飲用水水源地畜禽養殖環境保護研究
——以三道嶺村畜禽養殖為例

張令戈 鄭冬

（1. 大連市生態環境事務服務中心，遼寧大連 116000；2. 遼寧省大連生態環境監測中心，遼寧大連 116000）

1 引言

隨著我國經濟發展和城鎮化水平提高，對于飲用水的需求量也日益增加，因此對于飲用水水源地的保護尤為重要。飲用水水源地多數不在城市當中，其周邊以村落聚集為主，集約化程度不高，沒有成型的地下管網系統，而村民多習慣于散養畜禽，導致畜禽糞便隨意外排，將對飲用水水質產生影響。因此，做好飲用水水源地的畜禽養殖環境保護工作勢在必行。推行循環經濟，通過沼氣發電為村民帶來實實在在的收益，可以從根本上解決畜禽糞便外排問題，保護好飲用水水源地。

2 三道嶺村基本情況

大連市莊河市桂云花滿族鄉三道嶺村位于桂云花鄉中部，由原二道嶺村和三道嶺村合并而成，是桂云花滿族鄉下屬的5 個自然村之一。三道嶺村北部毗鄰頭道嶺村，東部與橫道河村接壤，南部為桂云花村和嶺東村，西部為碧流河，屬碧流河套丘陵地域。三道嶺村距桂云花鄉中心5 km，距莊河市區50 km，305 國道貫穿整個村域。村域面積40 km2；耕地面積11 127 畝，在冊耕地4 600 畝，均為旱地；山林面積44 964 畝。

3 現有養殖戶污染現狀

三道嶺村處于山地丘陵區，位于碧流河水庫上游，屬于水源地保護范圍，現狀為人口多，受教育水平普遍偏低，人均收入處于低水平，生活條件差，大部分勞動力外出打工，勞務收入成為三道嶺村經濟的主要支柱，留守老人、婦女、兒童居多，現人均年收入不足萬元。

根據環保政策和水源地保護政策，當地養殖業屬于受限制產業，但當地仍存有部分農業養殖戶，經調查發現，該村現有雞棚52 座、豬棚1 座，現存欄雞28 萬只、豬1 100 頭，產生大量畜禽糞便。這些養殖業廢物自然堆放，未進行有效處理。由于畜禽糞便含大量有機污染物，氮、磷營養物以及有害微生物等病原體，已造成當地部分河流水體污染［1］。由于該村位于大連水源地保護區域，環境風險大，急需對當地畜禽養殖廢物進行有效和無害化處理。

4 發展沼氣工程的意義

建設沼氣工程，可以加速農業各部門之間的綜合發展，比較充分地利用農業生產收獲的能量和物質，可以調節能源、飼料、肥料三者之間的關系，凈化環境，減少污染，保護水資源，提高土壤肥力，減少化肥的施用，從而保護農業生態平衡，促進農業發展。

對畜禽養殖場在生產過程中產生的廢棄物、廢水進行綜合利用和有效處理，可以開發生物能源，回收有機肥資源，將治理污染、凈化環境、回收能源、綜合利用、改善生態環境有機結合起來，走生態畜禽產業化可持續發展的道路，發展綠色生態型畜禽養殖模式。

5 養殖業污染物治理思路

5.1 集中處理，發展循環經濟

畜禽養殖糞便的最佳無害化處理技術為厭氧消化處理。厭氧消化過程中產生的沼氣可作為一種清潔能源進行利用。近年來，厭氧消化沼氣技術在農村地區得到推廣，但多為一些微型或小型沼氣池，其規模小，技術門檻低，污染物處理效率低，產沼氣量小。同時，反應池運行缺乏專人維護，沼氣池未發揮應有的作用，許多厭氧沼氣池沒有正常工作。

為解決上述問題，需進行集中式、規模化厭氧沼氣處理。通過采用先進厭氧消化技術，配備專業技術力量進行維護，提高畜禽養殖污染物的厭氧處理效率，穩定增加沼氣產氣量，同時對產生的沼氣進行發電等資源化利用，既解決了農村畜禽養殖污染問題，沼氣資源化利用又為農村帶來巨大收益。

5.2 建設集中式厭氧消化沼氣設施

與村內養殖戶簽訂協議，養殖戶將養殖過程中產生的糞便集中堆放，村里沼氣站提供專門的糞便收集器，定期收集各養殖戶產生的畜禽糞便。收集的畜禽養殖糞便通過預處理裝置，進入厭氧消化反應器處理，產生大量沼氣，通過純化，可進行資源化利用。產生的沼渣、沼液則可作為優質的有機肥回田利用。

6 畜禽養殖廢物沼氣開發利用方案

6.1 開發規模

根據查閱文獻資料，畜禽糞便量計算公式為［2-3］：

F＝M×D×α

式中，F 為畜禽糞便年產量，kg；M 為畜禽飼養量，頭（只）；D 為畜禽飼養期，d；α 為排泄系數，kg/d。

畜禽糞便產沼氣計算公式為：

Y＝F×p×β

式中，Y 為畜禽糞便沼氣年產量，m3；F 為畜禽糞便年產量，kg；p 為畜禽糞便干物質含量，%；β 為畜禽糞便產氣率，m3/kg。

本次估算采用的各系數見表1。

表1 本次估算采用的系數

按照肉雞、蛋雞、肉豬的飼養期不同，結合日排泄系數，初步測算每年共可產生糞便6 000 多噸。按照此規模估算糞便產沼氣潛力，每年約產生136 萬m3沼氣，需要建1 座每天產生沼氣4 000 m3規模的厭氧消化反應器。

6.2 沼氣站經營模式

6.2.1 純凈沼氣供應村民做飯、采暖等能源需求

厭氧消化產生的沼氣經過提純、凈化后，可生產出純甲烷沼氣。據分析［4］，在獲得有用熱值相同的情況下，沼氣需用1 元，電力需用1.45 元，薪柴需用2.4 元，因此，沼氣作為生活能源最為廉價。按照三道嶺村人口計算，每天可消耗沼氣約3 000 m3。采用沼氣作為便捷燃料，不僅節省成本，還可以解決當地村民燃煤做飯、取暖帶來的大氣污染問題。

6.2.2 沼渣、沼液用于回田肥料

糞便在厭氧消化過程中可產生沼渣和沼液。沼渣、沼液中不僅保存了植物所需的氮、磷、鉀，并且含有豐富的氨基酸、各種水解酶、生長素和沼氣發酵菌種等。沼渣、沼液屬于遲效與速效兼備，速效多于遲效的有機肥。厭氧消化過程可以殺滅人畜致病病菌、寄生蟲卵和部分植物病蟲害生物源，因此沼渣、沼液是優質的有機肥。

6.2.3 剩余沼氣發電并入國家電網

扣除村民消耗量，剩余約1 000 m3/d 沼氣量，可配置120 kW 沼氣發電機［5-6］，發電約13 h/d，1 m3沼氣發電按1.5 kW·h 計算，可以發電1 500 kW·h/d。

根據國家發展和改革委員會發布的《可再生能源發電價格和費用分攤管理試行辦法》規定，自2010年起，每年新批準和核準建設的發電項目的補貼電價，比上一年新批準和核準建設項目的補貼電價遞減2%。發電消耗熱量中常規能源超過20%的混燃發電項目，視同常規能源發電項目，執行當地燃煤電廠的標桿電價，不享受補貼電價。遼寧省沼氣發電標桿電價為0.597 元/（kW·h）［（2005 年遼寧省脫硫燃煤機組標桿上網電價為0.347 元/（kW·h）］，補貼電價標準為0.25 元/（kW·h）。照此計算電費收入約1 270 元/d，全年可增收46 萬元。

7 結論

結合三道嶺村的實際情況，提出在當地建立集中式、規模化厭氧消化設施，解決了畜禽養殖對環境的污染問題。厭氧消化過程中產生的沼渣、沼液是優良的有機肥料，可以用到農業生產中，發展生態循環經濟。同時，產生的大量沼氣通過提純處理后，既可以作為燃料使用，改善當地散亂燃煤造成的大氣污染現狀，也可通過沼氣發電并入電網，帶來穩定收益。這部分收益既可增加當地村民的收入，又可解決厭氧消化設施運行維護管理費用問題。因此，建立集中式、規模化厭氧消化設施，無論是從環境保護還是從經濟效益角度來看，都是切實可行的。