破解沼气建设瓶颈推动我国低碳农业循环经济发展

魏吉山李长玺*吴金英

（1吉林省农业科学院，吉林公主岭136100；2吉林省公主岭市农业技术推广总站，吉林公主岭136100）



破解沼气建设瓶颈推动我国低碳农业循环经济发展

魏吉山1李长玺1*吴金英2

（1吉林省农业科学院，吉林公主岭136100；2吉林省公主岭市农业技术推广总站，吉林公主岭136100）

摘要：本文针对我国沼气建设的现状，回顾近40年来我国沼气建设的发展史，剖析了其中存在的问题，提出了相关对策，一是要破除陈腐的建设理念，二是要破解技术瓶颈，使我国的低碳农业循环经济健康发展。

关键词：沼气建设；现状；瓶颈；对策

1　发展现状

回顾我国沼气建设的发展历程，从小型水泥池，发展到大型水泥池、钢构、玻璃钢、红泥塑料等，再到引进德国、法国、丹麦等大中型沼气设备，有将近四十年的历史。四十年来，我国沼气发展建设的基本状况是投资大、浪费大、见效小，特别是近30年，尽管我国南方具有地域、气候上的优势，全年平均气温20℃左右，有力带动了常温、中温沼气的建设和发展，形成了区域内一定规模的低碳农业循环经济的发展模式。

我国北方冬季天寒地冻，20世纪70年代兴起的小型水泥沼气池，由于冬季被冻裂、漏气、费时费力、效率低，至今基本上都废弃不用了。据粗略概算，仅此一项吉林省30多年来损失14.4亿元。20世纪末到21世纪初，我国北方各地区基本不再搞小型沼气池建设，开始大中型沼气建设。然而，由于政出多门，资金不能融合集聚，建设理念未能理清，技术瓶颈没能破解，出现了五花八门大搞沼气建设的局面。南方有关单位纷纷组建所谓有资质的沼气开发公司、生物有限公司，打入我国北方各地开展大型沼气建设。有资质而没有核心技术，是这些单位的“通病”。结果在我国北方建设安装的沼气设备，约20%只能在夏季维持低效率的运转，80%不能越冬产气。为了解决冬季产气问题，有的甚至修建锅炉烧煤加温增温。据笔者调查，这些所谓的高新技术建造的大型沼气设备在吉林省有20多处，其中公主岭市靠山村、大房身村、梨树县前家把子村等处安装的沼气设备至今已闲置了4年之久。长春市农业科学院建设安装的沼气设备只能在夏季维持低效运转。这些沼气设备，投资少的200万元，最多的600万元，造成的浪费令人震惊，在群众中造成的负面影响也相当大。又据笔者了解，新疆、内蒙古等地从国外引进的大型沼气设备，在处理牲畜粪便时遇到了沙土环境积沙堵塞不能运转甚至停产的情况。这些现象表明，我国沼气建设仍处在不规范、不协调、耗资大、规模小、产出效益低的状态，畜禽粪便养分还田率低于50%，“减量化、资源化、再利用”远远没有得到全面落实，以沼气为核心构建低碳农业、循环经济的建设仍未有长足发展。

2　存在问题

首先，国家各级主管部门对加强沼气发展、建设低碳农业的重要意义普及宣传不够，未能充分认识以沼气建设为核心是发展我国低碳农业循环经济补短板的重要举措。以沼气技术为核心，无害化处理畜禽粪便及城镇污水，转化农作物秸秆，是延长产业链、快速实现我国低碳农业循环经济发展的最科学有效的路径，它将成为改变我国农村几千年来雨天粪水横流、夏天臭气熏天、燃烧作物秸秆乌烟瘴气，污染土壤、水、空气的历史，它也是实现我国几亿农民期盼天更蓝、水更清、空气更清新的最大民生。

其次，2005年2月28日我国正式通过了《中华人民共和国可再生能源法》，并于2009年12月26日通过了对该法案的修订。修订后的可再生能源开发利用被列为能源发展的优先领域。但因体制机制的障碍，这部法律并没有落到实处。政出多门，项目明曰公开招标，实际暗箱操作，国家的大量投资分别为各级发改委、农业部、环保部、科技部、能源局以及对口下属部门把控，财力不能集中，未能强强联合干大事。以吉林省为例，环保厅以及下属各市县环保局，为防止污染江河湖、饮水源地，大量修建水泥集粪池。这种水泥集粪池，在我国北方夏天仍然是臭气熏天，一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）等照排无误。冬季冰冻三尺，堆积的粪肥如何处理和利用，很少有人问津。吉林省农委以及下属的各市县，照推小型沼气池、沼气罐。国家能源局、财政部、农业部关于绿色能源示范第二批实施方案批复的通知，国家新能[2012]219号文件中，吉林省公主岭市名列其中。吉林省农委与公主岭市农业局请安徽省一生物有限公司在公主岭市朝阳坡大房身村建设安装的大型秸秆气化塔和200多平方米的地下水泥沼气池至今已闲置4年多，造成的损失令人痛心。仅吉林省环保厅及其下属部门因投资环保违规违纪，就有多人受到查处。

第三，沼气发展建设技术工艺瓶颈没有破解，无论是我国南方还是北方，无论是中小型、大型沼气建设，关键的核心技术和操作没有重大的突破和进展，这主要体现在以下四个方面。

一是沼气增温保温建设走了弯路。要实现全年均衡产气，高效转化无害化处理以畜禽粪便和作物秸秆为主的再生资源，关键在于温度。目前，我国南北方建设的大中型沼气设备，绝大多数是高塔筒式的发酵罐，虽然附有保温层，但总体上仍处于冷辐射状态，冬天保温困难，夏天太阳能吸附不进去，既增不了温，又保不住温，实现中高温发酵困难，保证高温发酵更难，而附加锅炉烧煤增温则失去了沼气建设的意义。

二是物料浓度低，很难实现无害化、多处理、快处理和节能高效。调查发现，我国南北方建设的大中型沼气设备CSTR、HCF、USR厌氧发酵工艺，进料浓度没有超过12%的，最低的只有3%～5%，浓度低，水分大，菌种数量少，严重影响物料的发酵转化。吉林省农业科学院“十一五”期间创建获得国家专利的“满装料干发酵”工艺设备，进料浓度在20%～24%之间。这表明，低浓度物料消化能量是高浓度物料的3倍以上。干发酵工艺还可以节省2/3的热量，高温发酵半年产气量相当于中温发酵全年的产气量，处理转化粪污和秸秆的量是常温中温的6倍多。

三是太阳能和物料能利用的方式方法没有突破。太阳能取之不尽，用之不竭，利用的方式方法是关键。我国目前建设和引进的大型沼气设备直接利用太阳能高温发酵的很少见。尤其我国北方建设高塔筒式沼气装置不配建太阳能暧棚，吸纳太阳能成为空白，即或中小型沼气设备配置太阳能暧棚，冬季白天暧棚升温高达五六十度，但由于没有转换储存方式，太阳能还是起不到增温保温的作用。又如实践证明玉米秸秆生物发酵时温度高达55～70℃（旺盛期7天），这种潜在的热能如何利用至今未见报道。

四是对土体储能作用缺乏研究。笔者曾在吉林省建设铁罐卧式沼气设备，铁罐裸露，卧入半地下（地窖四周留有空间，填入保温材料），上面配建太阳能暧棚。棚内太阳能热量通过管道与地下室相通，棚内热量传导到地下，充分利用土体导热率低的特性，将夏季高温产生的热量储存于土体中，供热于罐体，起到增温保温的作用。

3　对策

3.1政府牵头

建议国务院责成相关部门牵头，面对“十三五”扶贫攻坚、全面实现小康的宏伟目标，从顶层设计上搞好我国以沼气为核心发展低碳农业循环经济的计划，补上农业结构调整的短板，大力推动我国低碳农业循环经济发展。统筹谋划，统一部署，杜绝政出多门，集聚资金，分期分批，公平公正公开，集中人力物力财力，根据全国范围内不同地域、不同地区的特点，抓出沼气建设示范样板，搞出具有中国特色、领先世界水平、规模较大的低碳农业循环经济实体模式，辐射带动全国高水平的沼气建设，全力推动我国几亿农民期盼已久的低碳农业循环经济的发展。

3.2合作研究开发

学习引进国外沼气建设经验的同时，借鉴国外经验，针对中国国情，深入调查研究我国近40年来沼气建设发展的经验教训，不局限几家科研单位、几家生物有限公司、沼气公司，打破条条框框，合作研究开发，集精华于大成，研制推广应用具有中国自主知识产权的新型沼气发酵设备和工艺，提升我们在国际市场上的竞争力。

3.3推广新技术

为了解决我国沼气建设的瓶颈，建议推广应用由吉林省农业科学院研制并获得国家专利的《高浓度满装料全封闭干发酵装置》设备和工艺（专利号ZL 2012 2 0196307.X），此设备工艺特点是：⑴充分利用太阳能，使之成为沼气增温保温不可替代的资源，是摒弃常温发酵、发展高温发酵的重要能源条件和保证。⑵干发酵物料浓度高达20%～24%，与其他工艺比，节能三倍以上，节水60%，无害化处理畜禽粪污量大，是其他发酵工艺的6倍以上，并无需安装搅拌设备系统。⑶充分发掘高浓度物料（特别是作物秸秆物料，其发酵产温达到55～70℃）在发酵过程中的内在潜能（如好氧、厌氧），为沼气发酵增温提供条件。⑷干发酵工艺不仅处理转化量大，且半年的产气量相等于常温发酵全年的产气量。⑸改铁塔筒式建设为铁罐卧式半地下建设，工程造价低、易操作、好控制，太阳能储藏于土体，供热于发酵罐体，由冷辐射变热辐射，使沼气设备及其发酵工艺处于常年均衡、高效、节能、节水的可持续运作状态。

■简讯

*通讯作者：李长玺（1946-），男，副研究员，多年从事畜牧业沼气开发研究，电话：18643111953，E-mail:nkylkx2010@126.com

作者简介：魏吉山（1936-），男，副研究员，多年从事沼气开发建设研究并获国家专利

收稿日期：2016-01-19

中图分类号：S812.91，X713

文献标识码：B

文章编号：1673-4645(2016)03-0039-03