6畜禽场大中型沼气工程技术模式与工艺选择-邓良伟

畜禽场大中型沼气工程技术模式与畜禽场大中型沼气工程技术模式与工艺选择工艺选择邓良伟0288523068013032872581Email:[e-mail]农业部沼气科学研究所中国成都亚太区域沼气研究与培训中心第一部分第一部分畜禽场粪污的污染危害简介畜禽场粪污的污染危害简介11大气污染大气污染恶臭:硫化氢、氨、胺、硫醇、苯酸、挥发性有机酸、吲哚、粪臭素、乙醇以及乙醛等。尘埃：刺激人畜呼吸道，可引起呼吸道疾病，影响人畜健康。恶臭气体还会使人产生不愉快的感觉，影响人的工作效率。引起投诉很多。温室气体：CH4、N2O。22水体污染水体污染(1)有机污染物使水质浑浊，水色变黄，气味恶臭；消耗水体中的溶解氧(DO)，有机物进行厌氧分解，产生各种恶臭物质，水体变黑发臭，水质恶化。COD指水体中能被化学氧化剂氧化的物质在规定条件下进行化学氧化过程中所消耗的氧的数量，以每升水样中消耗氧的毫克数表示。BOD水体中微生物分解有机物的过程中所消耗的水中溶解氧的量，以每升水样消耗溶解氧的毫克数表示。一般都以在20℃条件下，培养5天所消耗的氧来表示，记为BOD5。(2)营养物质氮、磷营养物质，长期不断排入水体，使水生生物特别是藻类不断得到营养，大量繁殖，形成一片片“水花”。(3)残留抗生素、激素抗生素的残留不仅影响畜产品的质量和风味，也被认为是动物细菌耐药性向人类传递的重要途径。性激素类促生长剂和甲状腺类激素因易在畜产品中残留而危害人类健康，已被各国禁用。CODCOD1280kg/d1280kg/d万头猪场万头猪场存栏约存栏约57005700头头出栏猪出栏猪1000010000头头//aa粪粪1010t/dt/d尿尿1515t/dt/d冲洗水冲洗水100t/d100t/dTNTN96kg/d96kg/dTPTP40kg/d40kg/d2500025000人人生活污水污染负荷生活污水污染负荷33土壤污染土壤污染饲料中的矿物质、微量元素添加剂所含的铜、锌、砷等重金属经畜禽粪便浓缩后排入土壤,可造成土壤长期的重金属污染。如铜的过量应用将引起植物中铜含量的增高、植物生长减慢、产量降低。牧草地长期、大量施用含高铜的粪污，牧草(干重)含铜15～20ｍg/kg时就可使对铜敏感的绵羊发生中毒。44传播疾病传播疾病畜禽粪便通常含有大量的病原微生物，如黄曲霉菌、沙门氏菌、志贺氏菌等，以及寄生虫，如血吸虫、旋毛囊虫等。目前已有200种“人畜共患传染病”，其中，严重的有89种，可由猪传染的约25种。第二部分第二部分畜禽场大中型沼气工程技术模式选择畜禽场大中型沼气工程技术模式选择畜禽粪污处理沼气工程模式沼气(厌氧)--还田模式沼气(厌氧)--自然处理模式沼气(厌氧)—好氧处理模式畜禽粪污处理技术种类繁多畜禽粪污处理技术种类繁多,,非专业人员很难把握非专业人员很难把握..专业人员混乱的很多专业人员混乱的很多..是是一个战略问题一个战略问题..11沼气沼气((厌氧厌氧))----还田模式还田模式畜禽土壤饲料尿液+粪便农作物安全的肥料一种典型的循环经济模式一种典型的循环经济模式图1-1沼气(厌氧)--还田模式工艺流程图畜禽舍沼气发酵粪尿冲洗水液态有机肥沼气脱水脱硫计量贮气沼气利用站内沼液储存池田间沼液储存池5700头猪作物3700亩饲料1500t/a尿液+粪便冲洗水125t/d沼气500m3/d厌氧消化沼液124m3/dKK20t/a20t/aTNTN35t/a35t/aTPTP15t/a15t/a硫酸钾44t尿素76t过磷酸钙150t物质循环猪舍电900kW.h/d饲料30t/d沼气500m3/d厌氧消化沼气发电饲料加工尿液+粪便冲洗水125t/d余热48kw电600kW.h/d能量循环1.1沼气(厌氧)----还田模式适用范围zz养殖场规模不大，养猪场一般出栏在2万头规模以下，冲洗水量少。z远离城市，经济比较不发达，土地宽广，有足够的农田消纳养殖场粪污的地区，特别是种植常年施肥的作物，如蔬菜、经济类等作物的地区。沼气(厌氧)-还田模式要真正达到营养物质还田-循环利用，污染物零排放，必须解决好四个关键问题。第一个关键：土地的承载力；1.2沼气(厌氧)--还田模式关键表1.2-1欧洲国家规定的土地对畜禽的承载力德国挪威种类承载量(头/hm2)种类承载量(头/hm2)牛3--9牛2.5羊18鸡300-900鸡168猪9-15猪20马3-9表1.2-2一些国家有关土地对厌氧消化残余物营养物质承载力的规定国家最大营养负荷/kgN.ha-1.a-1需要的储存时间/月强制的施用季节奥地利10062月28日-10月25日丹麦2003年前：210-230(牛)140-170(猪)2003年后：170(牛)140(猪)92月1日-收获意大利170-5003-62月1日-12月1日瑞典基于畜禽数量6-102月1日-12月1日英国250-5004法国150美国一450，其后28012表1.2-3我国部分地区畜禽粪污土地承载能力地区土地承载能力上海(沈根祥等,1994)粮食作物：11.25t猪粪当量/hm2.a；蔬菜作物：22.5t猪粪当量/hm2.a；经济林：15t猪粪当量/hm2.a。江苏(王凯军等,2004)大田：N40kg/亩，P2O518kg/亩；大棚：N80kg/亩，P2O532kg/亩。北京(徐谦等,2002)2-3t粪肥/亩表1.2-4(引自陈微等,2009)表1.2-5(引自陈微等,2009)表1.2-6(引自陈微等,2009)第三个关键：沼渣沼液的经济运输距离.第二个关键：要有足够大的沼渣沼液储存装置；表1.2-2，我们提出，至少3个月表1.2-4(引自曾悦等,2004)第四个关键：沼渣沼液施用标准表1.2-6GB18596-2001集约化畜禽养殖业水污染物最高允许日均排放浓度控制项目五日生化需氧量(mg/l)化学需氧量(mg/l)悬浮物(mg/l)氨氮(mg/l)总磷(以P计)(mg/l)粪大肠菌群数(个／ml)蛔虫卵(个／l)标准值150400200808.0100002.0表1.2-5《农田灌溉水质标准》对限制物质规定COD(mg/L)BOD5(mg/L)凯氏氮(mg/L)总磷(以P计)(mg/L)水作旱作水作8060旱作水作旱作150100GB5084-92200300125.0GB5084-2005150200标准洪雅蒙牛、广西农恳沼液利用的尴尬！！！急需制定《沼渣沼液肥标准》？1.3沼气(厌氧)--还田模式优点z(1)污染物零排放，最大限度实现资源化；z(2)可以减少化肥施用，增加土壤肥力；z(3)耗能低，管理方便;z(4)运转费用低等。1.4沼气(厌氧)--还田模式缺点z需要有大量农田利用沼炸沼液，万头猪场需要3000左右亩地消纳，因此受条件限制，适应性不强；z雨季以及非用肥季节还须考虑沼液的出路；z存在着传播畜禽疾病和人畜共患病的危险；z不合理的使用方式或连续过量使用会导致硝酸盐、磷及重金属的沉积，从而对地表水和地下水构成污染；z恶臭以及降解过程产生的氨、硫化氢等有害气体的释放会对大气构成威胁。耗电50kW.h/d运行费12万元/a运行人员4人温室气体CO2,N2O排放投资160元运行费12万元/a运行人员4人温室气体CO2,N2O排放运行费12万元/a运行人员4人温室气体CO2,N2O排放运行费2.2万元/a运行人员1人减排温室气体780t/aCO2,当量产沼气500m3/d1.5典型案例1、安徽淮北洪庄村沼气站发酵原料：周边的顺发养猪场、佳宝种猪场、洪发养鸽场的粪水、粪便。一期工程（2000年3月）建成了600立方米厌氧池和200立方米储气罐各一座。二期工程（2004年底）再建厌氧池800立方米，储气罐400立方米。目前，沼气站日产沼气1500立方米，可供1000户村民正常用气。沼气站的建成从根本上解决了以前污水到处流、粪便到处放的现象，解决了村民生活生产用气，为该村提供了方便，节约了资金。同时沼气站每天产出200立方米沼渣、沼液，用于洪庄村500栋大棚蔬菜种植肥料，生长出的蔬菜被认定为无公害绿色蔬菜。已经稳定运行了6年2蒙牛澳亚示范牧场沼气发电综合利用工程牧场存栏奶牛:10000头处理牛粪:280t/d,尿及冲洗水：360t/d沼气产量:11000m3/d发电量：23000kWh/d沼渣沼液作牧场肥料。集水池:1500m3混合调配池:600m3厌氧消化罐:4×2500m3贮气柜:1000m3沼液暂存池:10m3沼液储存塘:50000m3沼气发电机组(combinedheat-and-powerCHP):1250kWh工艺单元3四川省金堂县竹篙鹏程畜牧科技养殖基地存栏母猪300头，常年总存栏数1500-2500头。粪便排放5t/d,尿排放7t/d，采用干清粪工艺后，粪尿污水排放总量大约30-40t/d。设计建造了有效容积200m3的沼气池，日产气大约60-100m3/d。沼气用于职工食堂煮饭，烧热水、用于职工洗浴，猪洗澡以及煎熬中药。每年节约燃料费1.8万元左右。养殖场内建2个沼液储存池，300m3、150m3。另外，田间建有1000m3的沼液储存池。清除的干粪以及产沼气后的沼渣沼液用于1100亩小叶桉(一种需肥量很大的速生树)的肥料。小叶桉每年需要施肥6次，施用沼渣、沼液以后，仅仅需要施肥2次。每年可节约肥料12万元。目前，干粪和沼渣、沼液还不能满足小叶桉的肥料需要量，养殖场正打算扩大养殖规模，并且再建400m3沼气池。22沼气沼气((厌氧厌氧))----自然处理模式自然处理模式主要是利用氧化塘、土地处理系统或人工湿地等自然处理系统对粪污进行处理图2-1沼气(厌氧)-自然处理模式工艺流程图猪舍沼气发酵自然处理干粪出售或生产有机复合肥粪水达标排放干粪格栅残渣沼气脱水脱硫计量贮气沼气利用2.1沼气(厌氧)--自然处理模式适用范围z适用于离城市较远，经济欠发达，气温较高，土地宽广，地价较低、有滩涂、荒地、林地或低洼地可作废水自然处理系统的地区。z养殖场规模一般不能太大，对于猪场而言，一般年出栏在5万头以下为宜，以人工清粪为主，水冲为辅，冲洗水量中等。2.2沼气(厌氧)--自然处理模式的关键(1)越冬问题；(2)氧化塘是否属于处理系统的认可；(3)排放标准的认可。GB18596-2001集约化畜禽养殖业水污染物最高允许日均排放浓度控制项目五日生化需氧量(mg/l)化学需氧量(mg/l)悬浮物(mg/l)氨氮(mg/l)总磷(以P计)(mg/l)粪大肠菌群数(个／ml)蛔虫卵(个／l)标准值150400200808.0100002.00501001502002503003504004505005506006507007508008501591317212529333741天数/d氨氮浓度mg/L进水出水吸附-生物再生工艺对猪场废水厌氧消化液氨氮去除效果解决越冬问题的新技术：吸附-生物再生工艺不需要曝气、不需要动力、不需要补充碱度。管理方便、运行费用低。02468101214161820221591317212529333741天数/d总磷浓度mg/L进水出水吸附-生物再生工艺对猪场废水厌氧消化液氨氮去除效果2.32.3沼气沼气((厌氧厌氧))----自然处理模式优点自然处理模式优点z投资比较省；z可持续运行z运行管理费用低,不(少)耗能；z污泥量少,不需要复杂的污泥处理系统；z厌氧处理系统基本无臭味；z没有复杂的设备，管理方便,对周围环境影响小,无噪音。2.42.4沼气沼气((厌氧厌氧))----自然处理模式的缺点自然处理模式的缺点z土地占用量较大；z处理效果受气温影响大；z有污染地下水的可能。2.5典型案例1、四川省井研千佛扩繁场粪污处理工程饲养规模：存栏母猪1200头，仔猪3300头清除70%以上的干粪，粪尿、冲洗水量合计40t/d。处理装置容积：集粪池30m3沉淀池20m3净化沼气池450m3,兼性塘2000m2好氧塘1300m2水生植物塘1500m2人工湿地600m2表2.5-1厌氧-自然处理模式处理某规模