朱亞林， 秦　領(lǐng)， 劉俊超, 董小波， 牛永斌

(1.西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，西安 710069； 2.云臺山旅游發(fā)展有限公司，河南 焦作 454360;3.河南理工大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，河南 焦作 454000)

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河南省新型城鎮(zhèn)化建設(shè)下的農(nóng)村沼氣使用現(xiàn)狀與發(fā)展前景

朱亞林1， 秦領(lǐng)2， 劉俊超3, 董小波3， 牛永斌3

(1.西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，西安 710069； 2.云臺山旅游發(fā)展有限公司，河南 焦作 454360;3.河南理工大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，河南 焦作 454000)

在對河南省焦作、安陽、開封、平頂山、新鄭等地區(qū)農(nóng)村沼氣使用現(xiàn)狀實地調(diào)研的基礎(chǔ)上，采用實地調(diào)查、收集相關(guān)部門統(tǒng)計資料和借鑒相關(guān)研究成果的綜合分析方法，以及數(shù)理統(tǒng)計和等量代替的理論，對其秸稈處理情況、沼氣實際使用進(jìn)行了研究.結(jié)果表明：(1)河南省新農(nóng)村建設(shè)形勢下沼氣發(fā)展前景很好；(2)目前因發(fā)酵原料單一，養(yǎng)殖戶減少造成原料不足，加上資金、管理、建設(shè)技術(shù)的缺乏限制了沼氣技術(shù)的推廣.綜合多方因素對新型城鎮(zhèn)化建設(shè)形勢下發(fā)展沼氣的可行性進(jìn)行了論證，并針對目前存在的問題提出采取以糞便、生活有機垃圾與秸稈作為生產(chǎn)原料；采取高新技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)、貯存、供應(yīng)的集體化新型建設(shè)模式；應(yīng)用生產(chǎn)與使用相分離的管理模式.這對加快河南省新農(nóng)村建設(shè)形勢下的沼氣發(fā)展具有借鑒和實用意義.

河南省；新型城鎮(zhèn)化；新能源；農(nóng)村；沼氣

我國在2005年已經(jīng)缺口16 468萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤；而石油天然氣一半以上需要進(jìn)口.并且按照目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，缺口越來越大.而生物質(zhì)能源作為世界第四大能源、最大的可再生能源，必然會成為中國今后能源的重要組成部分.根據(jù)我國第五次人口普查資料，60%的人口居住在鄉(xiāng)村[1]，他們的知識水平相對較低，不易享受到改革開放的成果.農(nóng)村秸稈、牲畜糞便等資源非常豐富但研究相對較少，利用率低.這些廢棄物的不恰當(dāng)處理會造成大氣污染、環(huán)境污染[2-4].但是沼氣技術(shù)可以將農(nóng)村的秸稈、牲畜糞便等資源轉(zhuǎn)化為可燃燒的沼氣，為農(nóng)村提供一部分能源，不僅改善農(nóng)村的生活環(huán)境，減少秸稈焚燒對大氣的污染，而且符合可持續(xù)發(fā)展的要求、符合現(xiàn)階段我國政策的導(dǎo)向.國家也曾大力推廣沼氣工程，但是后來出現(xiàn)了停滯，甚至廢棄[5].有很多學(xué)者對沼氣工程的技術(shù)、推廣以及相關(guān)問題做過研究，但都沒有很好的解決[6-9].本文做了一系列實地調(diào)查，基于河南——農(nóng)業(yè)大省建設(shè)新型城鎮(zhèn)化的形勢，結(jié)合前人文獻(xiàn)對發(fā)展可行性進(jìn)行了論證，并提出了新的解決方案.

1　沼氣技術(shù)及使用現(xiàn)狀

筆者團(tuán)隊利用寒假時間對焦作、安陽、開封、平頂山、新鄭進(jìn)行了實地走訪與問卷調(diào)查以及到相關(guān)部門收集資料.

1.1總體使用現(xiàn)狀

2001—2005年，國家先后通過小型公益項目、基建項目、國債資金項目投入345 155萬元，扶持農(nóng)村戶用沼氣357.57萬戶[5].為了解實際情況，筆者團(tuán)隊進(jìn)行了問卷調(diào)查.有近一半的用戶沒有使用，而在使用沼氣的用戶中更傾向于集體型供氣(表1).

1.2沼氣工程與養(yǎng)殖情況

隨著農(nóng)村生產(chǎn)和生活方式的演變，家庭小規(guī)模飼養(yǎng)牲畜這種形式日漸消亡,取而代之的是大規(guī)模養(yǎng)殖以及不養(yǎng)殖.由于我國推廣的為水壓式沼氣池，以動物糞便為發(fā)酵原料，養(yǎng)殖戶在其他條件許可時，一般均建設(shè)了沼氣池；而沒有養(yǎng)殖的農(nóng)戶很少建設(shè)戶用沼氣池，但存在使用集體供氣現(xiàn)象(表2、表3).

表1　農(nóng)村沼氣類型使用比例

表2　養(yǎng)殖情況

表3　養(yǎng)殖戶使用沼氣情況

1.3農(nóng)村秸稈處理情況

筆者團(tuán)隊對農(nóng)村秸稈處理情況也進(jìn)行了調(diào)查.受訪村民表示大部分秸稈進(jìn)行了還田，少部分將之運到家中，但還田效果的不佳對后期耕種有較大困難.雖然政府明文規(guī)定，禁止焚燒秸稈，但從田間地頭的情況看，仍然存在焚燒秸稈、玉米皮的現(xiàn)象.

1.4沼氣使用中的安全與方便

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，隨著近年廣大農(nóng)民安全意識的提高，兒童玩耍墜入沼池中的現(xiàn)象已幾乎沒有；在進(jìn)行大出料時，也沒有出現(xiàn)安全事故.用戶普遍反映沼氣較液化氣更安全.城鎮(zhèn)的集體供氣用戶反映沼氣做飯比液化氣快，又沒有電磁爐的輻射.

1.5沼氣的經(jīng)濟(jì)問題

一項工程往往需要較大的先期投入，沼氣也是如此.筆者在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，在國家實施推廣政策，進(jìn)行資金補貼后，用戶的建池積極性大幅提高.但沼氣工程并沒有完全開發(fā)利用，一些地方只利用了沼氣，而沼渣、沼液隨意堆放，甚至成了用戶的負(fù)擔(dān)[6-7].這樣就造成了成本大大增加，沒有體現(xiàn)出綜合效益.

2　發(fā)展障礙

2.1農(nóng)戶資金不足及工程節(jié)能效果不明顯

農(nóng)戶個體的經(jīng)濟(jì)承受能力有限，很多農(nóng)戶無法一次性拿出所需資金.雖然在較長時間內(nèi)沼氣工程可以起到節(jié)約、環(huán)保的作用，但是很多農(nóng)戶還是想在較短時間內(nèi)看到成效.

如果嚴(yán)格遵守改廁、改圈、改廚、改院“三位一體”的建池原則，我們從理論上可以算出投資沼氣池的經(jīng)濟(jì)效益.以四口之家為例，即使沼氣池全部由自己投資，兩年能完全收回成本，但是有種種因素存在使得節(jié)能效果大大縮水.一是由于原料不能充足供應(yīng)，需要購買原料；二是與使用沼氣相比，使用傳統(tǒng)的燒柴土灶在農(nóng)村現(xiàn)有條件下幾乎沒有什么開支.

2.2政府相關(guān)部門缺乏重視了解，管理不到位

上個世紀(jì)末，沼氣工程歸屬農(nóng)業(yè)局農(nóng)村能源環(huán)境保護(hù)站，畜牧局及扶貧辦三個部門.職責(zé)交叉直接造成了部門職能不明確.當(dāng)前在農(nóng)村戶用沼氣建設(shè)過程中存在監(jiān)管不力，致使補貼資金不能全部發(fā)放到用戶手中、施工隊伍不嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)建設(shè).

2.3外出務(wù)工，勞動力減少

現(xiàn)階段由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)村的一些青壯年特別是男性進(jìn)城務(wù)工，只剩下婦女老人兒童.而沼氣池的日常管理如進(jìn)出料都需要勞動力，這也給沼氣推廣造成了一些困難.另外，由于農(nóng)戶在家人口的減少，對沼氣的需求量也少，老百姓更青睞于方便的能源，比如電以及液化氣.

2.4發(fā)酵原料單一，農(nóng)戶養(yǎng)殖減少

現(xiàn)在農(nóng)村養(yǎng)殖情況發(fā)生了變化，開始出現(xiàn)了兩極分化，即絕大部分家庭不再養(yǎng)殖，少數(shù)家庭發(fā)展成了養(yǎng)殖大戶.我省現(xiàn)有沼氣池絕大部分是以動物糞便為原料，養(yǎng)殖情況的變化直接造成了原料的來源不足[8-9].

2.5建造技術(shù)不過關(guān)，后續(xù)服務(wù)跟不上

我國農(nóng)村戶用沼氣池在建設(shè)發(fā)展過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)建成不久的沼氣池被改作它用甚至廢棄的現(xiàn)象[10-11].究其原因，一是因為某些地區(qū)沼氣池建設(shè)水平較低，一些建設(shè)人員甚至沒有專業(yè)資質(zhì)，在用戶出現(xiàn)問題時無法及時解決，影響正常使用；二是因為一些地區(qū)為了落實政策，都千篇一律的進(jìn)行建設(shè)，沒有因地制宜[12].

3　可行性分析

雖然沼氣推廣起來有眾多的阻礙因素，但我們認(rèn)為潛力相當(dāng)大.

3.1資源可行性

秸稈資源量與農(nóng)作物產(chǎn)量密切相關(guān)，根據(jù)2000—2010《 河南統(tǒng)計年鑒》，得到主要農(nóng)作物秸稈資源量，1999年河南省主要農(nóng)作物秸稈總產(chǎn)量為5 559.2萬噸，1999—2003 年，主要農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量上下波動，2002—2003年秸稈資源總量減少速度最快，年平均減少率超過 20%，2003 年底降至4 500.9 萬噸,這一時期秸稈產(chǎn)量的波動，主要是由于1998年以后我國開始全面實施農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整所造成的，加之市場經(jīng)濟(jì)體制尚不健全，耕地保護(hù)沒有達(dá)到預(yù)期效果,隨著耕地保護(hù)政策體系的完善和國家各項政策的鼓勵支持，2003年之后農(nóng)作物秸稈資源總量呈逐年上升趨勢，且2003—2004年增長速度最快，年平均增長率高達(dá)25.31%.2008年河南省農(nóng)作物秸稈資源總產(chǎn)量最高，達(dá)到7 051.66萬噸.我省秸稈資源以小麥和玉米秸稈為主，兩者資源總和占到全省的72.39%，兩者為河南省優(yōu)勢農(nóng)作物.其次是棉花和水稻秸稈，合計占全省的16.34%[13-16].從相關(guān)統(tǒng)計可以看出，我省的秸稈總量是相當(dāng)可觀的，人均可利用量也是很大的.

3.2氣候可行性

我省位于中國中東部，北緯31°23′～36°22′，東經(jīng)110°21′～116°39′之間，全省年平均氣溫一般在12℃～16℃之間，一月-3℃～3℃，七月24℃～29℃.而沼氣發(fā)酵菌種在8～60℃都能發(fā)酵產(chǎn)氣，這就使我省建設(shè)沼氣工程具有了可能性[3、17].但我們也應(yīng)該看到冬季的溫度偏低，對發(fā)酵過程不利.我們可以采取升溫、改良菌種等一系列措施，從而達(dá)到冬季可以正常產(chǎn)氣的目的.

3.3政策可行性

十六大以來，黨中央多次強調(diào)要解決好“三農(nóng)”問題，并提出了建設(shè)社會主義新農(nóng)村的總體要求，即生產(chǎn)發(fā)展、生活寬裕、鄉(xiāng)風(fēng)文明、村容整潔、管理民主.進(jìn)入新時期后，各級政府又提出了對新農(nóng)村整體規(guī)劃的戰(zhàn)略部署，對住宅進(jìn)行統(tǒng)一建設(shè).黨的十八大以及剛剛結(jié)束的“兩會”再次提到了農(nóng)村的城鎮(zhèn)化發(fā)展.我們提出的沼氣工程把農(nóng)民從繁重的生活垃圾處理中解脫出來，從而因地制宜的做到了城鄉(xiāng)一體化發(fā)展.

3.4日常管理可行性

調(diào)查中曾發(fā)現(xiàn)，農(nóng)村的一些沼氣工程存在缺乏人員管理的現(xiàn)象.究其原因，目前城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡，收入差距較大，有知識的農(nóng)村青壯年大都前往城市務(wù)工造成的.隨著國家新型城鎮(zhèn)化建設(shè)開啟，城鄉(xiāng)收入差距必然減小，有知識的農(nóng)村青壯年的回流指日可待；如果我們把沼氣工程開發(fā)成一個系統(tǒng)工程，使之具有綜合效益.這樣不僅解決了管理問題，而且解決了一些農(nóng)民在城市無法找到合適工作的問題.

4　城鎮(zhèn)化下新模式、新技術(shù)設(shè)想

不太健全的管理體制、相對落后的技術(shù)水平、普遍較低的環(huán)保節(jié)能意識以及不完善的自動化技術(shù)無一不在制約著我國農(nóng)業(yè)沼氣工程的發(fā)展.對此我們不能急于求成，更不能止步不前，而是要積極尋求一種符合我國現(xiàn)有國情的方案.為此我們團(tuán)隊主張“管理加強，完善制度”“技術(shù)創(chuàng)新甚至是革新”.我們給出以下建議：

(1)方案：團(tuán)隊提出，以人畜糞便及有機質(zhì)生活垃圾與農(nóng)作物秸稈相結(jié)合的原料基礎(chǔ)，采用一地建池，集中供氣，專人負(fù)責(zé)的新型模式.隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)、住宅統(tǒng)一規(guī)劃的發(fā)展趨勢的增強，這就為農(nóng)村建設(shè)管道收集生活污水打下了基礎(chǔ)，從而清潔了生活環(huán)境(見圖1).

(2)優(yōu)點：動物糞便具有產(chǎn)氣速度較快但需經(jīng)常進(jìn)料的特點，而農(nóng)作物秸稈具有產(chǎn)氣啟動時間過長，但產(chǎn)氣時間長的特性.糞便源源不斷地流進(jìn)發(fā)酵池，在開始一段時間后，由糞便產(chǎn)氣；隨之等秸稈發(fā)酵完全，由秸稈長時間產(chǎn)氣，便使動物糞便和農(nóng)作物秸稈發(fā)酵發(fā)揮最大優(yōu)勢[18].其次，集中供氣，解決了缺少勞動力家庭的管理難問題.最后，由受過培訓(xùn)的專業(yè)人員操作，在很大程度上解決了生產(chǎn)安全的問題.

圖1　新模式沼氣流程圖

(3)產(chǎn)氣量:對于沼氣使用來說，產(chǎn)氣量不均勻是一個比較大的問題.對此筆者提出兩種方法.第一，培育新型菌種，使之適應(yīng)較低的環(huán)境.第二，將收集到的全部秸稈與糞便進(jìn)行提前發(fā)酵，在冬季來臨之前就發(fā)酵完畢，產(chǎn)生的氣體采用濕式貯氣罐儲存起來，以供冬季使用.這樣冬季用氣量也不受外界環(huán)境的限制，可以保證居民正常的生活需要.

(4)開發(fā)相關(guān)產(chǎn)業(yè)：農(nóng)村沼氣如果做到科學(xué)建池、循環(huán)一體化，不僅能改善農(nóng)戶的居住環(huán)境，而且能形成資源的可持續(xù)利用.比如沼氣池使用的原料有效減少糞便污染環(huán)境的問題；沼液、沼渣的變廢為寶，用于養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)還可以起到增產(chǎn)的作用：①沼液用于漁業(yè)，以1∶1與飼料混合，可以降低成本；②沼渣用于種植業(yè)施肥，可以增產(chǎn)，尤其是開發(fā)無公害蔬菜、糧食，更是可以極大開發(fā)其附加值，提高效益[4、9、11].

5　河南省滑縣城關(guān)鎮(zhèn)北關(guān)村實例

5.1建設(shè)情況概述

北關(guān)村位于河南省安陽市滑縣城關(guān)鎮(zhèn)，與縣城道口鎮(zhèn)相鄰.該村于2012年6月建設(shè)了集體型沼氣工程，供應(yīng)村里250戶村民使用.居民使用比例達(dá)到了92%以上.該工程以滑縣秦瑞剛?cè)鈽I(yè)(滑縣一個大型熟牛肉銷售個體戶)養(yǎng)殖場為依托，采用牲畜糞便發(fā)酵，冬季采用加熱以保證正常供氣.工程總耗資43萬，政府補助23萬，每戶收取500元初裝費(含300m3沼氣)，其余資金由秦瑞剛?cè)鈽I(yè)承擔(dān).建成后，秦瑞剛負(fù)責(zé)派專人管理，收費(見圖2).

5.2工程效果及不足之處

此沼氣工程的社會效益以及經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見的.以每戶三到四口人進(jìn)行估算，每天可節(jié)省煤炭23 250kg.通過實施集體沼氣工程，居民省去了搬運煤球、液化氣罐等能源的麻煩，而且安全.不足之處：北關(guān)村沼氣工程冬季使用煤炭加溫發(fā)酵池，還存在一定污染.加之養(yǎng)殖市場存在一定的不穩(wěn)定性，可能會造成原料的缺乏.

圖2　集體型沼氣工程

6　結(jié)語

(1)河南省的沼氣工程經(jīng)過幾十年的推廣與發(fā)展，覆蓋率與宣傳力度仍然不夠，還沒有充分發(fā)揮作用，甚至存在建成的沼氣池遭到廢棄的情況.調(diào)查發(fā)現(xiàn)農(nóng)戶資金不足，節(jié)能效果不明顯；政府相關(guān)部門管理、服務(wù)不到位；農(nóng)民外出務(wù)工勞動力減少；發(fā)酵原料單一，養(yǎng)殖數(shù)量減少等原因阻礙了沼氣的發(fā)展.

(2)河南省新型城鎮(zhèn)化建設(shè)為統(tǒng)一修建沼氣工程提供了可能.針對存在的發(fā)展障礙，提出了以下建議：多種有機原料結(jié)合，一地建池，集中供氣，專人負(fù)責(zé)的新型模式；因地制宜，改變發(fā)酵池大小等傳統(tǒng)技術(shù)的改進(jìn)；堅持建池標(biāo)準(zhǔn)，健全服務(wù)體系；加強領(lǐng)導(dǎo)，加大投資力度；加大宣傳，提高農(nóng)民節(jié)能意識.

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[責(zé)任編輯仲圓]

Status and Prospects of Rural Biogas Utilizationunder the New Urbanization in Henan Province

ZHU Ya-lin1, QIN Ling2, LIU Jun-chao3, DONG Xiao-bo3, NIU Yong-bing3

(1.Department of Geology, Northwest University,Xi’an 710069, China;2.YuntaiMountainTouristDevelopmentLimitedCompany,Jiaozuo454360,China;3.SchoolofResourcesandEnvironmentEngineering，HenanPolytechnicUniversity,Jiaozuo454000,China)

Inthispaper,onthebasisoffieldresearchonthestatusofruralbiogasutilizationinruralareasofJiaozuo,Anyang,Kaifeng,Pingdingshan,XinzhengandotherregionsinHenanprovince,byusingofthecomprehensiveanalysismethodoffieldsurvey,collectingstatisticsfromrelevantdepartmentanddrawinglessonsfromrelevantresearchresults,aswellasthemeansofmathematicalstatisticsandtheequivalentreplacement,thetreatmentofstrawandtheactualuseofbiogaswerestudied.TheresultsshowthattheprospectsofbiogasisgoodunderthesituationofnewruralareaconstructioninHenanprovince,andthepromotionofbiogastechnologyislimitedbecauseofthecurrentsinglefermentationrawmaterial,ashortageofrawmaterialcausedbyreduceoffarmers,anddeficiencysofcapital,managementandconstructiontechnology.Thefeasibilityofthedevelopmentofbiogasunderthesituationofthenewurbanizationconstructionisdemonstrated,andinviewofthecurrentproblems,thefeces,organicwasteoflifeandstrawwillbetakingastherawmaterials.Thecollectiveconstructionmodeofadoptingthenewtechnologyfortheproduction,storageandsupply,andthemanagementmodeofseparationofproductionanduse,allofabovehaveareferenceandpracticalsignificanceonspeedingupthedevelopmentofbiogasunderthenewruralconstructioninHenanprovince.

Henanprovince;newurbanization;newenergy;ruralarea;biogas

1008-5564(2016)02-0087-06

2015-10-15

“構(gòu)造與油氣資源”教育部重點實驗室開放課題豫西北奧陶系碳酸鹽巖儲層生物改造機理研究(TPR-2011-34)資助

朱亞林(1990—)，男，河南安陽人，西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系碩士研究生，主要從事非常規(guī)油氣地質(zhì)研究.

S188+.4

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