推廣農(nóng)用沼氣促進農(nóng)村節(jié)能與優(yōu)化能源結構研究

陳云進

(昆明市環(huán)境監(jiān)測中心，云南 昆明 650228)

1 研究背景

我國開展多年的農(nóng)業(yè)和農(nóng)村節(jié)能減排工作經(jīng)驗表明:農(nóng)村既是能源消費者，更是可再生能源生產(chǎn)者，大力推進農(nóng)業(yè)和農(nóng)村節(jié)能減排，可優(yōu)化能源結構，緩解國家能源壓力，同時降低農(nóng)業(yè)面源污染，減輕環(huán)境壓力，并有利于轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，加快發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。

據(jù)農(nóng)業(yè)部數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2006 年，我國農(nóng)村能源消費總量約為9 億t 標準煤，其中商品能源約為6億t 標準煤，占全國商品能源消費總量的1/4。我國化肥、農(nóng)藥利用率均僅為30%左右;每年產(chǎn)生的畜禽糞便近30 億t，農(nóng)村每天產(chǎn)生生活垃圾近100 萬t，大部分未經(jīng)處理直接排放。可見，農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)成為影響全國污染物減排目標實現(xiàn)的重要因素。另外，從我國農(nóng)村能源消耗結構看，薪柴與秸稈共占43%，煤炭約占39%，而沼氣、生物質(zhì)能、太陽能、風能等可再生能源所占比例偏低，大量沼氣、生物質(zhì)能等農(nóng)業(yè)可再生能源未能得到有效利用，這種不合理的能源結構，嚴重阻礙了農(nóng)村節(jié)能減排。

因此，在農(nóng)村加大沼氣、生物質(zhì)能等可再生能源的推廣力度，以此為推手促進農(nóng)村節(jié)能和優(yōu)化能源結構，已勢在必行。

2 推廣農(nóng)用沼氣是促進農(nóng)村節(jié)能減排的重要舉措

沼氣是有機物在厭氧條件下經(jīng)微生物發(fā)酵作用生成的一種可燃性混合氣體，其主要成分是甲烷和二氧化碳，通常情況下甲烷(CH4)約占60%，二氧化碳(CO2)約占40%，此外還有少量氫(H2)、氮氣(N2)、一氧化碳(CO)、硫化氫(H2S)和氨(NH3)等。

沼氣發(fā)酵廣泛存在于自然界(如湖泊或沼澤中)，它是有機物在厭氧條件下被微生物分解的過程。地球上由于光合作用生成的有機物每年大約為4000 億t，其中大約5%在厭氧條件下被微生物分解掉。人們利用這一自然規(guī)律進行沼氣發(fā)酵(又稱厭氧消化)，既可生產(chǎn)沼氣用作能源，又可處理有機廢物以保護環(huán)境，經(jīng)沼氣發(fā)酵后的沼渣、沼液又是優(yōu)質(zhì)的有機肥料。所以，沼氣發(fā)酵是綜合利用有機廢物，保護生態(tài)環(huán)境，實施農(nóng)村節(jié)能減排，優(yōu)化農(nóng)村能源結構，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的重要措施之一。沼氣燃燒后生成的二氧化碳，又可被植物吸收，通過光合作用再生成有機物，因而沼氣又是一種可再生的清潔能源。

建一個8～10m3的農(nóng)村戶用沼氣池，一年可相應減排二氧化碳1.5t。按照2005 年的推廣水平(1700 多萬口戶用沼氣池，年產(chǎn)沼氣約65 億m3)，全國每年可減排二氧化碳2165 萬t。

為此，國家農(nóng)業(yè)部在2007 年7 月6 日頒布實施的《關于加強農(nóng)業(yè)和農(nóng)村節(jié)能減排工作的意見》中，將大力開發(fā)農(nóng)村可再生能源，加強農(nóng)村沼氣建設作為促進農(nóng)村節(jié)能減排的重要舉措，要求全國各地農(nóng)村全面落實《全國農(nóng)村沼氣工程建設規(guī)劃(2006-2010 年)》，加快實施農(nóng)村沼氣國債項目，建設戶用沼氣池，帶動農(nóng)戶改廚、改廁、改圈，因地制宜推廣北方“四位一體”和南方“豬-沼-果”等能源生態(tài)模式，促進循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展。力爭到2010 年，通過農(nóng)村生產(chǎn)生活節(jié)能和生物質(zhì)能、太陽能、風能、微水電等開發(fā)，新增能源節(jié)約和開發(fā)能力5000 萬t 標準煤以上。使用清潔可再生能源的農(nóng)戶普及率達到30%，農(nóng)村戶用沼氣發(fā)展到4000 萬戶，畜禽養(yǎng)殖場大中型沼氣工程達到4700 處，以此促進農(nóng)村節(jié)能和優(yōu)化能源結構。

3 推廣農(nóng)用沼氣在農(nóng)村生態(tài)建設中的重要意義

3.1 農(nóng)用沼氣推廣有效地促進了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展

我國農(nóng)村土地遼闊、資源豐富、環(huán)境復雜、人口眾多，是資源消耗和再生能源利用的主要地區(qū)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活活動對生態(tài)環(huán)境影響較大。

近年來我國農(nóng)村沼氣建設的成效顯著，充分顯示了沼氣建設的能源效益、環(huán)境效益和社會效益。以沼氣為紐帶的沼氣綜合利用技術，有效地推動了農(nóng)村節(jié)能與能源結構優(yōu)化，在農(nóng)村生態(tài)和經(jīng)濟建設、農(nóng)民增收方面發(fā)揮了重要的作用，促進了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.2 農(nóng)村沼氣綜合利用大有可為

農(nóng)村沼氣池產(chǎn)生的沼氣，可替代燃煤和燒柴，作為農(nóng)戶日常生活燒火煮飯的清潔燃料，既杜絕了對樹木的砍伐、保護了森林和生態(tài)環(huán)境;又節(jié)約了農(nóng)民購煤或砍柴誤工所產(chǎn)生的費用;同時還有效地處理了農(nóng)村生活廢水和生活垃圾，保護了農(nóng)村生態(tài)環(huán)境。

沼氣池的沼氣發(fā)酵，既是一個生產(chǎn)沼氣能源的過程，又是一個造肥的過程。沼氣池出水為沼氣發(fā)酵后的殘留液體—沼液，而沼氣池中各種有機固體廢物經(jīng)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣后的殘余物質(zhì)為沼渣。在沼氣池沼氣發(fā)酵過程中，作物生長所需的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，基本上都保持到了沼液和沼渣中。因此，沼液(沼氣水肥)和沼渣(沼氣渣肥)構成的沼氣肥是優(yōu)質(zhì)高效的有機肥料，其所含有機質(zhì)及氮、磷、鉀都高于其它有機肥料，如其中的有機質(zhì)含量比人糞尿高5～6 倍，比豬糞高2～3 倍，全氮、全磷、全鉀的含量也都高于人糞尿和豬糞。尤其是沼渣，含有較全面的養(yǎng)分元素和豐富的有機物質(zhì)，具有速緩兼?zhèn)涞姆市攸c，將其用作農(nóng)肥可以促進農(nóng)作物增產(chǎn)增收。

沼液中除含有氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素外，還存留了豐富的氨基酸、B 族維生素、各種水解酶、某些植物激素、對病蟲害有抑制作用的物質(zhì)或因子，因此，除用做肥料外，它還可用來養(yǎng)魚、浸種、葉面噴灑、水培蔬菜、果園滴灌、防治作物的某些病蟲害，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用途相當廣泛。

除此之外，沼渣還可栽培蘑菇，養(yǎng)殖蚯蚓;沼渣和沼液用做飼料添加劑喂雞，所產(chǎn)的蛋大、皮厚，并可提高5%的產(chǎn)蛋量。

由此可見，農(nóng)村沼氣池在運行過程中產(chǎn)生的沼渣和沼液，在農(nóng)、林、牧、副業(yè)中有著廣泛的綜合利用前景。特別是村內(nèi)種植、養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達，農(nóng)戶擁有大量的農(nóng)田經(jīng)濟作物、水果樹林、菜地、牲畜、禽類、魚塘的村莊，沼渣和沼液都可得到充分利用。

值得一提的是:農(nóng)村沼氣池也是分散處理生活污水的小型污水處理設施，特別適用于近期無力修建污水處理廠的村鎮(zhèn)中農(nóng)村生活廢水和生活垃圾的處理。

因此，在社會主義新農(nóng)村建設和農(nóng)村節(jié)能減排及生態(tài)建設工作中，有必要以沼氣為紐帶，將農(nóng)村的種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)科學合理地結合在一起，以此建立起沼氣發(fā)酵與生態(tài)農(nóng)業(yè)的良性循環(huán)，就此實現(xiàn)沼液、沼渣的完全綜合利用，形成以資源利用最大化和污染排放最小化為目標，將農(nóng)村資源綜合利用、節(jié)能減排、生態(tài)設計和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等融為一體的循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式。

4 昆明市尋甸縣推廣農(nóng)用沼氣促進農(nóng)村節(jié)能和優(yōu)化能源結構的經(jīng)驗

4.1 尋甸縣基本情況

尋甸縣位于昆明市北部，是一個集山區(qū)、農(nóng)業(yè)、民族為一體的國家扶貧開發(fā)重點縣，全縣國土面積2809km2，轄10 個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))街道132 個村委會1216 個自然村，總?cè)丝?1 萬，牛欄江干流在尋甸縣境內(nèi)全長87km，流域面積1339km2，是牛欄江流域水環(huán)境保護的重點區(qū)域，農(nóng)村節(jié)能減排和農(nóng)業(yè)面源污染控制任務十分繁重。

4.2 尋甸縣高度重視農(nóng)村生態(tài)環(huán)境和沼氣池建設工作

尋甸縣委縣政府高度重視農(nóng)村生態(tài)環(huán)境建設工作，連續(xù)5 年將沼氣池建設列為政府承諾為人民群眾辦好的八件實事之一，認真組織實施農(nóng)村生態(tài)環(huán)境建設工程和節(jié)能減排工作。根據(jù)省、市農(nóng)村能源建設“十一五”規(guī)劃及尋甸縣的具體實際，制定了尋甸縣農(nóng)村能源環(huán)保建設“十一五”發(fā)展規(guī)劃，規(guī)劃在“十一五”期間新建沼氣池9000 戶(口)。

4.3 尋甸縣農(nóng)村沼氣池及其他新型能源建設工作完成情況

尋甸縣農(nóng)業(yè)局結合全縣承擔的“十一五”全國農(nóng)村能源綜合建設項目，按省、市農(nóng)村能源環(huán)保“十一五”規(guī)劃，全縣農(nóng)村能源建設計劃到2010年底至少要達到戶用沼氣9000 戶，新型節(jié)柴改灶10000 眼，推廣太陽能熱水器2175 套，建設節(jié)能服務網(wǎng)點20 個。

尋甸縣林業(yè)局農(nóng)村能源環(huán)保站按照全縣承擔的“十一五”全國農(nóng)村能源綜合建設項目計劃，于2006～2010 年在全縣超額完成了該農(nóng)村能源建設計劃，其完成情況統(tǒng)計匯總見表1。

表1 尋甸縣2006～2010 年農(nóng)村能源綜合建設計劃與實際完成情況統(tǒng)計

4.4 尋甸縣推廣農(nóng)用沼氣促進農(nóng)村節(jié)能減排實效

筆者通過組織有關調(diào)研小組在尋甸縣農(nóng)村實地調(diào)研，收集并綜合整理了農(nóng)戶使用沼氣的體會，歸納起來，推廣農(nóng)用沼氣可產(chǎn)生以下四個方面的效益:

(1)經(jīng)濟效益。利用豬糞、人糞產(chǎn)生沼氣，不用砍柴或買柴，買液化氣。每口沼氣池年可節(jié)約柴3t，折合節(jié)約人民幣1500 元，或年節(jié)約砍柴工日20 個，全縣年可節(jié)約工日203900 個，減輕了農(nóng)民的勞動強度，使村民能把更多的時間投入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)第一線。據(jù)統(tǒng)計，每口沼氣池年可提供優(yōu)質(zhì)沼渣沼液8t，相當于1t 尿素。而目前1t 尿素的費用至少在1725 元左右，全縣農(nóng)民可節(jié)約購買化肥的費用1758.64 萬元。

(2)社會效益。通過沼氣的建設，進一步規(guī)范了廁所、畜圈，形成了廁所、畜圈、沼氣三位一體化的良性循環(huán)體。為農(nóng)戶創(chuàng)造了舒適、衛(wèi)生的生活環(huán)境，從室內(nèi)到庭院到林間，村容村貌發(fā)生了較大的變化，臟、亂、差現(xiàn)象基本得到解決。走進村里，可以看到林間道路清潔衛(wèi)生，到了農(nóng)家院，廚房里用上了干凈的沼氣飯煲，沼氣電子打火灶。勞動回來的村民打火就可以煮飯。煮熟一頓飯只需半個鐘頭，半斤沼氣，節(jié)省了時間，村民們可有更多的時間休息、娛樂。構建了和諧的鄉(xiāng)風。

(3)生態(tài)效益。一口沼氣池就是一個小循環(huán)體，即沼氣池、畜圈、廁所一體化的良性循環(huán)體。它能有效保護林業(yè)資源，促進荒山不斷綠化，減少水土流失。具體體現(xiàn)在森林覆蓋率逐年增加，生態(tài)環(huán)境得到進一步改善。

(4)節(jié)能減排效益。“十一五”期間，尋甸縣建成使用農(nóng)村戶用沼氣池10195 口，完成計劃數(shù)(9000 口)的113.2%，年產(chǎn)氣量407.8 萬m3，年節(jié)約薪柴2.04 萬t，相當于0.24 萬hm2薪炭林一年的生長量，減少水土流失3.26 萬t/a，減排二氧化碳1.64 萬t/a，減排二氧化硫138.65t/a，為農(nóng)戶增收節(jié)能費用917.55 萬元/a。同時節(jié)柴改灶13775 眼，完成計劃數(shù)10000 眼的137.75%，年可節(jié)約薪柴902.3t，減排二氧化碳727.27t/a。上述兩項節(jié)能措施每年可為全縣減排二氧化碳1.71 萬t/a，減少尿素施用量10195t，其節(jié)能減排效果不可低估。

綜上所述，尋甸農(nóng)村推廣沼氣，使用者實現(xiàn)了能源、環(huán)境、生態(tài)的良性循環(huán)，走上了豬-沼-菜(果)的循環(huán)經(jīng)濟道路，產(chǎn)生了節(jié)能減排實效，促進了農(nóng)村能源結構優(yōu)化。

5 深入推廣農(nóng)用沼氣促進農(nóng)村節(jié)能與優(yōu)化能源結構措施研究

5.1 進一步推廣農(nóng)用沼氣遭遇的發(fā)展瓶頸

(1)目前欲推廣的地方大多為邊遠山區(qū)，農(nóng)民較為貧困，無力籌集自籌資金，必須加大財政資金扶持力度，彌補農(nóng)民自籌資金的不足;

(2)農(nóng)村沼氣池“重建輕管”的問題較為突出，由于后續(xù)服務及管理資金不足導致管理不善，有30%～40%在用的沼氣池運轉(zhuǎn)不正常;

(3)處理農(nóng)村生活污水及垃圾的大型沼氣池，由于缺乏資金而未引進和開發(fā)，牛欄江流域農(nóng)村生活污水及垃圾處理這一難題還未解決。

上述問題嚴重制約了尋甸縣農(nóng)用沼氣的推廣和節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展。

5.2 深入推廣農(nóng)用沼氣應采取的對策措施

(1)加大沼氣池建設財政資金補助力度，根據(jù)邊遠山區(qū)農(nóng)民實際貧困程度，調(diào)高政府補助資金份額，調(diào)低貧困農(nóng)民自籌資金份額;

(2)撥付沼氣后續(xù)服務及管理資金給相應推廣服務機構，加強農(nóng)村沼氣池的后續(xù)服務管理及應用技術培訓，鞏固沼氣技術推廣成果;

(3)由各地農(nóng)業(yè)局調(diào)研并上報資金計劃，財政局撥付引進和研發(fā)資金，積極研發(fā)和建設能處理農(nóng)村生活污水及垃圾的大型沼氣池，盡快解決農(nóng)村生活污水及垃圾處理難題;

(4)統(tǒng)籌兼顧，將農(nóng)用沼氣的推廣與發(fā)展畜禽養(yǎng)殖及農(nóng)村生活污水、生活垃圾的有效處理有機地結合起來;

(5)建議各地農(nóng)業(yè)局對開展上述各項工作所需的經(jīng)費進行深入調(diào)研，擬出各項工作經(jīng)費使用計劃上報財政審批;財政局向農(nóng)業(yè)局撥付相應的工作經(jīng)費，審計使用。

總之，各地農(nóng)業(yè)局和財政局等部門要各司其職、各負其責、通力配合、齊心協(xié)力深入推廣農(nóng)用沼氣，促進當?shù)剞r(nóng)村節(jié)能與能源結構的優(yōu)化。

［1］張榕林.沼氣實用技術［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2004.

［2］陳云進.昆明地區(qū)節(jié)能減排綜合對策措施研究［A］.中國環(huán)境科學學會學術年會優(yōu)秀論文集(2008)［C］.北京:中國環(huán)境科學出版社，2008.

［3］陳云進，楊常亮.戰(zhàn)略環(huán)評與項目環(huán)評異同分析研究［A］.第一屆環(huán)境影響評價國際論壇論文集［C］.北京:中國環(huán)境科學出版社，2005.

［4］陳云進.建設項目環(huán)境影響評價中貫徹循環(huán)經(jīng)濟理念的探索與實踐［A］.云南環(huán)境研究——循環(huán)經(jīng)濟與環(huán)境保護［C］.昆明:云南科技出版社，2006:50-55.

［5］陳云進.云龍水庫水污染預防控制研究［J］.環(huán)境科學導刊，2007，26(增刊).

［6］陳云進.“引牛濟滇”工程流域水污染防治研究［J］.環(huán)境科學導刊，2008，27(4).