如皋市畜禽養殖廢棄物資源化利用技術研究與模式推廣

朱 榮

(如皋市農村能源技術指導站 ，江蘇 如皋 226500)

如皋市地處長江下游，與上海一衣帶水，處于長三角洲上海經濟圈內，成為上海、蘇州、無錫、常州等發達城市重要的畜產品供給基地，作為畜產品調出大縣， 2017年生豬年飼養量達到243萬頭，家禽飼養量4386萬只，蛋雞存欄418萬只，肉雞飼養量1918萬只，山羊飼養量37萬只，奶牛飼養量0.48萬頭。如皋市畜牧業迅猛發展，促進農業增效農民增收，其畜禽養殖廢棄物也給我市農村生態環境造成較大壓力。

1 畜禽養殖廢棄物資源化利用現實意義

如皋市畜禽養殖廢棄物資源化利用主要以沼氣化和沼肥化為主要利用方向，有效解決畜牧業發展瓶頸問題，實現畜牧業與周圍環境和諧共處，確保畜牧業綠色可持續發展；畜禽養殖廢棄物資源化利用通過沼肥使用，既可以替代化肥施用[1]，還能改善農業生產生態，提升包括大宗糧食、水果、苗木、蔬菜品質，催生農產品提檔升級，有利于打造地方特色“如皋長壽”農業品牌；畜禽養殖廢棄物資源化利用實現種養業有機結合，不僅能減少養殖業廢棄物處理成本和種植業施肥成本，實現物質與能量在動植物生產過程中循環利用，還能轉變農業發展方式，優化農業產業發展布局，促進種養循環農業發展，適應現代農業發展趨勢。畜禽養殖廢棄物資源利用貫徹落實綠色發展理念，對推動畜牧業可持續發展、促進我市農產品供給側改革、發展低碳生態循環農業，具有較好的現實意義。

2 如皋市畜禽養殖廢棄物資源化利用技術集成

如皋市畜禽養殖廢棄物資源化利用技術是以沼氣工程為紐帶系統工程技術[2]，堅持種養布局科學化、生產過程減量化、集中處理無害化、沼肥輸送便捷化、沼氣沼肥利用高效化的“五化”方針，具體在種養布局設計、減排與回用、沼氣發酵無害化處理、沼氣發電及余電并網、沼液輸送與施用等技術研究上取得一定進展。

2.1 種養布局設計技術

2.1.1 養分需求量測算

將全氮量為測算衡量單位，考慮所在地種植種類、種植產量、土壤全氮含量以及糞肥占施肥比例等因素，確定施肥區域每畝特定農作物所需養分全氮量。

2.1.2 養分供給量測算

根據養殖場具體特點，科學測算養殖場養殖種類、存欄量、畜禽廢棄物在收集處理以及貯存中養分損失等數據[3]，計算出養殖場廢棄物全氮供給量。

2.1.3 種養布局規劃設計

根據種植區養分需求量和養殖區養分供給量，結合周圍道路情況、農田分布情況、農田種植種類以及農田用肥的便捷程度等多種因素，形成種養布局規劃資料。

2.1.4 種養布局規劃設計實例

氮養分需求量測算由植物單位產量和當地農業環境決定。比如皋市鴻豐生豬養殖有限公司為例，周圍農田主要生產小麥和水稻兩熟作物，小麥產量350 kg·畝-1，小麥吸收氮量3 kg·100 kg小麥-1，水稻產量600 kg·畝-1，水稻吸收氮量2.2 kg·100 kg水稻-1，可測算小麥水稻兩熟作物每畝氮養分年需求量為23.70 kg。

糞肥氮養分供給量分為施肥供給與土壤養分供給兩部分。由于當地土壤氮含量較高，一般施肥供給量占總量35%，其中糞肥占施肥比例50%，同時糞肥一般分季節吸收，當季利用率一般為30%。糞肥氮養分供給量=(氮養分需求量×施肥共計養分占比×糞肥占施肥比例)/(糞肥當季利用率)=13.82 kg·畝-1。

據測算，如皋市鴻豐生豬養殖有限公司單位豬當量氮養分排泄量為7 kg，糞污在沼氣工程處理后養分留存率65%，單位豬當量氮養分供給量4.55 kg。綜合氮養分需求量和糞肥氮養分供給量，可算出每畝小麥和水稻農田一年匹配生豬當量為3.03頭，根據生豬6個月生產周期特點，如皋市鴻豐生豬養殖有限公司存欄生豬1500頭，配套稻麥農田在500畝以上。

2.2 減排與回用技術

2.2.1 糞污減排技術

養殖場實行雨污分流[4]，采用高壓水泵沖洗養殖區舍，采用機械刮板機清理或人工清理方式，有效降低污水總量和有機物濃度，可節約用水40%～50%，BOD濃度下降25%～40%。

2.2.2 沼液上清液回用技術

沼液上清液經沉淀過濾消毒處理后，可作為沖洗水回用到養殖區，目前該項技術已試點推廣兩處。

2.3 沼氣發酵無害化處理技術

2.3.1 預處理處理技術

如皋市常見養殖種類有生豬、蛋雞、奶牛等，針對不同糞污，采取物理處理法進行預處理(見表1)。

表1 糞污預處理技術

2.3.2 沼氣發酵無害化處理技術。

針對養殖場規模特點，引進或開發出4類厭氧發酵池型(見表2)。

表2 厭氧發酵池型與工藝參數

對具有不同畜禽種類的養殖場，其規模可將蛋雞、奶牛養殖量換算成豬當量，換算比例為：30只蛋雞折算成一頭豬，1頭奶牛折算成10頭豬。

2.4 沼氣高值化利用技術

2.4.1 沼氣發電技術

合理選擇調壓精度高、動態性好，電壓波形畸變小及工作可靠、效率高的沼氣發電機組，并附有自動閉環調整能力的控制器。選用經久耐用沼氣發電機組50臺，總裝機容量4200 kW。

2.4.2 沼氣發電并網技術

引進新技術和新設備，實現沼氣發電電壓與系統電壓相同[8]、沼氣發電周率與系統周率相等、沼氣發電相位角與系統相位角一致自動化控制，建成13處沼氣發電并網工程，將沼氣發電的余電并入國家電網，如皋市沼氣發電并網能力為2000 kW·h，實現沼氣高值化利用。

2.5 沼液輸送與綜合利用技術

2.5.1 沼液儲存技術

沼液儲存情況詳見表3。

表3 沼液存儲池類型

2.5.2 沼液輸送技術

沼液輸送技術詳見表4。

表4 沼液輸送技術類型

2.5.3 沼液綜合利用技術

根據我市土壤類型、肥力水平、作物品種、種植制度、自然環境、天氣條件等因素，規范沼液基肥、追肥、葉面噴施、沼液浸種、沼液噴滴灌等相關技術，制定水稻、蔬菜、小麥、果樹、苗木等農作物沼肥施用方法。

3 畜禽養殖廢棄物資源化利用典型模式

3.1 種養一體化畜牧業循環利用模式

該模式適用于種養一體化養殖場，通過流轉土地或租賃農田配套種植農田，實現內部物質良性循環，達到低耗、零排的目的。該模式應用于南通大生源牧業有限公司如皋袁橋牧場，現有荷斯坦奶牛1000多頭，配套牧草種植基地1200畝，年沼氣發電并網直接經濟收入28.8萬元，年處理養殖廢水2.5 萬m3；種植區年節省水肥8萬元，苜蓿、玉米等增產3%～5%，年增收22 萬元。該模式提升養殖場沼肥使用必要性，解決沼肥還田“最后一公里”問題。

3.2 高效設施種植業集中消納利用模式

該模式適用于大規模高效設施種植園區，將多個養殖場整合對接，運用沼肥遠程高壓配送技術，實現沼肥全消納。該模式應用于如皋市豐之源種植專業合作社，該社流轉土地2000多畝，主要從事有機稻米和桑樹種植等，對接南通保龍生豬養殖有限公司、南通市冒氏禽業科技有限公司、如皋市雙平生豬養殖有限公司，采用高壓與低壓相結合的沼肥輸送辦法，高壓輸送距離4公里，低壓輸送距離1.5公里，配備高壓輸送泵3臺，高壓沖洗泵2臺，日消耗10000頭生豬及7萬羽蛋雞糞污，年利用沼肥4.32萬t，徹底解決養殖廢棄物出路難題，緩解養殖場周圍環境壓力。如皋市現有3個萬頃良田項目，具有較好推廣前景。

3.3 區域性全托管種養結合循環利用模式

該模式適用于養殖業和種植業現代化發展集中區域，依托第三方將畜禽廢棄物集中收集、處理、使用，推動區域內休閑農業、家庭農場、觀光農業、設施農業高速發展。該模式應用于如皋市江安鎮合作村，整合村內沼氣發電工程、沼氣發電并網工程、大田循環利用工程、村級糞污處理中心、戶用沼氣工程、沼氣服務站、農田灌溉系統等基礎設施，開展全托管服務，推動家庭農場、葡萄采摘園、果蔬苗木種植基地、垂釣休閑中心現代化農業建設，提升廢棄物資源化利用效率和高附加值，日最大沼氣發電量6400 kW·h，年沼氣發電經濟效益84.2萬元，日產沼肥150 t，折合成商品有機肥年沼肥經濟效益為52萬元。該模式推動畜禽養殖廢棄物資源化產業化發展，探尋區域性循環農業經濟、生態、社會效益最大化。

3.4 傳統農業種養結合循環利用模式

該模式適用于傳統型種植業和養殖業，開展就近消納，以地定養，保持傳統農業種養平衡[9]。該模式在我市已推廣35處，將廢棄物轉化成沼肥農田利用消除養殖污染，推動周圍傳統種植業節本增收，最終形成畜禽養殖與糧食生產協同發展合理布局。該模式易存在沼肥使用不徹底現象，需要建立監督管理機制。

4 展望

如皋市畜禽廢棄物種資源化利用技術研究和模式推廣，提升畜禽廢棄物沼氣化處理和資源化利用水平，推動畜牧業和種植業有效銜接，進一步優化農業結構，加快循環農業建設進程。但目前我市畜禽廢棄物資源化推廣范圍不廣，核心發酵技術研究仍需加強，沼氣沼液高值化利用技術研究不深，有機肥使用積極性不夠，推廣模式與運作機制仍有欠缺，今后畜禽廢棄物種資源化利用技術研發和模式推廣任重道遠。