海南農(nóng)村戶用沼氣發(fā)展的資源和生產(chǎn)潛力分析

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

中圖分類號：S216.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：16749944〔2022〕08012903

1引言

沼氣是將人畜糞便、秸稈和污水等有機(jī)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?xì)怏w[1]。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，2022年中央一號文件中明確指出“加強(qiáng)農(nóng)村沼氣項(xiàng)目和小水電代燃料生態(tài)愛護(hù)項(xiàng)目建設(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〞[2]。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)村戶用沼氣的開展在取得良好的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會效益的同時(shí)，也存在沼氣發(fā)酵原料供應(yīng)不平衡、沼氣產(chǎn)氣率不高和后繼管理效勞體系單薄等問題，研究分析海南各市縣農(nóng)村戶用沼氣開展的資源和生產(chǎn)潛力問題，對于實(shí)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)先開展的國際旅游島開展規(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)研的根底上，對海南農(nóng)村戶用沼氣開展氣候資源、生物質(zhì)資源和沼氣生產(chǎn)潛力進(jìn)行分析，比擬戶用沼氣在海南各市縣開展的適應(yīng)性。

2國內(nèi)外沼氣的開展現(xiàn)狀

沼氣項(xiàng)目在許多國家已經(jīng)很普遍，據(jù)美國環(huán)境愛護(hù)署〔EPA〕統(tǒng)計(jì)[3]，截止至2022年，正常運(yùn)行的沼氣項(xiàng)目大約有111個(gè)，根本為畜牧禽畜場沼氣發(fā)電項(xiàng)目，每年能產(chǎn)生2.15億kW《h當(dāng)量的總能量[2]。德國沼氣項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)行代表了世界先進(jìn)開展水平，截至2022年，德國已建成沼氣項(xiàng)目達(dá)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(dá)200億kW《h以上[2]。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，2022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2022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?dú)?，氫氣作為制備燃料電池，這種電池原料更環(huán)保，且本錢接近于零，該新能源具有廣大的利用前景[4]。

在我國，沼氣技術(shù)已有百年的歷史，到2022年底，海南省已建設(shè)532處沼氣項(xiàng)目，沼池總?cè)莘e11.9萬m3；沼氣集中供氣農(nóng)戶4690戶；累計(jì)建設(shè)沼氣發(fā)電項(xiàng)目28宗，發(fā)電總裝機(jī)容量2240kW。海南省養(yǎng)殖業(yè)廢棄物利用從資源化利用開展到與能源化利用相結(jié)合，有力地推動(dòng)了生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的形成和開展。2022年，?？谑幸呀ǔ赊r(nóng)村大中型沼氣項(xiàng)目集中供氣點(diǎn)65個(gè)，工程覆蓋18個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、65個(gè)村，6599戶，收益農(nóng)民33295人[5]。海南其它市縣農(nóng)村也有多處沼氣項(xiàng)目。

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(rèn)為池溫10℃是沼氣生產(chǎn)的下限溫度，池溫20℃以上那么產(chǎn)氣較快[1]。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(gè)月產(chǎn)氣速度快、效率高，因此海南具有開展沼氣的最合適溫度條件。

4生物質(zhì)資源

沼氣發(fā)酵除了需要合適的溫度，還需要有充足的有機(jī)廢棄物作為原料，在農(nóng)村，主要采用畜禽的糞便和局部農(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(jì)―生態(tài)良性循環(huán)系統(tǒng)，增強(qiáng)系統(tǒng)自身的可持續(xù)開展能力[6]。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(jìn)行推算的[1]，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)計(jì)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?？谑?、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(jì)年鑒禽畜數(shù)量統(tǒng)計(jì)，計(jì)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?？谑?、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、白沙縣和昌江縣畜禽年排糞量總量較少。

5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(jī)物、合適的溫度和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[1，7]，根據(jù)海南各市縣生物資源年產(chǎn)量，計(jì)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℃，具有開展沼氣的最合適溫度條件。

〔2〕?？谑小⑽牟泻唾僦菔芯哂休^好的生物質(zhì)資源，能為沼氣發(fā)酵提供充足的原料；為沼氣最合適開展地區(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