城鄉統籌視角下農業廢棄物能源化利用的路徑及對策研究

畢婷婷，胡 涵，尹 芳，王昌梅，趙興玲，吳 凱，劉士清，柳 靜，楊 紅，張無敵*

(1.云南師范大學，云南 昆明 650500；2.紅河州農業環保工作站，云南 蒙自 661199)

0 前言

全面建設小康社會是國家提出的奮斗目標，重點在于農村的發展，難點也在于農村，農村脫貧致富了，生活水平提高了，步入了小康生活，我們的國家才能完整進入小康社會。當今，“三農”問題中最突出的問題就是，農業資源的利用率不高、農村環境遭到破壞等，并且，隨著城鎮的城市化進程不斷加快，面臨著嚴重的大氣污染、水源污染和垃圾污染等一系列問題。據統計：全國每年規模化養殖場生產畜禽糞污20.5億t，綜合利用率不到60%，全國每年秸稈的產量近10.4億t，未利用的近2億t[1]，這些未實現資源無公害處理的農業廢棄物數量多、且隨意堆放、焚燒，使城鄉生態環境的發展面臨著嚴峻的考驗。黨的十九大報告提出“實施鄉村振興戰略”，國務院出臺的《關于加快推進畜禽養殖廢棄物資源化利用的意見》也提出：重視供給與環境并重，堅持通過源頭減量、市場化運作、過程控制等措施，全面推進畜禽養殖廢棄物的資源化利用，以農用有機肥和農村能源為主要利用方向，構建種養循環發展機制，預計到2020年，全國畜禽糞污綜合利用率達到75%以上[2]。2017年，全國“十三五”沼氣規劃文件中指出：圍繞解決農村環境差，資源不合理利用等問題，明確提出，發展、推廣沼氣是可持續的模式和機制，也是輻射引領各地加快改善農村人居環境，建設美麗宜居鄉村的有效方法。

1 城鄉廢棄物

農業在我國國民經濟的發展中占有重要地位，我國每年在社會經濟各種活動和產品生產、流動過程所產生的固體廢棄物近似于1.21010t，然而，僅農村廢棄物產量就高于5.3109t[3]。我國的農業廢棄物是指整個農業生產中被丟棄的有機物質，主要分為：種植業廢棄物、養殖業廢棄物、農業加工業廢棄物、農村生活廢棄物[4]。其中，在種植業廢棄物中，秸稈資源占很大比例，主要以小麥、油菜、玉米、棉花、水稻和豆類等秸稈為主。目前，秸稈資源在農村的含量是非常豐富的，但是由于人們的認識水平低，受傳統觀念影響，多數農民將廢棄的秸稈就地焚燒，他們認為這樣相當于給土地增施了草木灰肥，還可以將地表的雜草、害蟲、作物病菌有效去除，實際上，這不僅會造成環境的污染、資源的浪費，對土壤也有一定的副作用[5]。與此同時，隨著經濟的發展，農村的養殖規模也在日益擴大，畜禽的糞便得不到合理的處置，亂堆亂放，不僅對生存環境造成了污染，并且大量的糞便直接排入田間、地下水和河流，對水體污染也日益嚴重等[6]。總之，農業廢棄物量大、面廣，用則利，棄則害。

城鎮是農村和城市重要的結合點，是農業產業化服務的載體，是兩者溝通的重要橋梁[7]。在城鎮發展的同時，生活垃圾(糞便、食品垃圾、廚余物、污水等)治理已經成為城市發展亟須解決的問題。發展循環經濟體系，不僅使這些廢棄物“變廢為寶”，解決了各種污染問題，并使其得到充分利用，對解決我國目前能源短缺的現狀也具有重要的意義[8]。

2 城鄉發展沼氣規劃設想

在城鄉發展過程中，農業廢棄物、有機生活垃圾、畜禽糞便、生活污水等污染嚴重，多數采用肆意的焚燒、填埋等方式等處理，使其沒有得到合理的二次利用，不利于生態環境的建設，也違背了我國可持續發展的戰略。沼氣發酵系統能夠有效地利用回收各種有機廢棄物，盡可能發揮出有機廢棄物的最大功效，使其資源化，是比較理想的能源回收系統[9]。它的產物——沼氣、沼肥，在居民生活、農業生產、生態環境維護等方面，起著舉足輕重的作用。一個8～10 m3的沼氣池，產生的沼氣可以供3、4口人家的正常做飯和生活照明。那么，如何通過沼氣發酵系統，將這些放錯位置的垃圾變成寶，對城鄉發展沼氣作出進一步的規劃設想。

2.1 依據理念

根據循環經濟的基本原理，它關注的永恒主題就是資源效應的最大化和最優配置，也是其原理堅持的最根本法則，遵循物質循環模式是“資源—產品—再生資源”，并強調經濟、社會、環境的最佳關系[10]。生態系統中任何有機排泄物或呼吸出來的廢氣、植物的殘枝、動物的腐尸等，這些都可以再次進入生態系統，通過另外一種表現形式參與再循環，經過能量的儲存與釋放，維系生態系統的平衡[11]。

2.2 沼氣位置安放條件

就目前統計來看，全國每年規模化養殖場生產畜禽糞污20.5億t，綜合利用率不到60%，全國每年秸稈的產量近10.4億t，未利用的近2億t[1]，除了正常的飼料和生產加工以外，如果將其剩余的秸稈和畜禽糞便等用于沼氣發酵，每年農村可產各類畜禽糞便34.8108t和6.2108t農作物秸稈，將兩者用于發酵原料分別可產沼氣536.2108m3和744108m3，人糞尿1.7108t，可產沼氣88.4108m3[9]。根據筆者調研，在農村建立沼氣池所面臨問題包括：(1)戶養家禽、作物秸稈用作沼氣發酵原料供其個人家庭生活基本沒什么問題，但是由于農戶的認識水平比較低，對沼氣池的管理技術掌握還不到位；(2)建池的資金籌備不足，政府補助等支持力度小；(3)沼氣池的后續服務體系不健全，導致沼氣池出現重建輕管，甚至廢棄的現象[12]。

在城鎮不斷發展的過程中，環境基礎設施卻出現了嚴重的滯后現象[13]。在土地資源有限的情況下，有機廢棄物必須找到一個合理有效的解決辦法，促進能源的循環利用，而綠色無污染沼氣發酵技術成為首選。在城鎮建立沼氣池已經具備的條件：(1)擁有相關的沼氣企業、公司等通過合作給予一定的經濟支持；(2)擁有眾多沼氣池方面的專項技術人員、專家、科研機構等；(3)交通、水力、電力等基礎設施也十分方便；(4)大中型養殖場、有機垃圾回收場等使沼氣發酵具備充足原料。綜合以上分析，為了進一步帶動農村建立沼氣池，規范管理，充分認識沼氣、沼肥，將先在城鎮建立沼氣池，通過示范作用，帶動農村。

將城鄉各自的優勢條件進行充分結合，針對沼氣工程的長遠發展，仍需要考慮幾個主要問題：(1)建池方位布局方面：應該首先理清楚區域內關于沼氣肥的需求現狀，就目前而言，人們對綠色有機肥的認可程度逐漸提高，先考慮有需求的小范圍地方，然后滿足區域，再進行外延，通過創建互聯網打造關于沼肥產業的線上線下服務，提高市場銷路，進一步拉伸沼氣產業鏈條，提升經濟收入；(2)沼氣發酵原料方面：供給的原料主要以大中型的養殖場為主，以農戶和周圍的小型養殖場及生活有機垃圾為輔，進一步帶動周圍農戶和養殖場的發展，位置的選擇盡量布局在基礎設施相對完善的種養殖中間地帶；(3)沼氣池技術、工藝方面：截止2015年統計，全國戶用沼氣池達到4193萬戶，大型沼氣工程6737處，中小型沼氣工程10.4萬處，以秸稈為主要原料的沼氣工程達458處，以畜禽糞便為主要原料的沼氣工程達11萬處[1]，國家高度重視農村沼氣的發展事業，建設了沼氣工程示范區，在設立城鄉沼氣池時，應該多吸取建池成功經驗，結合當地的沼氣方面人才資源、其他社會條件情況等，進一步掌握建池的技術。

2.3 實施方案

通過沼氣發酵系統，秉承城鄉有機廢棄資源能夠得到最大化利用的理念，各取所長，發揮優勢，在發酵原料的選材中，從農村選取農作物秸稈和畜禽糞便，在城鎮通過公廁糞便、生活污水、有機廢棄物等，結合城鎮各種便利的條件，根據要素疊加，將兩者科學合理地組合起來，如圖1所示。

圖1 城鄉沼氣池綜合利用圖

采用“農戶+合作社+企業”的發展模式，合作社按照市場價從農戶那里將發酵原料按照市場價進行收購，再將原料進行分類、整合，然后運輸到沼氣廠，從中給予合理的運輸費用，大中型養殖場負責原材料的發酵加工，并聯系市場的銷路，沼氣池后續服務工作人員由養殖場企業派人，以保證沼氣池正常的運行；對于沒有養殖業的農戶來說，可以通過合作社這個中間媒介，用糞便或者作物秸稈來向企業換取沼肥，也可以購買商品沼肥；對于路途遙遠、交通不便且經濟能力比較差的農戶，通過合作社雙向聯系、溝通，可以使養殖企業在農戶田地中創建蔬菜、水果等有機種植基地，用勞動力來換取有機肥，且在收獲季節中給予合理的報酬。本著城鄉合建沼氣池雙贏的目標，積極響應國家建立綠色鄉村、美麗鄉村、魅力鄉村的號召，先做好城鎮示范效果，再進一步帶動農村，大力推廣沼肥種植作物的理念，秉承用事實說話，城鎮沼氣廠可以按照市場價格對農戶家中的糞便、秸稈等進行收購，然后提供農戶沼氣和商品肥，價格制定要比市場價其他的肥料和燃料價格低一些，與此同時，也為了進一步減輕就業難的壓力，積極鼓勵農戶進廠當工人，免費培訓沼氣發酵技術，并且每年免費發放一定量的沼肥，用于試種，讓農戶不僅真正學到沼氣發酵技術，而且切實看到農作物的品質和收益，起到一舉兩得的效果。

將符合發酵的原材料從城鄉中收集起來后，經過嚴格的厭氧發酵，產生的沼氣和沼肥(沼液、沼渣)能在不同領域發揮著它們的作用。產生的沼氣可以用作生活燃料、照明，可以直接用來發動各種內燃機，當城鎮有些工廠電力不足或供應不穩定，可以用沼氣發電；還可以作為汽車的動力，尾氣沒有黑煙，利于保護環境，是一個很好的能源利用方式。在種植業中，沼液主要用于葉面噴肥，防治作物病蟲害、根部追施、做無土栽培的營養液等；沼渣主要用于作基肥、追肥、制作營養土等；在養殖業中，沼氣肥可以作動物飼料的添加劑，加快動物的生長發育等；如果將沼肥制成商品肥，不僅可以解決遠距離運輸，還可以銷往各地，增加經濟效益。

2.4 模式構建結果規劃

通過沼氣發酵系統，規范生產，起好帶頭作用，并通過給農戶優惠的策略，使農戶幾乎都施用沼肥，使其深切體會到不僅成本低，還能種植出綠色無公害的農作物，從根本意義上認識沼肥。隨著宣傳力度的增加，進一步帶動地理位置相鄰的城鎮、農村，擴大沼肥使用的輻射圈，由近到遠逐步過渡，解決城鄉環境污染問題，最大限度地利用有機廢棄資源，變廢為寶(圖2)。

圖2 沼氣產業輻射圖

根據區域協同發展的理念，以市場為主導，政府為推動力，通過人流、物流、資金流、信息流等各種經濟要素間的相互關系，形成相互聯合、功能分工、協同發展的系統和發展模式[14]。如圖2所示，在城鎮建立沼氣池，盡量選擇周邊農村集中地帶為中心，交通相對便利，便于開展沼氣工程。隨著城鎮沼氣池規模的逐漸擴大，沼肥在種植農作物方面效果日益顯著，對減少城鄉生活垃圾、環境污染等也有所改善。通過免費培訓沼氣發酵技術，感興趣的農戶有了更加深入的了解，然后逐漸從重新開啟自家的沼氣池，慢慢形成以點帶面，最后形成片，農村使用沼氣池數量逐漸增多，能源得到了較好循環，綠色鄉村指日可待。沼氣池使用量的增加，一定程度上帶動了農戶的經濟效益，慢慢輻射周邊臨近的城鎮、農村，輻射范圍越來越大，從而實現污染的低排放甚至是零排放。

3 城鄉沼氣發展的路徑

城鄉沼氣池的建立要著眼全局，統籌全方面發展，通過科學合理布局，促進能源循環，加強生態治理等，使其相互影響、相互促進、相互配合，最終產生協同效益[15]。把城鄉的“三廢”(秸稈、有機垃圾、糞便)變為“三料”(飼料、燃料、肥料)，通過延伸農業產業鏈條，提高資源的利用率，實現保護環境、可持續發展和提高經濟效益的發展目標，實現農業的現代化[16]。

3.1 城鎮沼氣建立要以政策為導向

城鎮沼氣池的建設必須深入貫徹習近平總書記在黨的十九大報告會中的明確要求：要把能源工作放在生態文明建設的重要位置，落實綠色發展的理念，加強生態文明建設，不斷促進綠色消費方式。要適應農業的生產方式、順應市場的需求、人們的生活方式以及人們用能方式的轉變，要始終堅持清潔能源的供給、生態環境保護和循環農業相結合的理念[17]。在國家政策的依托下，地方應該結合當地有機廢棄物資源的利用情況，出臺相關的規章制度，加強立法監督，并且盡快頒布實施，給廣大人民建立起規范的指導。通過建立標準化體系，堅持市場導向，政府扶持，建立廢棄物標準化分類收集，專業化處理、規范化運轉，在農業廢棄物轉化增值中延伸產業鏈條，促進沼氣、沼肥的高效利用。

3.2改善能源消費結構

目前，我國城鄉生活用能多數以煤炭為主，天然氣、石油次之，有些地方還以柴木作為生活燃料，亂砍亂伐，造成森林破壞、植被減少；燃燒煤炭，造成環境污染、影響人的身體健康、溫室效應嚴重等一系列問題。據資料顯示，如果通過發展沼氣來代替30%的農村居民煤炭消費，則相當于消耗1479.44萬t的煤炭，同時也相當于減少4438.31萬t的二氧化碳的排放[18]。因此，城鎮建立沼氣池，必須先解決環境問題，將污染降到最低。要制定出長遠的能源計劃，拉伸沼氣的產業鏈條，使種植業和養殖業有機結合，根據各行各業能源的使用類型和現狀，科學合理地制定出相應的能源消費量。

3.3 提高人們生態環境保護意識

隨著時代的進步和生活水平的提高，為了滿足人們的需求，多數生產者追求經濟利益，只顧眼前，忽視環境承載力，肆意地破壞、排放有害氣體等，破壞了生態平衡，有的地方甚至遭受了大自然慘痛的“回報”，農村畜禽糞便肆意排放，臭氣熏天等。因此，應該加大宣傳力度，增設多種途徑，以政策為依托，鼓勵、引導人們，通過開展培訓工作，多進行一些講座，大力提倡發展沼氣池，使農戶具備一些基礎理論知識，進行充分了解，從內心接受這個能源工程，不僅是處理城市廢棄物需要的能源環境工程，也是處理農業生產廢棄物的能源工程，是促進能量循環利用，保護生態平衡，建立綠色家園的有效手段。

3.4 加強企業、農戶的聯系

沼氣工程的建立，要結合當地的實際情況，充分利用現有的城市、農村資源，合理布置物質和能量的多級利用，采用科技資源，加大科技投入，借助企業的力量進行技術攻關，延伸沼氣的產業鏈條，以企業和農戶為中心[19]，有機結合種植、養殖，探索出農業有機循環發展的路子。隨著沼氣用戶使用量的增加，要做好后續的服務工作，以保證農戶正常使用沼氣池和安全使用沼氣池的操作。

3.5 建設廢棄物資源化分類管理模式

為了使沼氣工程的產氣、沼肥效果有所保障，其操作過程、設備是一方面，發酵原料的質量也有著至關重要的作用。針對回收的農業有機廢棄物，應該成立專門的處理機構，進一步進行精細的分類、處理、加工、銷售等，更好地選擇發酵原料。將一些產氣效果不好的發酵原材料，進行進一步資源化處理，提升“二次”利用的價值，依靠高效商業化模式，使其在其他方面發揮作用，避免資源的浪費，進一步增加養殖企業的收入，提高其積極性。

3.6 重視多方面的產業融合

城鄉建立沼氣池，不僅要依靠政府的支持與引導，堅持市場的導向，憑借城市各種便捷的有利條件以及廣闊的機遇和挑戰，充分利用農村有機資源。通過農業與其他產業的有機融合，把生產、加工、流通鏈接起來，實現農業全產業鏈的發展，增加農業的產業鏈條，提高產品的附加值，從而推進農業現代化和縮小城鄉差距的收入[20]。利用好現代社會各種信息宣傳、交流平臺，如：互聯網、電視、微博等，加大宣傳力度，及時掌握人們的生活需求和最新動態。

4 總結與建議

目前，我國城鄉經濟發展仍不平衡，農村大部分地方只重視農業的發展，忽視了其他產業，在很多方面都落后于城市，如何找出促進農村經濟發展的動力，合理分配各種資源，調整產業結構，切實解決“三農”問題，響應國家的號召[21]。城鄉發展過程要統籌兼顧，全面發展，將經濟建設和城鄉建設雙管齊下，制定科學有效的發展方案，促進加快城鄉一體化的形成[22]。通過沼氣發酵產業，合理利用農村有機廢棄資源，解決畜禽糞便大量堆放造成的環境污染、資源浪費等問題，沼肥使用促進無公害蔬菜的產生，農戶以較低的成本，不僅帶來了生活燃料(沼氣)，還帶來了一定的經濟效益。通過沼氣池的建立，利用農戶身邊的資源，從基礎發展，逐漸縮小城鄉貧富差距，建立生態農村，促進能源經濟循環利用。

4.1 落實資金保障

進一步完善沼氣工程設施的建立。當地政府應該加大對興辦沼氣工程的投資力度，并且倡導政府投資、社會集資、農民投資3個主要方法，確保建廠資金的預算落實，城鎮、鄉村要統籌計劃，盡量完善有關涉及道路、運輸車、水力等基礎設施的建立，積極引進多方投資，進一步拉升沼氣產業鏈條。

4.2 積極調動人們的參與性

充分發揮當地政府的號召力，發揮在環境、建池、施肥等方面的主導性和決策性，采用各式各樣的宣傳方式，突出沼氣工程建立，發揮其在生活、種植等方面的重要作用，讓人們真正的理解、接受，使其深入人心，讓人們在受益中自覺的建池、管池、護池。

4.3 完善沼氣池后續服務體系

養殖企業在成立相應沼氣池后續服務隊伍后，為了使服務更加及時、有效，應在當地合作社、村委等成立專門的服務站點，招納專業的人才，技術推廣人員定期對農戶進行各個階段的相關培訓，及時發現存在的問題，完善服務體系。

4.4 推廣沼氣新技術

沼氣工程除最主要在2個方面產氣和用于肥料外，其沼液還可以用來浸種、養魚、喂雞鴨、生物農藥等，沼渣用于基肥、追肥等，積極推廣有關方面的利用技術，啟發人們在建立沼氣池后，全面利用沼氣、沼肥，也將會進一步推動城鎮沼氣池建立，增加人們的信心。

在當今社會不斷發展的強大推動力下，沼氣發酵產業的實現形式已經不再單一，城鄉發展沼氣行業，更好地推動了農村的發展，加快新農村的建設，實現建設環境友好型的社會。城鄉一體化發展，形成以城鎮帶農村、以鄉村補城鎮、互為市場、互為資源，最終實現城鄉之間社會、經濟、生態和文化協調發展目的。