農村人畜糞便產氣量及評估

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一是畜禽養殖數量。根據云南省農業廳《云南省2010年畜牧業統計年報》中收集各州市的主要畜禽養殖規模，包括出欄和存欄兩部分。2010年云南省農戶飼養主要畜禽數量見表1。肉豬存欄部分在當年不考慮，因這部分會在次年的出欄中;公(母)豬的出欄數已考慮在肉豬中，故公(母)豬只計存欄部分，約400萬頭。目前生豬仍以農戶分戶養殖為主，占75%左右，豬的平均飼養期一般為300d［1］。耕牛和奶牛當年不出欄，出欄數一般為肉牛，牛的飼養數量按存欄數和出欄數合計計算，其中耕牛和肉牛農戶飼養量按照90%計算，奶牛按照80%計算。馬、驢和騾生長期一般長于1年，基本為農戶飼養。羊的農戶飼養量按照75%計算。目前云南省肉雞的農戶飼養量占35%，生長期一般為55d［1］;蛋雞農戶飼養量占25%，為全年飼養，按照存欄數計算，鴨、鵝全部按照農戶飼養計算。出欄兔認為是肉兔，全部為農戶飼養，生長期一般為90d［3］，以當年出欄數計為飼養數量;存欄兔認為是能繁兔，以年末存欄數計。二是農村人口數量。根據2010年第六次全國人口普查公報數據取2978．6×104人。1．3．2畜禽糞便有效收集比例的估算豬、兔等糞便屬于廐養畜禽，糞便全年可以收集，有效收集的比例取90%。云南羊、驢騾、馬、牛等牲畜夏秋季節一般為廐養，放養時間一般為5個月，白天放養，晚上歸廐，有效收集的比例可達到60%。雞、鴨、鵝屬于常年放養，有效收集的比例取40%。根據各類畜禽每日糞便產生量和畜禽的飼養周期估算畜禽糞便排放量，估算公式如下:年糞便排放量(t/a)=個體日產糞量(kg/d•頭)×飼養期(d)×飼養數(頭、只)×有效收集的比例+個體日產尿量(kg/d•頭)×飼養期(d)×飼養數(頭、只)×有效收集的比例［4］關于畜禽的糞便排泄系數中國目前尚沒有相應的國家標準，文章中豬、牛、禽采用國家環境保護總局《關于減免家禽業排污費等有關問題的通知(環發［2004］43號)》中的排放標準，其它數據采用同屬于西南地區的重慶市研究［1］成果，確定各類畜禽日產糞尿量。不同類型單位畜禽飼養期內的排泄量如表2所示。人畜糞便的含水量一般都比較大，見表3，是沼氣發酵的理想原料。所估算每年排放的各種畜禽糞尿中，為了便于分析，其資源量估算值均折算為干物質(TS)的糞便量。各種發酵原料能夠轉變成沼氣的最大數量稱為“理論產氣量”。關于理論產氣量的計算，希臘研究人員F．A．Batzias等人于2003年提出了ABEPE模型［6］，以各類農業廢棄資源的TS質量與產氣因子為基礎估算相應物質的產氣量，最終估算出總的沼氣產量。經過近幾年的發展，該模型理念已經成熟。公式如下:B=∑niDMi×Faci式中:B———理論產氣量，m3;DMi———第i種物質的TS總量，Faci———第i種物質單位質量的TS的產氣因子(在35℃的條件下測定)，m3/kg。由于沼氣發酵溫度的高低，對產氣率影響很大。假設35℃時產氣率為1，則在25℃時下降為0．89，20℃時下降為0．80，15℃僅有0．63左右。因此，對ABEPE模型進行修正，修正后的產氣量計算如下:Bu=B×TIn×L式中:Bu———修正后的產氣量，m3/a;TIn———1．6m地溫為T℃下的相對產氣速率因子，無量綱;L———每年沼氣池正常產氣時間。云南農村戶用沼氣池多采用自然發酵，適宜溫度為10℃以上。根據云南省氣象局資料，云南省大部分地區20cm地溫在15～25℃，因此，選用20℃作為沼氣池內的溫度，以此為標準推算，迪慶州產氣時間為8個月，昭通、曲靖、麗江、怒江等4個州市為10個月，其它地區基本上全年均產氣。按保守估計，把全省年平均產氣時間定為10個月。并對云南省2010年基于人畜糞便資源的沼氣發展潛力計算結果進行修正。再則，建設一口8m3沼氣池，需要3頭豬或1頭大牲畜提供原料，部分農戶達不到建設標準。另一方面由于多種原因，部分農戶達到建池標準要求而沒有建設愿意。根據筆者多年的工作經驗，這部分農戶占總農戶的四成左右，加上不適宜發展的農戶，預計發展沼氣只能占總農戶數的一半。據此對云南省2010年基于人畜糞便資源的沼氣發展潛力計算結果進行再次修正。

2010年可收集的折算為TS的人畜糞便資源總量及其構成詳見表4?；贏BEPE模型對云南省農村2010年人畜糞便沼氣理論產氣量估算結果詳見表5。由于沼氣發酵溫度的高低，對產氣率影響很大。根據氣溫的影響對修正后，云南省2010年沼氣發展潛力計算結果為423422．2×104m3。根據云南省農村沼氣建設的實際情況再次修正后，云南省2010年基于人畜糞便資源的沼氣發展潛力計算結果為211711．1×104m3，相當于建設年產氣量為450m3的戶用沼氣池470．47萬口，與《云南省農村沼氣推廣應用規劃(2006－2020年)》提出的到2020年沼氣用戶累計達到450～500萬戶，實現全省基本普及農村沼氣的目標吻合。直接經濟效益和間接經濟效益:直接經濟效益主要是沼氣的燃料效益和沼肥利用效益兩方面進行分析。間接經濟效益一般從節約勞動力成本、“三沼”綜合利用等方面進行評價。從沼氣的燃料效益方面，建設一口8m3國標曲流布料A型沼氣池，需要水泥1．5t，公分石3．5m3，砂子2．5m3，鋼材20kg，涂料2kg。按照云南省目前招標采購價，共計需要投入1500元，沼氣灶具2011年農業部招標采購價每套為196元。每口沼氣池使用壽命為15年，灶具及其配件使用壽命5年，加上平時養護和易損件的購置等，年平均成本不超過200元。根據云南省農村能源站測定數據，云南省8m3國標曲流布料A型沼氣池年產氣量為450m3，由于沼氣沒有市場價，采用替代等量燃料的價值進行計算。沼氣的熱值約等于液化石油氣的一半(即2m3沼氣相當于1kg液化氣)，按目前昆明液化石油氣市場售價9．6元/kg計算，450m3沼氣折合2160元?？鄢杀竞髢r值為4．35元/m3。按此折算，相當于每年增加105855．55×104kg天液化石油氣供應量，年產生直接經濟效益為92．09億元，若加上節約農民砍柴的人工費等，經濟效益更佳。沼液中含有豐富的氮、磷、鉀、豐富的蛋白質、氨基酸及微量元素，對調控作物生長發育、防治作物病蟲害具有重要作用。根據保山市騰沖縣進行的水稻沼液浸種試驗，每公頃增產442．5kg。文山州廣南縣按沼液兌水1∶5比例對茶樹葉面進行噴施，每批茶葉與不噴施相比增產20%～30%。在蔬菜瓜果生產上，利用沼渣作底肥、沼液進行定期灌溉可使西紅柿、黃瓜等蔬菜增產效果明顯。一口8m3沼氣池，可年產沼渣4745kg，沼液21313kg［9］。據此測算云南省每年可產沼渣2232×104t，產沼液10027×104t。沼渣中的TS含量為18%，沼液為1%［9］，則沼肥的TS含量為502×104t。與普通人畜糞便作為肥料相比，沼肥中全氮、全磷、全鉀分別提高1．65%、0．3%、1．61%［9］，按照云南2010年含N46%尿素1950元/t，含磷60%磷酸一銨2300元/t，含鉀50%硫酸鉀按2950元/t，計算增加價值為8．86億元。一是改善農民生活環境和健康狀況。云南是一個農業山區貧困省，農業人口占80%以上，農民生活所依賴的生產生活用能一半以上是農作物秸稈和薪柴，既污染生活環境又有害健康。在農村大力發展“一池三改”戶沼氣可以有效改善農民生活環境和健康狀況。二是帶動農業相關產業發展。通過多年實踐，云南省已成功探索出了“豬－沼－果(魚、稻、菜、食用菌)等多種生態經營模式，既降低了農業生產成本，又促進了生態農業的發展和農業產業結構的優化，對推動農業經濟的可持續發展起到了積極作用。同時，把勞動力特別是婦女勞動力從繁重的家務中解脫出來，通過引導，可以促進相關產業的發展，促進勞動力結構不斷優化。三是促進農村社會文明進步。一方面，發展沼氣，推動農業科技的推廣利用，提高農民的科學文化素質，另一方面通過沼氣及其附產品的充分利用，增強農民的科技意識和環保意識，改變陳規陋習，從而有力地促進新農村建設。通過多年的建設，云南沼氣建設區農業和農村經濟發生了可喜變化，農業生態環境得到明顯改善，農村沼氣建設已成為云南促進農業可持續發展重要抓手，成為關系農村千家戶的德政工程，民心工程。［10］首先可以有效減少溫室氣體排放。每立方米沼氣低位發熱值折0．714kg標煤［9］，相當于節約薪柴3．13kg。據此估算云南省農村人畜糞便資源用于生產沼氣相當于年生產151．16×104t標煤，可替代662．66×104t薪柴，相當于保護8×104hm2林地。按每噸標煤減排2．664kgCO2，0．0224kgSO2計算［9］，每年可減排CO24027t，SO234t。同時有效為云南省開辟了有機肥源，避免大量使用化肥農藥帶來的環境污染。其次，通過發展農村沼氣，可以改變廣大農村“臟、亂、差”現象，減少疾病傳播。據中國疾病防控中心健康教育所對部分省(市)農村沼氣衛生效果評估，在已建沼氣池并正常運行了3個月以上的沼氣發酵液中的寄生蟲卵陽性率為零，達到了糞便無害化處理的國家標準。未建沼氣池戶蛔蟲病、鉤蟲病、腸道傳染病率分別是已建沼氣池戶的29，3．92和9．86倍;已建沼氣池中未發生蟯蟲病患者，未建沼氣戶庭院蚊蠅孽生環境發生率是已建沼氣池的2．03倍［9］。

云南省農村人畜糞便資源豐富，沼氣發酵條件好，充分利用人畜糞便資源農村發展沼氣，是一項投資少、見效快、一次投資長期受益的經濟、社會和生態效益俱佳的好項目;是多層次有效綜合利用農業有機廢棄物實現農業可持續發展戰略的一項有效措施;對保護農業生態環境，改善農村生產生活環境和村容村貌、全面建設小康社會具有顯著的效果。在大力倡導發展低碳經濟、建立資源節約型社會的今天，發展農村沼氣無疑是一個較好的切入點，因此，應因地制宜地加大沼氣的推廣力度，使更多的適宜區農戶認識到沼氣的好處，通過發展和使用沼氣來改善他們的生產和生活條件。

本文作者：黃建偉陳良正工作單位：云南農業職業技術學院