曾文俊， 李冰峰， 李惠斌， 宣华军， 梅自力

(1.农业农村部沼气科学研究所， 成都 610041； 2.农业农村部农业生态与资源保护总站， 北京 100125； 3.四川中沼生物能源检测有限责任公司， 成都 610041； 4.浙江诸暨锦润再生资源有限公司， 浙江 诸暨 311800)

截至2019年底，我国有乡镇级区划38727个，农村人口达5.516亿，以人均每日生活性垃圾量0.86 kg和生产性垃圾量2.03 kg计算[1]，农村地区每天至少产生垃圾159.41万吨，每年约为5.82亿吨。而伴随着农村经济发展、居民消费升级、人口增长，加之农村行政管理力度较轻等因素，农村垃圾处理问题将日益突显,矛盾也会逐渐加大[2]。21世纪以来，我国不断加大农村环境综合整治力度， “十二五”“十三五”规划均对农村垃圾的收集、转运、处置设施建设及综合整治模式、技术等提出了具体要求，特别是党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央高度重视生态文明建设，纳入了社会主义现代化建设“五位一体”的总体布局，习近平总书记还多次就垃圾分类资源化利用作出重要批示和指示，厕所革命、垃圾分类等工作有序推进[3-4]。《中共中央 国务院关于加快推进生态文明建设的意见》和《农村人居环境整治三年行动方案》的出台，以及两次全国改善农村人居环境工作会议的召开，表明我国农村人居环境整治进入新的历史征程，这直接对农村垃圾治理提出更高的要求[5-6]。面对我国农村垃圾量大、分散、处理成本高、处理效益差的客观实际，如何推进其减量化、资源化、无害化处理是一个迫切需要研究的课题[7-10]。

有机垃圾占农村垃圾一半以上[11]，又称“湿垃圾”，主要包括：秸秆、瓜果皮、厨余泔脚、动物粪便、有机废渣、污泥、高浓度有机废水等[12]。此类垃圾富含氢、磷等营养成分以及多种细菌和寄生虫卵[13-14]，具有含水量高、质变快、可生化性较好等特点，如果处理不当，很可能产生恶臭气体和渗漏液对空气、土壤及水体造成污染，并会滋生、传播疾病[15-18]。目前，国内外主要采用填埋、堆肥和焚烧3种有机垃圾处理方式[19]，3种方式均有一定优势，但存在的问题也不容忽视：填埋法占地较大，且容易造成地下水和土壤污染；堆肥法臭气难以控制，也可能造成土壤污染，且运维成本高；焚烧法集中清运成本高且二次排放问题不能彻底解决。近年来，厌氧发酵技术及相关工艺的不断发展，为农村有机垃圾就地治理提供了新选择[20-21]。采取厌氧发酵法处理农村有机垃圾，可以生产清洁能源“沼气”来代替部分薪柴，保护森林植被，也可利用沼渣和沼液制造有机肥，减少化肥使用量，另外，厌氧发酵还能有效消灭大多数病虫卵，阻断部分病虫害来源，在节约土地资源的同时有效治理农村面源污染问题[22-24]。基于此，本文采用案例研究方法，举例分析厌氧发酵法应用于农村有机垃圾治理的建管模式和优越性，总结问题与经验，并提出建议，以期对农村有机垃圾减量化、资源化、无害化治理提供一定参考。

1 案例介绍

1.1 案例选择

本文选择的案例是浙江某公司，该公司探索形成了“地埋式沼气工程资源化利用农村有机垃圾技术模式” (以下简称“锦润模式”)。选择的理由是：农村有机垃圾具有量大、分散、质变快、处理难度大等特点，这导致其收集、运输和减量化、无害化处理等过程更为复杂。而“锦润模式”经营范围覆盖了有机垃圾处理链条的各个环节，包括：生活垃圾经营性清扫、收集、运输；生活垃圾、建筑垃圾资源化利用；环保设备、玻璃钢厌氧发酵池的设计、制造、销售：环境治理工程技术的研究、服务；环境治理工程的设计、施工、安装、调试、运行；相关货物及技术的进出口。另外，经过多年合作研究，“锦润模式”研究出城乡有机生活垃圾厌氧发酵工艺，研发出一套成熟的有机垃圾地埋式处理设备，获得多项专利授权，已在全国200多个示范点得到实际应用并取得较好的效果，其在农村有机垃圾厌氧处理循环利用方面进行了一系列极具推广借鉴价值的探索。

1.2 资料收集

首先，采用实地调研法实地参观了该公司的办公场所、设备工厂及厌氧发酵工程，掌握基本情况；接着，采用访谈法访谈了公司主要决策者和运营管理及技术人员，详细了解了公司处理农村有机垃圾的前中后端各项工作流程、相关技术参数以及公司的发展历程；最后，收集、整理了近年来我国厌氧处理有机垃圾的相关文献、政策资料。

2 建设与管理

2.1 治理原则

该公司依托有机垃圾一体化厌氧处理工艺体系，坚持四大有机垃圾治理原则： 1)就近减量化，就近建设终端处理设施，缩短运输距离，降低运输成本； 2)就地资源化，坚持以利用为主、利用与垃圾治理相结合，就地再生利用农村有机垃圾，实现“三沼”综合利用； 3)工艺生态化，工程产物不对人畜健康和生态环境产生负面影响，不占耕地，不产生臭气，不造成二次污染； 4)管控智能化，利用现代物联网技术，实现线上线下全时段自动监控，保障安全、高效运行。

2.2 工艺简介

有机垃圾进入已预投特定厌氧菌的有机垃圾一体化厌氧沼气发酵设备，经30～50天的常温厌氧发酵，转化为以甲烷、二氧化碳为主的沼气以及沼渣沼液，并能通过沼液回流装置提高发酵和清渣的效率。沼气存于储气罐，可直供炊事、取暖等；沼液输送至储液池沉淀过滤，可直接或稀释后用于农作物根肥、叶面肥等。另外，配套阻燃器、脱硫塔、凝水器、自动点火设备等装置确保整个过程可全天候自动运作。处理流程如图1所示。

2.3 工程建设

“锦润模式”建设的核心内容是沼气工程，规模以中小型为主(厌氧消化装置总容积小于1000 m3)[25]，发酵原料包括但不限于餐厨垃圾、养殖粪污、秸秆等有机物。沼气工程由当地政府公开招标并划分建设用地，建设资金纳入年度财政预算，专款专用。该公司若中标，将负责如下具体工作：

(1)开展施工前期准备工作，勘察地质并确定项目选址，调配施工人员和物资；

图1 农村有机垃圾厌氧发酵循环处理示意图

(2)进场施工，统筹场地开挖，设备安装；

(3)检查调试沼气工程气密性、投放菌种；

(4)负责组织政府、业主、第三方机构等有关单位开展审计、验收等工作。

2.4 运营维护

该模式下的运维工作主要围绕沼气工程分工分段开展。

分工：当地政府(委托专业的保洁公司)负责将分类后的有机垃圾收集、运输至沼气工程；该公司负责沼气工程日常维护保养，包括气密性检查、菌种添加、抽水回流、垃圾二次分拣投放、“三沼”监测与控制等，并定期(每月至少1次)回访已运行项目主管部门，了解相关业主需求。

分段：该公司在招投标阶段与当地政府确定1～2年的免费运维期，在此期间负责日常维护工作。免费运维期结束后，根据当地政府意愿，可继续签订运维合同，确定年度运维费用及日常管理工作，或者签订移交单，将该站点的日常运维工作交还给业主单位(村委员会、镇政府、县市级农办或城管委等)。

2.5 工程运行参数检测

以该公司在浙江省诸暨市暨阳街道SJ村的地埋式沼气工程为例，第三方机构农业农村部沼气产品及设备质量监督检验测试中心对该工程的运行参数(见表1)和沼液参数测试结果(见表2)如下：

从工程运行参数检测结果来看，沼气中甲烷含量体积百分比为62.11%，属于正常范围，可供周边农户日常炊事使用；硫化氢含量为35.67 mg·m-3，含量较低，处于安全阀值内；该工程无增温设施，常温发酵工艺，在10月下旬发酵温度可达23.3℃，冬季也可维持在20℃左右，可进行正常发酵；由于投料主要为周边的瓜果蔬菜、餐厨残余等生活有机垃圾，发酵浓度较低，产气率较低，日产气量为43.803 m3，可供周边30余户农户炊事用能。

从沼液参数检测来看，pH值接近中性；根据氨氮、悬浮物、色度、总磷、化学需氧量等参数检测结果判定，属于V类水质，达不到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)国家允许排放标准[26]。因此，该工程的沼液主要用作周边农田、植被灌溉和工程回流循环使用，不直接排放。

表1 工程运行参数检测结果表

表2 沼液参数检测结果表

3 模式主要优势

3.1 农村有机垃圾处理成本大幅下降

以1吨有机垃圾计算: 1)焚烧处理模式：村收集到镇中转站费用平均为110元，镇乡中转压缩后的转运费用为30元，市集中焚烧处理费用为135元，每吨有机垃圾清运处理费用为275元； 2)机器快速成肥模式：设备购置费用为20万元，运维费用12万元·年-1，以20年使用寿命计算，每吨有机垃圾清运处理费用为356元。而建设日处理1吨的农村有机垃圾厌氧处理工程成本为45万元，运维费用2～3万元·年-1，以20年使用寿命计算，每吨有机垃圾清运处理费用仅为143元，能节省大约一半成本。

3.2 处理过程节能环保

首先，沼气工程周边的有机垃圾实现不出村(镇)就地就近处理，减少转运环节洒落垃圾、飞粒和臭气外溢，减少运输车辆的尾气排放；其次，节地无污染，处理设备位于地下，密封性能好，地表无味无蛆无蝇，地上可复耕复绿，无需占用耕地；另外，对示范项目连续运行3年时间的监测，厌氧处理后的有机物降解率较高，基本无沼渣残留，可有效杀灭病菌、虫卵，防控病虫害传播；最后，厌氧菌分解有机物的过程无需加热、电解等能源消耗，降低当地单位能耗。

3.3 新材料新产品应用

传统农村沼气池采用砖混结构，存在建设周期长、保温性能弱、气密性差和建设质量不稳定等诸多缺点，该公司采用高分子材料和模压技术生产的地埋式厌氧发酵装置克服了以上缺点，并能够在高地下水位、松软性膨胀土等特殊地质条件下安装使用。工厂化生产保障了稳定的质量、更高的标准化程度与抗老化能力、简便的运输安装和更短的施工周期，辅之阻燃器、水压间、脱硫塔和智能化网络远程监控系统等设施设备，工程运行安全高效，管护精准且成本低。

3.4 处理产物经济实用

农村有机垃圾经沼气工程厌氧发酵，产出沼气、沼液和沼渣。沼气供周边居民炊事、取暖、发电等，可部分替代薪柴、煤炭、天然气等能源，减少有害气体排放，保护森林植被，3年稳定供应10户农村居民，可节约燃气费近2万元。沼液和沼渣中的氮、磷等元素基本上都以简单的结构形式存在，并富含腐植质，利于农作物吸收，是一种良好的速效肥，可直接施用于麦田、蔬菜大棚、果园、茶园等，能够增加土壤有机质含量，改善土壤结构，提高农作物抗病能力，提升农产品品质。农户利用沼液施肥每亩地一季能减少100～150元化肥购置费，不仅降低了农业生产成本，而且提高了农作物质量，在实现沼气工程零排放、改善农村人居环境的同时，助推生态循环农业发展和农民节支增收。

4 总结与建议

该公司探索的“锦润模式”具有良好的经济、社会和环境效益，采用的设备和工艺先进，建设质量稳定可靠，在垃圾分类、厕所革命、农村人居环境治理等工作持续推进的背景下大有可为。同时，也应看到存在的不足：站点移交后的管护人员匮乏、专业操作素养参差不齐；工程后期运营资金投入缺位；“三沼”产品高值开发利用程度较低；相关宣传不到位，影响力有限。总体来看，该模式是一种经济、高效、节能、环保而又安全实用的农村有机垃圾资源化利用终端处理方式。基于以上分析，为进一步推进农村有机垃圾治理，改善农村人居环境，建议如下：

4.1 建立健全运行保障体系

一方面建立运维资金长效投入机制，积极争取财政资金、相关部门项目的支持，探索建立以政府补贴引导、农村居民积极参与的投入机制，鼓励企业投资和居民自筹，逐渐由政府拨款转向政府帮扶和奖补结合的运维资金投入机制；同时，鼓励银行等金融机构出台特色贷款业务，创新与沼气工程维护相辅的金融产品，重点解决沼气工程运维的资金难题。另一方面建立健全沼气工程运维技术人员培育制度，开展职业技能培训与鉴定工作，强化运营管理人员的安全责任意识和操作技能，并通过举办培训班、现场实训、经验交流、知识竞赛等多种方式，提高运维人员业务素养。

4.2 综合开发利用“三沼”产品

沼气是可再生的生物质清洁能源，在多能互补发展格局中必将发挥越来越重要的作用，可进行商业化、高值化开发，鼓励引导项目业主开展沼气集中供气供暖、发电上网、提纯生物天然气等多元高质利用，提高能源综合利用效率；同时，深入挖掘沼液、沼渣的肥用价值，与科研院所、大学、龙头企业合作研究制定沼肥生产和施用的标准，并开展沼肥施用后对农产品、土壤、水体等的风险评估工作，安全规范利用沼渣沼液；另外，充分发挥沼气工程的纽带作用，在农业主产区、现代农业示范区、农业科技园区，引导农业企业、种养大户、家庭农场、合作社等农业经营主体积极参与探索“沼气工程+”生态循环农业模式，努力实现区域生态高效循环，进而转变农业发展方式，改善农村人居环境。

4.3 大力开展公共宣传

充分利用报纸、广播、电视、网络、微博和微信等新闻媒体宣传农村有机厌氧发酵处理工程相关知识，通过印发宣传单、张贴宣传标语、举办讲座、制定宣传周等形式，加大对厌氧处理农村垃圾新技术、新模式和新经验的宣传力度，扩大影响范围，调动基层部门和广大农村居民参与工程建设、运营的主动性和积极性。