畜禽養殖行業的碳減排和資源化利用探索

李宗麗 常州海欣環保科技有限公司

根據全國第二次污染源普查公布數據，我國畜禽養殖水污染排放量：化學需氧量(CODcr) 排放量為1000.53萬t，占全國46.67%，占農業源93.76%；總氮排放量為59.63萬t，占全國19.61%，占農業源42.14%；畜禽養殖業所產生的部分污染物排放量已經超過了工業生產污染物排放量和城鎮居民生活所產生的污染排放量，成為了我國三大污染源之一。

我國《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》t中提出，要大力發展低碳農業，控制畜禽溫室氣體排放；農業畜禽溫室氣體主要包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亞氮(N2O)三種氣體。三種氣體溫室效應差異大，其中CH4的溫室效應是CO2的25倍，而N2O的溫室效應是CO2的298倍。因此，畜禽養殖的碳減排需要將處理過程中產生的CH4轉化為CO2,并對其進行吸收中和，固碳減排。

1 生豬飼養過程中的碳減排

生豬飼養過程中的碳減排可以采用飼養減排技術，將氨基酸平衡日糧養殖略作改良，在滿足畜禽對有效氨基酸需要的基礎上，適當降低日糧的蛋白質水平，在不影響畜禽生長和生產水平下，可減少糞便中碳排放量。另外，飼養過程還可采用濕簾降溫、飲水導流、杯式飲水器、機械干清糞等控制措施，從源頭減少廢水產生，以便于畜禽養殖的資源化利用和降低處理能耗和成本。

2 生豬畜禽養殖糞污的污染物指標

生豬畜禽養殖糞污處理及資源化利用的進料污染物濃度的高低決定了資源化利用工藝、廢水處理工藝流程和固碳減排技術的選擇，它和糞污處理及資源化利用項目的基建投資、運行費用和副產品生產投資回報率密切相關。然而，豬糞污的進料污染物指標又與生豬養殖管理水平、養殖用水量、清污方式、氣候、季節以及糞污在養殖場的畜禽廢渣儲存設施及場所的儲存時間等關聯。經調研顯示，生豬畜禽養殖主要固體污染物產生量及其性指標詳見表1。

表1 生物質電廠焚燒飛灰和爐渣的主要成分

表1 生豬畜禽養殖主要固體污染物產生量及其性指標表

3 畜禽養殖糞污的資源化利用及碳減排

生豬畜禽養殖糞污的資源化利用及處理的碳減排流程如圖1。

圖1 生豬畜禽養殖糞污的資源化利用及處理的碳減排流程圖

3.1 預處理及資源化利用碳減排系統

糞污從生豬體內排出后，在豬舍經機械干清糞系統清理，液相進入污水收集儲存調節系統儲存均質后，再進入固液分離系統，分離出來的固相與豬舍經機械干清糞系統清理出的糞渣一起進入好氧堆肥系統生產固體有機肥，固體有機肥可作為附近森林、苗圃、農田、果園、花圃等的肥料或對外銷售，既可替代部分化肥減少其使用量，又可提高土壤有機物、氮、磷等植物生長所需營養物質的含量，增加土壤的固碳量，以土壤碳匯形式中和養殖場的碳排放。有機肥還田取得的固碳量可能高于養殖場的碳排放量，很好的中和了養殖場的碳排放。

3.2 厭氧反應器及資源化利用碳減排系統

固液分離系統分離出的液相進入厭氧反應器系統將液相中的大量有機物分解為沼氣，沼氣經沼氣干燥脫硫系統處理后進入沼氣儲氣柜儲存緩沖，再由沼氣增壓系統將沼氣供給沼氣發電系統發電，所發的電可供養殖場、畜禽養殖資源化利用處置中心自用和并網外售。沼氣發電系統燃燒發電所產生的煙氣熱量可用于飼料烹煮和加熱熱水，熱水可用于厭氧反應器進水的加熱以保障和提高厭氧反應器的正常運行和反應效率，剩余熱水可供養殖場、畜禽養殖資源化利用處置中心及附近居民使用。將經余熱利用后的高濃度二氧化碳尾氣通入大棚濕地處理系統作為水生農作物的氣肥使用，提高農作物的光合作用和產量，同時利用大棚濕地中的水生植物進行碳捕捉，實現畜禽養殖糞污處置的碳中和。

3.3 濃縮液肥生產污染物減排和碳減排系統

厭氧反應器的出水中有機物含量、氮含量、磷含量均很高，經混凝沉淀過濾或氣浮處理后利用濃縮裝置將植物生長所需的營養物質捕捉濃縮后，營養物質濃縮液作為液肥供給附近森林、苗圃、農田、果園、花圃等做肥料或對外銷售。該系統同固體好氧堆肥系統一樣很好的為養殖場起到了固碳減排和創造副產收益的作用。

3.4 污水處理及資源化利用碳減排系統

經濃縮裝置攔截了大量的有機物、N、P等植物生長所需的營養物質后，其淡水側產水進入能耗低、藥耗低、溫室氣體排放量低的與厭氧氨氧化脫氮工藝相結合的生物膜污水處理系統或活性污泥污水處理系統進行處理，出水進入大棚濕地處理系統種植水生蔬菜、水果和青稞飼料，水生青稞飼料用于畜禽養殖，水生蔬菜和水果外售。在污水處理系統前設置濃縮裝置，即可獲得經濟價值較高的液肥，還大大降低污水處理系統所需的能耗、藥耗、占地面積和投資成本，很大程度上節約了運行成本和減少污水處理系統的碳排放量；大棚濕地處理系統既生產出了優質的果蔬和青稞飼料，又利用植物對有機物、氮、磷等物質的吸收，讓污水得到進一步凈化，使其達到再生水回用標準后回用。這兩個系統在很大程度上降低了污水處理的能耗、藥耗和運行成本，實現污水的固碳減排，同時還能獲得良好的經濟效益。

另外，好氧堆肥系統、污水處理系統和氣肥利用系統的尾氣，可視經濟性通過液態二氧化碳制備系統生產液態二氧化碳出售。

大棚濕地處理系統利用水生植物解決了水中污染物的深度凈化問題，建立了良好的液相循環系統；同時，水生植物在生長過程中，源源不斷的將沼氣發電系統排出的經余熱利用后含高濃度二氧化碳的尾氣作為基質進行光合作用，使其構成了良好的氣相循環系統，在促進農作物生產、提高農作物產量和品質的同時，積極地吸收和捕捉了二氧化碳，有效實現了畜禽養殖企業的碳減排和碳中和。

大棚濕地處理系統的出水經殺菌消毒后可回用至養殖場或畜禽養殖資源化利用處置中心，作為豬舍沖洗水、地面沖洗水、綠化澆灌用水、果樹和蔬菜種植的灌溉等再生用水，建立起畜禽養殖企業的水系循環系統。

4 結語

企業對廢棄物的資源化利用、生態化和低碳化處理已經成為不可逆轉的趨勢，畜禽養殖行業等高濃度廢棄物及廢水治理技術一定會朝著節水、水減排、資源化利用、節能、碳減排和碳中和的綜合考核方向去發展。該探索之路不但有效的將自然再生產、經濟再生產、畜禽養殖糞污處理及節能減排進行了有機結合，而且還將固、液、氣三項進行了有機結合，形成了多系統循環模式，實現了畜禽養殖業節地、節能、節水、減材、減污和減碳“三節三減”的協同共進，在提高畜禽養殖廢棄物資源化用效率，減少污染物和二氧化碳等溫室氣體排放的同時，減少了果蔬、青稞飼料等在種植過程中化肥的使用，提升了土壤的有機質和營養元素。

改良日糧組成和添加相應的益生菌，即可以提高養殖場的生產效率，又可降低畜禽排污系數。該路線不但從源頭減少了溫室氣體排放量和污水產量，還在畜禽養殖糞污的處置過程中充分將其資源化利用，變廢為寶，降低處理能耗和碳排放量，并對產生的二氧化碳進行了碳中和利用，很大程度的實現了畜禽養殖業碳減排、碳中和、廢水零排放和固廢零排放。不但達到了環保治理和固、液、氣三項的節能減排要求，還能美化環境和產生一定的經濟效益，完美實現了種養治的結合與循環。