畜禽粪便无害化及沼气资源化利用效益分析.docx

技术简介：一、引言由于我国畜禽养殖业发展的特殊性，各地的“菜篮子”工程基地一般分布在 城市近郊，集约化、工厂化、养殖头数多，高密度饲养，清粪方式为机械或水冲 式产生的粪便和污水数量大、浓度高，且富含氮、磷，极易腐败，含水率高达 98%以上，难以运输，因此造成的污染程度大特别由于中心城市规模的扩大和 城镇化的建设，大中型养殖场的环境问题尤为突出畜禽粪便是一种有价值的资源畜禽粪便中含有高浓度的生物质资源，经厌 氧发酵后可以产生优质清洁的能源一一沼气沼气可以用于发电、锅炉、民用燃 气等，可节省大量能源，获得可观的经济效益二、大中型沼气工程市场发展潜力大中型沼气工程是一个有效处理畜禽粪便的环境工程，是一个提供干净、便 利燃气的能源工程，是一个实现废弃物资源化、生物质多层次利用，促进农业生 态良性循环的生态工程，是实现中国农业可持续发展的一个重要环节和技术措 施据2005年《中国畜牧业年鉴》，中国现有规模型养殖场（出栏500头以上 养猪场、存栏100头以上奶牛场、出栏100头以上肉牛场、存栏5万只以上蛋鸡 场和出栏5万只以上肉鸡场）7万多个，每天排放的粪尿及冲洗污水是环境的一 个主要污染源但目前处理的数量还很有限，只有20%的粪便污水进行不同程度 的处理，其中采用沼气工程仅为10%，多为养牛场和养猪场，80%左右的养殖场 则直接将粪水排出场外。

因此，畜禽粪便污水资源化利用的潜力很大据调查资料，在中国现有的规模养殖场中，年存栏500头以上的大中型奶牛 场526个，主要分布在东部地区，如北京、河北、上海、江苏和福建等地北京、 天津、上海和广州等大城市郊区拥有1000头以上的现代化奶牛场180个年出 栏500头以上的大中型肉牛场1485个，主要分布在内蒙古、黑龙江、河北、北 京、新疆等地此外还有为数众多的猪场和鸡场大中型养猪场共计5000多个 （年出栏3000头以上的），主要分布在广东、福建、浙江、河南、湖南、江西、 四川等地；养鸡场的地区分布更加普遍，出栏10万只以上（以肉鸡为例）的大 中型鸡场有1700多个所有这些都为大中型沼气工程的发展提供了充足的资源 基础和广阔的开发市场三、可供选择的技术方案1 •禽畜粪污处理原则减量化——清洁生产，减少污染物的排放资源化——制取沼气能源，生产有机肥，实现资源分级利用及最优化合理利 用，实现废弃物零排放无害化一一污水净化达标排放或作为灌溉水回用2 .可供选择的技术（1） 厌氧生物处理技术污水厌氧处理技术是一种把环境保护、能源回收与 生态良性循环结合起来的核心技术，特别是高浓度和干发酵技术的引进、开发， 实现能源与肥料联产，具有较好的环境与经济效益，特别适用于大中型畜禽养殖 场的粪污处理。

具有处理设备负荷高、占地少、运行费用低和管理方便的优点 目前，适用于处理畜禽粪便污水的厌氧工艺主要有以下几种：① 完全混合式反应器（CSTR）② 厌氧接触反应器（ACR）③ 升流式厌氧固体反应器（USR）④ 上流式厌氧污泥床（UASB）⑤ 厌氧污泥膨胀床（EGSB）2） 生物堆肥技术 堆肥技术在我国已有很长的历史，目前已从传统的家庭 式堆肥方式转向规模化集中堆肥处理工艺可按不同分类法分为：好氧堆肥和厌 氧堆肥（按需氧条件）；低温堆肥、中温堆肥和高温堆肥（按堆肥温度）等目前先进的生物堆肥技术是利用含有固氮芽抱杆菌、巨大芽抱杆菌、硅酸盐 细菌等多种有效微生物菌群的菌剂或菌粉与畜禽粪便均匀混合，控制一定的温度 和水分条件，创造一个良好的微生物正常繁殖的环境，促进微生物的代谢进程， 加速有机物料分解，放出并聚集热量，提高物料温度，杀灭各种病原菌和寄生虫 卵，去除臭味、富集养分，制成农用高效绿色生态型的有机生物肥料其特点是:① 克服了臭味浓，分解不完全的特点；② 可机械化连续生产；③ 发酵周期短，一般为20〜30d；④ 能量释放多，堆肥温度咼达65〜90°C，足以杀灭病原菌；生物堆肥技术设备有日本旋转组合式堆肥设备，韩国填料式无放流堆肥设 备，德国的机械翻推机等。

3) 稳定塘处理技术稳定塘是一种污水自然处理净化系统，一般作为畜禽 粪便污水的二级生化处理，具有管理方便，基本无能耗，运行费用低廉等优点， 但也存在受气候等自然环境因子的影响较大，占地大的缺点稳定塘主要分为： 好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝气塘等稳定塘对污水的净化过程本质上是水体自 净过程，其中包括物理、化学、生物等多种过程的净化作用，且以生物作用为主, 它利用稳定塘生态系统中多种类群生物的菌藻共生关系和在食物链中的相互吞 食关系来降解净化四、大中型沼气项目的效益简介1 •能源效益生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它仅次于煤炭、石油和天然气而 居全球能源消耗的第四位据有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续 能源系统的重要组成部分到21世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代 燃料将占全球总能耗的40%以上我国畜禽场沼气工程的产气情况见表1猪粪中温(35〜38C )装置产气率 达1.7〜2.2m3/(m3 ・d)；猪粪常温(约18〜25C )装置产气率达0.8〜 1.5m3/(m3 ・d)；猪粪低温(9〜13C )装置产气率约0.2〜0.3m3/(m3 ・d)；奶 牛粪处理装置产气率为1.2〜1.5m3/(m3・d)；鸡粪高温发酵工艺装置产气率达 3.0〜3.6m3/(m3・d)。

这些产气率已步入国际先进行列生产的沼气用于发电、 锅炉燃气、民用燃气和集中供气等，已获得显著的能源效益表1中国部分畜禽场沼气工程情况类别发酵温度/C工艺类型及罐容/msCOD去除率/%产气率/[ ma/(m3 •d)]工程地点猪粪35 〜38ACR 300891.7 〜2.2浙江鄞县18 〜28UBF 500860.94杭州浮山常温16〜33UBF 130X275.50.8 〜1.5深圳莲塘尾常温UBF 250X2801.0左右深圳坪山常温UBF 1000X2一约0.8深圳广山保常温UASB 1000X3一约0.8深圳光明农场常温9〜13UASB 1000X2800.2 〜0.3沈阳马三家20 〜30UASB 8000X1851.0杭州灯塔养殖 场鸡粪50 和 35推流60+60614.2 和 2.4上海农科院高温50推流100563.0 〜3.6北京留民营18 〜28UBF 250851.24左右杭州浮山23 〜25UBF 128851.0上海江南18 〜28UBF 750800.9杭州蛋鸡场牛粪中温厌氧3001.5浙江萧山湘湖 农场近中温400X675 〜851.2上海星火农场2.肥料效益沼气发酵残余物，也称沼肥，是沼液和沼渣的总称。

沼肥中含有丰富的养分, 特别是含有多种水溶性养分，是一种速效性的优质肥料因为沼肥中的一部分养 分和有机质已转变为腐殖酸类物质，所以它又是一种速效和迟效兼备的优质有机 肥料因发酵原料的配比不同，沼肥中养分含量有一定差异，一般沼肥的养分含 量见表2表2沼肥的主要养分含量肥料种类有机质/%腐殖质/%全氮/%全磷/%全钾/%沼液一一0.03 〜0.080.02 〜0.060.05 〜0.10沼渣30 〜5010 〜200.8 〜1.50.4 〜0.60.6 〜1.2根据各地实践证明，农田施用沼肥比施用一般农家有机肥料，可增产10%左 右，并能显著提高农产品的品质，提供无公害的绿色有机农产品3.环境效益规模畜禽场沼气工程的环保卫生效益见表3一般通过带有前处理的沼气处 理系统，COD、BOD和TS的去除率可达到85%，再经好氧或和物化处理，污染物 去除率可达95%以上，达到污水排放标准尽管巨大的环境效益（和卫生、生态、 社会效益）已被公认，而这些效益如何通过规范的换算，合理地转变成可用的量 化值，尚需研讨若能计入环境效益的量化值，那么畜禽场沼气工程的经济可行 性将显著增加表3畜禽场沼气工程有害物质的去除功能项目常温全混式近中温全混式高效厌氧装置TS去除率/%>50>7080 〜90COD去除率/%6070 〜7580 〜90大肠杆菌值10-2 〜10-110-2 〜10-110-1蛔虫卵死亡率/%100100100另一方面，CH4是一种温室气体，其温室效应强度是CO2的21倍，对全球 气候变暖的贡献率为15%〜30%。

在农业活动中，70%以上的CH4来自于畜禽粪污、 土壤及作物秸秆畜禽场沼气工程对温室气体甲烷加以收集利用，对温室气体减 排作用巨大4•经济效益近年的研究成果表明：① 沼气工程的国民经济内部收益最高，即具有良好的社会环境效益② 从财务角度看，传统沼气工程的经济效益较差，需国家优惠扶持；当工程 实现热、电、肥联产时，效益较好③ 充分开发肥料（饲料）等综合效益，可以显著提高其经济可行性④ 同样的工程项目评价结果有明显差异，其原因在于产品（能源、肥料等） 价值定位和设立条件不同所致因沼气和肥料产品价值的定位及环境效益量化值 的不同，对其经济效益的评价相差甚远此类项目满负荷运转2〜3年左右，就 可把总投资收回。