浅析沼气工程在农村城镇化中的节能减排作用

浅析沼气工程在农村城镇化中的节能减排作用摘要：节能减排和农村城镇化是国家的战略部署，而规模化畜禽养殖场的环境污染问题已日趋严重，如何解决城镇化后的畜禽粪污和居民用能问题有待解决。沼气技术（厌氧发酵）可将有机废弃物、废水转化成沼气、肥料，既处理了畜禽粪污和生活垃圾，又为城镇化居民提供了清洁能源，因此，发展沼气工程对缓解城镇化后能源紧张和控制畜禽粪污污染均具有重要的促进作用。关键字：节能减排，城镇化，沼气工程0引言节能减排是党中央、国务院从全局出发作出的重大战略部署，是落实科学发展观、转变发展方式、实现经济社会又好又快发展的必然要求。十八大以来，中央高度重视城镇化战略，我国城镇化进程不断加快，2012年全国城镇化率已达到52.57%，预计到2020年中国的城镇化率将达到60%。而随着我国城镇化进程的加快，规模化畜禽养殖场也随之增加，据统计，2010年我国畜禽粪污总量达到24.6亿吨，粪污中COD可达5184.7万吨，若直接排入水中，将使1034亿吨水中的溶解氧消耗殆尽。据统计养殖污染物进入水体流失率达25%～30%，这个量也超过工业废水与生活废水COD排放量之和（1277.54万t）。而氮、磷流失量大于化肥流失量。同时还有致病的有害病菌及NH3、H2S、CO2等有害气体。目前，畜禽粪便大多未经处理直接排出养殖场外，对大气、水域、土壤造成了严重的污染。因此规模化畜禽养殖场在国家节能减排战略布局中具有特殊地位和重要作用。长期以来，中国农村许多地区家庭能源的供应基本上依赖于煤炭和当地的秸秆、薪柴，这种传统低效高耗用能模式对资源和生态环境产生了重大而长久的负面影响，严重制约农村地区的社会进步和经济发展，城镇化后农民集中上楼居住，不能再抱秸秆上楼做饭，也不能再一家一户生壁炉燃煤供暖，因此城镇化居民的生活用能和冬季供暖问题也有待解决。沼气技术利用日常生活、生产中的有机废弃物进行厌氧发酵，所产气体成分以甲烷为主，使用方便，清洁无污染，其发酵残余物可用于农业生产，是优质的饲料和肥料，而且只要原料充足，条件适宜，就可以实现持续生产。推广沼气工程，能有效利用农业资源和畜禽粪污改善生产生活条件，提高城镇化居民的生活质量，保护生态环境，实现农业也畜牧业可持续发展。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。1我国沼气工程发展现状沼气是从生物质能源转化中得到的燃气，具有清洁、高效、安全和可再生等4大特征。沼气工程作为一个有效处理有机废弃物的环境工程，既是一个可提供干净、便利燃气的能源工程，又是一个实现废弃物资源化、生物质多层次利用和促进农业生态良性循环的生态工程，是实现中国农业可持续发展的一个重要环节和技术措施。我国沼气建设已取得了令世界认同的成就，截止到2011年底，处理农业废弃物的沼气工程数量为8.07万处，总池容1106万m3，年产沼气14.4亿m3，装机容量101.7MW，年发电量3.8亿kWh，相当于1850万t标准煤，减少二氧化碳排放4500万t。沼气工程已经引起了各级政府的广泛关注，也得到了许多养殖企业的认同，促使我国大中型沼气工程建设得到了较快的发展。我国政府提出到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放量将比2005年下降40%~45%的目标，为实现节能减排、应对气候变化和发展低碳经济，加强沼气工程建设成为实现减排既定目标的有效途径。2沼气工程的节能减排效用2.1沼气对薪柴的替代效用根据中国能源年鉴数据可知，在中国农村生活用能消费结构变化中，生物质能在农村能源中的消费比重呈下降趋势，而新型能源所占的比重则逐渐上升。虽然农村生活用能消费结构逐渐在向科学化、合理化方向发展，但近10年来，我国每年薪柴的消费量仍然在亿吨以上。据专家估算，农村每人平均年需薪柴675kg，而实际只能合理提供146kg，约有0.8一1亿农户每年缺柴3一6个月。全国农区每年烧掉木材近l亿m3，占全国森林资源总消耗量30%。自2000年至2009年，我国农村每年沼气平均产气量70亿m3，约494.2万t标准煤，每年薪柴消费量近1.85亿t，相当于1亿t标准煤。据测算，一口农村户用沼气池平均每年可产气400m3，每年节柴20O0kg以上，相当于每年保护3.5亩即0.233hmz森林资源(lIunz=15亩)。森林是维护和改善生态环境重要的环节。据有关资料报道，全球森林面积虽然只占陆地总面积的1/3，但森林植被区的碳储量几乎占陆地碳库总量的1/2。森林植物通过光合作用吸收大气中的CO2并将其固定在植被或土壤中，从而减少该气体在大气中的浓度。这也是国际社会对森林吸收CO2的汇聚作用越来越重视的原因。据调查，中国的森林总面积为1.377亿h扩，每年合理提供薪柴量约在1.5亿t以上，折标煤86mt。用沼气替代的薪柴，相当于平均每年保护了106.67万hm2的森林，按照华南植物园周国逸研究员在学术界首次计算出每公顷森林一年可净吸收500kg碳计算，通过发展沼气替代薪柴每年可产生近53.34万t的碳汇。2.2沼气工程处理畜禽粪污的减排作用随意排放的畜禽粪便已成为农村面源污染的重要来源之一。沼气工程利用厌氧发酵作用，将畜禽粪便中的有机物经过厌氧消化转化为沼气和CO2，在产生优质燃料的同时，无污染化处理畜禽粪便和养殖场污水，实现污染减排、保护生态环境的目的，是处理畜禽粪便污染比较成熟和有效的方法，也是畜禽规模养殖场处理粪便污染最常用的方法。我国高度重视畜禽粪污沼气工程项目建设，20世纪70年代开始发展以畜禽粪便为原料的大中型沼气工程，到2010年全国户用沼气达到4000万户，占全国适宜农户的33%；各类沼气工程超过6万处，其中大中型沼气工程达到2万多处；农村沼气年产量130多亿m3，减排CO25000多万t。根据全国农村沼气工程建设规划，到2015年全国农村户用沼气池总数将达到6000万户，年产气量233亿m3左右。采取沼气工程技术处理畜禽粪便，可有效减少畜禽粪便产生的CH4排放量，去除养殖场废水中的COD、BOD，灭活畜禽粪便中的病原物，改善周边生活环境等。3小结沼气生产可为新农村农民提供清洁的气体能源对节能减排，发展低碳经济做出贡献。沼液沼渣促进农作物增产，改良土壤。沼液沼渣的植物营养有增无减，对促进植物生长和提高品质、改良土壤具有重要作用，是优良的有机肥料。可使大豆增产15.5%；玉米增产14.3%—28.4%；水稻增产15.2%。沼液沼渣对植物病虫害具有抑制作用。沼液沼渣中的微生物和某些化学物质对作物病菌和虫害有明显的抑制和杀灭作用，是防治病虫害的无污染、无残毒、无抗药性的“生物农药”。净化农村环境，畜禽养殖废弃物对空气、水源、土壤等自然环境造成严重污染，厌氧发酵生产沼气是将其资源化利用，从源头上解决养殖废弃物的污染问题。[1]LiGuozhu，NiuShuwen，MaLibang，etal.AssessmentofenvironmentalandeconomiccostsofruralhouseholdenergyconsumptioninLoessHillyRegion，GansuProvince，China[J].RenewableEnergy，2009，34(6):1438－1444.[2]沈连峰，王谦，轩辗，等．户用沼气池建设的节能减排和农民增收效果[J]．农业工程学报，2009，25(10)：220－225．