表 1 我国农业沼气工程数量 、 容积与产气量
年份 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 数量 ( 处 ) 746 855 1 171 1 351 2 124 2 492 3 556 5 278 8 576 总池容积 ( 万 m ) 20 83 22 11 31 94 42 51 55 08 72 24 100 56 139 12 214 25
的常规、高效的厌氧消化工艺在我国都有应用 , 如完全混 合式厌氧反应器 ( CSTR ) 、厌氧接触反应器 ( AC ) 、上流式厌氧污泥床 ( UASB) 、升流式固体床 ( USR ) 、内循环厌氧反应器 ( IC) 、膨胀颗粒污泥 床反应器 ( EGSB) , 但大多数是全混工艺
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。在配套设备方面, 我国已研制成功了全烧机组, 制罐、自
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。以
河南省调查数据为例 , 共调查大中型沼气工程 42 处 , 其中养猪场 35 处 , 占调查总数的 83 % , 养牛场 4 处 , 养鸡场仅两处。从工艺模式看, 大多是能源生态型 , 约占调查总数的 93% , 能源环保型的仅有 3 处。 1 3 政策与法律 我国大中型沼气工程发展始于 20 世纪 70年代末期, 但直到 2000 年 , 大中型沼气工程才开始加快发 展。政策方面, 2000 年, 中国农业部编制了 大中型畜禽养殖场能源环境工程建设规划 , 组织 300 个示 范工程建设。 2001年 , 中国国家环境保护总局发布了 畜禽养殖污染防治管理办法 以及 畜禽养殖业 污染物排放标准 ( GB18596- 2001) 。 2005年 , 农业部制订的 2006~ 2010 年全国农村沼气建设规划 , 国家农 计划 2006~ 2010 年在重点区域新建 5000 处沼气工程。 2006 年 10 月, 国家环境保护总局发布了
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善、使用寿命短、可靠性差, 是我国沼气工程建设中存在的普遍问题。国外沼气工程发达国家的工艺和技 术装备已趋于成熟, 达到了设计标准化、产品系列化、生产工业化, 相关的发电设备、机械搅拌装置、自 动控制系统、余热利用技术等已开始进入专业化设计和制造阶段, 工程自动化程度比较高 , 计算机技术、 模型预测 ( 产量等 ) 工具广泛应用于大中型沼气工程
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。几乎 所有的有 机物都可 以作
为沼气发酵原料 , 例如农作物秸秆, 人、畜和家 禽粪便 , 生活有机废物等。我国农场沼气工程的 发酵原料 主要是 畜禽粪 便, 猪 粪最 多, 牛粪 次 之 , 鸡粪最少。从厌氧反应器类型看, 几乎所有
资料来源 [ 5] : 中国农村能源年鉴 ( 2000 ~ 2008) ( 中国农业出版社,
第 3 1卷 , 第 2期 2 0 1 0 年 4月
中 国 农 业 资 源 与 区 划
Ch inese Journa l o f A gricultura l R esources and R eg ional P lann ing
V ol 3 1 , N o 2, pp57 61
Apr i, l 2010
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。
2 3 行业不规范 , 管理问题比较突出 一是很多沼气工程设计施工未实现标准化 , 缺乏施工资格认证标准 , 无证设计和施工的现象普遍存 在。某省调研发现, 经过专业资质部门设计和施工的沼气工程仅为 13 % , 建设的质量和效益的发挥难以 保障。二是对大中型沼气工程的监测制度还未有效建立 , 有一些沼气工程由于缺少监测 , 出现了停止运行 沼气工程, 或者沼气运行效果差等问题。三是现有沼气工程缺乏长效的管理制度和专门的管理人员。养殖 场的能源环保设计、施工队伍 , 无论是数量还是质量, 还不能满足污染治理的需求。四是畜禽养殖发展规 划和养殖场建设布局规划滞后。一些场选址不当, 有的是未批先建, 没有进行环境影响评价, 增加环境管 理的难度。 2 4 资金投入不足, 配套政策不完善 欧洲沼气经验表明, 政策激励是目前沼气工程发展的原动力
收稿日期 : 2009 06 26 李宝玉为博士生 毕于运为研究员
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高春雨为助研
聂华为教授
基金项目 : 环渤海区域农业碳氮平衡定量评价及调控技术研究 ( 200803036)
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中国农业资源与区划
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2010 年
m , 总产气量分别达到 3 651 91 万 m 、 3 246 36 万 m 和 4 414 29 万 m , 总和分别占全国的 48 8 %、 43 0 % 和 38 8 %。
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。而在我
国 , 沼气工程发酵原料以畜禽粪便为主, 猪粪最多 , 牛粪次之, 鸡粪最少。目前还没有能源植物及能源植 物与其它有机物混合发酵的农场沼气工程。由于沼气产气量小、上网发电困难等原因, 我国的沼气发电比 率很低 , 很多沼气被白白浪费掉。据统计, 2005 年德国的 2 700 座沼气池, 发电装机总量达到 650 MW, 而我国的沼气发电装机容量只有德国的 1 % , 沼气发电量只有德国的 0 16 %
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。根据我国农业畜禽养殖场的主要特点和处理目标, 我国现已形成
能源生态型 和 能源环保型 两种沼气工程建设模式 , 前者适合于一些周边有适当的农田、鱼塘或水 生植物塘的畜禽场, 后者是经处理后直接排入自然水体或以回用为最终目的的工程 , 其出水质量则达到了 国家规定的相关环保标准要求。这两种工艺也是我国目前比较成熟、比较典型的大中型沼气工艺
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。农业废弃物随意丢弃、燃烧或排放 沼气, 真
产生的污染十分严重 , 严重影响生态环境、居民正常生活和身体健康。农业大中型沼气工程作为农村生物 质能源高效利用的一种方式, 通过厌氧发酵, 不仅有效去除了有害物质, 而且产生了清洁能源 有希望实现产业化的生物质能源之一 方面问题的制约
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村小康环保行动计划 , 计划在 2010 年前完成 500 个规模化畜禽养殖污染防治示范工程建设。伴随着政策 的出台 , 农业部生态富民家园计划、农村小型公益设施建设、农村沼气建设国债项目、大中型畜禽养殖场 能源环境工程建设以及国家环保总局的畜禽养殖场污染防治示范工程建设等项目陆续实施。法律与规范对 于沼气工程发展起到了重要作用。 2005 年 2 月 28 日 , 通过了 中华人民共和国可再生能源法 , 一系列 配套法规陆续出台, 如 可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法 、 可再生能源发电有关管理规 定 、 可再生能源发展专项资金管理暂行办法 , 另外 , 全国 20 多个省市颁布了 农业生态环境管理条 例 。
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动控制、脱硫脱水、固液分离等装置已形成系列化成熟产品
。从标准化方面看, 我国已制订出禽畜粪
便沼气工程的设计规范、施工和验收规范 , 为沼气工程的加速发展提供了参考。 3 3 2007 年我国农业大中型沼气工程的总池容积达 214 25 万 m , 以 50~ 300m 的中型沼气工程为主, 数 量达到 6 930 处 , 占总数的 80 81 %
方面的发展现状 , 总结了我国沼气工程发展中存在的主 要问题 , 提出 了加快我国 大中型沼 气工程发展 的对 策措施。 关键词 大中型沼气工程 农业废弃物 现状 问题 对策措施
当前, 农业大中型沼气工程建设受到社会各界的广泛关注和党中央、国务院的高度重视, 是党中央推 进农业废弃物资源化利用的重要战略举措。目前, 农业废弃物污染已经成为我国重要的污染源 , 其来源十 分广泛 , 主要包括畜禽粪便、能源作物秸秆、食品废弃物 ( 家庭、餐馆、小卖 店等 ) 、农产品加工企业 ( 屠宰场、啤酒厂、乳制品厂、面粉加工场 ) 废水废料等 , 呈现出总量大、利用率低、危害严重的特点。 以畜禽粪便为例 , 我国每年产生畜禽粪便约 30 亿 , t 加上尿液及废水接近 300 亿 , t 仅猪、牛、羊三大禽 畜粪便每年排放 COD 约 6 900 万 ,t 是全国工业 COD 排放量的 5 倍
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。而我国沼气工程装备技术方面还有一些技术
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瓶颈, 比如发电机械、固液分离机械的效率、耐用性, 高浓度输送和搅拌机械等等
。
2 2 沼气产量低 , 发电比率小 3 3 我国 沼气 产 气量 低, 每处 沼 气工 程 产气 量 仅为 3 4 万 m /年, 每立 方 米池 容 产气 146 5m /年, 177m / ( 处
正实现了变废为宝, 对于改善生态环境质量, 对解决农村用能和养殖业污染问题有重要意义, 也是目前最 。但沼气工程的发展也受到投资较大、工艺不规范、运行管理等 。该文试图在分析我国农业沼气工程发展现状的基础上, 针对存在的主要问题, 提出
相应的对策措施。
1 我国大中型沼气工程发展现状
1 1 数量与布局 总体上看, 我国大中型沼气工程呈现不断增长的趋势。 1999 年数量仅为 746 处, 池容 20 83 万 m , 年产气量 3 947 06 万 m 。 2003年以后 , 由于农业部生态富民家园计划等项目的陆续实施 , 工程建设速度 迅猛加快。到 2007 年数量达到 8 576 处, 总池容 214 25 万 m , 年产气量 2 9127 万 m , 和 1999年相比分 别增长了 10 5 倍、 9 3 倍和 6 4倍 , 年均增长 117 % 、 103 % 和 71 % 。尤其是近几年 , 沼气建设更加迅猛, 2007年新增 3 298处 , 是 2004年新增数量的 9 倍 ( 表 1)。从分布区域看, 我国处理农业废弃物大中型沼 气工程主要集中长江中下游区、黄淮海和华南区, 西南区次之, 东北区、黄土高原区和西北干旱区分布较 少 , 青藏高原则没有大中型沼气工程分布。从省份看 , 2007 年数量排前三的省份分别是浙江、河南和福 建 , 其数量分别达到 2151 处、 1 048 处和 988 处 , 总池容分别达到 40 58 万 m 、 17 4 万 m 和 34 18 万