“畜-沼-果”粪污绿色循环利用模式案例

董壮丽，刘佩，任灵肖（辛集市农业农村局）

辛集市是生猪养殖大县，近几年来畜禽粪污治理工作一直是重点和难点问题，按照国务院办公厅《关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》要求，辛集市积极构建了覆盖全市的畜禽养殖废弃物资源化利用体系机制。 其中“畜-沼-果”畜禽粪污绿色循环利用模式起到了良好的示范作用。 这种模式是以大型粪污集中处理中心依托专利厌氧发酵技术，以畜禽粪便、秸秆等有机废弃物为原料生产生物有机肥， 用于梨果等的种植， 生产的沼气用于周边工业的利用能源。

辛集市田家庄粪污集中处理中心采用“畜-沼-果”畜禽粪污绿色循环利用模式成效明显， 该中心由河北博能盛诺生物质能源科技有限公司建设， 依托自有专利厌氧发酵技术， 对田家庄乡及周边7 个乡镇的畜禽粪污、 农作物秸秆及餐厨垃圾等进行处理。 年处理粪污25.55 万吨， 实现30000 亩农田种植秸秆等废物综合利用， 年产360 万立方米沼气，年产10000 吨生物有机肥。 沼气输送至临近工业企业 （辛集市银叶制品有限公司） 作为清洁热力能源； 沼液生产浓缩叶面肥或通过滴灌输送农田； 生物有机肥用于周边7000 亩果树种植， 自有生态梨园150 亩，年生产优质水果90 万斤。

粪污集中处理中心收集畜禽粪污、农作物秸秆等有机废弃物，通过调节池搅拌系统进入提升泵到达厌氧罐，在厌氧罐经过充分厌氧处理，消除有害菌， 产生大量的植物抗生素和有益菌，最后生成沼气、沼液和沼渣。 沼渣加工成生物有机肥，施入果园、农田，可有效改良土壤，提高作物品质。 沼液通过管道进入沼液储存池，按15%比例稀释后，用于周围农田、果园、菜园、苗圃等灌溉施肥；或生产浓缩叶面肥。

沼气通过净化提纯达到天然气标准，天然气经压缩可供应半径100公里以内的天然气加气站或销售给当地生产企业作为清洁能源外，还可作为政府的民生工程用于周边乡镇居民生活供气。

一、模式优势

一是粪污处理过程密闭， 处理过程清洁环保，无二次污染，保护环境。 二是解决了中小型养殖企业和农场主的养殖废物处理的困扰。 三是畜禽粪便的环保处理， 有效地杀灭病菌、病毒、寄生虫卵、减少人畜病害，减少疾病和流行病的发生。 四是改良土壤，疏松肥沃。 减少化肥使用的同时， 生物肥内部的大量有机成分和微生物可以高效疏松板结的土壤，协助释放土壤内的营养成分，从而使土壤能更加疏松和肥沃。 五是健全农村和城市生活垃圾的处理体系，形成良好的环境循环。

二、工艺技术特点

采用以“CCSR”（高浓度复合原料分层次厌氧反应器） 为核心的能源生态型厌氧发酵工艺。 优化了固菌回流、提升式仿生菌床、分段分温及动态发酵等新工艺， 克服了常规反应器的缺点，加快发酵速度；促使消化反应速度及产气率进一步提高，从而缩短发酵周期。 在同等条件下，可使厌氧效率提高20%以上。

三、模式特点

一是整个反应器的发酵浓度较高， 最高发酵浓度在15-17TS%左右，物料在整个反应器内呈现固态；二是采用高浓度活塞式进料设备，顶部进料，底部排渣，物料呈现多层发酵后排出， 克服了物料发酵短路的问题；三是发酵原料适应性更广，可实现全秸秆和全畜禽粪便发酵或任意比例混合发酵； 四是沼液可全部回流再用，能耗低，操作简便，杜绝了常规厌氧发酵所产沼液无法处理的问题；五是沼渣呈现固态（如污泥状），一般不经固液分离即可直接

!用于农田施肥或制作生物有机肥用；六是结构紧凑、占地少，省略了其他工艺庞大的沼液储存池等设施；七是高浓度发酵及智能破壳、增温、排渣设计，省略同类沼气工程中必须使用的固液分离设备、 一级二级提升设备、 机械搅拌破壳等高能耗动力设备，使能效比最大化。

四、工艺流程

（一）原料的预处理系统

农作物秸秆首先经过预处理，利用秸秆专用粉碎机将秸秆粉碎揉搓至小于5 厘米。 粉碎后的秸秆、收集的鲜猪粪、牛粪汇入进料池，通过搅拌， 使其干物质浓度维持在10%左右的范围内， 以利于后续厌氧发酵的进行。 之后由专用上料设备送入厌氧发酵罐内进行厌氧发酵。

（二）厌氧发酵过程

从养殖场收集的粪污及秸秆经预处理后被定时定量地输送到厌氧发酵罐。 厌氧发酵罐顶部设置有进料管， 搅拌好的均匀原料通过泵打入厌氧发酵罐内进行发酵。 在冬季为防止进料温度低，影响发酵温度，造成厌氧发酵罐内温度的降低，需利用发电余热作为加热源来为厌氧罐增温，减少对发酵温度的冲击，维持中温发酵的条件， 并使昼夜温差不超过1℃。 原料进行厌氧发酵，产生的沼气经脱水、 脱硫等设备净化后进入贮气柜， 然后用于工业锅炉燃烧用能及发电自用。 沼渣排入沼渣贮池，用于生产有机肥，供果树施肥；沼液流入沼液贮池，再经浓缩处理后生产叶面肥， 用于果树喷淋施肥。

（三）沼气的储存

稳定工作状况下， 每天可产沼气10000 立方米左右。 沼气经计量后进入到容积5000 立方米的柔性气柜。 双膜柔性气柜适用于各类气体的储存和恒压。 它是由双层特殊的、柔软的高强聚酯纤维膜和控制、操作系统联合制造而成。 内膜用于储存各类气体， 外膜用于恒压控制和保持形状。 它具有以下特点：造价低，寿命长，安全性高，自重轻，安装容易，使用简便，全自动控制，无需维护，无水操作，不会结冰等。

（四）沼气的净化与利用

沼气的净化一般包括沼气的脱水、脱硫和二氧化碳。

1.沼气的脱水采用重力方法，并在输送沼气管路的最低点将管路中水蒸气排除。

2. 沼气脱硫采用干式脱硫剂脱硫。 脱硫后达到用于能源直接燃烧的沼气中硫化氢浓度应低于20 毫克/立方米。沼气作为清洁高效能源，其热值为2.1×104 焦耳/立方米，将脱水、脱硫后的沼气贮存于气柜中，供工业锅炉用能及发电自用。

（五）沼肥的综合利用

生产的厌氧发酵残余物沼渣肥固液分离后用于生产有机肥； 沼液经10 倍浓缩后制作成叶面肥。 有机肥、叶面肥用于周围果树的施肥、喷淋，促进果树的生长发育，提高产量和质量。 施用肥料在提高种植收益的同时，改善了农业生产环境，消除了污染， 降低了工人生产过程中的劳动强度。 沼肥的综合利用实现了整个生产过程无废弃物排放（即“零排放”）， 实现了物质循环的合理利用。

该公司与京东牵手合作，于2018 年签约“京东农场项目”，依托京东供应链、物流、大数据、营销、金融和技术能力， 按照京东农场全程可视化溯源体系， 完善农田生产和管理标准体系，实现“畜-沼-果”绿色循环利用生态农业。