摘要：在不牺牲发展的前提下，保护湖泊环境是世界普遍追求，也是中国政府落实科学发展观的重要体现。多学科、跨部门集成技术一沼气工程应运而生。建立在长期理论思考和生产实践的基础上，作者在文中概述了沼气在污染的源头、过程和末端治理中发挥的重要作用，同时介绍了沼气的经济社会功能。源头治理包括农村、城市、农业、工业各个方面，比如畜禽粪便、人粪尿、有机垃圾、工业有机污染治理；过程治理包括可再生能源一沼气的利用对化石能污染的控制，沼渣沼液的利用对化学肥料和农药污染的控制；末端治理包括对太湖捞后蓝藻的资源化利用、无害化处理。沼气的经济社会功能，体现在能够减轻农村贫困，不仅能为为弱势群体增加就业机会和收入，还能为企业带来经济效益。在分析国内外沼气发展现状与趋势的基础上，作者提出了加大研究力度，提高沼气产品档次；将沼气和城市垃圾分类相结合、和清洁发展机制(CDM)相结合、切实做好综合利用四点促进沼气发展的建议。
关键词：沼气，科学发展，清洁发展机制
1引言
环境与发展是人类社会长期面临的两难选择，如何协调两者之间的矛盾，在不牺牲发展的前提下，保护环境是当今中国的现实出路，也是太湖治理、京杭运河生态保护的最佳选择。发展沼气是鱼和熊掌兼得的重要举措，沼气技术值得大力推广，值得全社会广泛关注。
2沼气是污染源头治理的有效途径
2.1有效治理农业废弃物
根除畜牧公害、秸秆露天焚烧公害、减轻大气、水体污染。将畜禽粪便作为沼气原料生产清洁可再生能源的过程中畜牧公害问题得到彻底解决，这个问题的解决对遏止愈演愈烈的江河湖库富营养化、海洋赤潮现象将起到十分重要的推动作用。
近几年来由江苏组织设计、施工的大中型畜禽场污水处理沼气工程有138处年处理畜禽污水能力达397万t。兴望养殖场地处宜兴市西渚镇白塔村，是一家较大规模的生态农业养殖企业，养猪生产区面积约100亩，周围还有3300亩无公害蔬菜、粮食及花卉苗木基地和鱼塘。目前该养殖场的生产能力为年出栏商品猪12000头，存栏规模6000头。每天产生的粪尿污水40t，其中含猪粪12t，猪尿18t以及少量冲洗水。污水中含有大量的生物质能和有机肥资源，如不加以处理利用而直接排放，会引起严重的环境污染，也是对资源的一种浪费。提高沼气工程发酵料液的浓度，确保沼气发电工程的气源。提高沼气工程发酵料液的温度，利用沼气发电的余热对料液进行增温与保温，确保在冬季没有外界热源补充的情况下，实现沼气工程一年四季能产沼气并发电，使项目本身产生可观经济效益。沼液沼渣全部用于作为无公害农产品基地的液态肥。所采用的厌氧工艺和结构主要有以下几种：一种是厌氧池容积为100m3地下折流式混凝土结构并配有10m3贮气柜的沼气工程，整个工程总投资约需20万元左右。通过种养结合、综合利用，其环保能源综合效益比较明显，由于这类工程具有投资少、工期短、便于管理等特点，所以这种池形适合于处理存栏规模500～1000头养猪场的畜禽污水。另一种是主体为容积300m3左右地上钢筋混凝土结构的上流式污泥床的厌氧塔、并配有60m3左右的贮气柜，整个工程一次性投资需不到70～100万元，适合于存栏规模为1000～3000头的养猪场。这类工程以直接用气为主。再一种是主体为容积800m3以上的地上的厌氧塔、并配有200m3以上的贮气柜，整个工程一次性投资到1505元以上，适合于存栏规模为5000头以上的养猪场。这类工程由于投资规模较大，建设宜采用各级财政支持和养殖业主自筹相结合的方法，并且要建在周边有接纳排出沼渣、沼液的农田、果园的地方，这样才能取得生态和能源的综合效益。
农业废弃物的致力可以减少温室气体排放。以规模养殖场为例加以说明。网上调查四个国家建立沼气工程处理畜禽养殖粪便，减少温室气体减排量。情况表明，大约2万头猪的养殖场可以减排1万tCO2，中国一个近19万头养猪场，年减排CO2量达11万t，印尼一个23万头养猪场年减排11.6万t，智利10万多头的养猪场，CO2年减排8万多1。四个国家中三个国家的养殖场计算7年温室气体减排量，只有一个国家计算1 0年温室气体减排量，这是根据CDM规则，各养殖场自行决定的。前者可获得总计21年的温室气体减排收入，在第一、第二个七年后需重新计算之后的温室气体减排量，后者只能获得10年内温室气体减排收入，10年后减排的温室气体不可在国际市场上销售。如果以10美元／t二氧化碳计算，亚美尼亚、中国、印尼和智利四个养殖场年获得二氧化碳销售收入分别为60、110、116、84万美元以上，是一笔可观的额外收入。
2.2沼气是治理城市污染的重要途径
在化学肥料发明和使用以前，城乡人粪尿是亚洲，尤其是中国种植业养分的重要来源，中国的太湖地区、珠江三角洲地区、成都平原因善于利用人粪尿等资源实现农业持续高产近千年而闻名于世界。化学肥料在替代人畜粪尿的同时，也产生了日益严重的大气、水体污染问题。为减轻污染，发达国家采用电加温烘干的方法处理城市粪便。这种处理方法不仅投资大、成本高，产生的污水还要做二次灭菌处理。我国的城市粪便或者通过城市污水管网输送到城市污水处理厂进行处理，或者用吸粪车运到农村作农家肥。这者的处理成本高昂，或者的处理方法容易传播疾病，不卫生。将城市粪便运到郊区作为沼气发酵原料，在沼气池建在塑料大棚内，沼渣沼液作为生产有机食品的肥料，沼气作为燃料，这种太阳能一城市粪便一沼气一农业模式为城市粪便的资源化利用探出了新路。
经过长期的潜心钻研和探索，占地50亩、日处理13万t人粪便、年产2000t有机沼肥和1.5万m3沼气的太阳能生态工程已在徐州国际农业科技园建成并投入使用。为筹建这一工程，苗瑞福以自家的两套住房到银行抵押贷款20多万元。目前，苗瑞福从山东寿光聘请高级农艺师指导农民利用沼肥种植了50亩优质无公害黄瓜，沼气管道也延伸至附近村民家中。经中国沼气协会权威测试，采用厌氧发酵处理人畜粪便，可杀灭95％以上的寄生虫卵和病源菌；所年的肥料富含氮、磷、钾、18种氨基酸和多种作物生长调节素。苗瑞福算了一笔账：一个百余万人口的城市，日产人粪约100多t，投资300多万元即可建成日处理600m3的城市粪便太阳能生态利用工程，比国际上利用烘干技术处理城市粪便垃圾节省投资30％以上。在杀灭寄生虫卵、病原体的同时，能满足600亩有机蔬菜的用肥需要，年产相当于30万m3城市煤气的沼气，节约20多万t灌溉用水。
3 末端治理的有效手段，蓝藻资源化利用的最佳选择
太湖和京杭大运河水系是相连的。太湖富营养化直接影响京杭大运河水质，长期用长江水还太湖水，稀释的太湖蓝藻水通过京杭大运河运往太湖下游苏州、上海、浙江地区，对这些地区的水系构成潜在的威胁。从这个角度分析，保护太湖就是保护京杭大运河，保护太湖的一个重要方面是捞后蓝藻水的处理。
3.1蓝藻水与日俱增。
太湖蓝藻爆发引起举国关注，直接打捞蓝藻作为应急措施已经持续数月，每天都有1千多t蓝藻水从太湖水体中打捞上来。如不妥善处理，打捞上来的蓝藻水容易通过渗漏、径流重新回到太湖水域造成二次污染，因此，如何处置日益增多的蓝藻水成了重要而紧迫的现实问题，引起了省委李源朝书记、省政府领导的关注。
3.2蓝藻水处理途径。
处理途径很多，诸如受龙虾变废为宝和蓝藻中富含蛋白质的启发，提出将其加工成类似螺旋藻、牲畜蛋白质饲料、高效氨基酸肥料，和秸秆一起堆制制作商品有机肥，和垃圾一起填埋，将蓝藻水直接施入旱地、林地、水田，作为原料进行沼气厌氧发酵等等。归纳起来前四种属于产业化开发、第五种属于无害化处理、第六、七种属于资源化利用。这些建议都比较好，有的已经在国外变成了成功的现实。比如就产业化开发而言，有报道称美国生产出的蓝藻胶囊，其保健性能超过螺旋藻。南美的墨西哥等国就采用人工培养的方法，生产蓝藻干粉，每公斤出口价在5美元以上。而日本等国则用湖靛干粉成功提制成食品营养添加剂和高品质的禽畜精饲料，并从中提取维生素E或其它药物。国内973、863课题获得7～8项湖泊蓝藻开发专利，在这方面的研究深度不低于国际同行，只是我们尚未进行产业化开发，一系列配套技术仍需要探索。
3.3蓝藻水处理难点。
蓝藻水无害化处理和资源化利用，尤其是产业化开发遇到的最大问题是打捞量大、蓝藻水含水量高、脱水、脱毒困难。虽然仅在太湖岸边打捞蓝藻，每天蓝藻的打捞量仍高达1000t，甚至接近2000t，如果在整个湖体打捞，每天的打捞量可能是目前的数倍，或者数十倍。很难找到合适的场所来处理如此多的蓝藻，有限的垃圾填埋场、废弃沟塘难以长期满足需求。蓝藻水中的水分高达97％，蓝藻干物质含量只占3％，常规的脱水方法很难将蓝藻分离出来。用喷雾干燥法去除水分，代价高昂，每吨蓝藻水需要100元成本，以每天1500t蓝藻水计算，每天的脱水费用就达15万元，1个月就是450万元。脱水付出了这么大的代价，关键的工程脱毒呢?有研究已经认为无锡癌症高发区与长期饮用含有藻毒素的太湖水有关。日本长驻无锡环保局的专家早就下过定论，太湖蓝藻中含有致癌、致畸、致突变的有毒物质。将蓝藻开发成保健食品、饲料、氨基酸肥料涉及的环节非常多，不仅涉及到脱水、脱毒，还涉及到有益成分的动态变化。脱水脱毒应该掌握到什么程度，才能开发出食品、饲料和肥料，这些产品市场竞争力如何等等都是有待探索的问题。虽然前文提到的国家已经成功地实现了产业化，我国也在这方面做了大量开拓性工作，但我们要将这个美好的愿望和可能性变成现实，仍有较长的路要走。
3.4沼气资源化利用是应急的首要选择。
如果每亩旱地、林地浇灌5～10t蓝藻水，每天打捞的蓝藻仅需要150～300亩土地(以每天打捞1500t推算)。和其他利用方式相比，直接还田是最经济的办法，但不是最安全的办法，因为蓝藻中含有藻毒素，这些藻毒素对种子、根、茎、叶的影响如何，在土壤中的消解规律仍然不太清楚，虽然沿湖农民有利用湖靛作肥料的传统，这个传统具有合理性，但未必具有科学性。在众多利用方式中，最安全的办法是将蓝藻水和秸秆、稻糠、锯末等生物质一起作为发酵原料通过厌氧发酵生产沼气，沼气发电或者直接燃烧加以利用，沼渣沼液还田，或者将沼渣开发成饲料或者有机肥料。1个1000m3的沼气池，每天可处理蓝藻水50t，1500t蓝藻水，只需要建30个1000m3的沼气池。以每个沼气池投资320万推算，沼气池投资9600万元。这个沼气池具有多种功能，起到一举多得的作用，彻底消灭了藻毒素，解决了秸秆出路，和生活垃圾、人畜粪尿、楼堂管所餐桌污染治理结合起来，解决农村有机污染问题。建议将沼气建设作为处理蓝藻水的首要选项。
4沼气是过程治理的重要途径
沼气在控制农业、城市，甚至业有机污染的同时，也因沼渣沼液的有效利用，减少化石燃料、化学肥料、农药的施用量，从而减轻生产过程造成的污染。据调查，8～10m3的沼气池年产气在300m3左右，年节煤1000-1250kg，或液化气6瓶。减少农药、化肥用量的25％左右。
5发展沼气有利减轻农村贫困
中国城市像欧洲，农村像非洲，是对中国“三农”问题的高度概括。发展沼气使中国农民和欧洲农民一样，既从事农业生产，又从事能源生产。养猪建沼气池，开发清洁发展机制，出售减排的温室气体额外增加了农民收入。一个户用沼气池需存栏生猪4头左右，以年出栏两批计算，饲养生猪8头，除去成本每头可赚100元，每户生猪年纯收入800元。以每个沼气池每天产1m3气计算，折合每年减排3.3tCO2，以国家规定的最低售价10美元出售，年可获纯收入200元左右。一个户用沼气池每年可节省生活燃料费400元；沼肥用于种植蔬菜、粮呆等，年节省化肥、农药用量折款可达300元。这样该模式每年可为每户农民增加纯收入1700元，以每户三口之家推算，人均年增加纯收入近600元。如果加上种植业、各级政府惠农政策的收入，根除赤贫是大有希望的。
6进一步发展的几点建议
6.1加大研究力度，提高档次
发达国家从工业沼气规模化生产到产品加工的技术，比如供热、发电、纯化压缩后作为车用燃料或管输罐装替代液化天热气，已相当成熟，经济可行，已进入商业化运作阶段。瑞典林科平市70％以上的公交车和出租车，斯德哥尔摩至海滨的火车以及全市居民使用的都是工业沼气。我国要迅速引进或消化国外先进技术，让沼气发挥更大作用。
6.2和城市垃圾分类结合起来
垃圾分类日本走在亚洲前列。日本公共场所的垃圾桶很多，公民们自觉地按照规定将不同垃圾放到指定垃圾桶里，比如有的放矿泉水瓶子、有的放易拉罐、有的放报纸、有的放剩饭剩菜。实际调查结果表明没有乱放现象。这种垃圾分类系统是建立在民众自觉参与基础上的。我国这方面的差距太大了，乱丢垃圾的问题还未彻底解决，垃圾分类似乎还是很遥远的事。其实这不是高科技，只要对已有习惯做一点小小改变即可。垃圾分类太重要了，比如生物垃圾是可以作为沼气原料加以资源化利用的，不进行分类混有有毒物质的生物垃圾就无法用沼气处理，再比如，从废弃的牛奶包装盒等软包装中可以分离出塑料、铝、废纸加以资源化利用，一旦这些软包装和其他垃圾混在一起受到了污染，就几乎无法加以资源化利用，结果只存在垃圾焚烧与填埋处理途径。由于衍生出的新问题，欧洲已经禁止垃圾填埋措施。为此，呼吁有关部门迅速开展垃圾分类试点，积累经验，尽快在全国推广普及。
6.3和CDM结合起来
就目前而言，很少见到开发工业沼气CDM的案例，和畜禽养殖场沼气相比，工业沼气开发相对比较容易，比如糖厂、柠檬酸厂、酒厂、屠宰场等等。
6.4切实做好综合利用
就沼气多功能而言，沼气的环保功能更重要。这方面的潜力远远没有得到充分发挥。沼气作为连接种植业和养殖业的纽带作用没有发挥好。有的气体没有得到充分利用，被排到大气中造成二次污染。有的沼渣沼液没有用到农田直接排到水体。和建设沼气工程相比，综合利用属于管理范畴，更加重要，必须引起更多的重视。
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