沼氣工程建設如何減少對環(huán)境的負面影響
來源： 點擊量：發(fā)表時間：2020-02-22 作者：電子商務員
隨著我國沼氣行業(yè)的發(fā)展和轉型升級，我國農村沼氣建設也逐步由農村戶用沼氣建設、村級沼氣服務網點建設、沼氣工程建設三種模式轉變?yōu)橐哉託夤こ探ㄔO為主的發(fā)展模式。
沼氣工程在改善農村能源結構、消除農村面源污染、改善農村生態(tài)環(huán)境、促進農民收益等方面起到了重要的作用。但在關注沼氣工程積極影響的同時，其可能造成的環(huán)境污染也不容忽視。
一、沼氣工程對環(huán)境影響的因素分析
沼氣工程能解決畜禽養(yǎng)殖場糞便和各類秸稈荒廢造成的環(huán)境污染問題，同時能實現秸稈、糞便的能源化轉變，沼氣工程發(fā)酵后產生的沼液、沼渣還可以作為肥料進行還田技術等綜合利用。
但沼氣工程厭氧發(fā)酵是一個復雜的生物發(fā)酵過程，沼液、沼渣中富含有機質和氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，同時還富集有各類重金屬，而人們大多將沼液作為肥料直接用于農業(yè)生產，導致土壤環(huán)境重金屬含量超標。因此，首要問題需認清沼氣工程對環(huán)境的負面影響。
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沼氣排空
沼氣的成分主要為CH4和CO2，CH4燃燒不會產生SO2、NOx 等有害物質，因此被認為是清潔能源。CH4和CO2是影響大氣溫室效應的主要有害物質，等質量CH4的增溫潛力值是CO2的21倍。因此，沼氣工程在應用中應堅決不允許出現“沼氣排空”的現象。
但是由于我國大型沼氣工程建設受到建設資金、建設工藝、沼氣使用途徑等因素的制約，加上沼氣工程的建設單位多為養(yǎng)殖場主，沼氣工程在日常運營中出現多余沼氣沒有儲存和使用時，在沼氣工程建設和使用過程中多為自身企業(yè)利益和保護沼氣工程設備正常運行角度出發(fā)，就可能會出現“沼氣排空”的現象。
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原料預處理引起的污染
沼氣工程發(fā)酵原料在預處理過程中大多是露天存放，農作物秸稈一般都是在還未充分晾干之前已被收集完成，在儲存過程中遇到降雨或外部其他水分的侵入都將引起秸稈的腐爛降解，生成的CO2和CH4等氣體直接釋放到周圍環(huán)境中，造成溫室氣體的排放。
畜禽糞便在運輸、調配等預處理中都是在露天環(huán)境下進行的，空氣中散發(fā)有惡臭的味道，同時預處理過程中自然發(fā)酵產生的CO2和CH4等氣體直接釋放到周圍環(huán)境中。
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沼液露天儲存
由于當前大中型沼氣工程的建設模式主要為能源生態(tài)型和能源環(huán)境型，目前我國沼氣建設業(yè)主多為規(guī)模養(yǎng)殖場，受到建設資金等因素的制約，大型沼氣工程建設模式多為能源生態(tài)型。建設中對沼液的處理設計都是作為液體肥料和灌溉使用，沼液的儲存一般都是露天設計。
由于沼液中殘存的有機質在厭氧、好氧的共同作用下轉化生成 CH4、CO2、NH3、H2S、NOx而直接釋放到周圍環(huán)境中，造成周圍的大氣污染。
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沼液直接施用引起的衛(wèi)生問題
目前，我國沼氣工程的沼液雖然已經過厭氧發(fā)酵，大量的病菌、蟲卵、雜草種子死亡，但是受發(fā)酵原料、發(fā)酵溫度等因素的影響，沼液中仍含有有害物質；再者，以畜禽糞便為發(fā)酵原料的沼氣工程，由于畜禽在養(yǎng)殖過程中需要大量使用抗生素進行各種疾病的預防，以畜禽糞便為發(fā)酵原料的沼氣工程的沼液中都普遍含有大量抗生素。這種沼液如果長期直接施用于農田，農田生產的農產品存在安全隱患。
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重金屬超標及地下水污染
沼液作為養(yǎng)殖廢水厭氧發(fā)酵副產物，其重金屬含量不容小覷。以畜禽糞便為發(fā)酵原料的沼氣工程的沼液，使用的畜禽糞便中Cu、Zn含量常常超標。適量使用沼液作為有機肥可有效促進作物增產，但當大量沼液直接施用土壤后，大量的氮通過滲透液進入周圍環(huán)境，其中相當一部分以硝態(tài)氮形式滲透到地下水中，造成地下水質污染。
二、沼氣工程中普遍存在的問題分析
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缺少必要衛(wèi)生處理技術裝置和消毒措施
歐洲的沼氣工程技術較為先進，尤其是德國的沼氣工程機械化程度很高。歐盟國家十分重視沼肥的安全利用和生態(tài)衛(wèi)生研究，如德國對沼肥的安全利用有嚴格的管理規(guī)定，沼氣發(fā)酵處理后的殘余物——沼肥必須在 70 ℃下處理1h才可作為肥料使用，為了環(huán)境衛(wèi)生和肥效的充分利用，制度規(guī)定秋季以后不得將沼肥施于農田，必須貯存 6個月后才能使用。
與這些國家相比，我國的沼肥安全利用目前尚處于起步階段，沼肥利用的研究仍以提高農作物產量為主，對沼肥的安全利用還沒有法規(guī)性的文件和管理制度。
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發(fā)酵原料中抗生素、重金屬超標
我國沼氣工程沼液中物質超標主要有抗生素、重金屬這2類物質。規(guī)?；B(yǎng)殖畜禽糞便中的抗生素、重金屬超標是沼液中超標的主要因素; 秸稈原料中重金屬超標主要與農作物生長過程中農藥使用、土壤遷移及添加畜禽糞便等因素有關。
隨著集約化、規(guī)?；B(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，一些重金屬元素如Cu、Zn、As等被廣泛應用于飼料添加劑。在畜禽糞便中，Cu和Zn的直接排泄量占總量的95%以上，只有微量排放到尿中。豬糞中Cu、Zn、Mn、Ni的平均含量均較高，其中Cu、Zn最為明顯，雞糞中Cr的平均含量較高，而牛糞中各重金屬含量低于其他糞便。
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沼氣工程管理和維護不當
由于沼氣工程產氣率受發(fā)酵溫度的影響，我國大多數沼氣工程產氣不穩(wěn)定。在夏季高溫季節(jié)，由于產氣率的提高，許多沼氣工程在正常的沼氣利用情況下，往往會造成大量沼氣剩余，沼氣工程企業(yè)沒有辦法利用多余的沼氣，出于保護沼氣工程安全的需要，部分沼氣工程就會出現偷偷進行CH4排空的違規(guī)行為。
再者缺乏有效的監(jiān)管措施，難以及時判斷、發(fā)現沼氣工程出現“沼氣排空”的違規(guī)行為，更難以對這種違規(guī)行為進行處罰；最后是當沼氣工程發(fā)酵裝置出現故障無法正常進行，由于配套維護設施不完備，造成 CH4直接排放到空氣中。
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沼液安全使用技術不成熟
沼液還田利用具有處理量大、成本低以及對氮、磷去除效果好等優(yōu)點，是目前我國普遍認為最易實施、有效的沼液處理方式。目前，我國沼液安全利用的研究往往以提高產量為主，對沼液的安全使用缺乏法規(guī)性的文件或管理制度，對管理、施用數量、施用性質還很模糊。
三、應對沼氣工程對環(huán)境負面影響的措施
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完善沼液儲存裝置建設
沼液儲存裝置目前主要有露天的敞口池型和半封閉的罐型2種形式，由于建設資金有限，前者在我國沼氣工程中多為常見，但其自然儲存過程中由于沼液中有機質的降解必然伴隨著有害氣體的釋放，仍存在一定的環(huán)境污染。
而歐美發(fā)達國家由于對空氣質量有較為嚴格的限制，為減少沼液儲存過程氣體揮發(fā)對空氣質量的影響，其沼氣工程的儲液裝置一般設計為半封閉式儲液罐，且多數儲液罐直接建設于農場，從發(fā)酵罐中排出的沼液通過密封罐車運送至儲液罐，其一方面可以方便沼液使用，另一方面通過沼液的分散處理，避免了有害氣體在一個地點的高濃度富集。
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增加沼液后處理技術
由于沼氣工程沼液的用途多以資源化利用為目的，主要用于農田的灌溉、制作水溶性肥料和濃縮性肥料。完善沼液后處理技術是保障沼液衛(wèi)生安全及開展沼液綜合利用的前提。
沼液衛(wèi)生殺菌方法大致分為2類: 一類為加熱處理，另一類為非加熱處理。傳統(tǒng)的高溫滅菌方法能耗較大、處理時間長，在糞便處理中使用該方法殺菌，需要增加設備，費用也較高。近年來，學者多致力于非加熱滅菌方法的研究，并取得了一定進展，常見方法主要有紫外線、氯氣、臭氧和電脈沖法。
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加強沼氣工程監(jiān)管措施
目前我國對沼氣建設的監(jiān)管還僅限于工程建設階段的監(jiān)管，采取的各種措施也是多用于監(jiān)管沼氣工程建設單位按照工程的設計目標、建設期限、建設投資等各種批復目標完成建設任務，未對于沼氣工程的日常運營和其他方面進行監(jiān)管，缺乏對沼氣應用情況進行全面監(jiān)管的能力，不能及時發(fā)現沼氣工程出現“沼氣排空”的行為。
今后在沼氣工程建設方面可以增設沼氣工程智能監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測部門可以在辦公室通過終端系統(tǒng)全面監(jiān)管沼氣工程運行情況，可以及時發(fā)現沼氣工程每天的沼氣產氣量、沼氣的使用量和沼氣的用途，一旦出現“沼氣排空”的現象，監(jiān)管部門可以根據相應的法律、法規(guī)對企業(yè)進行處罰，這樣可從制度上防止沼氣工程隨意排空沼氣行為的發(fā)生。
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加快沼肥利用技術研究
加快沼肥利用技術研究，科學施用沼肥，可以減少不當施用造成的環(huán)境污染。
一是選用科學的施用方法，推廣配方施肥、按需施肥、按季節(jié)施肥是提高沼肥肥效及減少沼肥施用對環(huán)境影響的重要措施。
二是加強沼液增值產品開發(fā)，拓展沼液的用途。目前對沼液使用形式的單一性是造成沼液大量儲存和剩余的根本問題，加大沼液的增值產品開發(fā)可提供沼液的利用途徑，從根源上解決沼液富余和過量施用所造成的環(huán)境污染。
最后可以推廣沼液沼渣堆肥處理技術。堆肥是當前固體廢棄物中重金屬污染控制的主要技術，其主要機理是利用畜禽廢棄物有機物形態(tài)變化絡合固定重金屬，使堆肥物料中重金屬的活性被鈍化，生物有效性降低，是實現廢棄物減量化、無害化和資源化利用最便捷、最經濟有效的方式。
結語
沼氣工程發(fā)酵過程及發(fā)酵產物對環(huán)境的危害主要表現為沼氣的排空、沼液儲存及使用過程中有害氣體的釋放，以及沼液使用不當造成的污染等環(huán)境問題。改善和配套沼液儲存設施，減少有害氣體排放，合理利用沼肥，建設沼氣智能系統(tǒng)是減少沼氣工程危害環(huán)境的主要技術途徑。
（參考資料：劉向東，《沼氣工程對環(huán)境的影響因素及應對措施》；甘福丁，李勇江等《中小型沼氣工程建設存在的問題及對策》；圖片源于網絡）
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