商丘市梁园区沼气池应用分析

商丘市梁园区农业畜牧局 袁中明

商丘市梁园区沼气池应用分析

商丘市梁园区农业畜牧局 袁中明

河南省农村能源环境保护总站 主办

河南是一个农业生产大省，长期以来，农村地区家庭能源燃料供应基本上是以秸秆、薪柴和煤炭为主，这种传统低效率高耗能模式不仅浪费资源，而且破坏农村的生态环境。近年来，随着我国能源紧张局势的加剧和对改善农村生态环境的重视，各种可再生能源的开发利用得到较快的发展，清洁新能源——沼气在农村逐步得到利用。

一、沼气池分析

农村沼气池是一个综合系统，它通过人畜粪便等有机物在沼气池中厌氧发酵，产生富含甲烷的可燃气体，同时产生沼液和沼渣作为耕地有机肥料。

以商丘市梁园区2016年农村建设沼气工程为例：池为8 m3的沼气池，遵循“三结合”原则，即圈舍、沼气池、厕所相互连通，使得人畜粪便直接入池，常年发酵，全年运行。产气量与发酵温度有关，梁园区处于淮河以北地区全年平均温度适中，产气量约达300 m3。

沼气填料也可利用农作物秸秆，农业秸秆中不同作物秸秆利用方式不一样，梁园区当地农业作物以小麦、玉米为主。以前当地秸秆多以焚烧处理，产生较大污染，更易造成火灾。

二、沼气池应用与作物秸秆随意焚烧比较

将秸秆发酵制取沼气与秸秆随意燃烧能量利用效率做比较。

秸秆等生物质用于发酵生产沼气因所用的原料不同产气量会有所不同（见表1），常用原料每千克干物质的产气潜力为0.3～0.5 m3，但每千克物质的实际产气量只为相应干物质产气量的60%。

表1 不同原料干物质的产气量3单位：m/kg

秸秆粪便发酵产气量平均值计算，每千克干物质产气量为0.285 m3，根据沼气科学研究测定，沼气发热量为22 000 kJ/m3，燃烧的热效率为40%～60%，每千克物质发酵所产生的沼气燃烧的有效热量为2508～3762 kJ。

由于按照传统秸秆燃烧热效率8%，柴灶热效率为20%～25%，直接燃烧有效热量为：1240～3100 kJ。

综上所述，沼气池发酵能源利用率为直接燃烧的1.2～2.0倍。

三、沼气池效益分析

（一）直接能源效益

商丘市梁园区农村住户一般为3～5人，每天需要使用1 m3的沼气，折合成热值为0.741 kg标准煤，则年节约能源275 kg的标准煤。根据表2不同燃料燃烧的热效率。

表2 不同燃料燃烧的热效率

300立方米的沼气按照等效热计算，可替代秸秆1270 kg、薪柴938 kg 、煤炭660 kg、液化气124 kg。

（二）直接经济效益

沼气池的经济效益主要体现在能源经济效益、沼肥经济效益和环境保护效益上。

1.能源经济效益。按照有效热替代方法计算所产沼气与其他能源形式替代量。由于不同地区不同时期，沼气所替代能源种类价格有所变化，其经济效益也是有所区别的，取商丘市2016年度，沼气分别替代秸秆、薪柴、煤炭、液化气，则可分别节约295元、318元、346元和752元。

2.沼肥经济效益。沼肥是人畜粪便通过厌氧发酵制取沼气后的残留物，包括沼液和沼渣，包含有丰富的有机质、腐植酸、氨基酸、氮磷钾等活性物质。养分全，矿质化和腐殖化程度高，可作基肥、追肥、食用菌培养基等，能有效促进作物增产，防治病虫害。

当地1个8 m3的沼气池，年产沼渣4500 kg，沼液20 000 kg。沼肥中全氮、全磷、全钾平均值约为6.35%，1.10%，4.52%；可替代商丘当地市场的尿素、五氧化二磷、氯化钾肥料的价值分别为68.70元、11.8元和58.5元，共计139.0元。

3.环境保护效益。沼气池储存人畜粪便等生活垃圾，改善农村环境，对人畜疾病有显著效果。例如，2005年4月发生在四川省资阳县的猪链球菌病，已建沼气中猪和人无一例感染。根据中国卫生中心调查，共抽取样本1654户，其中有1215户建沼气池，未建439户。结果显示，运行3个月以上沼气池发酵液中的寄生虫卵阳性率为零，达到了粪便无害化的国家标准。未建沼气池户蛔虫病、钩虫病、肠道传染病分别是已建沼气池户的2.9倍、3.85倍和9.75倍。未建沼气池户庭院蚊蝇孳生是已建的2.15倍。

四、结论

通过入户调查的数据分析表明，梁园区农户对沼气池的利用产生较好的经济效益和显著的生态效益。

（一）经济效益

户用型沼气池建设主要替代了部分秸秆、薪柴、煤气和液化气的使用，将畜牧业和种植业科学合理地利用起来，使农业生态系统内做到物质良性循环，能量多级利用，达到高效、低耗的目的。畜牧业和种植业的合理利用一定程度上使农村家庭人均耗用能源显著下降，同时还可以改善农村用能结构，有利于促进农业生产发展，促进种植、养殖业生产发展，达到农业增效、农民增收的目的。

（二）生态效益

沼气池属于绿色能源，具有高燃烧效率、无污染的特点。户用型沼气池的发展有利于保护生态环境。使用沼气一定程度上解决了农民的燃料问题，有效缓解农村能源紧缺的局面，减少森林树木的砍伐，有利于保护林草资源，促进植树造林的发展，减少水土流失，改善农业生态环境。除此之外，有研究表明用沼液浸种，可以提高种子发芽率和成苗率，增强作物的抗逆能力，减少农药化肥的使用，促使农业生产向绿色、安全、无公害方向发展，形成良好的社会生态环境。