邱 坤， 宋 靜， 程靜思， 黃忱忱， 段奇武， 祝其麗

(1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部沼氣科學(xué)研究所， 成都 610041； 2.成都工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 成都 610213)

作為農(nóng)業(yè)大國，我國農(nóng)作物秸稈資源十分豐富。據(jù)《全國農(nóng)村沼氣發(fā)展“十三五”規(guī)劃 》顯示，2015年，農(nóng)作物秸稈理論資源量為10.4億噸，可收集資源量約9億噸，可供沼氣生產(chǎn)利用的秸稈資源量約1.8億噸，沼氣生產(chǎn)潛力約為500億立方米[1]。秸稈沼氣化不僅能有效處理農(nóng)業(yè)農(nóng)村廢棄物、減少二氧化碳排放，還能減輕因秸稈焚燒帶來的環(huán)境壓力，改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境。四川省作為全國農(nóng)業(yè)大省之一，每年產(chǎn)生大量的農(nóng)作物秸稈。根據(jù)《四川省十三五秸稈綜合利用規(guī)劃(2016-2020年)》資料顯示，2015年，四川省農(nóng)作物秸稈理論資源量4641.09萬噸左右，約占全國的4.46%，農(nóng)作物秸稈可收集量約為3629.46萬噸，約占全國的4.03%[2]。秸稈綜合利用方式主要包括秸稈肥料化利用、秸稈飼料化利用、秸稈能源化利用和秸稈食用菌基料轉(zhuǎn)化利用。秸稈沼氣化作為秸稈能源化利用的重要方式，可以實現(xiàn)“秸稈-家畜養(yǎng)殖-沼氣-農(nóng)戶生活用能，沼渣-高效肥料-農(nóng)業(yè)種植業(yè)”良性生態(tài)循環(huán)，既實現(xiàn)秸稈的資源能源化利用，又促進(jìn)生態(tài)農(nóng)業(yè)和有機農(nóng)業(yè)發(fā)展，有力推動農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展，對實現(xiàn)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展具有十分重要的意義。通過研究四川省秸稈沼氣化現(xiàn)狀，分析秸稈沼氣化存在的問題，對指導(dǎo)四川省秸稈沼氣轉(zhuǎn)型升級，有效推動農(nóng)業(yè)農(nóng)村全面發(fā)展具有重要意義。

1 四川省秸稈沼氣化發(fā)展現(xiàn)狀

作為秸稈沼氣集中供氣工程的主要原料—農(nóng)作物秸稈(以水稻、小麥、玉米等作物秸稈為主)，通常采用厭氧發(fā)酵工藝產(chǎn)生沼氣[3]。截至2015年底，四川省秸稈戶用沼氣池達(dá)80萬個，但是，秸稈沼氣集中供氣工程僅有唯一一處—成都市新津縣秸稈沼氣集中供氣工程。該工程作為2009 年全國16處示范工程之一，位于四川省成都市新津縣袁山村，工程總投資224萬元。工程以玉米、小麥等秸稈為發(fā)酵原料，采用“豎向推流式厭氧消化工藝”厭氧發(fā)酵，發(fā)酵池容為500 m3，設(shè)計年消耗秸稈460噸，年產(chǎn)沼氣 18.25 萬m3，供300戶農(nóng)戶生活用能。工程實際運行情況：年投秸稈220 t，年產(chǎn)沼氣6萬m3，其中 1 萬m3用于工程發(fā)酵罐保溫，5萬m3沼氣用于152戶農(nóng)戶供氣;年產(chǎn)沼渣150 t，直接作為667 m2農(nóng)田肥料施用[4]。工程運行期間，獲得了較好的社會環(huán)境效益和示范效益，但是由于缺乏市場盈利能力導(dǎo)致工程無法正常運營，工程已于2016年正式停止運營。

2 四川省秸稈沼氣化存在問題

2.1 秸稈收集運輸成本高

工程原料來源于集中居住村落農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的農(nóng)作物秸稈，而向周邊收購普通的秸稈的價格高達(dá)每噸400～500元，如果已經(jīng)加工成粉末，收購價可達(dá)每噸700元，導(dǎo)致工程平均供氣成本較高。秸稈的收集受農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平、季節(jié)性和價格的影響較大，而且購買秸稈的價格波動較大，可控性較差，加上秸稈沼氣工程的能耗較高，運行成本高，平原地區(qū)有一定的優(yōu)勢，而以山地為主的丘陵和山區(qū)，秸稈收集成本很難降低。

2.2 發(fā)酵效率不高

由于秸稈具有密度小、體積大特點。厭氧發(fā)酵過程中，在發(fā)酵罐內(nèi)易形成浮渣層，影響氣、液、固三相傳質(zhì)、傳熱和流動性，從而產(chǎn)生的氣體難釋放，增加安全風(fēng)險發(fā)生率；同時，形成的固液分層易導(dǎo)致物料與接種物接觸不充分，反應(yīng)器內(nèi)傳熱、傳質(zhì)不均勻，消化條件不易控制，進(jìn)而影響微生物群落條件反射(如有機酸局部大量積累)，造成酸中毒現(xiàn)象，影響發(fā)酵正常運行[5]。

此外，作為秸稈類纖維素原料，主要包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，它們均是多種高分子有機化合物組成的復(fù)合體。纖維素結(jié)構(gòu)緊密，它是由β-1,4糖苷鍵結(jié)合而成的高分子多糖，而半纖維素和木質(zhì)素共價結(jié)合，同時，纖維素和半纖維素被木質(zhì)素包裹，結(jié)構(gòu)復(fù)雜致密，難以水解酸化。因此，現(xiàn)階段秸稈沼氣化利用效率較低，嚴(yán)重制約秸稈類農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用進(jìn)程[6]。

2.3 產(chǎn)業(yè)化程度不高

新津秸稈沼氣工程建設(shè)的主要目的包括以下幾個方面：采用集中供氣的方式產(chǎn)生的沼氣，以遠(yuǎn)低于市場價的低價售賣給當(dāng)?shù)卮迕褡鳛榫用裆钣脷?，產(chǎn)氣過程中產(chǎn)生的沼渣主要用于有機還田，也可以作為有機肥料，供給于當(dāng)?shù)赜袡C蔬菜種植基地和水果種植基地。但是，實際情況是沼氣站產(chǎn)生的沼渣數(shù)量有限，無法形成穩(wěn)定的有機肥來源。因此，缺乏固定的購買客戶，也難于保證穩(wěn)定的售價，只能半買半贈送，無法完全體現(xiàn)沼渣的經(jīng)濟(jì)價值[7]。

3 秸稈沼氣化發(fā)展對策

3.1 以農(nóng)村沼氣轉(zhuǎn)型升級為契機，科學(xué)開展規(guī)?；锾烊粴夤こ探ㄔO(shè)

鑒于經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)下農(nóng)村面臨的新形勢，始于2015年初，農(nóng)村沼氣發(fā)展逐步開始轉(zhuǎn)型升級。農(nóng)業(yè)部和國家發(fā)展改革委員會制定了農(nóng)村沼氣轉(zhuǎn)型升級工作方案，方案中確定把規(guī)?；锾烊粴夤こ套鳛檠h(huán)農(nóng)業(yè)的重要內(nèi)容。2015年共支持25個日產(chǎn)生物天然氣1萬立方米以上的大型生物天然氣工程開展建設(shè)試點[8]。其中，在四川開展2個試點項目，分別為位于富順縣的四川鑫宇環(huán)境資源開發(fā)公司實施的有機廢棄物綜合利用年產(chǎn)1000萬m3生物天然氣試點項目和位于榮縣由自貢佳禾新能源科技公司實施的有機廢棄物處理日產(chǎn)1.2萬m3生物天然氣試點項目。兩個項目共計總投資為1.76億元，是四川農(nóng)業(yè)單個項目爭取中央投資的最大額度。目前，兩個項目均已建成投產(chǎn)運行，每年處理27萬噸糞污，及秸稈等機廢棄物5.45萬噸，有利于減少10多萬噸二氧化碳排放，并年產(chǎn)生物天然氣約1438萬立方米，產(chǎn)品主要用于周邊農(nóng)戶供氣、企業(yè)自用和提純后并入城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)，此外，也用于車用燃?xì)狻⒐扪b銷售及發(fā)電并入國家電網(wǎng)。同時，每年生產(chǎn)的12萬噸固體有機肥、56萬噸沼液，均作為優(yōu)質(zhì)有機肥料可供周邊10萬畝農(nóng)田使用。單從生物天然氣和有機肥生產(chǎn)，每年可帶來直接經(jīng)濟(jì)收入約1.36億元收益[9]。建議以農(nóng)村沼氣轉(zhuǎn)型升級為契機，結(jié)合前期規(guī)?；锾烊粴夤こ探ㄔO(shè)經(jīng)驗，科學(xué)穩(wěn)步開展以秸稈為主要原料的規(guī)?；锾烊粴夤こ探ㄔO(shè)。通過混合使用畜禽糞污、農(nóng)村生活垃圾、農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物、餐廚垃圾等農(nóng)業(yè)農(nóng)村廢棄物；不僅能解決原料收集成本高，不能持續(xù)提供等問題，而且通過處理農(nóng)村其他廢棄物，還有助于克服厭氧消化過程中微量元素的缺乏，實現(xiàn)多種底物的協(xié)同效應(yīng)，進(jìn)而提高產(chǎn)氣量，解決發(fā)酵效率不高的問題。此外，規(guī)模化生物天然氣工程對于提高工程的產(chǎn)業(yè)化程度，形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈條大有裨益。

3.2 優(yōu)化工程運行管理模式

秸稈沼氣工程作為一項能源工程，必須要與社會的發(fā)展保持一致，要徹底改變傳統(tǒng)的經(jīng)營管理模式，逐漸向?qū)I(yè)化、企業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，通過實行專業(yè)化的崗位責(zé)任制和CDM管理機制[10]，對沼氣生產(chǎn)、沼氣工程產(chǎn)品的銷售等進(jìn)行規(guī)范，促進(jìn)整個行業(yè)實現(xiàn)規(guī)范化發(fā)展。通過大力支持技術(shù)水平高、資金實力強、誠實守信的企業(yè)參與規(guī)?；託忭椖拷ㄔO(shè)和管理，以專業(yè)化企業(yè)為主體，依照市場機制投資參與工程建設(shè)，進(jìn)行原料收集、工程運行管理、終端產(chǎn)品銷售利用為一體的全產(chǎn)業(yè)鏈運營[11]。積極探索碳排放權(quán)交易機制，鼓勵專業(yè)化經(jīng)營主體完善沼氣碳減排方案，開展碳排放權(quán)交易試點。同時，隨著秸稈沼氣工程的不斷推進(jìn)，逐步建立完整的市場營銷推廣體系，通過對沼氣產(chǎn)品的推廣和宣傳，鼓勵農(nóng)戶改變傳統(tǒng)的粗放式生產(chǎn)生活方式，特別是邊遠(yuǎn)農(nóng)村，更加需要加強宣傳，通過利用價格低廉的沼氣產(chǎn)品改變村民的生活質(zhì)量。

3.3 完善支撐政策

一是制定政策，籌措財政資金引導(dǎo)和支持秸稈綜合利用，加大對秸稈焚燒的處罰力度。二是為確保沼氣工程原料充足，加大農(nóng)業(yè)廢棄物收儲運各環(huán)節(jié)及項目的支持力度，積極探索建立秸稈收儲運機制，降低原料收集成本。三是完善對沼氣沼肥等終端產(chǎn)品補貼政策，積極推進(jìn)沼氣和沼氣發(fā)電產(chǎn)品無障礙并入燃?xì)夤芫W(wǎng)及電網(wǎng)并享受相關(guān)補貼，鼓勵農(nóng)村居民、新型農(nóng)村經(jīng)營主體等使用農(nóng)業(yè)廢棄物資源化生產(chǎn)的有機肥。四是積極推動將沼氣發(fā)酵、提純、運輸?shù)认嚓P(guān)設(shè)備納入農(nóng)機購置補貼目錄。五是爭取得到相關(guān)部門，在用地、用水、用電、稅費、信貸等方面給予秸稈沼氣化企業(yè)優(yōu)惠政策，減少企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營成本[4]。

4 總結(jié)

四川作為全國農(nóng)業(yè)大省，具有豐富的農(nóng)作物秸稈資源。秸稈沼氣化不僅能實現(xiàn)秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物的無害化處理，控制秸稈焚燒帶來的環(huán)境污染，減輕溫室氣體的排放，而且能實現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用。但四川已建成的秸稈集中供氣工程存在原料收集運輸成本高，規(guī)模小，產(chǎn)業(yè)化程度不高等問題，導(dǎo)致工程虧損嚴(yán)重，無法持續(xù)運行。隨著農(nóng)村沼氣工程轉(zhuǎn)型升級的穩(wěn)步推進(jìn)，秸稈沼氣工程勢必朝著規(guī)?；笮驼託夤こ毯鸵?guī)模化天然氣工程轉(zhuǎn)型升級，從而推動秸稈沼氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，推進(jìn)循環(huán)生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展，改善農(nóng)村人居環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)民增收節(jié)支。