1、沼渣沼液資源化利用調研報告沼渣、沼液的利用現狀分析與對策隨著我國經濟的迅速發展，能源消費需求和環境保護的壓力也隨之加大。在環境保護中實現經濟的可持續發展，并在經濟發展中實現環境保護的目標是發展我國農村循環經濟的重要組成部分。這其中，改變我國農村傳統能源的生產、消費方式并開發利用新型的清潔能源，就成了實現農村可持續發展的必然選擇，沼氣就是其中之一。隨著農業產業化結構調整和新農村建設的實施，我國農村沼氣建設，特別是大中型沼氣工程建設在近十年得到了迅猛發展。據統計，截至2011年底，我國已建成戶用沼氣4000萬戶，年產沼氣總量約130億m3;截至2011年3月，已經建設大中型沼氣工程2.26萬處、養

2、殖小區和聯戶沼氣工程1.99萬處、秸稈沼氣示范工程47處。在沼氣工程效益顯現的同時產生了大量的沼氣發酵副產物一一沼渣、沼液。據估計我國目前每年的沼渣、沼液產量高達4億噸。但長期以來，將沼渣、沼液作為農用肥料還田利用是我國消納處置沼肥的主要方式。然而由于沼肥農用的作用機理尚不明確、沼肥養分含量低、勞動力成本增加及還田施用設備落后等問題導致目前我國沼肥總體利用率偏低。另外，近年來養殖業中飼料添加劑和獸藥的使用導致沼肥中重金屬和抗生素含量增加，對農田土壤環境和農產品質量安全造成潛在危害，影響了沼肥的安全利用。沼氣工程的建設，雖然暫時解決了養殖業引起的環境污染問題，但是并沒有從根本上加以解決，只是把污

3、染的源頭從養殖業延長到了沼氣行業。沼氣發酵的過程，不僅產生沼氣能源，還伴隨殘余了大量的沼渣與沼液等發酵殘留物。沼氣發酵殘留物成分因發酵投入原料的不同、發酵工藝和條件的不同而有所差異，但都含有豐富的營養物質，是很好的有機肥料，具有廣泛的應用前景。目前的大中型沼氣站的設計中，都有把發酵過程中產生的沼渣、沼液當作有機肥的意圖，但由于渣液等混合物實際施用中存在較大的困難，因此目前實際上大部分沼氣站的發酵殘留物被作為廢棄物重新排放到環境當中，造成了二次污染。為對目前伴隨沼氣生產過程中產生的沼渣、沼液等發酵殘留物的使用現狀進行分析，北京市農林科學院營資所對北京延慶縣、大興區、通州區和密云縣，以及山東桓臺等

4、地的十幾座大中型沼氣站和幾十戶的小型沼氣池進行了調研，以其發現問題并找到合適的解決辦法，真正為廣大農村降低農業環境污染、提高農業廢棄物的資源化利用程度和發展農村循環經濟服務。一、沼氣產業發展迅速，大中小型沼氣站數量均快速增長。由于我國的資源整體供應緊張，加之環境的承受能力非常有限，這就決定了我國農業和農村經濟發展決不能以大量的消耗資源和污染環境為手段。在這種情況下，發展農村沼氣，就成了貫徹落實科學發展觀、建立節約型社會、發展環境友好型社會和和諧農村的重要舉措。在政策的指引和農村能源以及環境治理的需求下，沼氣近幾年了發展非常迅速。從圖1中可以看出，北京市的大中型沼氣站發展迅速，到2011年底已經

5、達到154座，比2006年增加了2倍。年產氣量也由2006年的225萬立方米增長到了2011年的900萬立方米，增長了4倍多。而戶用沼氣池也同樣發展迅速，到2011年年底，北京市戶用沼氣池已經發展到了6.2萬戶，年產氣量達到了935.5萬立方米。方立萬心5Q，025532170ooooO86423OO214OO2圖1北京市大中型沼氣站發展數量與年產氣量在大中型沼氣站的設計當中，除了有滿足農村能源需求的目的之外，凈化畜禽養殖帶來的廢棄物污染、保護環境也是考慮的重要因素。但從目前對各沼氣站的調查情況來看，畜禽糞便等有機污染物的排放問題并沒有從根本上得到解決，原因何在哪？二、沼氣產業發展產生了大量的

6、沼渣沼液，沼渣沼液排放帶來了對環境的二次污染和資源浪費。農業要得到可持續發展，必須實現農業資源的高效利用和生態環境保護的同步。由于沼氣的產生主要以畜禽糞便為主要原材料，因此通過建立大中型的沼氣站來解決規模化養殖場帶來的畜禽排泄物的污染問題，被很多人寄予厚望。但在調查中發現，沼氣站的建設并沒有從根本上解決規?；B殖場畜禽排泄物引起的環境污染問題。沼氣發酵的過程，不僅產生沼氣能源，還伴隨殘余了大量的沼渣與沼液等發酵殘留物。這些發酵殘留物是否被利用或者被排放也就成了沼氣產業是否造成環境污染的標準之一。在調查中發現，大部分農戶對于沼氣發酵殘留物是優質肥料還是比較了解的，因此在農戶型的小型沼氣池中，除有

7、個別農戶因為各種原因廢棄沒有使用之外，在沼氣池正常使用中的農戶中基本上都做到了沼渣、沼液的肥料化、資源化利用。沼渣一般在每年秋天進行沼氣池的清理時掘出并堆肥，并在春天的時候通過施用基肥或者追肥的方式進行利用，而沼液則在兌水后通過追肥的方式加以利用。農戶小型沼氣池由于體積較小，每戶每年產生的沼渣、沼液的量不大，加之白家種植作物的需要，因此處理相對容易。而大中型沼氣工程由于每天產生的沼渣沼液的數量巨大，加之沒有白己配套的種植園區，目前利用程度難盡人意。從圖2中可以看出，目前大中型沼氣站中，只有不到16.7%的沼氣站對沼渣沼液等發酵殘留物進行了處理并作為肥料被利用，而絕大部分的沼渣沼液并沒有被利用，

8、而是直接排放到了環境當中，引起了二次污染。圖2北京市大中型沼氣站沼渣沼液的利用比例由于沼氣的發酵需要在畜禽糞便中添加水分來進行，因此沼氣發酵產生的沼渣、沼液的總量比原料的投入量還要高。而按照統計數據，北京市2011年大中型沼氣站處理農業廢棄物達到200萬噸，按照每噸投入料產出0.3噸的沼渣和1.1噸的沼液比例來看，北京市2011年伴隨沼氣發酵所產生的沼渣量為60萬噸、而沼液的產出量更加巨大，每年為220萬噸。調查數據顯示，超過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約為183萬噸。如此巨量未經處理的沼渣沼液的排放，給環境造成的壓力顯然也是巨大的，特別是有些沼液

9、直接排放到河道里面，直接造成了農村水體的污染與水體富營養化，成為農業面源污染控制的新難題。大規模沼氣工程造成的污染不但在北京造成嚴重的環境問題，在整個國內也是普遍現象。據報道，四川簡陽的養殖農場的沼氣站由于沼液的隨意排放，沼液沿簡三公路兩邊流淌近兩公里，污染水井23口。甚至四川資陽城區飲用水源的老鷹水庫的水體也被附近沼氣工程所產沼液污染。據調查了解，目前北京市各大中型沼氣站的設計規劃當中也都有把沼氣發酵殘留物作為肥料投入農田的設想，但為何在實際應用中并沒有得到很好的實現呢？調查發現，目前沼渣、沼液利用存在的最大的困難是沼渣與沼液的固液分離問題。由于沼渣、沼液都從發酵池中一起排放，混在一起呈黏糊

10、狀，而且每天的產生量巨大，因此通過傳統的沉淀池法很難完全處理。由于渣液不分，必須利用造價較貴的大型罐車才能運輸，運輸成本較高，因此很多的沼氣站寧愿直接排放。也正是因為渣液不分，農民對這種黏糊狀的物質很難在田間直接使用，甚至出現有的沼氣站把沼渣沼液拉到農民的地頭上，免費給農民施用都被拒絕的事情。可以看出，目前沼氣產業的蓬勃發展，雖然成功解決了部分農村清潔能源的供應問題，但從實際運行情況來看，并沒有真正解決畜禽養殖業帶來的環境污染問題，只是污染物的排放由養殖業轉移到了沼氣行業，沼渣沼液引起的環境污染問題的解決需要新的思路。沼氣發酵的過程，是將畜禽糞便等廢棄物經過微生物活動利用其產生的沼氣的過程，也

11、就是利用了其中的碳和氫元素，而對于畜禽糞便等廢棄物所富含的氮磷鉀等養分資源在一定程度上起到了富集的效果，因此沼渣、沼液等廢棄物也一樣含有豐富的養分資源，是制造有機肥的合適原料。在調查中，通過對不同原料投入的沼氣工程所產生的沼渣沼液的取樣并分析表明，沼渣沼液中都含有很高的養分資源（表1）。在沼液中，氮磷鉀總的養分含量為0.40%,而有機質含量也達到了0.89%沼渣中的養分含量更高，氮磷鉀總的養分含量達到7.9%,有機質含量也達到了42.9%。表1沼渣沼液中養分的含量養分含量%-沼液0.190.0830.130.894.68沼渣3.364.100.4442.912.77根據前面推算的北京市2006

12、年沼渣產生量為45.7萬噸和沼液產生量為167.6萬噸的數據計算，北京市每年伴隨沼渣沼液而排放的總氮量達到1.6萬噸，總磷量為1.75萬噸，總鉀量為0.36萬噸，分別占到了當年北京農業化學肥料中氮磷鉀總投入量的16.9%、60.2%和15.8%。正是因為沼渣沼液中含有如此豐富的養分，因此如此巨量的養分排放到環境當中，不但造成水體的富營養化等一系列農業面源污染問題，而且也是養分資源的巨大浪費。三、沼渣沼液的資源化利用是解決沼氣工程引起的環境污染的最佳途徑沼渣中的養分含量遠遠超出了國家規定的4%的有機肥養分含量標準，而且有機質含量高，因此完全可以作為制作有機肥的優良原料來源，在考慮如何治理沼氣排放

13、物引起的環境污染過程中，沼渣沼液的肥料化利用是解決沼氣工程引起的環境污染的最佳途徑。利用沼渣沼液應用于農業種植體系中目前已有一些報道，但大多數的應用還都處在研究階段，初步的研究結果顯示合理施用沼渣沼液于蔬菜以及果樹種植體系中可以起到部分代替化肥或者有機肥的功效，并且可以提高作物的品質。雖然沼渣沼液存在著巨大的利用空間，但是在調查中也發現，在沼渣沼液的實際利用中還存在著較多的問題，導致生產中利用效率很低，存在的只要問題有：1、沼渣沼液的固液分離難題。畜禽糞便等排泄物在經過發酵后，排放的發酵殘留物為較粘稠的物質。由于流動性差，導致在運輸或者田間使用時都比較難以直接應用。調查中發現，即使有個別的沼氣

14、站在利用沼渣沼液，采用的方法也是人工分離，地面堆放晾干的方法，不但造成堆放地點臭氣熏天，嚴重破壞當地的環境，而且也容易因降雨等原因造成養分的流失。雖然一些廠家推出過固液分離機器，但是由于網眼容易堵塞，目前分離效果都不理想。這是沼渣沼液利用中目前存在的主要問題之一。2、由于投入物料來源導致養分不穩定的問題以及有害微生物的傳播。由于各個沼氣工程的投入物料來源不一，發酵工藝也多元化，使得沼氣發酵殘留排放物的養分含量與pH也有較大的不同。由于養分的含量有不確定性，實際應用中就存在較大的變異，長期施用可能會造成土壤養分供應不平衡。而沼渣沼液的pH的不同，在長期不合理的施用中可能會造成土壤的酸化，從而影響

15、土壤質量，并最終影響作物的產量。3、沼渣沼液等物質在不同類型作物體系中施肥量難以確定的難題。沼渣沼液等物質雖然含有豐富的營養物質以及有機質，但是由于碳氮比與普通的堆肥或者商品化有機肥存在較大的差異，因此導致在土壤中的轉化與分解也有獨特的方式與速率，在養分供應強度和供應持續時間上與普通有機肥明顯不同。這使得各個作物體系的普通堆肥施用量很難直接在沼渣、沼液上直接應用。加之現在農戶施用中一般都是與普通無機肥料混雜使用，混用的效果以及最佳施肥方式也是目前需要迫切研究的。4、沼液等液體殘留物由于排放量巨大而難以處理。在調查中發現，每一個沼氣工程的沼液產生量都是非常巨大的，一般為每天排放量為數十方。如此巨

16、量的排放，在附近農村需求量較低的情況就很難得到完全的消化，而由于交通運輸費用的偏高，使得一般很難利用大型設備將沼液運輸到需要的地方去，造成大部分的沼液都不能被及時的利用而不得不排放。也是因為運費過高的問題，在一些果樹種植區即使想大量的利用沼液也望而卻步。在冬季，由于絕大部分的地區不需要對作物進行施肥灌水，因此大部分的沼氣站不得不大量儲存沼液，因此沼液在冬季的利用問題，也是迫在眉睫需要解決的。雖然現在沼渣沼液的利用上存在較多的困難，但是仔細分析起來，在進行一定的研究后，是可以通過一些措施來進行解決和克服的，其中通過沼渣沼液的固液分離，分離后沼渣沼液根據其特征進行資源化綜合的開發和利用是解決問題的

17、根本，而相關的政策引導與扶持則是處理并資源化利用沼渣沼液的保證。1、相關沼渣沼液分離設備的研發與應用是沼渣沼液資源化利用的技術前提。雖然沼渣沼液的分離目前沒有成熟的設備能較好的進行分離，但固液分離卻是資源化利用沼渣沼液所必須的。在傳統方法中，利用機械方法固液分離后，分離后的沼渣仍然含有較多的水分，仍需要進行晾干或者烘干才能被繼續利用，而這種方法或者需要大量的時間或者需要消耗能源，在實際中都比較難以應用。因此開發可靠高效并且價格低廉的固液分離機就是目前急需解決的難題之一。2、利用沼渣進行有機肥等相關農產品的加工是資源化利用沼渣的最佳方式之一。在進行固液分離之后，由于沼渣中含有較高的營養元素以及豐

18、富的有機質，因此制作商品化的有機肥就是必然選擇之一。而在制作有機肥的過程中完全可以根據市場的需求和技術特點來開發制作多功能性的有機肥，如緩釋有機肥或保水有機肥等。雖然沼渣可以作為有機肥進行施用，但由于其理化性質與普通有機肥有所區別，因此在施用方法及施用量方面還需要進行相關研究確定。利用沼渣加工育苗基質塊也是較好的發展方向。作物的幼苗生長期對環境的要求比較高，而利用沼渣制作的基質塊既能供應充足的養分，又能提供合適的生長環境，因此應用前景廣泛。3、利用沼液進行設施農業中的灌溉施肥既能解決作物的水分需求，又能滿足作物的養分供應，因此灌溉施肥也是綜合利用沼液的必然選擇途徑。固液分離后的沼液，由于產生量

19、巨大，因此很難運輸和直接的商品化用途。沼液的主要成分是水，而根據我們的測定，同時又含有豐富的營養物質，如果不加利用而隨意排放顯然是資源的巨大的浪費。但由于沼液的主要成分是水，所以長距離的運輸是比較昂貴的，也正因為沼液主要成分是水，因此沼液就比較適合作為滴灌進行灌溉施肥。滴灌作為農業節水的重要技術在設施農業中近幾年被大面積的推廣，很多的設施農業中都在滴灌的同時加進了肥料進行灌溉施肥，從而實現水肥的一體化管理。而由于沼液中本身還有豐富的營養物質，因此利用沼液進行灌溉施肥就既能起到節水的效果又能達到養分的高效利用，因此可能是綜合利用沼液的最佳途徑。在調查的大型沼氣站中，大部分的沼氣站都是建在養殖場的

20、周圍，并不是每一個沼氣站周圍都有規?；脑O施農業。這就為沼液的處理帶來了較大的麻煩，因此相關機構在沼氣站進行選點設計的時候也應該考慮到沼液處理的需要，周圍要有一定規模的設施農業的配套產業。值得注意的是由于投入料的不同，沼液發酵殘留物養分濃度也不一致，因此在灌溉施肥的時候需要加強養分的檢測，保證作物的正常生長，不會因為濃度過高造成燒苗等損失。4、政策的引導與扶持是解決沼氣發酵殘留物的根本保證。雖然在目前，沼渣沼液的綜合利用上存在較多的困難，但也應該看到這些問題在進行相關研究與推廣后后完全可以得到圓滿解決。這其中政策的引導與扶持就必不可少。在目前，沼渣沼液的利用上尚存在一定的技術難題，這就需要有關

21、部門進行一定的科研經費的支持來盡快的克服工程和技術上的難題，并在較大規模上進行示范推廣。另外由于目前的沼氣工程中，并沒有設專門的沼渣沼液處理的工藝與設備，而且沼渣沼液的排放不會得到經濟上的處罰，因此大部分的沼氣工程都不愿意后處理上投資。這同樣需要相關政策的大力引導與扶持。只有引導并對相關行業（既包括沼氣行業也包括農業行業）進行一定程度的扶持，沼渣沼液的后處理才會真正得到重視、得到研究與處理支持，從而實現沼渣沼液的資源化利用。從統計數據上看中國的沼氣行業發展經過了三起三落，每次高速發展之后都因為各種技術問題阻礙全行業的發展，形成一次大的滑坡。最近幾年的沼氣行業同樣發展迅速，但調查數據顯示沼氣發酵

22、殘留物并沒有得到有效解決，未來沼氣行業能否擺脫滑坡的巨大危機，也許答案就在沼渣沼液的資源化利用里面。四、加大科研推廣力度，促進沼渣沼液無害化處理和資源化利用為資源化利用這些沼渣沼液等沼氣的發酵殘留物，改善北京郊區的生態環境質量，保證農產品生產的安全，促進京郊農村經濟協調發展，提高農民生活質量，實現首都經濟、社會、生態環境全面持續協調發展，沼氣發酵殘留物的后處理以及資源化利用勢在必行。為實現沼渣沼液的資源化、無害化以及環境友好并高效利用，擬對以下幾個方面進行詳細研究與推廣。1. 沼渣沼液固液分離技術研究以及分離后沼渣沼液成分、有害微生物的測定分析。隨著沼氣工程的規模越來越大，沼氣發酵殘留物的排放

23、也越來越多，彳艮難在當地被完全消化利用，這些排放物的商品化就成為解決這個難題的可能手段，而進行商品化的首要前提就是固液分離。工藝流程如下所示：/沼渣-物料添加降低水分-造粒集污池-固液分離機'沼液-儲液池通過固液分離技術，實現沼渣與沼液的分離。而一般儀器固液分離之后沼渣的含水量仍然比較高，仍然難以直接利用。只有通過其他措施來進一步降低含水率后，沼渣才能進入商品化的流通環節。本研究擬采用通過添加其他物料的方法來進一步降低沼渣含水量，并通過擠壓造粒機對含水量適宜的沼渣進行擠壓造粒，從而對利用沼渣進行商品化有機肥的生產進行研究探討。由于物料投入的不同以及發酵工藝的不同，全市各郊區縣不同投料來

24、源的沼氣站（主要為雞糞、豬糞和牛糞）的發酵殘留物的營養成分也不完全一致。擬對其中的營養成分通過技術手段進行測定分析，以其充分掌握不同投料來源對養分以及各微量元素的影響，為其資源化利用做好基礎。測定主要項目包括N、P、K、Cu、Zn、Fe、Mn、Cd、Hg、As等營養成分、微量元素以及重金屬元素，氨基酸和植物生長激素類物質以及pH、CECC/N等理化性狀。目前沼氣發酵過程中采用的工藝手段多樣化，大體可分為高溫發酵、中溫發酵以及低溫發酵。由于發酵溫度差別較大，對其有害微生物的影響也不完全一致。為達到沼渣沼液的無害化處理，擬通過各種技術手段對其發酵殘留物的有害微生物進行動態監測，并最終得出有害微生物

25、的防控技術體系。2. 沼氣發酵殘留物肥效以及對作物產量與品質影響的研究。初步確定在主要的經濟作物進行研究，研究的主要作物包括：果樹類：葡萄（試驗地點：延慶）（試驗地點：延慶）蘋果果菜類:黃瓜（試驗地點：大興）西紅柿（試驗地點：大興）西瓜（試驗地點：大興）葉菜類:油菜（試驗地點：密云）菠菜（試驗地點：密云）各試驗均設5個處理，分別為CK復合肥處理、單施沼渣處理、單施沼液處理以及沼渣沼液配合處理。每個處理均設定3個重復。每種作物均在試驗開始前以及收獲后測定土壤養分含量、作物收獲后的產量、各作物的品質，特別是作物外觀品質等指標。以其找到各作物體系使用沼渣沼液的最合理用量以及品質形成規律，最終形成施用

26、技術規范。3. 沼渣等殘留物對土壤肥力和土壤環境的影響。沼渣與畜禽糞便等廢棄物一樣含有豐富的有機質，是土壤培肥地力的好材料，但由于經過發酵過程之后，在化學和物理性質上與畜禽糞便等廢棄物存在較大的差異，因此長期使用后對土壤培肥地力的影響目前研究較少。另外有機肥的長期施用造成土壤重金屬累計的研究已有較多的報道，但沼渣的長期施用能否造成土壤重金屬的含量，甚至作物重金屬含量超標，就格外需要研究。試驗擬設定4個處理，分別為CK施用沼渣處理、普通雞糞堆肥處理以及有機肥處理。測定項目包括土壤的肥力變化（GN等指標），沼渣對土壤礦化的影響、土壤氮素持續供應能力以及作物的產量等。以及長期施用沼渣后的土壤主要重金屬的含量進行檢測，以及每季作物收獲后重金屬含量進行測定，從而為沼渣的合理化施用提供技術支持，