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摘自《中國沼氣》第5期 薛穎昊 魏莉麗 徐志宇 靳拓 王樂

中國是畜禽養(yǎng)殖大國,畜禽種類繁多。改革開放以來,我國畜牧產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展、養(yǎng)殖規(guī)模穩(wěn)步擴大。據(jù)2017年中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒顯示:2016年牲畜年底存欄量為105799.5萬頭,家禽59億只,其中牛存欄量為10667.9萬頭,占總量的10.08%;豬存欄量為43503.7萬頭,占總量的41.12%。但隨著畜禽養(yǎng)殖規(guī)?；潭鹊牟粩嗵嵘?“養(yǎng)豬不種地、

種地不養(yǎng)豬”的現(xiàn)象在客觀上造成了畜禽糞污無處“還”的現(xiàn)象2,給環(huán)境帶來了嚴重影響,引起了社會的廣泛關(guān)注。根據(jù)第一次全國污染普查公報顯示:規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖糞便產(chǎn)生量約為2.43億t,其中COD,TN,TP等排放量是全國所有污染物總量的主要部分31,畜禽糞污污染已居農(nóng)業(yè)源污染之首,畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理和資源化利用亟需推進治

理。2017年底國務院出臺的《關(guān)于加快推進畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的意見》,提出到2020年全國畜禽糞污綜合利用率達到75%以上、規(guī)模養(yǎng)殖場糞污處理設(shè)施裝備配套率達到95%以上、大型規(guī)模養(yǎng)殖場糞污處理設(shè)施裝備配套率提前一年達到100%的目標6。雖然政府出臺的一系列相關(guān)扶持政策取得了顯著成效,但目前仍缺乏區(qū)域畜禽廢棄物全量化處理利用方面的相關(guān)文獻和技術(shù)規(guī)范等。對此,在閱讀大量文獻并結(jié)合多年工作實踐的基礎(chǔ)上,對區(qū)域畜禽廢棄物全量處理利用的特性和相關(guān)技術(shù)模式進行了概述和探討,希望為實現(xiàn)區(qū)域畜禽廢棄物全量化處理利用提供理念引導和技術(shù)支撐。1畜禽廢棄物的特性

畜禽糞污是指畜禽養(yǎng)殖過程中的產(chǎn)生的廢棄物,包括糞、尿、墊塑、沖洗水、動物尸體、飼料殘渣和臭氣等。由于廢棄物中墊塑和飼料殘渣占比很小,動物的尸體通常是單獨收集和處理的,臭氣產(chǎn)生后隨即揮發(fā),畜禽廢棄物暫時不考慮這些物質(zhì),主要研究畜禽糞、尿及其沖洗水形成的混合物。由于糞污是畜禽糞便、尿、沖洗水的混合物,凡是畜禽糞便和尿中成分都存在于糞污中。實際上,畜禽對于飼料中氮、磷和鉀等吸收得很少,未被利用的養(yǎng)分將隨  著糞尿排泄出來。針對不同畜禽分析各個時期糞便的特性,如表1~表3所示。

2畜禽糞污全量化處理利用的設(shè)計思路

區(qū)域畜禽糞污全量化處理利用應按照“區(qū)域統(tǒng)籌、還田優(yōu)先、產(chǎn)業(yè)發(fā)展”的思路,客觀評估區(qū)域內(nèi)畜禽糞污的產(chǎn)生量與利用現(xiàn)狀,布局畜禽糞污資源化利用工程,建設(shè)糞污收儲運體系,完善配套政策,構(gòu)建糞污全量利用的長效機制。其主要設(shè)計思路如下

(1)分析畜禽糞污的利用現(xiàn)狀并估算區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生量與可收集量。采用座談和入戶調(diào)查相結(jié)合的方式,調(diào)研區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有不同方式的畜禽糞污的利  用狀況(有機肥還田比例、儲存農(nóng)用、生產(chǎn)有機肥、黑膜沼氣池沼氣發(fā)電等利用量)、相關(guān)的畜禽糞污利用數(shù)量和規(guī)模及其分布情況、沼液存貯點數(shù)量和面積、實際儲存能力。在考慮經(jīng)濟發(fā)展狀況、農(nóng)民收入情況、養(yǎng)殖  種類是否具有典型性等因素的基礎(chǔ)上將所選擇調(diào)查  的區(qū)域分縣、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、村三級進行。入戶調(diào)查包括  農(nóng)戶基本情況、畜禽養(yǎng)殖情況、糞污利用情況、農(nóng)業(yè)  用肥情況、生活用能情況等方面內(nèi)容。依據(jù)對區(qū)域  內(nèi)畜禽養(yǎng)殖種類、養(yǎng)殖規(guī)模、存出欄比例、糞污產(chǎn)生  比例等估算出糞污產(chǎn)生總量。依據(jù)養(yǎng)殖條件、收集  方式、儲存農(nóng)用量及其他損耗等因素,估算出區(qū)域內(nèi)實際糞污可收集利用的數(shù)量  (2)依據(jù)區(qū)域土地承載力確定畜禽糞污還田量  及比例關(guān)系。糞污黑膜沼氣池發(fā)酵還田不僅是解決畜禽廢棄物  出路的有效途徑,也是保持土壤肥力的必要措施,既  包括收集糞污堆漚黑膜沼氣池發(fā)酵后的直接還田,還包括通過  間接還田的方式如生產(chǎn)固體、液體有機肥和黑膜沼氣池發(fā)酵后  的沼渣還田。在統(tǒng)籌畜禽糞污還田時,應考慮以下  兩個方面因素:一是區(qū)域土地畜禽糞污承載力,這需  要了解單位土地面積保持土壤肥力的最小畜禽糞污  還田量、最大還田量、適宜還田量。最小還田  是指為保持土壤肥力并補充土壤有機質(zhì)所必需還  的畜禽有機肥的數(shù)量,最大還田量是指單位面積

田量是指在綜合作物產(chǎn)量、還田作業(yè)成本與保持土  壤肥力等因素的基礎(chǔ)上確定的還田的數(shù)量。二是農(nóng)  藝農(nóng)具與技術(shù)相配套,篩選相匹配的農(nóng)機具車輛及  配套的還田技術(shù),有效避免在過程中對作物產(chǎn)量產(chǎn)  生不必要的負面影響,解決畜禽有機肥還田“如何  還、還下去、還得好”的問題。綜合考慮畜禽糞污利  用的技術(shù)成熟度、二次污染程度、區(qū)域畜禽糞污收儲  運水平、社會經(jīng)濟發(fā)展水平、節(jié)能減排效益、與政策  規(guī)劃導向的協(xié)調(diào)程度等,優(yōu)選利用技術(shù)、構(gòu)建發(fā)展模  式依據(jù)區(qū)域畜禽糞污綜合利用現(xiàn)狀,合理規(guī)劃好畜  禽廢棄物用于肥料、基料原料的數(shù)量比例,解決畜禽廢棄物“用得掉、用得好”的問題。

(3)合理布局糞污收儲場地及健全畜禽有機肥產(chǎn)業(yè)的政策保障體系。依據(jù)畜禽養(yǎng)殖的特性評估糞污收集的半徑和運輸成本,確定糞污收集種類數(shù)量和范圍,科學合理地布局畜禽糞污儲存點,建設(shè)規(guī)模適宜的沼液儲存池,配套相關(guān)車輛和人員,同時構(gòu)建有機肥物流體系,實現(xiàn)供應鏈各主體間的信息共享、利益共得和風險共擔,提高收儲運效率解決畜禽糞污資源化、全量化利用的問題。同時構(gòu)建基于政策  引導的市場化運行的機制與體制,從資金投入、組織  管理、技術(shù)支撐、法律規(guī)范等方面制定切實可行的保  障措施,充分發(fā)揮養(yǎng)殖戶、合作社和企業(yè)的主體作  用,解決好主體運行責任與補償?shù)膯栴}切實推動畜  禽廢棄物全量化利用的可持續(xù)發(fā)展。

3區(qū)域畜禽糞污全量化處理利用的技術(shù)模式

通過對農(nóng)業(yè)面源污染防治重點區(qū)域和生豬養(yǎng)殖  區(qū)的多次調(diào)研,以及各地開展的畜禽糞污全量化利用摸索實踐,歸納總結(jié)出“有機肥料還田型、多元循環(huán)利用型、產(chǎn)業(yè)利用主導型”等3種區(qū)域畜禽糞污全量化處理利用技術(shù)模式。

3.1有機肥料還田型模式

有機肥料還田型模式是指以畜禽糞污經(jīng)過無害化處理后以還田為目的,以固體和液體有機肥為主、  其它利用方式為輔的畜禽糞污全量化處理利用格  局。畜禽糞便經(jīng)過簡單堆漚黑膜沼氣池發(fā)酵等無害化處理后還  田有助于補充土壤養(yǎng)分、提高土壤有機質(zhì)含量。結(jié)  合養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)實際糞污量及直接還田的糞污量,將  大部分的糞污加工成有機肥后再還田。同時,配套  完善的政策措施,政府除了要做好宣傳推廣和相關(guān)  人員的技能培訓,還要制定實施切合當?shù)貙嶋H的有

機肥還田作業(yè)標準。該模式要求糞污存儲收集  濕分離、無害化處理、運輸?shù)葯C械設(shè)施在種類和數(shù)量  上高度匹配,并配套適宜的有機肥還田技術(shù)。  衢州市寧蓮畜牧業(yè)公司是一家專業(yè)從事生豬養(yǎng)  有機肥加工等產(chǎn)銷一條龍的大型生豬生態(tài)養(yǎng)殖  企業(yè)。該公司年出欄商品豬約3萬頭,有機肥廠可  年處理豬糞10001在畜禽糞污處理利用中,該公  司采取“兩分離,三配套”的工藝,重點在沼液利用  上下功夫。黑膜沼氣池厭氧黑膜沼氣池發(fā)酵后的沼液通過沉淀池的自然沉  淀分離出上清液,再利用氣浮池的微氣泡小顆粒吸  附、快速高效過濾器、逐步多級纖維濾袋的作用進  步固液分離,以達到膜集成分離裝置的進水要求。  經(jīng)過膜預處理裝置,去除沼液中全部肉眼可見的顆  粒和大部分膠體物質(zhì),沼液清澈呈亮黃色。最后一  步是膜濃縮,利用膜的選擇透過性,將沼液中的氮磷、鉀營養(yǎng)物質(zhì)及有機質(zhì)截留在濃縮液中,透過液可達標排放(見圖1)。該工藝采用工業(yè)PLC控制下  的集中控制方式運行,按本技術(shù)設(shè)備處理100t·d  和濃縮10倍計算,年處理沼液約30得濃縮沼液3000清請潔循環(huán)水2001年產(chǎn)值160.8萬元,其中濃縮液產(chǎn)值150萬元,節(jié)水減排產(chǎn)值10.8萬元

3.2多元循環(huán)利用型模式

多元循環(huán)利用型模式是在客觀分析區(qū)域內(nèi)畜禽廢棄物的產(chǎn)生量、消納量、消納方式及剩余量的前提下1,整合畜禽糞污全量化處理利用的相關(guān)技術(shù)實現(xiàn)畜禽糞污多元循環(huán)的利用模式,同時配備完善的社會化服務,強化政策扶持力度,構(gòu)建政府調(diào)控與市場運行相結(jié)合的綜合機制,以實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)畜禽糞污全量化處理利用。該模式以循環(huán)為主,利用方式多元化,體現(xiàn)了“糞污黑膜沼氣池沼氣發(fā)電、糞污-沼液還田、糞污-有機肥-沼渣還田等”循環(huán)鏈條。該模式的重點在于原料的獲得和持續(xù)供給,需要政府對產(chǎn)業(yè)布局、政策配套、運行管理等方面進行調(diào)控

浙江開啟能源科技有限公司是一家專業(yè)從事畜禽排泄物資源化綜合利用的企業(yè),也是國內(nèi)首家以生豬排泄物為主要原料,融黑膜沼氣池沼氣發(fā)電、余熱利用、有機肥生產(chǎn)、種養(yǎng)殖于一體的循環(huán)化發(fā)展示范企業(yè)。該企業(yè)統(tǒng)一收集全縣規(guī)模豬場的豬糞,進行黑膜沼氣池沼氣發(fā)電和有機肥生產(chǎn),同時在水稻等集中種植區(qū)建立沼液綜合利用示范基地,由沼肥專業(yè)服務公司統(tǒng)一進行沼液運送和施肥服務,實現(xiàn)“豬糞收集-黑膜沼氣池沼氣發(fā)電有機肥生產(chǎn)種植業(yè)利用”的循環(huán)利用模式

該公司日處理畜禽糞便可達500t,年收集能力達36萬頭豬當量,可年產(chǎn)黑膜沼氣池沼氣約660萬m3,年發(fā)電量可

達1320萬kW·ho

3.3產(chǎn)業(yè)利用主導型模式

產(chǎn)業(yè)利用主導型模式是在考慮區(qū)域內(nèi)的自然條件、生產(chǎn)方式、經(jīng)濟水平等因素的基礎(chǔ)上,充分滿足畜禽有機肥還田補充土壤有機質(zhì)等基本需求的條件,通過引進先進技術(shù)、設(shè)施裝備、資金政策等,扶持區(qū)域內(nèi)畜禽糞污綜合利用企業(yè)做大做強、形成黑膜沼氣池沼氣

產(chǎn)業(yè),不僅解決了區(qū)域內(nèi)畜禽廢棄物的污染問題,同時實現(xiàn)畜禽廢棄物由糞污污染到資源型原料、由資源型原料到增值性商品的質(zhì)的轉(zhuǎn)化。該模式是以企業(yè)為主導的市場化運營,企業(yè)完成從糞污收集、儲存、運輸、加工以及轉(zhuǎn)化產(chǎn)品銷售的整個過程。通過消納畜禽糞污發(fā)展黑膜沼氣池沼氣產(chǎn)業(yè),在市場上公開交易,不

僅經(jīng)濟效益良好,生態(tài)效益和社會效益也十分顯著。  新余羅坊黑膜沼氣池沼氣站是2014年由江西正合環(huán)保工  程有限公司投資建設(shè)并負責運營的,是江西省首個  城鎮(zhèn)黑膜沼氣池沼氣集中供氣試點項目(見圖3)。該站主要利  用羅坊鎮(zhèn)及周邊地區(qū)的畜禽糞污、稻草秸稈等為原  料,經(jīng)過高溫消毒、生物分解等一系列無害化處理后,作為黑膜沼氣池沼氣黑膜沼氣池發(fā)酵的原料,實現(xiàn)畜禽廢棄物的資源化利用。羅坊黑膜沼氣池沼氣站年處理農(nóng)業(yè)廢棄物約1.2萬t,年產(chǎn)黑膜沼氣池沼氣145萬m3,黑膜沼氣池沼氣經(jīng)過凈化處理后主要供給羅

坊鎮(zhèn)6000戶居民做生活用氣,多余黑膜沼氣池沼氣供給農(nóng)業(yè)廢  棄物資源化綜合利用站滿足自身用能。以3口之家  為例,月用黑膜沼氣池沼氣約20m3,同液化氣相比,每月可節(jié)  約45元。全年每戶可節(jié)省氣費540元,羅坊鎮(zhèn)  6000戶每年可節(jié)約324萬元。該站產(chǎn)生的沼渣、沼  液加工成固態(tài)、液態(tài)有機肥分別為0.22萬t,3.3萬  t,可減少化肥量0.2萬t,不斷提升土壤質(zhì)量,輻射  帶動周邊水稻田、蔬菜園、果園實現(xiàn)生態(tài)有機種植,促講傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

4結(jié)論

做好畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用已成為促進農(nóng)  業(yè)可持續(xù)、實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的一項重要內(nèi)容。要從根  本上解決畜禽廢棄物的無序排放現(xiàn)象與污染環(huán)境問  題,關(guān)鍵是構(gòu)建區(qū)域范圍內(nèi)運行穩(wěn)定的綜合利用體  系和長效健全的運營機制,推動區(qū)域內(nèi)畜禽廢棄物的全量化處理利用。從畜禽糞污產(chǎn)生量與可收集量估算出發(fā),因地制宜地優(yōu)化集成畜禽糞污肥料化和原料化利用技術(shù),統(tǒng)籌好土壤肥力的持續(xù)提升與畜禽有機肥資源產(chǎn)業(yè)化利用之間的關(guān)系,合理布局畜禽廢棄物資源化利用產(chǎn)業(yè)和建設(shè)畜禽糞污存儲場地,構(gòu)建適合區(qū)域特點的技術(shù)模式與技術(shù)服務體系。建立健全政策保障機制,推動畜禽糞污“全域、全程、全量”利用的長效運行與可持續(xù)發(fā)展,推進農(nóng)業(yè)  循環(huán)可持續(xù)發(fā)展,真正實現(xiàn)養(yǎng)殖業(yè)的畜禽廢棄物作  為生物質(zhì)資源應有的社會、生態(tài)與經(jīng)濟價值。