湖北省農村沼氣效益的研究

李晶晶

雖然湖北省不少農村地區已經普及沼氣很多年，但是卻仍存在許多問題，本文以湖北省宜昌市夷陵區兆吉坪村為例，對該村沼氣的現狀進行了調查。本文首先介紹了調研的背景及目的，明確目標。然后描述了本次調研的具體情況，主要包括實地考察、問卷調查、個體戶采訪三個部分，通過這些調查來更直觀的展示沼氣帶來的生態效益和經濟效益，已達到更好地推廣沼氣的目的。最后，本文在調查中還發現了該村沼氣使用中存在的不少問題，并針對這些問題給出了相關的建議和對策。

一、調研背景及目的

1、調研背景

隨著國家對農業污染和生態環境的日益重視，農村沼氣的數量越來越多。為了充分的利用農村生活垃圾和生活廢水，“一池三改”成為了建設沼氣池的基本標準，即將沼氣池的建造與改圈、改廁、改廚相結合，讓人和家畜的糞便以及廚房污水進入沼氣池，達到無害化處理。雖然“一池三改”能夠使沼氣發揮最大的生態價值與經濟價值，但是實際上卻存在著諸多問題，比如建設費用太貴、沼氣使用率偏低等問題。這些問題的出現不僅給農村沼氣的建設和使用帶來了諸多麻煩，還讓部分農民放棄了建造沼氣池的想法，因此了解和解決農村沼氣建設以及使用過程中存在的問題十分重要。

2、調研目的

為了更好的解決農民在沼氣的建設和使用過程中出現的問題，本文主要描述了通過調研了解到的湖北省宜昌市樂天溪鎮兆吉坪村的沼氣使用現狀。本次調研主要有以下四個目標：

（1）了解沼氣池的基本建設情況以及沼氣產生、使用過程。

（2）利用對比分析的方法，分析沼氣使用的經濟價值以及生態價值。

（3）發現當地居民在沼氣池建設以及使用沼氣過程中出現的問題。

（4）結合實際情況，對發現的問題提出相應的解決辦法。

二、 調研過程

為了更好的了解到當地村民的沼氣的使用情況，本次調研還設置了線上問卷調查。與該村相關負責人協商后，在村群里發放了問卷，共有63人填寫了問卷，以下分析就是以此為基礎。 為了能夠突出體現沼氣的經濟效益和環境效益，本文采用了設置對照組的方法來計算沼氣的效益。首先，尋找到當地一戶具有沼氣的村民，了解了村民家庭的基本情況，如家庭組成人員、使用沼氣的情況等，然后以這戶村民作為實驗的對照組。為了得到實驗組的數據，采訪了若干家符合實驗要求的村民，收集到一些相關的數據，如做飯和燒水使用的柴的斤數、使用液化氣的情況，以及用電情況。同時，對當地的柴的價格、電的價格以及液化氣的價格等數據進行了統計，便于經濟效益的計算。

三、 沼氣的經濟與環境效益分析

為了實證并直觀地感受到沼氣會帶來經濟效益與環境效益，除了在線上進行調查問卷的發放，還對湖北省兆吉坪村多個村戶進行樣本考察，經過有無沼氣村戶的數據收集處理與對比，沼氣帶來的經濟與環境效益也逐步量化和可視化。為了更好的了解沼氣帶來的效益，本文選取了一戶使用沼氣的家庭作為對照組，該沼氣用戶常住人口有四人，且均為老年人。在了解了這個家庭沼氣使用的情況之后，通過詢問當地居民來獲得數據建立了實驗組（家庭情況基本與對照組相同）。通過對對照家庭的調查我們發現，該用戶主要使用沼氣來做飯和燒水。其中由于當地一般在春季引入豬苗，在秋季宰殺養成的肥豬，在秋季之后沼氣池原料減少，沼氣發酵量不如以前，故當地村民此時只把沼氣用于做飯而不用于燒水，因此經估算，用沼氣燒水大概維持8個月（以下按照240天計算）。以下是通過計算實驗組在炒菜以及燒水用柴量、液化氣用量、以及用電量來分析沼氣的經濟和環境效益具體過程。

1、無沼氣池家庭做飯所需能源

通過調查發現，如果按照一年（365天）計算沒有利用沼氣村民家庭的做飯所需能源，僅利用木柴和僅利用液化氣的消耗量。

使用液化氣做飯相關數據的獲取：家庭情況與對照組相似的家庭，一年做飯大約需要5罐液化氣。而家用液化氣液化石油氣罐的容量為35.5L，即0.0355m3，一罐液化氣的價格為90元。

2、無沼氣池村戶燒水所需能源

如果村民燒水按照8個月（240天）計算，這240天用的能源僅為木柴、僅為液化氣和僅為電的消耗量如表3-2所示。

具體計算過程如下：

為了便于統計計算，這里選取熱水瓶作為統計目標。在兆吉坪村，村民大多用熱水瓶盛水，一瓶熱水大概2.5L。一戶四口之家每天約燒水4瓶。如下是三種特殊情況的推算。

（1）使用木柴燒水相關數據的獲取：經調查，兆吉坪村每燒一壺水約消耗1.5斤木柴，則每天需要消耗6斤柴用于燒水。

（2）使用液化氣燒水相關數據的獲取：為了得到準確的數據，本文做了如下分析：一罐液化氣如果在標準狀態下（溫度0℃，1個大氣壓），體積膨脹約285倍，體積約10m3。液化氣的熱值是45.22-50.23 MJ/kg（丙烷和丁烷等的混合物，所以值是一個區間），一罐家用液化氣理論重15kg，故一罐液化氣理論熱值就是678～750MJ（1MJ=106J），實際一罐一般只有約14.1KG，再減去殘液一罐液化氣算14KG，氣質有會有一定的問題，這樣實際有600MJ。水的比熱容為水的比熱容是4.2×103J/（kg·℃），液化氣轉換率按70%計算，由公式C=Q/（m·△T）得出m=Q/（C·△T），Q=600*106*0.7=4.2*108J，C=4.2×103J/（kg·℃），△T=85℃，代入數據得m=1176.47KG。水的密度為1g/cm3，因此一壺2.5L的水重2.5KG。故一罐液化氣能夠燒沸的水為470.59瓶，則240天用于燒水的液化氣為4×240/470.59=2.04罐。

（3）使用電力燒水相關數據的獲取：由公式Q= C· m·△T得出，一壺2.5L的溫度15℃的水燒至沸騰需要的熱量為Q=8.93×105J，1KW·h=3.6×106J，電器按照熱效率85%計算，一壺2.5L用電0.29 KW·h，兆吉坪村1 KW·h電費為0.57元，因此利用電燒開一壺2.5L的水燒開的成本為0.17元。因此8個月燒水需要的總電量為0.29×4×240=278.4KW·h。

3、沼氣帶來的效益

（1）取代柴帶來的效益

①經濟效益

通過以上分析，可以了解到無沼氣池村戶如果只用柴做飯、燒水則會比用沼氣村戶多出365天用于做飯和240天用于燒水的木柴消耗，則一年總木柴消耗量為M=3650+1440=5090斤。調查發現，在兆吉坪村附近有一個項目正在開發，兆吉坪村村民大多在這個項目下勞作以獲得勞務收入，據調查，此項目工資為200元/天。如果兆吉坪村村民購買木柴，則一年用于做飯和燒水的費用為5090×0.4+200×5090/2000=2545元。若兆吉坪村村民自行上山砍柴，則一年用于做飯和燒水的費用為5090/1000×200=1018元。

②環境效益

除了經濟上的花銷，燃燒木柴還會帶來一系列問題。如燒柴后會產生碳黑，其分子粒徑很小，人的肺部大量吸入碳黑，對人體健康產生很大影響。燒柴會產生大量的CO2氣體，有時還會產生黑煙，及燃燒不完全而產生的CO，不僅污染環境，還對人的身體健康存在潛在危害。

使用沼氣不僅可以省去一大筆做飯燒柴的費用，還會減少木柴在人體健康上的危害和環境污染問題。

（2）取代液化氣帶來的效益

①經濟效益

據以上數據分析顯示，用于一年做飯的液化氣為5罐，用于燒水的液化氣為2.04罐。按照當地市場價，一罐液化氣為90元，則用于做飯和燒水的液化氣花費為90×（2.04+5）=633.6元。所以無沼氣池村戶如果只用液化氣做飯、燒水則會比用沼氣村戶一年多花費633.6元。

②環境效益

液化氣，即液化石油氣。液化石油氣的來源有兩種，一種是在原油礦的伴生氣，一種是煉油廠在進行原油催化裂解與熱裂解時所得到的副產品。目前家庭用的都為第二種來源。即在煉油廠生產汽油、柴油等成品油時的副產品。而石油開發會伴隨著一系列問題如對水體、土壤、植被等危害，且石油是不可再生資源，且我國是能源資源嚴重短缺的國家，石油人均剩余可采儲量僅有世界平均水平的1/10。

所以，使用沼氣不僅可以省去一筆使用液化氣用于做飯燒水的費用，還延續我國資源的可持續發展，并且減少因石油開發帶來污染環境的危害。

（3）取代電帶來的效益

①經濟效益

在兆吉坪村，用于電力主要用于燒水。通過以上調查可計算：則240天消耗電費為278.4*0.57 =158.7元。

②環境效益

水力發電對生態環境有許多負面影響。三峽大壩水庫蓄水，把水長期滯留在庫內，使水在化學、物理和生物方面發生變化。建壩后，流水攜帶的沉積物可能大幅減少，因此可能導致下游河岸坍塌、河床下切等災害。并且河上筑壩，本身并不增加或減少泥沙總量，但會顯著改變水流的輸沙能力和輸沙過程。從而造成泥沙逐漸淤積，影響水電站正常發電，同時也會對下游生態環境、人民生命財產安全等造成威脅。同時由于水壩庫區的淹沒，必然導致天然森林、草地、野生動植物棲息地的喪失、陸生水生物種數量的減少和上游集水區的環境退化。另外，水電可能會帶來地質災害，如地震、滑坡、塌陷。

所以，用沼氣取代一部分電力的使用，會減少三峽大壩的工作量，用于恢復水壩造成的生態環境污染。

四、存在的問題

調查問卷顯示，當地居民在沼氣建造、使用中還存在一些問題，主要問題為以下三點。

1、沼氣池的清理麻煩而且危險

調查問卷顯示，擁有沼氣的村民有72.2%認為沼氣池的清理過于麻煩。據當地村民描述，每次清理殘渣之前必須提前30天左右打開沼氣蓋，然后才能清理里面的殘渣。而且當地居民都是自己清理殘渣，并未獲得相應的技術指導，清理效率慢，而且有時候會吸入有害氣體，非常危險。

2、沼氣發酵原料趨于單一

農村各戶用于沼氣發酵的原料大部分是人及牲畜的糞便，對于農作廢物的利用率不到20%。能用于沼氣池的廢棄作物的沒有充分利用，造成了資源的浪費。并且我們發現，沒有建造沼氣池的村民中有40.74%都是由于沒有足夠產生沼氣的原料才未建沼氣池。

另外，在調查過程中還發現了一些小問題：因沼氣建設費太貴而放棄建造沼氣池、由于地方限制而無法建造沼氣池、除渣管道漏氣同時還壞沼氣灶、殘水處理不方便。這些問題出現的范圍較小，僅僅只有少數人存在這些問題。

五、 對策

1、建立市場化服務網點

規范化建設村級沼氣設備維修中心，統一市場價格，配置專業沼氣池維護人員，使農戶的售后服務得到保障。為沼氣用戶提供進料、出料、零配件銷售、檢查、維修、脫硫劑更換、灶具維修、日常管理和“三沼”綜合利用技術指導等全方位的服務。對于發展較為緩慢的農村而言，由國家補貼以村為單位建立沼氣管理站十分重要。過高的沼氣管理、清潔費用使得不少農民在缺乏經驗的情況下便下池清理，產生了不少安全事故。

2、鼓勵村民使用多種沼氣原料

生產沼氣的原料缺少是當地居民普遍存在的問題，但是卻僅有少部分居民用廢棄作物作為沼氣生產的原料。通過詢問當地村民，才發現造成這種現象的主要原因是利用廢棄作物產生沼氣容易產生殘渣，需要及時清理，而殘渣的清理麻煩而且危險，因此大部分村民都是將廢棄作物丟棄在田間，使用機器打碎后作為廢料使用。由此，想要更好的解決沼氣原料的問題，就必須先解決沼氣殘渣清理的問題，這樣才能讓村民更好地使用沼氣。

（作者單位：100083 中國地質大學（北京））