规模猪场利用沼气发电的研究

蒙善朝

(南宁市水产畜牧兽医技术推广站,广西南宁 530001)

规模猪场利用沼气发电的研究

蒙善朝

(南宁市水产畜牧兽医技术推广站,广西南宁 530001)

沼气发电是对废弃能源加以综合利用的重要新型技术，在经济发展水平较高的国家已经得到大范围的普及和推广，国内对该项技术的运用和发展已经过了30几个年头，然而针对沼气发电的研究仍需继续深入，尤其是基于利用规模猪场沼气发电的得失意义值得我们深入研究。随着社会总体经济水平以及科学技术的不断发展，人们的生活观念出现了重大改变，对规模养猪利用沼气发电的经济效益和社会效益越来越重视。本文通过对南宁市当前规模养猪以及沼气发电的现状初步了解，探究有效促进规模养猪利用沼气发电的可持续发展对策，为南宁市更好地构建规模养猪利用稳定的生态循环发展模式，为平衡两者的经济效益和社会效益提供积极的参考对策。

规模猪场 用 沼气发电 研究

1 南宁市规模猪场粪污处理和利用的现状

基于加快养殖污染整治进度，把南宁市畜禽养殖环境治理推向深入，在全市范围内要求将其列入减排任务的养殖场、新（扩、改）建和得到政府资金扶植的规模养殖场必须要配套建设粪污治理设施，并关停养殖环境恶劣、治理无望的养殖场。3年来，实际整治养殖场528家，包括499家治理，29家关停，治理工程共新建沼气池48 250，避雨式干粪堆积池12 790，雨污分离沟67 000 m、林业用地2 266.67，用于消纳养殖场产生的干粪、沼液；建设有机肥生产厂3个，生产有机肥3.634万t，关停养殖场共拆除猪舍11 373，削减养殖存栏量9 000头。南宁市对于规模养殖场粪污的利用情况：（1）对养殖场进行标准化改造，降低用水量，改水冲清粪为干式清粪、改无限用水为控制用水、固液、雨污及干湿实现分离；（2）高床漏缝水泡粪技术的应用，饲养肉猪基本不用水冲栏舍，能大大降低用水量，一头猪平均节省用水0.5；（3）沼气发电技术的应用：青秀区沙江安可骞猪场是南宁市第一家使用沼气发电技术，而且还采用自动发电自动排渣系统，能为猪场解决90%的电能；（4）粪污的资源化利用，粪污农业利用是当前最有效、最省钱的处理方式，即能消纳规模养殖场产生的粪污，又能为种植业提供肥料，同时，还能产生可观的经济效益，达到了环境效益、经济效益双赢的目的；（5）工厂化污水处理系统的应用示范，经过沉沙、厌氧、曝气、再沉淀等一系列降解过程污水达标后直接排放到外界，为规模养殖场提供更多的治污模式。

2 规模猪场利用沼气发电的优势

沼气发电是随着大型沼气池建设和沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术，它将厌氧发酵处理产生的沼气用于发动机上，并装有综合发电装置，以产生电能和热能。建立在沼气的基础上进行发电的形式具备安全、环保以及高效等多重优势，属于较为普及且经济性较高的绿色能源，有助于降低沼气系统工程对环境造成的污染，控制温室气体的排放量，实现废弃资源的循环利用，使之变成新的使用能源，不仅能够带来显著的经济效益，而且很大程度上保护了人类生活的环境。

3 沼气发电的技术工艺流程

猪场养殖场产生的污水以及粪污等固体物经过厌氧的发酵及时处理后形成沼气，然后经过脱硫以及汽水分离等流程，才可以利用沼气进行发电。通过将沼气和空气根据特定比例进行混合，利用涡轮增压装置将其输送至发动燃烧室，借助电子控制的技术，选择闭环自动化的调节混合空气燃比驱动的发动机，借助发动机的力量把机械能变换为电能，让沼气发电机组进行有效发电，并把发出的电能传输至控制系统，进而输送至电力网络系统，最后环节将其输送至电网，实现沼气发电[1-3]。在这个过程中，发电机循环冷却水的系统主要工作体现在：经过热水泵把60℃的循环冷却水送至发电机的缸套换热器，接着把它输至版式的换热水器中，把水-空散热器A同水-空散热器B空冷开始热交换，最终将其输至发电机内专门负责废气余热的交换器内部开始热交换，然后把循环冷却水加热至约为90℃，然后这部分的热水会被直接运送至其他地方加以利用[2-3]。

4 沼气发电的成本和日常维护及效益分析

按照相关资料并综合沼气发电的现状，南宁市利用沼气发电的成本以及日常维护消耗电能最少是需耗费0.7元/度或以上，大约高出市场面用电价格的0.12 元，虽然会消耗一定的费用对猪场养殖各项内容给予养护，但是以南宁市目前沼气发电的效益看，通过设施完善和粪污处理技术的广泛利用，沼气发电37万kW·h，增收22.2万元，生产沼气441万，燃料节支573.3万元，利用猪场养殖产生的粪便进行沼气发电，并加以综合性利用不只是能够产生理想的经济效益，并且能为南宁市规模猪场养殖带来更大的社会效益。根据研究子资料显示，2200的沼气池，每1的沼气池每日能够产气0.3，每日可产660沼气，每年就可产沼气24.09万，每13的沼气就能够实现发电1.5kW，每年可以发电达361350W，每日发电可达990kW。通过这样的方式实现经济发电，不只是增加本市区的经济效益，推进南宁市经济的可持续发展，而且对于保护社会环境以及节约社会资源具有重要的意义，有助于平衡社会效益以及经济效益两者间的关系。

5 存在的问题

5.1 猪场布局不科学，沼液处理难度高

受到过去时期传统养殖方式和养殖局限用地的因素影响，加上部分养猪户环保观念落后，在养殖过程中注重环保的意识淡薄，养猪场人畜混居的情况较为普遍存在，不同村镇的猪圈、牛舍同住宅相邻，甚至有些的房前屋后都是猪舍。尤其是城中村的畜禽养殖，受人口居住密度大，养殖场地狭窄，粪污处理不当等因素影响，污染较为严重，对周边群众的生活造成影响。在满足相应的沼气发电条件后，大量的沼液和沼渣也会随着电能的产生而相应产出，处于长期的浸泡及发酵等，猪粪为主的固体类污染物同液态的物质大致处于相对稳定的融合状态，难以将它们通过机器进行分离，大部分的沼液经过不完全的分离后仍然被排入贮存池内，使得沼液难处理的问题一直制约着猪场环境的净化[1]。

5.2 基础设施建设不完善，高浓度的沼液易产生二次污染

虽然绝大部分规模养猪场都建有沼气池，但有些养猪户是建的10～20ffffed户用沼气池，这类型的小沼气池只适用于养3～5头猪的散户，对规模养殖户来说其消耗的猪粪有限，并且夏天不能完全解决规模养猪户的粪污问题。另外有些家庭的沼气池年代已久，沼池的防护功能低下，基础设施破旧常发漏水漏气现象，需要改造或重建。同时针对小型规模养猪户来说，目前沼气的主要用途是家庭做饭，没有用于猪场保育舍保温，沼气池所产生的气量较大，利用率不高。沼液利用也不够，有的养殖场直接向沟渠排放，导致某地区的局部地方的沟渠及池塘富氧化现象严重，不利于水生态环境的维持。

5.3 选择较为彻底的方式处理猪粪污染，但可行性不高

选择工业化的猪粪治污方式会需要投入较高的成本，其环保设施投入通常需要在150万元以上。根据相关资料得知，一个万头猪场其污水处理厂正常运行达标排放，每年运行成本在10万元以上，这需要耗费较高的投入成本，对于养猪业而言无疑是一笔大开支。南宁市“十二五”养殖减排任务的规模场，是以2007年农业污染普查为依据，都是旧场，配套建设不完善。减排没有专项建设资金，规模场粪便污水治理设施建设工程大、投资大，目前大部分是由业主自筹资金，困难大；部分规模场周边土地消化面积不够，土地受纳合同因各种原因未能签约，影响任务完成[2]。

6 对策措施

6.1 扩大宣传，提高全民对沼气全面综合性利用的意识

注重对沼气利用与污粪处理重要性的大力宣传，通过以“美丽南宁、清洁乡村”为契机，积极倡导清洁猪场规模经营的养殖模式，在社会上形成良好的减排治污氛围。提高养猪户全民对环保及综合性利用沼气的意识；综合性利用沼气有助于高效处理猪场产生的粪污，及时处理养殖产生的问题，促进养猪场的内部及周边环境的改善，对构建健康循环的生态环境具有积极的促进意义。所以政府部门应积极倡导养猪户综合利用沼气，促进沼气功能的多样化发挥：养猪场通过利用沼气发电产生的冷却水，通过输入管道为猪场保温，或者是通向农舍管道为发电或是炊事燃烧提供有利的条件；政府定期组织相关人员深入各大村镇加强对猪场规模经营的整治和宣传，在社会上营造良好的舆论环境，倡导“谁污染、谁治理”的原则，对全市的养猪户提出相应的要求，必须按照规章制度办事，不可私自排放猪粪污水，避免对环境造成严重的污染[3]。

6.2 科学规划养殖布局，实现可持续发展

按照“两型社会”发展的客观要求，遵循经济发展和环境保护并重的理念，遵循适度规模、畜地平衡、总量控制的原则，并根据新出台的《南宁市畜禽养殖禁养区和限养区划定》，在全市范围内清理禁养区和限养区内的养殖场，同时积极倡导广大养猪户实现健康高效地发展养殖小区，鼓舞发展符合自身发展状况的规模养殖。注重对沼气发电的综合研究，推进沼气能源多元化的利用模式；积极构建良好的典型形象，让不同养猪户亲身体验治污后综合利用沼气的经济性，这样才有助于调动他们积极参与这项工程的研究。

6.3 积极推进生产方式的创新和转变，构建稳固的技术保障

规模养猪应选择新技术及新工艺来降低粪污的排放，大力推广各种环保养殖新技术，为实现标准化、规模化的养殖模式不断努力，加大对规模养猪户知识教育和培训的力度，普及沼气综合利用以及环保的理论知识，倡导其在实践工作中落实相关的制度要求；并提供必要的技术理论指导和技术，以及时处理养殖活动中存在的问题，积极推进规模养猪生产与经营方式的转变和创新。促进沼气发电效益的最大化。对小型养殖户要建设与其养殖规模相适应的沼气池，建设好“四池一塘”（四个分级发酵池，一个氧化塘）粪水处理系统，对粪污实行干湿分离，粪水经发酵实现无害排放，干粪可用于制作商品肥料或养殖蚯蚓，实施生态循环养殖模式。

[1] 桑磊，周丽娜，邓欢.畜禽养殖业废水处理技术研究与应用[J].中国资源综合利用，2010，4（2）：118-124.

[2] 胡启春，李谦，潘科，等.适应生猪优势区域的沼气工程发展分析[J].中国沼气，2010，9（4）：135-148.

[3] 邓良伟，陈子爱，龚建军.中德沼气工程比较[J].可再生能源，2011，8（1）：158-164.