畜禽养殖废弃物资源化利用

    资源是人类赖以生存和发展的基础,是经济社会可持续发展的重要的物质保证。而随着经济的发展,资源约束的矛盾日益凸显,一些主要原材料、能源、水、土地纷纷告缺,资源的利用与保护再次成为人们关注的焦点。

    改革开放以来,中国经济发展取得了举世瞩目的成就,但粗放型的经济增长方式并没有根本转变,资源约束矛盾日益突出,环境压力越来越大。资源、环境对经济发展的制约已成为我国全面建设小康社会最突出的问题,随着人口增加和工业化、城市化进程加快,资源消费强度将进一步加大,必须加快转变经济增长方式,提高资源利用效率。

2017年5月31日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(国办发201748国家发展改革委农业部办公厅关于整县推进畜禽养殖废弃物资源化利用的通知(发改办农经20171352),2018--2020年,重点选择200个以上畜牧大县开展畜禽污染处理和资源化利用设施建设。中央投资重点支持大型沼气工程。以规模养猪场粪污处理和沼气利用并重的厌氧发酵模式为重点,支持专业化企业和规模养猪场建设厌氧消化装置500立方米以上大型沼气工程,兼顾清洁能源和有机肥料生产,实现“三沼”充分利用。

    规定要求要把节约资源作为基本国策,发展循环经济,保护生态环境,加快建设资源节约型、环境友好型社会。随着集约化和机械化程度的提高,规模化养殖场不断的在增加。畜牧业在极大丰富居民食品供应、增加农业产值的同时,由于多数养殖场对畜粪便没有进行无害化处理,更没有进一步的资源循环利用,导致环境恶化,病原菌扩散传播,能源浪费,已成为超过工业污染的重要污染源,引起全社会的关注。大量畜禽排泄物处理已成为一个亟待解决的新问题。其产生的环境危害主要表现为畜禽养殖场排放的污水、粪尿及恶臭气体等对水体、大气、土壤、人体健康及生态系统所造成的直接或间接的影响。由于畜牧业所产生的粪污等资源性物质成为污染源,对周边水体、土壤和空气的污染十分严重,在破坏环境、直接威胁人类健康的同时,也制约了畜牧业的可持续发展,影响社会主义新农村的建设。中央《关于推进社会主义新农村建设的若干意见》中强调要大力开发节约资源和保护环境的农业技术,重点推广废弃物综合利用技术、相关产业链接技术和可再生能源开发利用技术。畜禽粪便的综合利用可将粪便转化为可再生能源,对资源节约和环境保护起到重要作用,可以促进农业循环经济的发展和畜牧业的可持续发展。

    养殖业的发展在改善人们的生活,促进经济发展的同时,也带来了严重的污染问题。畜禽粪便对环境的污染主要表现在三个方面,即水体污染、大气污染和土地污染。

1.水体污染

    畜禽粪便每年向水体排放的污染物的量是非常大的。据国家环保总局南京环科所和上海市对上海集约化畜禽养殖场粪便进行的调查,畜禽粪便进入水体的流失率高达25%~30%,据此保守估算中国畜禽行业的COD排放量已接近全国工业废水的COD排放量。另外,中国氮肥的正常流失率在8%~20%,磷肥的正常流失率为5%,按此计算,畜禽粪便氮、磷的流失量大于化肥的流失量,约为化肥流失量的122%和132%。因此,可以说,畜禽养殖污染正日益成为中国水体污染的主要因素。大量的氮、磷等营养元素排入水体后,会造成严重的水体富营养化问题。水体富营养化的危害主要表现在以下几个方面。

1)对农作物危害

    用富营养化的水灌溉(蛮灌)农作物,特别是水稻,会抑制稻根伸长,能使育秧期发生倒苗、腐烂,易被水冲走,在稻田产生大量水绵,缠绕稻株,直接影响水稻生长发育。水稻生育期中用富营养化水灌溉,会造成水稻由于氮过量,而出现倒伏、徒长、病虫害增多和成熟不良等现象。另外,水中含有机质过高,会使土壤还原性过强,硫化氢、甲烷和有机酸产生过多,造成水稻的生理障碍,影响水稻对养分吸收。

2)对水源的危害    

    在水源中,若植物营养元素氮的含量较高会使水中NO2-N、NO3-N相对增加,而水中NO2-N、NO3-N对人畜是有害的,尤其可导致婴儿、胎儿变性血红蛋白增高,丧失输氧能力。同时NO2-N对人畜有致癌作用。就富营养化对自来水及工业用水源的影响而言,富营养化水影响水厂供水能力,造成沉淀池的污泥激增,沉淀效果降低,PH值上升,可使PH高达9以上,供水厂中的凝聚处理较为困难,必须增加凝聚剂用量,从而增大供水厂的成本。富营养化水由于含有大量浮游生物,有的浮游生物能直接产生臭气,或待其死亡后,由微生物分解其残体而产生臭味,不宜作为饮用水,这样造成供水困难。富营养化的水由于生长有大量的藻类,这些藻类残体沉入水底,分解时造成底层的无氧状态,而使水体底层中的铁和锰被还原,溶解增加,在氧化条件下水显红色,对自来水及工业用水源产生严重影响。

 (3) 破坏水产资源,造成鱼类窒息或中毒死亡  

    在适宜的气温与阳光下,富营养化的水体中便会发生以蓝藻和绿藻为主的藻类的大量繁殖生长,此时水面上出现一片片“水花”,或叫“藻花”,若发生在海洋称为“赤潮”。发生水花的水域和发生赤潮的海域往往伴随有死鱼事件。水花和赤潮发生过程中,产生的主要的生物毒素之一房蛤毒素能毒死鱼和家畜。若水库、河湖、海湾等水体富营养化时,就会使藻类过量繁殖生长,这些藻类在白天进行光合作用,使上层水溶解氧大大增加,可能达到饱和的水平,但是到了晚上藻类要通过呼吸作用消耗水中的溶解氧,加上浮游生物残体的分解消耗,水中的溶解氧迅速降低,从而导致鱼类缺氧窒息死亡。

 (4) 促使湖泊老化

    在富营养化的湖泊中,由于大量繁殖生长浮游藻类,造成一些以食用浮游植物为主的水生原生动物、贝类等大量增殖生长。这些水生原生动物、贝类的排泄物、残体和过剩的浮游植物残体伴随着流入湖泊的泥沙一起不断在湖底堆积,使湖床逐渐增高,湖水变浅,这样造成湖泊老化,向沼泽转化。

5)富养化对水体的感官性状的影响  

    富营养化的湖泊、河、水库等水体,由于磷、氮的增多,藻类大量繁殖生长,直接使感官性状恶化。

 (6) 富营养化水对家畜健康的影响

    富营养化水往往携带许多病原菌,会导致家畜传染病流行。当水源被病源微生物污染后,可引起某些传染病的传播与流行。例如猪丹毒、猪瘟、副伤寒、马鼻疽、口蹄疫、结核、布氏杆菌病、炭疽、钩端螺旋体病、土拉伦斯菌病等。水源受到大量的或经常性的污染时,就极易造成传染病的介水流行。例如水禽的传染病发生,常是急速传播,全群几乎同时发生。

2. 大气污染

    畜禽养殖场刚排出的禽畜粪便含有NH3H2S、胺等有害气体,在未能及时清除或清除后不能及时处理时其臭味将成倍增加,产生甲基硫醇、甲硫醚、二甲胺及多种低级脂肪酸等有恶臭的气体,不仅危及周围居民的健康,而且也会影响场内禽畜的生长。同时养殖业还排放有大量的温室效应气体CH4。作为温室效应气体的主要成分之一,其对全球气候变暖的贡献率大约为15%,其中70%来自于农田土壤活动、农作物秸杆燃烧及禽畜养殖业等三方面。

3. 土地污染

    由于大量的畜禽粪便得不到及时有效的处理,所以很多粪便被堆放在养殖场附近的土地上,长时间的堆放就会对土地造成污染。据资料报道,北京有大中型畜牧场2500家,蛋鸡场901个,因堆粪占据土地1200公顷。许多堆粪场附近的农田由于粪水的直接侵蚀使数千公顷的农田失去生产价值。此外粪尿中大量氮、磷渗入地下,使地下水中硝态氮、硬度和细菌总数超标。

    大中型沼气工程是一个有效处理畜禽粪便的环境保护工程,是一个提供干净、便利燃气的能源工程,是一个实现废弃物资源化、生物质多层次利用,促进农业生态良性循环的生态工程,是实现中国农业的可持续发展的一个重要环节和技术措施。建设大型沼气处理装置和沼气发电可以从根本上改变环境污染的现状,作到经济可持续的发展,达到有效解决畜禽糞便对环境的污染和实现畜禽糞便资源化综合利用及可再生能源开发二个目的。实现农业与畜牧业的生态循环发展经济模式。

 

【工艺流程】


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

【工艺特点】

    项目工艺技术以高新技术为依托,本着“资源化、无害化、减量化、综合利用”的原则,选择适合项目单位集约化养殖业的进一步发展,构建促进物质和能量循环利用的工艺模式,以实现养殖场废弃物综合利用及污染物防治的目的。

1、资源化

    畜禽粪污是一种有价值的宝贵资源,充分利用畜禽粪污资源是污染防治的重要原则。畜禽粪污经处理后,可以产出再生能源(沼气)有机肥具有较好的经济价值。

2、无害化

    采用先进的二相式发酵技术及中温发酵工艺,使粪尿中的有机污染物最大限度地转为沼气,并基本杀死致病菌,为发酵产物的资源化利用提供了保障。另外,项目将采用沼液贮液池处理沼液,有效控制周边的污染负荷排放。

3、综合利用

    依据物质循环、能量流动的生态学基本原理,养殖场生猪粪污等废弃物经无害化处理后,沼液经污水处理系统处理后可以实现灌溉或中水回用实现循环使用;沼气可用于猪场生产或居民燃气使用,实现生态系统的良性循环。项目的整体工程是一个变废为宝,资源全面综合利用的生态化工程。

4、综合效益

    兼顾环境效益、社会效益、经济效益,将治理污染与资源开发有机结合起来,使猪场粪污治理工程产出大于投入,提高生猪粪污等污染物处理工程的综合效益。

5、技术可靠

    遵循技术先进、工艺成熟、质量可靠的原则,在设计中吸取国内外先进的处理工艺和施工技术,使工程达到国内先进水平。

    

                                                     

【现场施工照片】