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城乡协调发展是建设社会主义新农村的重要组成部分,农村环境的治理和保护不仅是新农村建设的主要内容,也是保护农村生态环境和可持续发展的重点,但目前中国大部分农村已成为生态环境保护中比较薄弱的环节。一方面,一些高耗能生产企业为了寻求低成本发展正转向农村,从而导致部分农村地区的公共环境问题日益突出,空气、水土污染情况严重,生态环境恶化的趋势明显。另一方面,中国是一个农业大国,长期以来,大量农作物秸秆主要用来烧柴做饭,或被随意堆放遗弃,造成很大能源浪费。农民生活用能主要依靠当地的生物质能源,商品能源所占比重极小。但以燃烧为主的能源转化和利用效率低下,这些都是与新农村建设不相符的,也是在建设社会主义新农村过程中应该首先解决的问题。扎实有效地做好农村环境治理和生物能源的有效利用,对促进中国农村社会、经济、文化协调发展,提高农民生存环境和生活质量都具有积极的意义。
1农村生活垃圾处理技术
随着农村经济的快速发展,农村的政治、经济、文化方面也取得了巨大进步,农民的物质文化生活有了很大改善,但在经济迅速发展的同时,农村环境污染问题越来越突出,有些地区已经达到了非常严重的地步。各种污染与生态问题交织在一起,不仅影响了农村人口的生活质量,而且威胁到了人们的身心健康,在建设社会主义新农村的今天,农村污染问题已经成为当今社会不可忽视的问题[1]。在导致农村环境污染的众多因素中,生活垃圾的露天堆放是一个重要原因,也是改善农村环境首先要解决的问题。现有处理农村生活垃圾的方法中比较常见的有如下4种方法。
(1)高温好氧堆肥技术:堆肥是利用微生物降解垃圾中有机物的代谢过程,垃圾中的有机物经高温过程分解后成为稳定的有机残渣。好氧堆肥工艺通常由前处理、主发酵、后发酵、后处理与贮藏等工序组成。当垃圾中有机物含量大于15%时,堆肥处理可使垃圾达到无害化、减量化的目的。垃圾堆肥可用于农业生产,以增加土壤有机质含量,因此,垃圾堆肥法的资源化效益显著,但堆肥要求垃圾中有机质含量高,重金属含量低。
(2)生物质气化技术:该技术利用农村丰富的有机废弃物资源,如秸秆、柴草、谷壳等废弃物,经高温热解、投送燃烧产生可燃气体。具有诸多优点:能源转换率高,能耗低,燃烧时间长,火力大而稳定,燃烧时无污染,既能改善农村生产和生活环境,又能节约资源和能源。采用此技术的有机废弃物净化炉使用方便,成本低,且具有“炊事、取暖、淋浴”3大功能。
(3)蚯蚓堆肥处理技术:蚯蚓堆肥处理技术的基本原理是利用蚯蚓食腐、食性广、食量大及其消化道可分泌出蛋白酶、脂肪分解酶、纤维分解酶、甲壳酶、淀粉酶等酶类的特性,将经过一定程度发酵处理的有机固体废物作为食物喂食给蚯蚓经过蚯蚓的消化、代谢以及蚯蚓消化道的挤压作用转化为物理、化学以及生物学特性都很好的粪,从而达到无害化、减量化、资源化的目的。
(4)厌氧发酵技术:厌氧发酵法是使有机物在厌氧环境中,通过微生物发酵作用,产生可燃气体—沼气,将有机物转化为能源用作生活燃料,同时沼气和沼渣是优质肥料,该方法使有机物充分资源化。发酵原料以人、畜、禽粪便为主。具有废物资源化、管理方便、投资少、容易操作等优点,便于在广大农村地区推广使用,下面将作重点介绍。
2农村沼气的发展
沼气是以作物秸秆、人畜粪尿等作为主要原料,在密闭厌氧的条件下,固态有机物质经过液化、产酸等降解过程,最后变成以甲烷(CH4)为主,有多种成分混合的气体即沼气。它是一种再生的生物能源,是安全、卫生、价廉、热效率高的气体燃料[2]。同时具有以下发展优势。
(1)沼肥是优质农家肥,长期施用不仅利于作物的生长,还能良化农田生态环境。沼气肥是人畜粪便、有机废弃物、作物秸杆及生活污水经密封厌氧发酵后的残留物,由液态的沼液和固态的沼渣相混的新型有机肥。具有氮、磷、钾养分齐全,肥效缓速兼备,总养分含量高,有机质丰富等特点。沼气肥能有效地改善土壤结构,调节土壤中水、肥、气、热状况,并把土壤中难被作物吸收的营养元素转化为可利用状态,促进作物正常生长发育[3]。
(2)沼气能促进生态农业的多方向发展。沼液经各种细菌作用可形成多种氨基酸,并含有多种微量元素、葡萄糖、生长激素等多种有效成分,是很好的无害化营养物质,可作为养猪、喂鱼的饲料。沼渣无杂菌、营养丰富,是蘑菇的优质培养料,与传统的培养料相比:成本低、出菇早、产量高、品质好。
(3)沼气能减少农业自身污染,净化环境。目前中国农村厕所、畜圈极为简陋,大都采用露天的粪坑,而秸秆除部分在农田、路旁直接烧掉外,还有相当一部分随意堆放在街道、院落,既影响环境,又是导致疫病流行的传染源。通过沼气建设与改厨、改厕、改圈相结合,不仅能改变农民传统的生活方式,还可改善村容村貌,清洁农民生活环境。
(4)发展沼气有利于净化农村环境卫生,除害灭病,提高农民健康水平。据有关部门测定,经过沼气池发酵的粪液,寄生虫卵总数减少95%,对杀灭病菌、寄生虫有良好的效果[4]。
(5)源于沼气的电能是最佳的再生能源。沼气发电能对垃圾、生物质和食物残渣进行无害化利用,采用沼气设备可将大量的有机废弃物转化成电能以及高质量的经济肥料,替代石化肥料,减少温室气体排放[5]。
(6)建沼气池成本低,经济效益与社会效益显著,利于改善农民生活和农村环境。
由上述分析可见,大力发展农村沼气意义深远。沼气技术在中国的应用已有近80a的历史,但目前沼气的推广普及率较低,仅为10%左右,仍存在巨大发展空间。经调查分析,沼气应用推而不广的主要原因可归纳为[6,7]。
(1)沼气池设计不科学,厕所、猪圈、沼气池真正“三结合”少,不能保证人畜粪便经常入池,同时秸秆进料困难,不易做到日常补料工作致使出渣困难、供气不畅。
(2)建池所用材料较差,工程质量不高,池体易出现渗液漏气,使用寿命较短。
(3)沼池大多建在院中空闲位置,忽视了沼池的选址要求,造成严冬季节间歇产气和停气现象时有发生,产气量全年分布不均匀,夏季气用不完,冬季气不够用。
(4)沼池运行时,日常管理跟不上。重使用轻管理,选用的发酵菌种不良,投放的原料配合不当,池内酸度得不到及时调节,池内液气界面处产生的结壳不能及时消除,导致产气缓慢,产气量少,影响正常使用。
(5)沼池使用不当。沼液利用不经常,沼渣清除不及时,若进料含有土、砂且长时间不注意清理,易在送气管道形成集水栓塞,致使管道堵气、堵渣,严重的会造成沼池报废。另外,沼气中含有硫化氢、一氧化碳等有害气体,人工清渣时,若池内有毒废气清理不彻底,将会危害人体健康,须高度重视。
针对上述沼气应用和推广过程中遇到的问题,应采取以下措施。
(1)对农民在沼气设施的设计、建设和使用管理方面进行科学指导。突出沼气的两大功能:环保和产气,若仅为产气而建池就失去了它应有的积极作用,经济效益也会大打折扣。在选沼池位置时,要考虑进料、用气和沼液、沼渣利用的合理性,防止布局不合理。
(2)合理投放沼气用原料。发酵干物质浓度和温度是决定产气多少的主要因素。在同等温度下,浓度高,产气率一般就高;在相同的浓度时,温度越高,产气率也越高。沼气发酵的碳氮比决定着产气速度、产气量和沼气的质量。因此,加料时一定要注意各种材料的适当配合,以便多产气,稳产气,产好气。
(3)合理调控沼池温度。沼池在50~60℃都可生产沼气,但通常50~60℃的高温发酵产气快而多。因此,在温暖地区,沼气池应建在背风、向阳和低洼处。冬季温度较低的地区,应将沼池主体建在温棚(猪舍等)内,以确保冬季正常供气。
总之,沼气技术的推广和应用既能改善农村生态环境,又能将大量的废弃生物质能源进行转化,改善农民的生活结构和质量。对于当前沼气建设、推广、应用中存在的问题和难题,应根据实际情况,有针对性的采取对策和措施加以解决,最终达到保护生态环境、改善生活条件、增加经济收入、建设富裕文明社会主义新农村的目的,为实现全面建设小康社会奠定基础。
3结论
随着经济的发展和社会的进步,在人们生活质量得到提高的同时,也暴露出来了一些问题,特别是在占主体地位的农村,生态环境的恶化和生物质能源的浪费现象并存,这些都是与社会主义新农村建设相悖的,也是在新农村建设道路上必须先行解决的问题。产生上述现象的原因是多方面的,既有历史的原因又有现实的因素,农村环境污染和能源转化及利用问题的解决同样需要多方面的共同努力和综合调控。但值得肯定的是:只有将农村环境治理等公共管理体制与市场机制的科学融合,并不断提高农村居民的文化素质与道德修养,才是新农村建设最重要的发展趋向和理念。
参考文献
[1]杨树筠,田晓艳.新农村建设不可忽视污染治理[J].现代农业,2007(12):181.
[2]孟清牧.淮北农村发展沼气的可行性分析[J].安徽农业科学,2001,29(3):413-414,416.
[3]岳忠兴,吕欣安.沼气肥的优点与使用技术[J].中国农村小康科技,2004(9):22.
[4]刘艺明.发展沼气好处多[J].福建农业,1999(3):22.
[5]刘继芬.德国农村沼气利用概况[J].世界农业,2005(1):36-38.
[6]邹剑.以沼气为纽带的生态农业技术实践与应用[D].西北农林科技大学硕士论文,2006.
[7]姚义怀,王峰,孟庆德.沼气建设存在的问题与对策[J].北京农业,2008,21:77-79.