浙江諸暨欣興牧業養殖場大型沼氣工程建設的效益及建議

　　[摘要]隨著國家和省、市財政政策及資金的大力扶持下，諸暨市養殖場沼氣建設發展迅速，已建設和在建大型沼氣工程十三處，效益明顯。按照市政府人畜分離、養殖入園的要求，養殖園區利用現在條件建設大型沼氣工程已成為沼氣建設的重點。諸暨市欣興牧業養殖園區沼氣工程項目按照國內外養殖場沼氣工程成功經驗，操作運行方便、環保、安全，利用沼氣發電機余熱，減少常規能源的使用，將沼氣發酵增溫保溫和沼氣發電機余熱利用科學結合，因地制宜，探索解決在本地區冬季產氣的問題，為最大限度地利用沼氣工程提供經驗。
　　[關鍵詞]養殖場；建設大型沼氣工程；效益；建議
　　諸暨市欣興養殖場占地面積約二十多畝，建有標準化豬圈，年存欄豬5000頭，年出欄肉豬8000頭。目前已經在養殖場內建設了一座集中供氣工程，建設沼氣厭氧池800m3，沼氣儲氣柜100m3；安裝80KW發電機組一臺，自行設計安裝配套余熱利用裝置一套；供氣用戶150戶；沼液通過水泵輸送到菜地儲肥池，作為有機肥供菜農使用。
　　生產工藝技術方案適用性分析
　　一、欣興養殖場廢棄物排放量和廢水量與水質
　　按照行業相關規定，通常把常年存欄為500頭以上的豬、3萬只以上的雞和100頭痛以上的牛的養殖場以及達到規定規模標準的其它類型的畜禽養殖界定為規模化畜禽養殖場。依據農業統計的通常分級，按年出欄數(Q)將生豬規模化養殖主要分為小型養殖場(500≤Q≤2999頭)中型養殖場(3000≤Q≤9999頭)和大型養殖場(0≥10000頭幾種類型。
　　諸暨市欣興牧業有限公司的建設規模為存欄豬5000頭，出欄商品豬8000頭以上。為中型規模的養殖場，參考同類型的養殖場的統計資料，該場的廢棄物排放量下表1：
　　目前公司產生豬糞便為12.5t/d，污水約為74.5t/d。表中數據是在結合了沼氣工程特點及在滿足飼養工藝的要求上，進行調整后的數據。在飼養工藝方面，要求進行清潔化生產，將夏季用于防暑降溫的清潔水進行分流；同時要求進行雨水和污水分流，防止雨水進入污水處理系統，豬場采用干清糞工藝，豬糞70％清干作有機肥，30％連同廢水進入污水處理系統進行處理，考慮到一定設計余地，則該項工程處理的污水量為80t/d。污水水質見下表2：
　　工程建設日處理糞便污水量為80t的沼氣工程，考慮污水中SS濃度較高，厭氧接觸工藝的反應器采用完全混合式的，是在連續攪拌完全混合式厭氧消化反應器(CSTR)的基礎上進行了改進的一種較高效率的厭氧反應器。反應器排出的混合液首先在沉淀池中進行固、液分離，污水由沉淀池上全部排出，沉淀池下部的污泥被回流到厭氧消化池內。這樣的工藝既保證污泥不會流失，又可提高厭氧消化池內的污泥濃度，從而提高了反應器的有機負荷率和處理效率，與普通厭氧消化池相比，可縮短水力停留時間。日前全混合式的厭氧接觸反應器已被用于廢水中SS濃度較高的好氧污泥處理、酒精廢醪的處理上。豬糞便廢水經污水處理裝置處理后，達到無害化、減量化的目的。沼氣作為一種優質能源可用之于燃料，沼液和沼渣用于蔬菜基地，農田等作有機肥使用，實現了零排放，充分發揮了生態效益。
　　二、工程整體工藝技術流程(見圖1)
　　根據養豬場地理位置及其種養結合的特色，工程采取能源生態模式。即經過一個系統化的糞便處理和資源化利用后，形成一個生態農業園區。其特點是：一是工藝流程的上段實行雨水與污水分離，配備原料預處理裝置；二是工藝流程的中段建厭氧發酵(產生沼氣)環節；三是上流程下段，沼氣經過脫硫、脫水等凈化措施，經過管網輸配系統主要用之于沼氣集中供氣和沼氣發電；在冬季發電機的冷卻水經過預設管道在厭氧池中加熱，提高冬季的產氣率，延長產氣時間；沼液沼渣分離后，沼液排灌到家產品基地，沼渣和過濾出的浮渣可生產有機肥，實現多層次多元化的資源化利用，并最終達到整個生態園區的糞污“零排放”。
　　1.廢水的預處理
　　污水通過溝管由場區自流進入污水處理池，廢水先經過格柵，去除廢水中的稻草和大的懸浮物體，經沉砂井沉砂，去除廢水中的砂礫，這樣有利后道工藝的處理，減少管道等堵塞情況的發生，廢水自流進入集水池。糞便污水污水的工藝流程如圖1
　　2.廢水的水解酸化
　　由于畜牧廢水的特殊性，其廢水中纖維含量較高，并含有大量的懸浮顆粒，水解酸化的作用在于降解部分懸浮物質，將復雜的有機物轉化為簡單的有機物質，提高畜牧廢水的可生性能，有利于厭氧消化。
　　3.廢水的厭氧消化
　　采用CSTR發酵工藝，常溫發酵。此工藝具有占地面積少、COD去除率高、投資省等特點。根據厭氧出水部分直接進行綜合利用，所以在設計時考慮適當延長水力停留時間，能更大程度上去除COB、BOD，產生更多的沼氣，有利于后續供氣和沼氣發電利用。
　　4.沼氣的貯存與利用
　　在穩定的工作常態下，厭氧池每天可產沼氣144m3左右。沼氣作為清潔高效能源，熱值為5500大卡/立方米，不允許向外排放而形成二次污染，沼氣必須加以完全利用，沼氣經汽水分離器、脫硫凈化塔、流量表后進入100m3貯氣柜，沼氣在經過阻止回火器后，用于150戶周邊農戶生活用能和沼氣發電。
　　5.沼液的綜合利用
　　厭氧發酵后的沼液為農田、種植基地等做綜合利用。綜合利用的主要內容包括沼液輸送管網、田間貯肥池等。
　　(1)沼液輸送管網：選擇管道溝渠輸送方式，把沼液送到農田、種植基地等綜合利用。
　　(2)貯肥池：根據需要建造，用肥時只需開閥便可自流，省工省運行費，遠距離需噴灌，需采用污水泵加壓，運用費用也較低。
　　6.主要技術工藝參數
　　工程根據養殖場存欄規模，確定建造工程規模為日處理糞便污水80t。
　　厭氧消化池容積：400×2=800m3
　　HRT(滯留期)：10d
　　發酵溫度：常溫，冬季用沼氣發電機所產生的余熱裝置加溫
　　pH：6.8
　　沼氣產氣量：144m3/天
　　貯氣柜：容積為100m3鋼板浮水罩
　　7.沼氣池的冬季增溫
　　本工程使用的是常州發電機廠生產的80KW的發電機組，發電時需使用冷卻水控制發電機溫度。建造冷卻用水池一座，厭氧池中鋪設安裝304不銹鋼管道，利用水壓差自動循環，提高厭氧池中的溫度，從而提高冬季的產氣節率。
　　三、沼氣工程的社會效益和經濟效益分析
　　在實踐中我們可以看出，欣興牧業養殖場的沼氣工程實施完成后，具有較好的環節環境效益和社會效益。
　　1.為解決養殖場普遍存在的糞尿流失、污染河道水源等問題找到了一條科學的途徑，畜牧場周圍的環境衛生也將得到很大程度的提高。隨著污水處理工程的實施和運行，每年向周邊環境排放的污水可以減少2.92萬t左右，COD年消減量為234t，BOD年削減量為149t，SS年削減量為135t，從數據中可以看出，污水處理沼氣工程運行有著很好的環境效益。
　　2.結構，從而增加了土壤的肥力，增加農作物的產量，符合可持續發展戰略的需要。同時農作物的質量也大大提高，口感變好，化學污染少。
　　3.沼液的施用，形成良性生態循環系統，本工程實施后該場的豬糞污水經過厭氧發酵變成有機液肥生產農作物，可少施或不施農藥和化肥，是一種可持續發展的良好模式。
　　4.由豬糞便浮渣加工成有機肥料，深受周邊種植業農戶的喜愛和歡迎，這樣可以促進當地生態農業的發展，為當地社會經濟發展做出貢獻。
　　5.切斷有毒有害病菌的生長周期，畜禽糞便污水經過治理后，殺滅了大量有毒害病菌，切斷其生長周期，阻斷人、畜細菌的交叉感染，有利于人、畜身體健康。
　　6.畜禽糞便經過治理，變廢為寶，使有害有機糞便變為生產綠色無公害有機農副產品必須肥料，為我市農副產品出口創匯提供了有利條件。同時為農業提供增產增收、提高品質的肥源，豬尿污水經過厭氧發酵后，形成氮、磷、鉀兼備的有機液肥，噴施在水果上，可防蟲，增產提高品質；用在蔬菜上噴施上，可關閉植物生長細胞、抗旱增產增收。
　　7.沼氣為養殖場及周邊農戶提供優質的清潔能源，在常規能源緊缺時，沼氣作為可再生生物能源的作用逐步體現出來，如20世紀九十年代以后，國際上對沼氣技術的研究方向逐步從環境保護向能源補充方面，像德國、丹麥、瑞典等歐洲沼氣發展先進國家均把發展大型沼氣工程作為可再生能源的戰略措施之一。減少煤炭的使用量，削減二氧化硫、煙塵等大氣污染排放量，因此該工程是變廢為寶、利國利民的實事工程。
　　8.隨著生態牧業工程的實施，不僅改善了畜牧場周圍的環境，同時也給附近的養殖業基地帶來了良好的經濟效益。
　　9.沼氣發電機組每天只要工作(1～4～5h，可解決該養殖場的5000頭生豬飼料粉碎加工需求，可以節約常規能源。
　　諸暨市欣興牧業有限公司的一個農業龍頭企業，生態牧業工程的建成和實施，可以起到一個龍頭企業的示范作用，帶動一批畜禽專業戶的發展，從而使畜牧業成為引導農民致富，振興和發展農村經濟的一大產業支柱。
　　該工程實施運行將給企業帶來一定的經收益。有機肥收入、沼氣供用戶使用和沼氣發電等帶來的收益，扣除運行成本，每年可以獲利19.55萬元。
　　四、結論和建議
　　通過沼氣工程的實施和運行，為我們帶來良好的生態效益、社會效益和經濟效益，但在沼氣工程實施和運行過程中，需要對有關問題進一步加強管理和研究：
　　1.要進一步培育有機農副產品市場
　　我國加入WTO以來，由于農副產品有害殘留物的嚴重超標，大多數農副產品無法進入WTO市場，在國內也是人人喊打，這與我國當前培育有機農副產品市場有關。通過市場調查，目前不是缺少有機肥，而是缺少有機農副產品的檢測力度，農戶缺少有機肥料的施用觀點，缺少有機農副產品的專用市場及宣傳力度等等，導致有機無機混淆市場，導致有機肥產品滯銷造成虧損，挫傷了有機肥生產和使用生產者的積極性，糞污的去向受堵，因此在建立健全有機肥加工中心的同時，必須著重培育有機農副產品市場，優質優價，才是治理畜牧業糞污的關鍵中的關鍵。
　　2.要建立對沼氣利用綜合工程的優惠政策
　　沼氣綜合利用工程是一種微利的公益性事業，根據國內外的經驗，不論作何種方法來處理畜牧業糞便和污水，其價值主要體現為社會效益和環境效益。如果說將沼氣綜合利用工程按照工業企業同樣對待，企業將難以承受。為此，應探索研究按照“三廢”處理和垃圾處理的情況，給予政策扶持，實行零稅率。同時鼓勵使用有機肥料從而保護了地力的使用者，能否對此減免土地租賃稅等等，給出一系列農田肥力保護管理條例和有機農產品生產的鼓勵措施等。
　　3.加強畜禽糞便處理的科學技術研究工作
　　目前，在畜牧業糞便制作生物有機肥的過程中，迫切需要進一步解決的課題有：畜禽糞便脫水預干燥技術，集糞與運輸技術，畜牧業生物處理技術及微生物制劑的研制，堆肥快速發酵和防臭技術，畜禽糞直接厭氧發酵和沼液濃縮制造有機液肥技術，沼液噴施技術，工廠化快速厭氧發酵成套設備研制及改進工作等。
　　建議加快這方面的科學研究工作，以便沼氣利用綜合工程能應用上述課題和研究成果，進一步提高綜合利用效果，降低成本，降低風險，帶動所有畜牧業養殖場的治理，為我市天藍、水清、草綠、花艷的美麗鄉村做貢獻。
　　參考文獻
　　[1]中國畜牧業年鑒[m]，中國農業出版社.2010
　　[2]王巖.論實現農村沼氣可持續發展[J].貨農業科技，2009
　　[3]顏麗等.國大中型沼氣工程現狀及發展現狀及發展前景探討[J]，中國沼氣1996
　　[4]閔師界等.養殖場大中型沼氣工程發展趨勢探討[J]，中國沼氣，2011
　　[5]浙江省農村能源辦公室.農村能源生態技術知識問答[H]，2003
　　[6]徐謙等北京市規模化畜禽養殖場污染調與防治對策研究[J].農村生態環境，2002
　　[7]張艷麗.我國家村沼氣建設現狀及發展對策[J].可再生能源20