一种解决禽畜粪便的循环厌氧发酵系统

徐列 毛盾 蔡玉新 程军 曾令东 尚卫东

摘   要：近年来，随着我国经济社会的快速发展，我国对养殖业的发展具有高度的重视，也使养殖业的规模逐渐地扩大，畜禽粪便产生量急剧增多，大量的畜禽粪便随意处置既污染了环境，又对农村、养殖地周围居民的健康构成严重威胁，已成为社会的一大公害。合理处置畜禽粪便、保护生态环境已经成为我国和世界各城市所共同面临的重大环境问题。

关键词：禽畜粪便  循环厌氧发酵系统  社会需求  经济效益

中图分类号：X713                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）08（a）-0076-02

1  发展背景

1.1 社会发展需求

长期以来，国内尚未建立完全统一的畜禽粪便处理设施，也未能对其进行有效利用。由于畜禽粪便的高效处理和资源回收需要较大的资金投入和较强的技术支撑，目前国内仅有少数集中养殖点对畜禽粪便进行了简单低效的沼气发酵处理，多数集中养殖点的畜禽粪便仅进行了简单地集中堆放，严重污染了周边生态环境，不仅浪费了畜禽粪便中含有的可利用有机物，也大大影响了人民生活和当地经济发展。因此，必须统筹建立区域集中的畜禽粪便处理设施并回收其中的能源和资源。粪便不经任何处理露天堆放，天长日久会自然发酵释放出大量有害气体，污染空气;成为细菌繁殖和传播疾病的传染源，直接影响到河流水质及周围农村的正常生产生活，引发的环境问题日益突出和明显。

1.2 公共卫生安全的需要

近年来由于人畜共患病，如疯牛病、禽流感、SARS的猖獗传播，促使人们充分意识到畜禽粪便污水治理的重要性和必要性。而厌氧消化（沼气）技术则是防治人畜共患病的重要手段和措施之一，如：四川发生猪链球菌传染病时，建设沼气池的猪场大部分都没有发生猪链球菌传染病;而粪污均未经过沼气发酵处理的猪场，有很多都发生了猪链球菌病传染现象。

1.3 畜禽養殖规模化发展的需要

规模化养殖可促进我国现阶段农业生产结构调整，增加农民收入，是畜禽养殖生产力进一步发展的客观要求，有利于加速畜禽养殖生产的专业化、商品化、现代化进程，是我国现代农业在市场竞争形势下的必然趋势。规模化养殖场则采用先进的养殖和管理技术，能大大提高畜禽养殖生产效率和饲料转换率，保证产品质量，降低生产成本，从而增加经济效益。但是，集约化的饲养方式也造成了畜禽粪、尿过度集中和冲洗水的大量增加，如果不对其进行妥善处理，就会给环境带来严重污染。

1.4 农村环境保护和生态农业建设的需要

党的十八大首次提出了生态文明建设目标，生态农业是生态文明建设的重要内容之一。根据《国家环境保护“十二五”规划》要求，“提高农村环境保护工作水平”是完善环境保护基本公共服务体系的重要内容之一，主要措施包括：提高农村生活污水和垃圾处理水平;提高农村种植、养殖业污染防治水平，推动生态农业和有机农业发展;实行农村环境综合整治目标责任制，实施农村清洁工程等。

通过厌氧消化工艺治理农村养殖业的粪便污染，所产生的沼气可发电提供清洁电能，所产生的沼液用作液态有机肥，所产生的沼渣经堆肥后制成固态有机肥，可推动有机农业和生态农业的发展。有机废弃物资源化处置既是养殖业污染防治的重要措施，同时也将推动当地的生态农业和有机农业发展，符合国家生态农业和生态文明建设政策。

1.5 国家能源结构调整的需要

人类正面临着发展与环境的双重压力。经济社会的发展以能源为重要动力，经济越发展，能源消耗越多。尤其是化石能源消费的大量增加，人类将面临两个突出问题：一是带来的环境污染日益严重，二是地球上现存的化石能源即将枯竭。世界上许多国家尤其是发达国家早已意识到发展清洁可再生能源的重要性，纷纷从法律和政策层面对可再生能源的发展给予引导和支持。随着我国经济水平的不断提高，能源的消费日益加大，国家开始高度重视可再生能源的发展，制定了相关的法规与政策，给有机废弃物资源化处置工程带来了巨大的机遇。

2  厌氧发酵系统原理

2.1 系统简介

采用先进的厌氧发酵处理工艺，遵循循环经济的理念，使有机废弃物变废为宝，产生新的燃气能源和有机肥，进而使有机废弃物得到充分的综合利用。有机废弃物的发酵处理也符合国家农业发展的产业政策，有机废弃物资源化处置工程建成后将进一步带动项目地周边环境治理，减少向环境的总碳排放量，对推进产业结构调整，创造良好的生态环境，具有十分重要的意义。

2.2 系统原理

通过对中温厌氧发酵环境的温度、pH值、微生物等的精确控制，使其发酵出最多的天然气，同时使得生成的沼液循环利用，加工成有机化肥。运行原理详见图1所示。

说明：外部收集而来的粪便通过粪便入口倒入混合池中，通过控制沼液池回流管中回流来的沼液，使其充分融合，调配混合池中的粪便达到最佳发酵浓度条件;混合池中的粪便抽入中温厌氧发酵罐中，厌氧罐中能调配粪便溶液的发酵压强及pH值;发酵生成的天然气通过沼气泵抽入沼气提纯装置中，沼气提纯装置通过脱硫、脱水、计量等技术，生产成纯正天然气，直接并入市政管网，同时，循环保持了厌氧罐内的温度;发酵完一段时间后，将中温厌氧罐内的沼渣通过脱水器脱水后直接生成有机化肥，而厌氧罐中的沼液抽入沼液池中，沼液可以直接用于农田灌溉，同时也可以二次利用回流入混合池中调配粪便浓度。

3  经济和社会效益

厌氧发酵所需的原材料为养殖基地所排放的有机废弃物，成本可忽略不计，通过厌氧发酵产生出的天然气，纯度高，可直接并入市政管网，供不应求;加工出的农用化肥，可直接用于市场销售，剩余的沼液，可直接灌溉周围农田。只需投资生产设备及制造成本，几年就能回本增效。

集中养殖在给当地带经济效益的同时，由畜禽粪的随意堆放和外排给当地带来的是危害环境的社会问题。对周边的畜禽粪便进行集中收运处理处置，能有效减少疫病传染，从而提高健康水平，减少公共卫生的事件的发生。通过工程建设对其他规模化养殖场具有积极的示范作用，对于促进当地经济持续稳定发展、改善投资环境，吸引外资都具有及其重要的意义。因此，本环境保护工程的实施建成，将改变养殖基地周边环境面貌，为地区经济繁荣、社会稳定、生活便利创造了良好的条件，其产生的社会效益是无法用货币来量化的。

参考文献

[1] 管志云，邵敏，刘玉坤.畜禽粪便厌氧发酵技术分析[J].今日畜牧兽医，2018，34（11）：60，59.

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[3] 杜倩.厌氧发酵系统中消化液循环利用试验研究[D].东北农业大学，2010.