农村沼气在北方农业源减排中的应用浅析

白莹莹

（沈阳市环境保护局，辽宁沈阳110011）

沼气是适合我国农村推广利用的可再生能源，既提供了农村的能源保障，又是农业源减排中削减主要污染物的最有利措施。近年来农村沼气建设和以沼气为纽带的生态家园技术模式的推广，在实施农业可持续发展战略中发挥了越来越重要的作用，引起了各级政府的高度重视和全社会的普遍关注。我国农村沼气工程实施以来，对于改善农村的能源结构和卫生条件，提高农民生活质量、健康水平和文明素质，推动农民持续增收节支，加快农村基础设施建设，倡导生态文明建设，建设资源节约型、环境友好型社会起到了积极作用，收到了良好的经济、社会、生态效益。但是，沼气工程在东北寒冷地区的应用情况并不乐观，有很多报废池、病态池，二次污染及综合利用差［7，9］。本文以沈阳市农村沼气工程为例，对其在农业源减排中的应用进行了简要分析。

1 北方农村沼气存在的主要问题

1.1 环境恒温技术问题

温度是沼气发酵的重要外因条件，温度适宜则细菌繁殖旺盛，活力增强，厌氧分解和生成甲烷的速度就快，产气就多。然而，由于我国北方四季的温差较大，在冬季甚至出现不产气或产气少的不足，致使北方沼气普遍存在着开半年、关半年的状态。因此，在寒冷地区的冬季，持续恒定地保持池体适宜温度，是沼气推广利用的关键技术［9］。大量实践证明，中温发酵技术 （指沼气发酵温度28℃～38℃）在实际应用中产气率最好，目前该技术在辽宁省甚至吉林黑龙江等寒冷地区得到广泛应用。

1.2 管理机制问题

现行运行管理机制不健全缺乏质量意识。“三分建，七分管”，加强建池的质量管理和日常运行管理尤为重要。一是农户整体科技素质较低，经营分散；二是政府专业技术队伍明显不足，缺乏有效的社会化服务机制和竞争激励机制；三是沼气使用方缺乏专门技术人员的专岗管理机制，科学管理和综合利用知识了解少，安全意识差，使沼气池能建起来，但运行管理不善，造成报废池、病态池、二次污染、综合利用差等，影响沼气的使用效果和生命力［3，8，9］。

1.3 沼渣沼液综合利用问题

沼渣是沼气发酵后残留在沼气池底部的半固体物质，含有丰富的有机质、腐殖酸、粗蛋白、氮、磷、钾和微量元素等，是一种优质肥料和养殖饵料。

沼液是沼气发酵后的残留液体，沼液中含有作物生长所需的氮、磷、钾等营养元素，是很好的有机肥料。同时，沼液中存留了丰富的氨基酸、B族维生素、各种水解酶、某些植物生长素、对病虫害有抑制作用的物质或因子，因此可以作为添加剂喂鱼、养牛、养猪等，还可以用作防治作物的病虫害。

可以说，沼渣、沼液是现代农业发展中非常可贵的有机肥资源，目前社会已经对沼渣、沼液利用有较为广泛的认可。但是由于在沼气工程的后续管理中缺乏社会化服务运营机构，应用技术不成熟，沼气用户分散，后续服务脱节，缺乏运营资金和信息沟通［2］，导致综合利用不彻底，挫伤用户建池的积极性，不但浪费能源而且很容易造成对环境的二次污染。

1.4 资金问题

按照国债项目沼气建设标准，建1口10m3的户用沼气池总投资需要3000余元，除国债补助与地方配套资金1000余元外，还需用户自筹2000元左右，而适宜建池的农户大都是以农牧业收入为主要经济来源，人均收入较低，自筹2000元，农户难以承担。而规模化养殖场建立500m3以上的沼气工程一般大约投资要在200万元以上。加之部分用户存在 “等、靠、要”的思想，给项目开展造成了一定困难，直接影响沼气池的建设［9］。

2 实例应用分析

2.1 沈阳可福养殖场沼气工程项目［1］

沈阳可福养殖场位于沈阳市东陵区王滨街道后沟村，占地面积0.67hm2，猪舍占地0.2hm2，年存栏量3000头。其养猪粪便的处理采用预处理＋CSTR中温发酵工艺，产生的沼气、沼渣和沼液全部实行循环利用，实现污染物零排放。其产生的沼气经过配套的沼气锅炉燃烧后用于养殖场供暖并为沼气发酵罐体加温，还用于日常生活燃料，多余的沼气可免费为附近30户农户提供生活燃料，沼渣和沼液做为养殖场及周边种植户的农田肥料。该养殖场沼气工程在冬季运行稳定，为其它同类工程的实施提供了宝贵的经验。

2.2 关键措施

2.2.1 保温设计

该项目采取中温发酵技术进行沼气生产，同时配套建设沼气锅炉。该工程发酵罐体的保温层厚度比一般的保温层要内外各加厚300mm，底层和侧保温层内部均布设加温管，在10月份沼气尚能满足需求时启动沼气锅炉，对发酵罐体进行供热。这样，在保温方面为中温发酵奠定了基础，为沼气工程北方冬季越冬提供了有力保障。

2.2.2 专职专岗管理

由于沼气工程的运行是不间断的，为此该养殖场实行专职专岗管理，沼气站定岗2名运行管理人员，上岗前经过安全生产和专业知识培训，做到熟悉沼气处理工艺和设施、设备的运行要求与技术指标，轮流负责沼气工程的运行、记录，配备兼职机修人员1名，在管理方面保证沼气工程的长期稳定运行。

2.3 综合效益

2.3.1 减排效果［1］

按照 《畜禽养殖业污染排放标准》核算，该养殖场3000头猪年产生32850t粪污水，采用沼气污染治理技术后，粪污水全部处理。

粪污水中COD含量按13000mg／L、氨氮含量按500mg／L计算，该养殖场减排量如下：

COD减排量为13000×32850×10－6＝427.05t／a；

氨氮减排量为500×32850×10－6＝16.43t／a。

2.3.2 经济效益

预测可福养殖场日产生沼气300m3，按1m3煤气3.3元计算，沼气车间每年300个工作日可产生3.3×30×300＝29.7万元。

3 结论与建议

3.1 结论

（1）沈阳可福养殖场沼气工程项目的成功应用为解决北方地区养殖场普遍存在的畜禽粪便流失、污染环境的问题找到了一条科学途径，减排效果明显，提升了周边农村地区清洁能源使用率，改善了养殖场周围的环境和农民的传统生活方式；给附近的种植农户带来了良好的经济效益。是促进循环农业经济发展的一项良好措施。

（2）该项目的养殖粪便经过无害化处理后形成的沼渣、沼液是优质有机肥料，能够改善土壤颗粒结构，增加土壤肥力，使有害有机粪污变为生产绿色无公害有机农副产品的必须肥料，使农业增产增收，提高肥源品质，符合可持续发展战略的需要。

（3）该项目畜禽粪便经过治理，杀灭了大量有毒害病菌，切断了病疫传播途径，养殖场周边环境卫生得到彻底改善。

3.2 建议

（1）北方寒冷地区沼气工程在推广应用中要在设计初期加强保温措施，最有效的措施是发酵罐体加厚保温层和布设加温管、配套建设沼气锅炉，沼气锅炉在秋季末 （例如沈阳农村地区10月中旬）就要启动运行为发酵罐体加温，保障沼气中温冬季发酵条件。

（2）在运行管理中实行专人专岗负责制，培训管理人员，加强维护与维修，保证沼气工程运行效果稳定。

（3）增强沼气、沼渣、沼液的综合利用。各地区政府应当鼓励或建立社会化服务机构，通过有能力资质的社会化服务机构用收集、运输等手段加强沼渣和沼液的后续管理，大力发展有机肥产业，发展绿色农业，提高农民收入，增强土地利用效果，改善环境，促进循环农业经济发展。

4 结束语

我国作为一个最大的发展中农业大国，不仅具有丰富的人畜粪便和农作物秸秆等生物质能资源，而且农村地区对清洁能源的需求越来越大，这为农村沼气的发展提供了巨大的空间和潜在市场。在发展循环经济、节能减排、建立节约型社会和开展社会主义新农村建设中，农村沼气建设将会作为一个切实可行的抓手，发挥其重要的作用，为环境保护和可再生能源发展做出应有的贡献。

［1］沈阳市环境保护工程设计研究院.可福养殖场畜禽粪便治理工程可行性研究报告［R］.2011.

［2］张邦龙.建管并重和后续服务是沼气项目顺利实施的关键和保证［J］.循环农业，2008，（2）：48－49.

［3］白莉，石岩，齐子姝.我国北方农村沼气冬季使用技术研究［J］.中国沼气，2008，26（1）：37－41.

［4］沈连峰，王谦，马巧丽，等.户用沼气池建设的节能减排和农民增收效果［J］.农业工程学报，2009，25（10）：220－225.

［5］张从.北方四位一体生态农业模式的环境影响评价——以山西交城县安定村为例［J］.环境保护，2001，5：25－26.

［6］阎竣，陈玉萍.西部户用沼气系统的社会经济效益评价以四川陕西和内蒙古为例［J］.农业技术经济，2006，（3）：37－42.

［7］张全国.沼气技术及其应用 ［M］.北京：化学工业出版社. 2005：69－73.

［8］张敏，赖敏.农村沼气发展建设问题与对策研究 ［J］.安徽农业科学，2007，35（7）：2108－2110.

［9］赫兰霞，卢振兰.北方农村沼气工程存在的弊端 ［J］.教育理论研究，2009.

［10］姜辉.关于户用沼气系统服务体系物业化管理模式推广和普及的构想［J］.可再生能源，2005，（3）：82－84.