沼渣沼液的利用现状分析与对策

沼渣沼液资源化利用调研报告沼渣、沼液的利用现状分析与对策随着我国经济的迅速发展，能源消费需求和环境保护的压力也随之加大。

在环境保护中实现经济的可持续发展,并在经济发展中实现环境保护的目标是发展我国农村循环经济的重要组成部分。

这其中,改变我国农村传统能源的生产、消费方式并开发利用新型的清洁能源,就成了实现农村可持续发展的必然选择，沼气就是其中之一。

随着农业产业化结构调整和新农村建设的实施，我国农村沼气建设,特别是大中型沼气工程建设在近十年得到了迅猛发展。

据统计,截至2011年底，我国已建成户用沼气４０00万户，年产沼气总量约1３0亿m3;截至2011年3月,已经建设大中型沼气工程2.２６万处、养殖小区和联户沼气工程1.９９万处、秸秆沼气示范工程４7处。

在沼气工程效益显现的同时产生了大量的沼气发酵副产物——沼渣、沼液。

据估计我国目前每年的沼渣、沼液产量高达4亿吨。

但长期以来，将沼渣、沼液作为农用肥料还田利用是我国消纳处置沼肥的主要方式。

然而由于沼肥农用的作用机理尚不明确、沼肥养分含量低、劳动力成本增加及还田施用设备落后等问题导致目前我国沼肥总体利用率偏低。

另外，近年来养殖业中饲料添加剂和兽药的使用导致沼肥中重金属和抗生素含量增加,对农田土壤环境和农产品质量安全造成潜在危害，影响了沼肥的安全利用。

沼气工程的建设，虽然暂时解决了养殖业引起的环境污染问题,但是并没有从根本上加以解决,只是把污染的源头从养殖业延长到了沼气行业。

沼气发酵的过程，不仅产生沼气能源,还伴随残余了大量的沼渣与沼液等发酵残留物。

沼气发酵残留物成分因发酵投入原料的不同、发酵工艺和条件的不同而有所差异，但都含有丰富的营养物质，是很好的有机肥料,具有广泛的应用前景。

目前的大中型沼气站的设计中，都有把发酵过程中产生的沼渣、沼液当作有机肥的意图，但由于渣液等混合物实际施用中存在较大的困难,因此目前实际上大部分沼气站的发酵残留物被作为废弃物重新排放到环境当中,造成了二次污染。

为对目前伴随沼气生产过程中产生的沼渣、沼液等发酵残留物的使用现状进行分析,北京市农林科学院营资所对北京延庆县、大兴区、通州区和密云县,以及山东桓台等地的十几座大中型沼气站和几十户的小型沼气池进行了调研,以其发现问题并找到合适的解决办法,真正为广大农村降低农业环境污染、提高农业废弃物的资源化利用程度和发展农村循环经济服务。

一、沼气产业发展迅速，大中小型沼气站数量均快速增长。

由于我国的资源整体供应紧张，加之环境的承受能力非常有限，这就决定了我国农业和农村经济发展决不能以大量的消耗资源和污染环境为手段。

在这种情况下，发展农村沼气，就成了贯彻落实科学发展观、建立节约型社会、发展环境友好型社会和和谐农村的重要举措。

在政策的指引和农村能源以及环境治理的需求下,沼气近几年了发展非常迅速。

从图1中可以看出，北京市的大中型沼气站发展迅速,到2011年底已经达到1５4座，比2006年增加了２倍。

年产气量也由2006年的225万立方米增长到了2０11年的900万立方米，增长了4倍多。

而户用沼气池也同样发展迅速，到２011年年底，北京市户用沼气池已经发展到了6.2万户,年产气量达到了935．５万立方米。

图１北京市大中型沼气站发展数量与年产气量在大中型沼气站的设计当中，除了有满足农村能源需求的目的之外，净化畜禽养殖带来的废弃物污染、保护环境也是考虑的重要因素。

但从目前对各沼气站的调查情况来看，畜禽粪便等有机污染物的排放问题并没有从根本上得到解决,原因何在哪？二、沼气产业发展产生了大量的沼渣沼液，沼渣沼液排放带来了对环境的二次污染和资源浪费。

农业要得到可持续发展，必须实现农业资源的高效利用和生态环境保护的同步。

由于沼气的产生主要以畜禽粪便为主要原材料，因此通过建立大中型的沼气站来解决规模化养殖场带来的畜禽排泄物的污染问题，被很多人寄予厚望。

但在调查中发现,沼气站的建设并没有从根本上解决规模化养殖场畜禽排泄物引起的环境污染问题。

沼气发酵的过程,不仅产生沼气能源，还伴随残余了大量的沼渣与沼液等发酵残留物。

这些发酵残留物是否被利用或者被排放也就成了沼气产业是否造成环境污染的标准之一。

在调查中发现，大部分农户对于沼气发酵残留物是优质肥料还是比较了解的,因此在农户型的小型沼气池中，除有个别农户因为各种原因废弃没有使用之外，在沼气池正常使用中的农户中基本上都做到了沼渣、沼液的肥料化、资源化利用。

沼渣一般在每年秋天进行沼气池的清理时掘出并堆肥,并在春天的时候通过施用基肥或者追肥的方式进行利用，而沼液则在兑水后通过追肥的方式加以利用。

农户小型沼气池由于体积较小,每户每年产生的沼渣、沼液的量不大，加之自家种植作物的需要，因此处理相对容易。

而大中型沼气工程由于每天产生的沼渣沼液的数量巨大，加之没有自己配套的种植园区，目前利用程度难尽人意。

从图2中可以看出，目前大中型沼气站中,只有不到1６.７%的沼气站对沼渣沼液等发酵残留物进行了处理并作为肥料被利用，而绝大部分的沼渣沼液并没有被利用，而是直接排放到了环境当中，引起了二次污染。

图2 北京市大中型沼气站沼渣沼液的利用比例由于沼气的发酵需要在畜禽粪便中添加水分来进行,因此沼气发酵产生的沼渣、沼液的总量比原料的投入量还要高。

而按照统计数据，北京市２0１１年大中型沼气站处理农业废弃物达到２00万吨，按照每吨投入料产出0.３吨的沼渣和1.1吨的沼液比例来看,北京市2０１1年伴随沼气发酵所产生的沼渣量为６０万吨、而沼液的产出量更加巨大,每年为220万吨。

调查数据显示,超过8３.3％的沼渣沼液都被排放，因此估算北京市2011年的沼渣沼液的排放量大约为18３万吨。

如此巨量未经处理的沼渣沼液的排放，给环境造成的压力显然也是巨大的，特别是有些沼液直接排放到河道里面，直接造成了农村水体的污染与水体富营养化，成为农业面源污染控制的新难题。

大规模沼气工程造成的污染不但在北京造成严重的环境问题,在整个国内也是普遍现象。

据报道，四川简阳的养殖农场的沼气站由于沼液的随意排放,沼液沿简三公路两边流淌近两公里,污染水井2３口。

甚至四川资阳城区饮用水源的老鹰水库的水体也被附近沼气工程所产沼液污染。

据调查了解，目前北京市各大中型沼气站的设计规划当中也都有把沼气发酵残留物作为肥料投入农田的设想，但为何在实际应用中并没有得到很好的实现呢?调查发现,目前沼渣、沼液利用存在的最大的困难是沼渣与沼液的固液分离问题。

由于沼渣、沼液都从发酵池中一起排放，混在一起呈黏糊状,而且每天的产生量巨大,因此通过传统的沉淀池法很难完全处理。

由于渣液不分,必须利用造价较贵的大型罐车才能运输,运输成本较高，因此很多的沼气站宁愿直接排放。

也正是因为渣液不分，农民对这种黏糊状的物质很难在田间直接使用，甚至出现有的沼气站把沼渣沼液拉到农民的地头上，免费给农民施用都被拒绝的事情。

可以看出,目前沼气产业的蓬勃发展,虽然成功解决了部分农村清洁能源的供应问题，但从实际运行情况来看，并没有真正解决畜禽养殖业带来的环境污染问题，只是污染物的排放由养殖业转移到了沼气行业,沼渣沼液引起的环境污染问题的解决需要新的思路。

沼气发酵的过程，是将畜禽粪便等废弃物经过微生物活动利用其产生的沼气的过程，也就是利用了其中的碳和氢元素，而对于畜禽粪便等废弃物所富含的氮磷钾等养分资源在一定程度上起到了富集的效果，因此沼渣、沼液等废弃物也一样含有丰富的养分资源,是制造有机肥的合适原料。

在调查中，通过对不同原料投入的沼气工程所产生的沼渣沼液的取样并分析表明,沼渣沼液中都含有很高的养分资源（表1）。

在沼液中,氮磷钾总的养分含量为0．4０%，而有机质含量也达到了０．８9%。

沼渣中的养分含量更高,氮磷钾总的养分含量达到７.9%，有机质含量也达到了42．9%。

表1ﻩ沼渣沼液中养分的含量根据前面推算的北京市200６年沼渣产生量为45．7万吨和沼液产生量为167.６万吨的数据计算，北京市每年伴随沼渣沼液而排放的总氮量达到1.6万吨，总磷量为1．７5万吨，总钾量为0.3６万吨,分别占到了当年北京农业化学肥料中氮磷钾总投入量的16．9%、6０．2%和１5.8%。

正是因为沼渣沼液中含有如此丰富的养分，因此如此巨量的养分排放到环境当中,不但造成水体的富营养化等一系列农业面源污染问题,而且也是养分资源的巨大浪费。

三、 沼渣沼液的资源化利用是解决沼气工程引起的环境污染的最佳途径沼渣中的养分含量远远超出了国家规定的4%的有机肥养分含量标准，而且有机质含量高,因此完全可以作为制作有机肥的优良原料来源,在考虑如何治理沼气排放物引起的环境污染过程中,沼渣沼液的肥料化利用是解决沼气工程引起的环境污染的最佳途径。

利用沼渣沼液应用于农业种植体系中目前已有一些报道，但大多数的应用还都处在研究阶段，初步的研究结果显示合理施用沼渣沼液全氮 全磷 全钾 有机质 碳氮比 % % % % - 沼液0.19 0.083 0.13 0.89 4.68 沼渣 3.36 4.10 0.44 42.9 12.77 养分含量于蔬菜以及果树种植体系中可以起到部分代替化肥或者有机肥的功效,并且可以提高作物的品质。

虽然沼渣沼液存在着巨大的利用空间，但是在调查中也发现,在沼渣沼液的实际利用中还存在着较多的问题，导致生产中利用效率很低,存在的只要问题有：1、沼渣沼液的固液分离难题。

畜禽粪便等排泄物在经过发酵后,排放的发酵残留物为较粘稠的物质。

由于流动性差，导致在运输或者田间使用时都比较难以直接应用。

调查中发现，即使有个别的沼气站在利用沼渣沼液，采用的方法也是人工分离，地面堆放晾干的方法,不但造成堆放地点臭气熏天，严重破坏当地的环境，而且也容易因降雨等原因造成养分的流失。

虽然一些厂家推出过固液分离机器，但是由于网眼容易堵塞,目前分离效果都不理想。

这是沼渣沼液利用中目前存在的主要问题之一。

2、由于投入物料来源导致养分不稳定的问题以及有害微生物的传播。

由于各个沼气工程的投入物料来源不一，发酵工艺也多元化，使得沼气发酵残留排放物的养分含量与pH也有较大的不同。

由于养分的含量有不确定性，实际应用中就存在较大的变异，长期施用可能会造成土壤养分供应不平衡。

而沼渣沼液的ｐH的不同，在长期不合理的施用中可能会造成土壤的酸化，从而影响土壤质量，并最终影响作物的产量。

3、沼渣沼液等物质在不同类型作物体系中施肥量难以确定的难题。

沼渣沼液等物质虽然含有丰富的营养物质以及有机质,但是由于碳氮比与普通的堆肥或者商品化有机肥存在较大的差异,因此导致在土壤中的转化与分解也有独特的方式与速率,在养分供应强度和供应持续时间上与普通有机肥明显不同。

这使得各个作物体系的普通堆肥施用量很难直接在沼渣、沼液上直接应用。

加之现在农户施用中一般都是与普通无机肥料混杂使用，混用的效果以及最佳施肥方式也是目前需要迫切研究的。