饮用水水源地畜禽养殖环境保护研究——以三道岭村畜禽养殖为例

张令戈 郑冬

（1. 大连市生态环境事务服务中心，辽宁大连 116000；2. 辽宁省大连生态环境监测中心，辽宁大连 116000）

1 引言

随着我国经济发展和城镇化水平提高，对于饮用水的需求量也日益增加，因此对于饮用水水源地的保护尤为重要。饮用水水源地多数不在城市当中，其周边以村落聚集为主，集约化程度不高，没有成型的地下管网系统，而村民多习惯于散养畜禽，导致畜禽粪便随意外排，将对饮用水水质产生影响。因此，做好饮用水水源地的畜禽养殖环境保护工作势在必行。推行循环经济，通过沼气发电为村民带来实实在在的收益，可以从根本上解决畜禽粪便外排问题，保护好饮用水水源地。

2 三道岭村基本情况

大连市庄河市桂云花满族乡三道岭村位于桂云花乡中部，由原二道岭村和三道岭村合并而成，是桂云花满族乡下属的5 个自然村之一。三道岭村北部毗邻头道岭村，东部与横道河村接壤，南部为桂云花村和岭东村，西部为碧流河，属碧流河套丘陵地域。三道岭村距桂云花乡中心5 km，距庄河市区50 km，305 国道贯穿整个村域。村域面积40 km2；耕地面积11 127 亩，在册耕地4 600 亩，均为旱地；山林面积44 964 亩。

3 现有养殖户污染现状

三道岭村处于山地丘陵区，位于碧流河水库上游，属于水源地保护范围，现状为人口多，受教育水平普遍偏低，人均收入处于低水平，生活条件差，大部分劳动力外出打工，劳务收入成为三道岭村经济的主要支柱，留守老人、妇女、儿童居多，现人均年收入不足万元。

根据环保政策和水源地保护政策，当地养殖业属于受限制产业，但当地仍存有部分农业养殖户，经调查发现，该村现有鸡棚52 座、猪棚1 座，现存栏鸡28 万只、猪1 100 头，产生大量畜禽粪便。这些养殖业废物自然堆放，未进行有效处理。由于畜禽粪便含大量有机污染物，氮、磷营养物以及有害微生物等病原体，已造成当地部分河流水体污染［1］。由于该村位于大连水源地保护区域，环境风险大，急需对当地畜禽养殖废物进行有效和无害化处理。

4 发展沼气工程的意义

建设沼气工程，可以加速农业各部门之间的综合发展，比较充分地利用农业生产收获的能量和物质，可以调节能源、饲料、肥料三者之间的关系，净化环境，减少污染，保护水资源，提高土壤肥力，减少化肥的施用，从而保护农业生态平衡，促进农业发展。

对畜禽养殖场在生产过程中产生的废弃物、废水进行综合利用和有效处理，可以开发生物能源，回收有机肥资源，将治理污染、净化环境、回收能源、综合利用、改善生态环境有机结合起来，走生态畜禽产业化可持续发展的道路，发展绿色生态型畜禽养殖模式。

5 养殖业污染物治理思路

5.1 集中处理，发展循环经济

畜禽养殖粪便的最佳无害化处理技术为厌氧消化处理。厌氧消化过程中产生的沼气可作为一种清洁能源进行利用。近年来，厌氧消化沼气技术在农村地区得到推广，但多为一些微型或小型沼气池，其规模小，技术门槛低，污染物处理效率低，产沼气量小。同时，反应池运行缺乏专人维护，沼气池未发挥应有的作用，许多厌氧沼气池没有正常工作。

为解决上述问题，需进行集中式、规模化厌氧沼气处理。通过采用先进厌氧消化技术，配备专业技术力量进行维护，提高畜禽养殖污染物的厌氧处理效率，稳定增加沼气产气量，同时对产生的沼气进行发电等资源化利用，既解决了农村畜禽养殖污染问题，沼气资源化利用又为农村带来巨大收益。

5.2 建设集中式厌氧消化沼气设施

与村内养殖户签订协议，养殖户将养殖过程中产生的粪便集中堆放，村里沼气站提供专门的粪便收集器，定期收集各养殖户产生的畜禽粪便。收集的畜禽养殖粪便通过预处理装置，进入厌氧消化反应器处理，产生大量沼气，通过纯化，可进行资源化利用。产生的沼渣、沼液则可作为优质的有机肥回田利用。

6 畜禽养殖废物沼气开发利用方案

6.1 开发规模

根据查阅文献资料，畜禽粪便量计算公式为［2-3］：

F＝M×D×α

式中，F 为畜禽粪便年产量，kg；M 为畜禽饲养量，头（只）；D 为畜禽饲养期，d；α 为排泄系数，kg/d。

畜禽粪便产沼气计算公式为：

Y＝F×p×β

式中，Y 为畜禽粪便沼气年产量，m3；F 为畜禽粪便年产量，kg；p 为畜禽粪便干物质含量，%；β 为畜禽粪便产气率，m3/kg。

本次估算采用的各系数见表1。

表1 本次估算采用的系数

按照肉鸡、蛋鸡、肉猪的饲养期不同，结合日排泄系数，初步测算每年共可产生粪便6 000 多吨。按照此规模估算粪便产沼气潜力，每年约产生136 万m3沼气，需要建1 座每天产生沼气4 000 m3规模的厌氧消化反应器。

6.2 沼气站经营模式

6.2.1 纯净沼气供应村民做饭、采暖等能源需求

厌氧消化产生的沼气经过提纯、净化后，可生产出纯甲烷沼气。据分析［4］，在获得有用热值相同的情况下，沼气需用1 元，电力需用1.45 元，薪柴需用2.4 元，因此，沼气作为生活能源最为廉价。按照三道岭村人口计算，每天可消耗沼气约3 000 m3。采用沼气作为便捷燃料，不仅节省成本，还可以解决当地村民燃煤做饭、取暖带来的大气污染问题。

6.2.2 沼渣、沼液用于回田肥料

粪便在厌氧消化过程中可产生沼渣和沼液。沼渣、沼液中不仅保存了植物所需的氮、磷、钾，并且含有丰富的氨基酸、各种水解酶、生长素和沼气发酵菌种等。沼渣、沼液属于迟效与速效兼备，速效多于迟效的有机肥。厌氧消化过程可以杀灭人畜致病病菌、寄生虫卵和部分植物病虫害生物源，因此沼渣、沼液是优质的有机肥。

6.2.3 剩余沼气发电并入国家电网

扣除村民消耗量，剩余约1 000 m3/d 沼气量，可配置120 kW 沼气发电机［5-6］，发电约13 h/d，1 m3沼气发电按1.5 kW·h 计算，可以发电1 500 kW·h/d。

根据国家发展和改革委员会发布的《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》规定，自2010年起，每年新批准和核准建设的发电项目的补贴电价，比上一年新批准和核准建设项目的补贴电价递减2%。发电消耗热量中常规能源超过20%的混燃发电项目，视同常规能源发电项目，执行当地燃煤电厂的标杆电价，不享受补贴电价。辽宁省沼气发电标杆电价为0.597 元/（kW·h）［（2005 年辽宁省脱硫燃煤机组标杆上网电价为0.347 元/（kW·h）］，补贴电价标准为0.25 元/（kW·h）。照此计算电费收入约1 270 元/d，全年可增收46 万元。

7 结论

结合三道岭村的实际情况，提出在当地建立集中式、规模化厌氧消化设施，解决了畜禽养殖对环境的污染问题。厌氧消化过程中产生的沼渣、沼液是优良的有机肥料，可以用到农业生产中，发展生态循环经济。同时，产生的大量沼气通过提纯处理后，既可以作为燃料使用，改善当地散乱燃煤造成的大气污染现状，也可通过沼气发电并入电网，带来稳定收益。这部分收益既可增加当地村民的收入，又可解决厌氧消化设施运行维护管理费用问题。因此，建立集中式、规模化厌氧消化设施，无论是从环境保护还是从经济效益角度来看，都是切实可行的。