循环体系改变了农村传统的做饭方式，减轻了农民的劳动强度，节约了时间；改变了整体的村容村貌，以往的“脏、乱、差”现象不复存在，一些寄生虫和病菌在沼气池内被杀死，减少了冷热病传染，提高了农民的健康水平[12]；改变了农民的思想，使其认识到科学技术的重要性，解放了农民本身的思想束缚。

3 沼气综合利用的发展建议

沼气综合利用把循环体系引入到农业当中，使种植业、养殖业和能源紧密联系在一起，实现了农业的资源化、集约化，还获得了较高的经济效益、生态效益和社会效益，减缓了资源短缺和环境污染等问题，有利地促进了农业可持续发展。我国应大力推广沼气综合利用技术的发展，除了政府给予的支持外，还应参考以下建议。

3.1 因地制宜建立示范区

在推广沼气综合利用技术时，未开展沼气综合利用的县、市可以向已发展较好的县、市“取经”，选择本地适宜生长的果树和畜禽，建设示范区，通过以点带面，辐射周边地区。同时，要针对不同地区的不同气候条件做出调整，避免因可控因素导致沼气综合利用项目的停止运行。例如：北方冬天寒冷，可以依靠太阳能辅助增温使沼气池正常产气等。

3.2 实现农民、企业和科研单位的紧密联系

现代化农业是现在也是未来的走向，小规模家庭作业已逐步不再适合我国未来农业发展的道路。开展以大中型沼气工程为纽带的沼气综合利用项目是未来农业产业发展的趋势，在这一过程中，农民、企业和科研机构都扮演着不可或缺的角色。农民需要提供土地和劳动力，企业需要提供资金支持，科研机构需要提供技术支撑，三者相结合才能更好地实现共赢。

4 参考文献

[1] 刘叶志.农村户用沼气综合利用的经济效益评价[J].中国农学通报，2009，25（1）：264-267.

[2] 李金才，邱建军，任天志，等.北方“四位一体”生态农业模式功能与效益分析研究[J].中国农业资源与区划，2009，30（3）：46-50.

[3] 孙贝烈，陈丛斌，刘洋.北方“四位一体”上台农业模式标准化结构设计[J].中国生态农业学报，2008，16（5）：1279-1282.

[4] 张无敌，尹芳，李建昌，等.农村沼气综合利用[M].北京：化學工业出版社，2009.

[5] 薛庆玲，王惠生，刘艳敏，等.以沼气为纽带的生态养牛模式的构建[J].中国牛业科学，2009，35（3）：77-81.

[6] 张无敌，宋洪川，尹芳，等.沼气发酵与综合利用[M].昆明：云南科技出版社，2004.

[7] 尹芳，张无敌，宋洪川，等.沼气综合利用技术[M].昆明：云南科技出版社，2004.

[8] 张德义.为拯救人类生存环境而共同努力[J].当代石油石化，1997（5）：66-68.

[9] 陶红歌，李学波，赵廷林.沼肥与生态农业[J].可再生能源，2003（2）：37-38.

[10] 赵凯.河北省沼肥综合利用现状及发展对策分析[C]//2012年中国沼气学会学术年会论文集.上海：中国沼气学会，2012：46-48.

[11] 时红帅.浅析我国生态环境现状与走可持续发展道路的必然性[J].环境与生活，2014（22）：288.

[12] 张无敌，宋洪川，尹芳.沼气发酵残留物综合利用技术[M].昆明：云南科技出版社，2003.