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        海南農(nóng)村戶用沼氣發(fā)展的資源和生產(chǎn)潛力分析

        2016-10-21 06:03顏冬婭翁菁菁
        綠色科技 2016年4期
        關(guān)鍵詞:沼氣

        顏冬婭 翁菁菁

        摘要:通過對海南農(nóng)村戶用沼氣的調(diào)研,對海南農(nóng)村戶用沼氣發(fā)展氣候資源、生物質(zhì)資源和沼氣生產(chǎn)潛力進行了分析,探討了戶用沼氣在海南各市縣發(fā)展的適應(yīng)性,以期為沼氣在海南農(nóng)村用戶中的發(fā)展提供參考。

        關(guān)鍵詞:沼氣;氣候資源;生物質(zhì)資源;生產(chǎn)潛力

        中圖分類號:S216.4 文獻標識碼:A 文章編號:1674-9944(2016)08-0129-03

        1.引言

        沼氣是將人畜糞便、秸稈和污水等有機物,置于密閉的沼氣池內(nèi),在一定的溫度、水分、酸堿度和厭氧條件下,經(jīng)過厭氧發(fā)酵作用而產(chǎn)生的一種可燃氣體。由于能源緊缺、供電緊張和生態(tài)環(huán)境日益惡化等一系列問題。2012年中央一號文件中明確指出“加強農(nóng)村沼氣工程和小水電代燃料生態(tài)保護工程建設(shè),加快農(nóng)業(yè)面源污染治理和農(nóng)村污水、垃圾處理,改善農(nóng)村人居環(huán)境”。沼氣作為一種可再生的清潔能源,不僅能有效解決農(nóng)村生活能源問題,還能改善農(nóng)村人居環(huán)境,已經(jīng)受到廣泛關(guān)注。

        海南農(nóng)村戶用沼氣的發(fā)展在取得良好的經(jīng)濟、生態(tài)和社會效益的同時,也存在沼氣發(fā)酵原料供給不平衡、沼氣產(chǎn)氣率不高和后繼管理服務(wù)體系薄弱等問題,研究分析海南各市縣農(nóng)村戶用沼氣發(fā)展的資源和生產(chǎn)潛力問題.對于實現(xiàn)各市縣沼氣池的合理布局和提高沼氣產(chǎn)氣率具有十分重要的意義。根據(jù)海南省生態(tài)優(yōu)先發(fā)展的國際旅游島發(fā)展規(guī)劃,在對海南村鎮(zhèn)沼氣規(guī)模、利用方式和地域分布調(diào)研的基礎(chǔ)上,對海南農(nóng)村戶用沼氣發(fā)展氣候資源、生物質(zhì)資源和沼氣生產(chǎn)潛力進行分析,比較戶用沼氣在海南各市縣發(fā)展的適應(yīng)性。

        2.國內(nèi)外沼氣的發(fā)展現(xiàn)狀

        沼氣工程在許多國家已經(jīng)很普遍,據(jù)美國環(huán)境保護署(EPA)統(tǒng)計。截止至2007年,正常運行的沼氣工程大約有111個,基本為畜牧禽畜場沼氣發(fā)電工程,每年能產(chǎn)生2.15億kW·h當(dāng)量的總能量。德國沼氣工程建設(shè)和運行代表了世界先進發(fā)展水平,截至2010年,德同已建成沼氣工程達6000多處,所產(chǎn)沼氣98%是用于發(fā)電,沼氣每年的發(fā)電量可達200億kW·h以上。日本對沼氣建設(shè)、厭氧消化技術(shù)的研究己有40多年的歷史。2003年,日本投資了2.2億日元在巖手縣建成了第一座牛糞發(fā)電廠,并于2009年,科學(xué)家利用牛糞排泄物發(fā)酵.再將發(fā)酵后所得氣體分解成氫氣和氮氣,氫氣作為制備燃料電池,這種電池原料更環(huán)保,且成本接近于零.該新能源具有廣闊的利用前景。

        在我國,沼氣技術(shù)已有百年的歷史,到2008年底.海南省已建設(shè)532處沼氣工程,沼池總?cè)莘e11.9萬m2;沼氣集中供氣農(nóng)戶4 690戶;累計建設(shè)沼氣發(fā)電工程28宗,發(fā)電總裝機容量2240 kW。海南省養(yǎng)殖業(yè)廢棄物利用從資源化利用發(fā)展到與能源化利川相結(jié)合,有力地推動了生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的形成和發(fā)展。2008年.海口市已建成農(nóng)村大中型沼氣工程集中供氣點65個,項目覆蓋18個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、65個村,6599戶.收益農(nóng)民33295人。海南其它市縣農(nóng)村也有多處沼氣工程。

        3.海南氣候資源

        沼氣的產(chǎn)氣速度和產(chǎn)氣效率與溫度有關(guān).沼氣產(chǎn)量和產(chǎn)氣速率隨著溫度的升高而增加。在常溫情況下.通常認為池溫10℃是沼氣生產(chǎn)的下限溫度,池溫20℃以上則產(chǎn)氣較快。海南省年平均氣溫23~26℃.其中4月到11月氣溫較高,平均氣溫在26~29℃.沼氣池可全年產(chǎn)氣,并有8~9個月產(chǎn)氣速度快、效率高.因此海南具有發(fā)展沼氣的最適宜溫度條件。

        4.生物質(zhì)資源

        沼氣發(fā)酵除了需要適宜的溫度,還需要有充足的有機廢棄物作為原料,在農(nóng)村,主要采用畜禽的糞便和部分農(nóng)作物秸稈作為沼氣發(fā)酵的原材料。這就要求沼氣要與農(nóng)業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)相配套,構(gòu)建和形成能源-經(jīng)濟-生態(tài)良性循環(huán)系統(tǒng),增強系統(tǒng)自身的可持續(xù)發(fā)展能力。海南農(nóng)村發(fā)酵沼氣的生物質(zhì)資源主要包括農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便,其中主要以畜禽的糞便為主。

        4.1農(nóng)作物秸稈

        農(nóng)作物秸稈作為其中一種生物質(zhì)原料,其資源量是按農(nóng)作物產(chǎn)量進行推算的,糧食作物是海南種植業(yè)中面積最大、分布最廣、產(chǎn)值最高的作物。糧食作物高產(chǎn)的市縣能夠給沼氣發(fā)酵提供充足的秸稈原料,據(jù)海南統(tǒng)汁年鑒顯示,近年,海南各市縣糧食作物年產(chǎn)量如表1和圖1所示。

        由表1及圖1可知海口市、文昌市、瓊海市、澄邁縣和儋州市糧食作物年產(chǎn)量較高,能為沼氣發(fā)酵提供充足的秸稈原料,而三亞市、五指山市、瓊中縣、保亭縣、白沙縣和昌江縣糧食作物年產(chǎn)量較少。

        4.2禽畜糞便

        海南省沼氣原料主要是以畜禽的糞便為主,秸稈原料為輔,畜禽較多的市縣能夠給沼氣發(fā)酵提供充足的原料,海南地區(qū)主要的畜禽為牛、羊、豬和雞等。據(jù)海南統(tǒng)計年鑒禽畜數(shù)量統(tǒng)計,計算出的海南各市縣畜禽總年排糞量如表2和圖2所示。

        由表2及圖2可知海口市、文昌市和儋州市畜禽年排糞量總量較高,能為沼氣發(fā)酵提供充足的原料,而三亞市、五指山市、瓊中縣、保亭縣、白沙縣和呂江縣畜禽年排糞量總量較少。

        5秸稈沼氣生產(chǎn)潛力

        影響畜禽糞便產(chǎn)生氣體產(chǎn)生沼氣的因素很多,包括厭氧環(huán)境、有機物、適宜的溫度和PH值等,不同的禽畜糞便沼氣生產(chǎn)特性參數(shù)不同,沼氣的產(chǎn)量也不同。沼氣的發(fā)酵與還與溫度有關(guān),沼氣發(fā)酵溫度可分為高溫、中溫和常溫三類,一般情況下,45~60℃為高溫發(fā)酵,30~45℃為中溫發(fā)酵,8~25℃為常溫發(fā)酵,我國農(nóng)村的沼氣池通常都在常溫下發(fā)酵,根據(jù)海南各市縣生物資源年產(chǎn)量,計算常溫下沼氣的年產(chǎn)氣量如表3和圖3所示,海南各市縣近年的沼氣年產(chǎn)氣量分布圖如圖4所示。

        由表3及圖3可知,文昌市沼氣年產(chǎn)氣量最高,占全省沼氣總產(chǎn)氣量的17.06%,儋州市沼氣年產(chǎn)氣量次之,占全省沼氣總產(chǎn)氣量的14.58%,海口市和瓊海市沼氣年產(chǎn)氣量相對其它市縣產(chǎn)氣量較高,分別占全省總產(chǎn)氣量的9.45%和9.62%。而三亞市、五指山市、瓊中縣、保亭縣、白沙縣和昌江縣沼氣年產(chǎn)氣量較低,其中五指山市年產(chǎn)氣量最低,僅有1.31萬m3,占全省沼氣總產(chǎn)氣量的0.86%。

        6秸稈結(jié)論

        通過對海南省各市縣氣候資源、生物質(zhì)資源和沼氣生產(chǎn)潛力的分析,得出如下結(jié)論。

        (1)海南省年平均氣溫23~26℃,其中4~11月氣溫較高,平均氣溫在26~29℃,具有發(fā)展沼氣的最適宜溫度條件。

        (2)??谑?、文昌市和儋州市具有較好的生物質(zhì)資源,能為沼氣發(fā)酵提供充足的原料;為沼氣最適宜發(fā)展地區(qū),三亞市、五指山市、瓊中縣、保亭縣、白沙縣和昌江縣生物質(zhì)資源較少,可以通過調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),增加畜牧業(yè)在農(nóng)業(yè)中的比重,來滿足對沼氣發(fā)酵原料的需求。

        (3)文昌市沼氣年產(chǎn)氣量最高,占全省沼氣總產(chǎn)氣量的17.06%,儋州市沼氣年產(chǎn)氣量次之,海口市和瓊海市沼氣年產(chǎn)氣量相對其它市縣沼氣年產(chǎn)氣量較高,而三亞市、五指山市、瓊中縣、保亭縣、白沙縣和昌江縣沼氣年產(chǎn)氣量較少低,其中五指山市年產(chǎn)氣量最低,僅有1.31萬m3,占全省沼氣總產(chǎn)氣量的0.86%。

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