刀永思

摘要：開發(fā)利用沼氣，建池是基礎(chǔ)，管理是關(guān)鍵。曾經(jīng)輝煌的沼氣大利用，大開發(fā)時(shí)期已經(jīng)過去，而接下來，是如何充分利用好已有的沼氣池、如何讓它再次發(fā)揮應(yīng)有的功能？

關(guān)鍵詞：農(nóng)村能源;沼氣池;探索

一、沼氣的起源及發(fā)展歷史

（一）沼氣的起源

沼氣，顧名思義就是沼澤里的氣體。人們經(jīng)?？吹?，在沼澤地、污水溝或糞池里，有氣泡咕嘟咕嘟往外冒出，氣溫越高，氣泡冒得越多，如果我們把這些小氣泡收集起來，用火一點(diǎn)，它就會(huì)燃燒。這些氣泡內(nèi)的氣體，就是沼氣。由于最初人們?cè)谡訚芍邪l(fā)現(xiàn)這種氣體，所以就給它命名為“沼氣”。又因沼氣是生物在厭氧條件下產(chǎn)生出來的氣體，因此又叫生物氣。根據(jù)沼氣的來源不同，沼氣分為天然沼氣和人工沼氣兩大類。天然沼氣是在自然環(huán)境條件下有機(jī)質(zhì)被微生物厭氧分解產(chǎn)生的，是自發(fā)的厭氧發(fā)酵產(chǎn)物。人工沼氣是在人為創(chuàng)造厭氧微生物所需要的營養(yǎng)條件和環(huán)境條件下，在特定的裝置里，積累高濃度厭氧微生物，分解發(fā)酵配制好的有機(jī)質(zhì)而產(chǎn)生的。在自然界中，沼氣分布非常廣泛。除人工制取沼氣外，沼澤、糞窖、陰溝、城市下水道、海洋深處以及人和動(dòng)物的消化道中都有沼氣存在。

譬如：反芻動(dòng)物的瘤胃就是一個(gè)典型的沼氣發(fā)生器，在牛的瘤胃中有大量的沼氣發(fā)酵細(xì)菌，這些細(xì)菌通過消化分解纖維，形成甲烷和二氧化碳，當(dāng)其打嗝時(shí)，這些氣體釋放出來。

自然界稻田中有機(jī)質(zhì)在厭氧情況下，經(jīng)微生物作用也會(huì)釋放出甲烷。城市生活污水的地下管網(wǎng)，生活垃圾的填埋場(chǎng)都在自然環(huán)境下進(jìn)行著沼氣發(fā)酵?？傊?，沼氣發(fā)酵是自然界普遍存在的厭氧發(fā)酵過程，只要存在厭氧生態(tài)系統(tǒng)，就普遍產(chǎn)生沼氣，每年從這些地方產(chǎn)生釋放到大氣中的甲烷可達(dá)13億噸之多，約占大氣中甲烷來源總量的90%天然氣也是一種生物氣，它是遠(yuǎn)古年代地底下的動(dòng)植物殘?bào)w及其它有機(jī)物質(zhì)在厭氧條件下，經(jīng)微生物的分解產(chǎn)生的高品位氣體燃料，其甲烷含量比沼氣中甲烷含量高，一般在 95%左右。

（二）沼氣的成份及燃燒特性

沼氣是各種有機(jī)物質(zhì)在隔絕空氣，并有適宜溫、濕度條件下，經(jīng)過微生物的發(fā)酵作用而產(chǎn)生的一種可燃性氣體。它不是單一的氣體，而是由多種氣體組成的混合氣體，含有甲烷、二氧化碳、硫化氫、一氧化碳、氫、氧、氮等氣體。其中主要成分是甲烷和二氧化碳，甲烷占總體積的 55～70%，二氧化碳含量為 30～45%.其它幾種氣體含量較少，一般不超過總體積的 2%.沼氣燃燒主要是甲烷的燃燒。甲烷是一種理想的氣體燃料，它無色、無味、無毒，分子式為CH4，分子量為 16.04，它和適量的空氣混合后即可燃燒，每立方米純甲烷發(fā)熱量為34000焦耳，燃燒時(shí)發(fā)出藍(lán)色的火焰，并放出大量熱能。每立方米沼氣的發(fā)熱量約為20800～23600焦耳，即 1立方米沼氣完全燃燒后，能產(chǎn)生相當(dāng)于 0.7公斤無煙煤提供的能量。由于沼氣中含有硫化氫，常會(huì)聞到臭雞蛋的氣味，點(diǎn)火燃燒后，這種氣味就沒有了。沼氣燃燒就是沼氣中的可燃成份（ CH4，H2，C0，H28等），在一定條件下與氧發(fā)生激烈的

氧化作用，并產(chǎn)生大量的熱和光的物理化學(xué)反應(yīng)過程

其燃燒反應(yīng)方程式為：

CH4+202→C02+2H20

2C0+02→2C02

2H4+02→2H20

2H2S+302→2S02+2H20

沼氣的燃燒需要供給適量的氧氣，氧氣過多或過少均對(duì)燃燒不利。當(dāng)沼氣與空氣混合到一定濃度時(shí)，遇到明火則引起爆炸。但若空氣濃度低于一定限度時(shí)，氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量不足以彌補(bǔ)散失的熱量時(shí)，沼氣則無法燃燒。我們可以通過實(shí)驗(yàn)自制沼氣，觀察其燃燒。其方法是將菜皮、菜根、蘿卜之類切碎搗爛，緊緊地堆在一起，把一根玻璃管插在堆積物中心，堆積物周圍用稀泥糊起來，形成小丘狀，玻璃管的一端管口露在土堆外面。為了保證清潔衛(wèi)生，可以將這堆材料裝在塑料袋里，玻璃管口應(yīng)露在袋外。用一只曾吹過一次的氣球套在玻璃管口，用棉線扎緊，使整套裝置不漏氣。如果氣溫在 25～35℃，經(jīng)過3-5天，可以觀察到氣球慢慢地鼓了起來，待氣球膨大后，可將棉線剪去，取走氣球，找一個(gè)瓶子。瓶口向下套在玻璃管口上，幾小時(shí)后將瓶子緩緩抽出，瓶口仍應(yīng)保持向下。此時(shí)迅速地用一根點(diǎn)燃的火柴放到瓶口，可見瓶內(nèi)氣體著火燃燒。原來，沼氣比空氣輕，因此我們采取瓶口向下，用排氣集氣法來收集沼氣。

二、沼氣的發(fā)展迅速時(shí)期

很久以前，人們就發(fā)現(xiàn)了沼氣，但對(duì)沼氣微生物的研究僅有一百年時(shí)間。1776年，意大利科學(xué)家沃爾塔通過分析，測(cè)定沼氣的主要成分為甲烷和二氧化碳。1781年，法國科學(xué)

家穆拉發(fā)明人工沼氣發(fā)生器。之后，沼氣逐漸被人們所利用。

八十年代中后期，隨著沼氣生產(chǎn)使用技術(shù)的日趨完善，沼氣生產(chǎn)發(fā)展較快。目前世界約有農(nóng)村家用沼氣池530萬個(gè)，一些大型沼氣工程也有了迅速發(fā)展。

我國雖然很早就發(fā)現(xiàn)了沼氣，但是真正推廣應(yīng)用是在20世紀(jì)20年代后期，一位叫羅國瑞的人，在廣東的潮梅地區(qū)建成了我國第一個(gè)有使用價(jià)值的混凝土沼氣池，并成立了“中國國瑞瓦斯總行”（當(dāng)時(shí)稱“沼氣”為“瓦斯”），專門建造沼氣池和生產(chǎn)沼氣燈具等，推廣沼氣實(shí)用技術(shù)。到了30年代，我國許多地方都建造了這種類型的沼氣池。解放后，我國政府曾多次組織推廣沼氣技術(shù)。

20世紀(jì) 60年代未到 70年代初，我國出現(xiàn)了興建沼氣的熱潮，全國建起了600 多萬個(gè)沼氣池，基本上都是農(nóng)村家用沼氣池及少量大中型人、畜糞便沼氣池。但由于技術(shù)水平的限制及發(fā)展速度過快，沼氣池的設(shè)計(jì)和施工都很不規(guī)范、缺乏正確的技術(shù)管理，能有效使用的沼氣池為數(shù)很少。1979年，國務(wù)院成立了全國沼氣建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組，認(rèn)真總結(jié)了沼氣工作中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，1988年又成立了中國沼氣協(xié)會(huì)，組織1700多名沼氣技術(shù)工作者，對(duì)沼氣的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行協(xié)作攻關(guān)，提出了“因地制宜、堅(jiān)持質(zhì)量、建管并重、綜合利用、講求實(shí)效、積極穩(wěn)步發(fā)展”的沼氣建設(shè)方針，開展了大規(guī)模的基礎(chǔ)應(yīng)用技術(shù)研究，引進(jìn)消化國外厭氧研究新成果，逐步形成了規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的水壓式沼氣池及相配套的科學(xué)建池技術(shù)、發(fā)酵工藝及配套設(shè)備，使我國沼氣建設(shè)進(jìn)入了健康、穩(wěn)步發(fā)展的階段。至1997年底，全國農(nóng)村戶用沼氣池638萬個(gè)，大中型沼氣工程 600多處，年產(chǎn)沼氣 13億立方米。2002年全國戶用沼氣池總量達(dá)到 1000萬個(gè)，畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)沼氣工程1100多處，城鎮(zhèn)污水沼氣凈化池近 10萬處。同時(shí)建立了從國家到省、地、縣的沼氣管理、推廣、科研、質(zhì)檢及培訓(xùn)體系。探索了一些以沼氣池為紐帶的農(nóng)村生態(tài)模式，將農(nóng)村沼氣和農(nóng)業(yè)生態(tài)緊密結(jié)合起來，促進(jìn)了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，使農(nóng)村沼氣更具生命力。如廣西恭城的“養(yǎng)殖一沼氣一種植”三位一體模式;贛州的“豬一沼一果”能源生態(tài)模式;遼寧的塑料大棚、沼氣池、禽畜舍和廁所相結(jié)合的“四位一體”北方能源生態(tài)模式等。這些模式將廁所、豬圈和沼氣池、種植業(yè)結(jié)合在一起，人畜糞便自動(dòng)排入沼氣池，經(jīng)發(fā)酵后生產(chǎn)沼氣供人們使用，沼液、沼渣用來發(fā)展種植業(yè)、養(yǎng)豬、生產(chǎn)蚯蚓食用菌等，綜合經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益很高，為廣大群

眾所歡迎，發(fā)展速度較快。與此同時(shí)，我國大中型沼氣工程也有了較快發(fā)展。1936年，由中華國瑞天然瓦斯總行寧波分行負(fù)責(zé)承建的浙江舟山普陀山洪筏禪院內(nèi)的一個(gè)125.172m3的沼氣池，用于煮飯照明，發(fā)酵原料為糞便、廚房廢物和青草。1958年在廣東番禹建成了我國最大的農(nóng)業(yè)沼氣工程，即番禹市橋沼氣發(fā)電站，容積為3000m3，開動(dòng) 44kw 的沼氣發(fā)電機(jī)。1964年在我國河南南陽酒精廠建成了一座 2000m3的工業(yè)沼氣池，利用酒精廢料生產(chǎn)沼氣，80年代又修建了兩個(gè)容積為 5000m3的大型工業(yè)沼氣池，使該廠擁有沼氣池12000m3，貯氣罐 30000m3，日產(chǎn)沼氣 4萬多m3，為南陽市 215個(gè)單位和 12751戶居民提供燃?xì)?同時(shí)利用沼氣生產(chǎn)二氯甲烷和三氯甲烷，1993年產(chǎn)量已達(dá) 1020噸，產(chǎn)值 1000多萬元，利稅 100多萬元。酒精廢料經(jīng)厭氧消化后，COD除去率達(dá) 84%以上，BOD 除去率為 90.8%，懸浮物降低 96.5%，大大減輕了對(duì)環(huán)境的污染。在南陽酒精廠大型沼氣工程的示范作用下，80 年代全國有很多酒廠、糖廠、食品加工廠和畜牧廠修建了大中型沼氣池。至90年代，大中型沼氣工程的熱狀已經(jīng)成熟，并逐漸達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化。

我國沼氣的基礎(chǔ)研究始于80年代。1980年北京師范學(xué)院在國內(nèi)首次分離獲得了甲八疊球菌的培養(yǎng)物。接著浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)院成都生物研究所和微生物研究所相繼派人到美國加州大學(xué)、美國佛羅里達(dá)大學(xué)進(jìn)修或合作研究，陸續(xù)分離出多株產(chǎn)甲烷細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)酸菌和厭氧纖維素分解菌，探索了厭氧食物鏈中各菌類的相互關(guān)系。隨后浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)院成都生物研究所、農(nóng)業(yè)部成都沼氣研究所等許多院所相繼建立了厭氧微生物實(shí)驗(yàn)室。其中成都沼氣研究所建立了農(nóng)業(yè)部厭氧微生物重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，對(duì)沼氣發(fā)酵微生物學(xué)、生態(tài)學(xué)和生物化學(xué)進(jìn)行了比較廣泛的研究，發(fā)表了大量論文，取得了多項(xiàng)成果，使我國在沼氣基礎(chǔ)研究的某些方面逐漸接近國際先進(jìn)水平。

三、發(fā)展沼氣的優(yōu)勢(shì)、優(yōu)點(diǎn)

沼氣的綜合利用是沼氣綜合效益最集中的體現(xiàn)，能為建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村添磚加瓦。具體為：

（一）沼氣建設(shè)就是好，變廢為寶出“三沼”。沼氣池中的有機(jī)物如秸稈、雜草、人畜糞便、垃圾、污泥、工業(yè)有機(jī)廢水等在厭氧條件下，通過各類微生物的分解代謝而產(chǎn)生的氣體為沼氣，所剩下的發(fā)酵殘留物中的液體為沼液，其余物質(zhì)沉淀下來的為沼渣，統(tǒng)稱“三沼”。沼氣發(fā)酵實(shí)現(xiàn)了將這些嚴(yán)重污染環(huán)境的有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)化為人們清潔無污染的燃料、飼料和肥料。沼氣建設(shè)把這種變廢為寶的科學(xué)技術(shù)在農(nóng)村大規(guī)模推廣，促進(jìn)了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展。特別是對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)起到了不可替代的作用，為還自然綠水青山、提高森林覆蓋率，起到了不可磨滅的作用。

（二）“三沼”功能有特色，生產(chǎn)生活利用多。人們所稱的沼氣綜合利用就是指將沼氣、沼液、沼渣（簡稱“三沼”）運(yùn)用到人們的生產(chǎn)、生活過程中，是農(nóng)村利用沼氣來降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的一系列綜合性技術(shù)措施，它不僅解決了生活能源而且可作為肥料、飼料、餌料和“準(zhǔn)農(nóng)藥”，用于作物浸種、防治作物病蟲害，提高作物品種產(chǎn)量和質(zhì)量，進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)存保鮮以及農(nóng)產(chǎn)品加工干燥等方面。對(duì)促進(jìn)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，改善生態(tài)環(huán)境，提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，增加農(nóng)民收入，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，具有重要的意義。

（三）綜合利用效果好，對(duì)號(hào)入座看下表

（四）利用模式南北方，南方突出豬-沼-果蔬

沼氣綜合利用模式多種多樣，但主要有南方“豬-沼-果蔬”和北方的“四位一體”兩類綜合利用模式。南方模式突出了以沼氣為紐帶的作用，將種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)通過沼氣池這個(gè)紐帶鏈接起來，實(shí)現(xiàn)增收節(jié)支，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，獲得綜合的經(jīng)濟(jì)效益。其主要特點(diǎn)是“豬-沼-果蔬”，其余大都是在此基礎(chǔ)上延伸的。實(shí)踐證明，連接的生態(tài)鏈越長、沖刺越多，效益越顯著。

四、沼氣發(fā)展的衰落時(shí)期

（一）隨著社會(huì)的發(fā)展，隨著人們生活水平的不斷提高，在農(nóng)村為了改善生活環(huán)境等各方面條件，很多農(nóng)民也想出了很多方法，但是效果都比較一般。在之前比較風(fēng)靡的就是建造沼氣池，現(xiàn)在也逐漸淡出了人們的視線。有些農(nóng)村的朋友說，之前為了修筑沼氣池，花了很多錢也受到了國家的大部分補(bǔ)貼，可如今沼氣池還在，但是卻很少見人使用了。大部分人使用的都是自家灶臺(tái)以及各種高科技產(chǎn)品，隨著科技的先進(jìn)做飯方法和以前很大的區(qū)別，目前的一些鍋不僅能夠蒸米飯還能夠煲湯，做菜等等，非常的方便。

（二）沼氣池的自身存在缺陷，導(dǎo)致很多農(nóng)戶閑置不用。之前有些村干部說沼氣的淘汰是必然的，原因就在于他存在著很多的缺陷，下面我們就來具體了解一下。首先對(duì)我們而言，最重要的就是安全問題，沼氣池非常的不穩(wěn)定，給我們帶來一定的安全隱患，而且它的量的多少很難控制，如果家中來的人多，想要炒菜，大多數(shù)時(shí)候就不可以用它了，如果用到一半就沒了，會(huì)顯得十分尷尬，如果遇到天氣寒冷，就變得更加沒用了。其次，就是原料問題，隨著人民的意識(shí)不斷提高，使得很少人進(jìn)行小規(guī)模的養(yǎng)殖牲畜，因此沼氣池就減少了原料來源，而那些賣原料的商家惡意抬價(jià)使得成本變得非常高，遇到這樣的問題一部分人自然就選擇了放棄使用沼氣池。衛(wèi)生條件也是很大的問題，感覺溫度的影響，溫度高，沼氣的生產(chǎn)也會(huì)變多，甚至?xí)孤冻鰜砦兜朗值碾y聞。溫度過低沼氣又不夠用，使得百姓們十分的為難。最后就是尾料處理問題，很多在農(nóng)村的朋友們都知道，一般早期的沼氣池的規(guī)模都不大，在夏天的時(shí)候因?yàn)闇囟冗^高時(shí)間不長就已經(jīng)生產(chǎn)滿了，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行處理，現(xiàn)在大部分的青年人都選擇去城里打工，只有少數(shù)的老人和小孩留在農(nóng)村，讓他們處理都不太現(xiàn)實(shí)，雇傭工人來處理原料費(fèi)也要很高，農(nóng)村的大部分地區(qū)科技發(fā)展較為緩慢，不能及時(shí)到配置相關(guān)的設(shè)備，使得廢氣堆積在沼氣池里，最后造成無法使用的現(xiàn)象。

（三）沼氣池的推廣，是為了改善農(nóng)村地區(qū)的污染情況，以及發(fā)展經(jīng)濟(jì)和改變居住環(huán)境的一種措施。記得，為了推動(dòng)農(nóng)村沼氣池的快速發(fā)展，國家提供了大量的資金補(bǔ)助，補(bǔ)貼也從最初的幾百元，到現(xiàn)在的2000元左右，如果是大型的沼氣池或者是超大型的，補(bǔ)貼更高，最高能補(bǔ)助5000萬元。在補(bǔ)貼政策的推動(dòng)下，農(nóng)村很多地區(qū)的沼氣池的發(fā)展越來越快，但是，問題也隨之出現(xiàn)。“一年好，兩年差，三年垮”，這是一些朋友對(duì)沼氣池現(xiàn)狀的概括，為啥會(huì)出現(xiàn)這種情況？

一是一些人為了當(dāng)時(shí)的補(bǔ)助，修建了沼氣池，但是一直用，從不換料，產(chǎn)沼氣就用，停沼氣就閑著。二是有些人把沼氣池當(dāng)作了垃圾池，什么東西都往里面倒，有些不能倒進(jìn)去的也倒，最后真變成了一個(gè)垃圾池。三是光知道用氣，不知道維修，一些管道、零件等，長期收到沼氣的腐蝕，需要不定期進(jìn)行維修或更換，在使用過程中出現(xiàn)漏氣、不打火的情況，就是這種情況引起的。四是在一些農(nóng)村，留守在家里的一般都是老人和孩子，他們也不會(huì)用，由于安全的原因，也不會(huì)讓他們?nèi)ビ茫?，就?dǎo)致當(dāng)勞動(dòng)力不在家時(shí)，就關(guān)閉，只有過年期間回來的幾天，才會(huì)使用。五是維修問題，目前沼氣池的維修，還沒有得到普及，一些家庭的沼氣池壞了之后，不及時(shí)維修，就放那不管了，而且自己去維修的話，又有危險(xiǎn)性?？傊?，為了使沼氣池能夠長期使用，需要有關(guān)部門，加大對(duì)農(nóng)村沼氣池的重視程度，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)民使用沼氣池知識(shí)的培訓(xùn)，我們都知道，“三分在建設(shè)，七分靠管理”。希望這樣一個(gè)惠民工程，能夠發(fā)揮其最大作用，讓其正常的運(yùn)行起來。

（四）2018年以來，國家積極推進(jìn)農(nóng)村人居環(huán)境整治工作，堅(jiān)持以習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會(huì)主義思想為指導(dǎo)，深入貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記關(guān)于“廁所革命”重要指示批示，把農(nóng)村“廁所革命”作為實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的具體舉措，作為重要的民生工程、生態(tài)工程、文明工程來抓，按照“有序推進(jìn)、整體提升、建管并重、長效運(yùn)行”的基本思路，先試點(diǎn)示范、后面上推廣、再整體提升，因地制宜推進(jìn)農(nóng)村戶用廁所無害化建設(shè)改造和行政村村委會(huì)所在地水沖式公共衛(wèi)生廁所全面覆蓋，全面提升農(nóng)村廁所改建品質(zhì)和管理質(zhì)量，引導(dǎo)農(nóng)民群眾養(yǎng)成良好如廁和衛(wèi)生習(xí)慣，切實(shí)增強(qiáng)農(nóng)民群眾的獲得感和幸福感。一是各地嚴(yán)格按照《農(nóng)村改廁技術(shù)指南》的規(guī)范要求，要改造為具備有效降低糞便中生物性致病因子傳染性設(shè)施的衛(wèi)生廁所，具體要求為：有墻、有頂，廁坑使用便器、避免糞便裸露，廁內(nèi)清潔、無蠅蛆，基本無臭，設(shè)置化糞池（貯糞池）等糞便無害化處理設(shè)施，且不滲、不漏、密閉有蓋，及時(shí)清除糞便并進(jìn)行無害化處理。常見無害化衛(wèi)生廁所包括三格式化糞池廁所、雙甕漏斗式廁所、三聯(lián)沼氣式廁所、糞尿分集式廁所、雙坑交替式廁所和具有完整下水道的水沖式廁所。二是為使廁所達(dá)到無害化處理，很多農(nóng)村就把閑置不用的沼氣池改造為廁所化糞池，起到了厭氧發(fā)酵的無害化作用。導(dǎo)致以產(chǎn)氣為主的農(nóng)村沼氣池改變了最終用途，改變?yōu)橐曰S滅菌為主的化糞池。