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摘自《中國(guó)沼氣》第5期 薛穎昊 魏莉麗 徐志宇 靳拓 王樂(lè)

中國(guó)是畜禽養(yǎng)殖大國(guó),畜禽種類(lèi)繁多。改革開(kāi)放以來(lái),我國(guó)畜牧產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展、養(yǎng)殖規(guī)模穩(wěn)步擴(kuò)大。據(jù)2017年中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒顯示:2016年牲畜年底存欄量為105799.5萬(wàn)頭,家禽59億只,其中牛存欄量為10667.9萬(wàn)頭,占總量的10.08%;豬存欄量為43503.7萬(wàn)頭,占總量的41.12%。但隨著畜禽養(yǎng)殖規(guī)模化程度的不斷提升,“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(wú)處“還”的現(xiàn)象2,給環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重影響,引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。根據(jù)第一次全國(guó)污染普查公報(bào)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(guó)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(jìn)治

理。2017年底國(guó)務(wù)院出臺(tái)的《關(guān)于加快推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的意見(jiàn)》,提出到2020年全國(guó)畜禽糞污綜合利用率達(dá)到75%以上、規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)糞污處理設(shè)施裝備配套率達(dá)到95%以上、大型規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)糞污處理設(shè)施裝備配套率提前一年達(dá)到100%的目標(biāo)6。雖然政府出臺(tái)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(xiàn)和技術(shù)規(guī)范等。對(duì)此,在閱讀大量文獻(xiàn)并結(jié)合多年工作實(shí)踐的基礎(chǔ)上,對(duì)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(jìn)行了概述和探討,希望為實(shí)現(xiàn)區(qū)域畜禽廢棄物全量化處理利用提供理念引導(dǎo)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(guò)程中的產(chǎn)生的廢棄物,包括糞、尿、墊塑、沖洗水、動(dòng)物尸體、飼料殘?jiān)统魵獾取Ｓ捎趶U棄物中墊塑和飼料殘?jiān)急群苄?動(dòng)物的尸體通常是單獨(dú)收集和處理的,臭氣產(chǎn)生后隨即揮發(fā),畜禽廢棄物暫時(shí)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(shí)際上,畜禽對(duì)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(lái)。針對(duì)不同畜禽分析各個(gè)時(shí)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(jì)思路

區(qū)域畜禽糞污全量化處理利用應(yīng)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(píng)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(chǔ)運(yùn)體系,完善配套政策,構(gòu)建糞污全量利用的長(zhǎng)效機(jī)制。其主要設(shè)計(jì)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(jī)肥還田比例、儲(chǔ)存農(nóng)用、生產(chǎn)有機(jī)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(diǎn)數(shù)量和面積、實(shí)際儲(chǔ)存能力。在考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、農(nóng)民收入情況、養(yǎng)殖  種類(lèi)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(jí)進(jìn)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(duì)區(qū)域  內(nèi)畜禽養(yǎng)殖種類(lèi)、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(chǔ)存農(nóng)用量及其他損耗等因素,估算出區(qū)域內(nèi)實(shí)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(guò)  間接還田的方式如生產(chǎn)固體、液體有機(jī)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(shí),應(yīng)考慮以下  兩個(gè)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(bǔ)充土壤有機(jī)質(zhì)所必需還  的畜禽有機(jī)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(jī)具車(chē)輛及  配套的還田技術(shù),有效避免在過(guò)程中對(duì)作物產(chǎn)量產(chǎn)  生不必要的負(fù)面影響,解決畜禽有機(jī)肥還田“如何  還、還下去、還得好”的問(wèn)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(chǔ)  運(yùn)水平、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、節(jié)能減排效益、與政策  規(guī)劃導(dǎo)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(wèn)題。

(3)合理布局糞污收儲(chǔ)場(chǎng)地及健全畜禽有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)的政策保障體系。依據(jù)畜禽養(yǎng)殖的特性評(píng)估糞污收集的半徑和運(yùn)輸成本,確定糞污收集種類(lèi)數(shù)量和范圍,科學(xué)合理地布局畜禽糞污儲(chǔ)存點(diǎn),建設(shè)規(guī)模適宜的沼液儲(chǔ)存池,配套相關(guān)車(chē)輛和人員,同時(shí)構(gòu)建有機(jī)肥物流體系,實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈各主體間的信息共享、利益共得和風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān),提高收儲(chǔ)運(yùn)效率解決畜禽糞污資源化、全量化利用的問(wèn)題。同時(shí)構(gòu)建基于政策  引導(dǎo)的市場(chǎng)化運(yùn)行的機(jī)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(shí)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(yùn)行責(zé)任與補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題切實(shí)推動(dòng)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(guò)對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染防治重點(diǎn)區(qū)域和生豬養(yǎng)殖  區(qū)的多次調(diào)研,以及各地開(kāi)展的畜禽糞污全量化利用摸索實(shí)踐,歸納總結(jié)出“有機(jī)肥料還田型、多元循環(huán)利用型、產(chǎn)業(yè)利用主導(dǎo)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(jī)肥料還田型模式

有機(jī)肥料還田型模式是指以畜禽糞污經(jīng)過(guò)無(wú)害化處理后以還田為目的,以固體和液體有機(jī)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(guò)簡(jiǎn)單堆漚黑膜沼氣池發(fā)酵等無(wú)害化處理后還  田有助于補(bǔ)充土壤養(yǎng)分、提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。結(jié)  合養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)實(shí)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(jī)肥后再還田。同時(shí),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(xùn),還要制定實(shí)施切合當(dāng)?shù)貙?shí)際的有

機(jī)肥還田作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。該模式要求糞污存儲(chǔ)收集  濕分離、無(wú)害化處理、運(yùn)輸?shù)葯C(jī)械設(shè)施在種類(lèi)和數(shù)量  上高度匹配,并配套適宜的有機(jī)肥還田技術(shù)。  衢州市寧蓮畜牧業(yè)公司是一家專(zhuān)業(yè)從事生豬養(yǎng)  有機(jī)肥加工等產(chǎn)銷(xiāo)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(wàn)頭,有機(jī)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(diǎn)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(guò)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(guò)濾器、逐步多級(jí)纖維濾袋的作用進(jìn)  步固液分離,以達(dá)到膜集成分離裝置的進(jìn)水要求。  經(jīng)過(guò)膜預(yù)處理裝置,去除沼液中全部肉眼可見(jiàn)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(guò)性,將沼液中的氮磷、鉀營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及有機(jī)質(zhì)截留在濃縮液中,透過(guò)液可達(dá)標(biāo)排放(見(jiàn)圖1)。該工藝采用工業(yè)PLC控制下  的集中控制方式運(yùn)行,按本技術(shù)設(shè)備處理100t·d  和濃縮10倍計(jì)算,年處理沼液約30得濃縮沼液3000清請(qǐng)潔循環(huán)水2001年產(chǎn)值160.8萬(wàn)元,其中濃縮液產(chǎn)值150萬(wàn)元,節(jié)水減排產(chǎn)值10.8萬(wàn)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(shí)現(xiàn)畜禽糞污多元循環(huán)的利用模式,同時(shí)配備完善的社會(huì)化服務(wù),強(qiáng)化政策扶持力度,構(gòu)建政府調(diào)控與市場(chǎng)運(yùn)行相結(jié)合的綜合機(jī)制,以實(shí)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(jī)肥-沼渣還田等”循環(huán)鏈條。該模式的重點(diǎn)在于原料的獲得和持續(xù)供給,需要政府對(duì)產(chǎn)業(yè)布局、政策配套、運(yùn)行管理等方面進(jìn)行調(diào)控

浙江開(kāi)啟能源科技有限公司是一家專(zhuān)業(yè)從事畜禽排泄物資源化綜合利用的企業(yè),也是國(guó)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(jī)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(chǎng)的豬糞,進(jìn)行黑膜沼氣池沼氣發(fā)電和有機(jī)肥生產(chǎn),同時(shí)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(zhuān)業(yè)服務(wù)公司統(tǒng)一進(jìn)行沼液運(yùn)送和施肥服務(wù),實(shí)現(xiàn)“豬糞收集-黑膜沼氣池沼氣發(fā)電有機(jī)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(dá)500t,年收集能力達(dá)36萬(wàn)頭豬當(dāng)量,可年產(chǎn)黑膜沼氣池沼氣約660萬(wàn)m3,年發(fā)電量可

達(dá)1320萬(wàn)kW·ho

3.3產(chǎn)業(yè)利用主導(dǎo)型模式

產(chǎn)業(yè)利用主導(dǎo)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(jì)水平等因素的基礎(chǔ)上,充分滿足畜禽有機(jī)肥還田補(bǔ)充土壤有機(jī)質(zhì)等基本需求的條件,通過(guò)引進(jìn)先進(jìn)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(qiáng)、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(wèn)題,同時(shí)實(shí)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(dǎo)的市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng),企業(yè)完成從糞污收集、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加工以及轉(zhuǎn)化產(chǎn)品銷(xiāo)售的整個(gè)過(guò)程。通過(guò)消納畜禽糞污發(fā)展黑膜沼氣池沼氣產(chǎn)業(yè),在市場(chǎng)上公開(kāi)交易,不

僅經(jīng)濟(jì)效益良好,生態(tài)效益和社會(huì)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(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)的,是江西省首個(gè)  城鎮(zhèn)黑膜沼氣池沼氣集中供氣試點(diǎn)項(xiàng)目(見(jiàn)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(guò)高溫消毒、生物分解等一系列無(wú)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(shí)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(wàn)t,年產(chǎn)黑膜沼氣池沼氣145萬(wàn)m3,黑膜沼氣池沼氣經(jīng)過(guò)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(fèi)540元,羅坊鎮(zhèn)  6000戶每年可節(jié)約324萬(wàn)元。該站產(chǎn)生的沼渣、沼  液加工成固態(tài)、液態(tài)有機(jī)肥分別為0.22萬(wàn)t,3.3萬(wàn)  t,可減少化肥量0.2萬(wàn)t,不斷提升土壤質(zhì)量,輻射  帶動(dòng)周邊水稻田、蔬菜園、果園實(shí)現(xiàn)生態(tài)有機(jī)種植,促講傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

4結(jié)論

做好畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用已成為促進(jìn)農(nóng)  業(yè)可持續(xù)、實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的一項(xiàng)重要內(nèi)容。要從根  本上解決畜禽廢棄物的無(wú)序排放現(xiàn)象與污染環(huán)境問(wèn)  題,關(guān)鍵是構(gòu)建區(qū)域范圍內(nèi)運(yùn)行穩(wěn)定的綜合利用體  系和長(zhǎng)效健全的運(yùn)營(yíng)機(jī)制,推動(dòng)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(jī)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(chǔ)場(chǎng)地,構(gòu)建適合區(qū)域特點(diǎn)的技術(shù)模式與技術(shù)服務(wù)體系。建立健全政策保障機(jī)制,推動(dòng)畜禽糞污“全域、全程、全量”利用的長(zhǎng)效運(yùn)行與可持續(xù)發(fā)展,推進(jìn)農(nóng)業(yè)  循環(huán)可持續(xù)發(fā)展,真正實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖業(yè)的畜禽廢棄物作  為生物質(zhì)資源應(yīng)有的社會(huì)、生態(tài)與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。