利用沼气技术治理大中型畜禽场污染
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利用沼气技术治理大中型畜禽场污染
利用厌氧消化技术处理工农业有机废水,制取沼气(主要成分是甲烷),治理污染,减少温室气体排放是目前我国处理有机废弃物的一项重要的技术选择。
利用厌氧消化技术处理禽畜场有机废弃物也是对废弃物进行减量化、资源化和无害化处理的一项重要措施。
改革开放以来,我国的畜牧业一直保持高速增长。
1999年我国肉蛋奶总产量分别达到5950万t, 2080万t和782万t,肉类总产量比1978年增长6倍、禽蛋总产量比1978年增长10倍,居世界第一位。
人均占有肉类47kg,超过世界平均水平10多kg;人均占有禽蛋17kg 是世界平均水平的2倍。
近年来畜牧业持续稳定发展,已逐步由农村副业发展成为相对独立的产业。
2005年全国畜牧业总产值达7000多亿元,占农业总产值的32%。
猪肉、禽蛋的产量居世界首位,2006年中国肉类在世界所占的份额达到27% ,其中猪肉占到47. 2%;禽蛋产t占世界的39. 5%。
畜牧业的发展为国民经济的发展和提高人民生活水平作出了重要的贡献。
由于我国人口众多,畜牧产品需求潜力大。
随着经济发展和人民生活水平的进一步提高,对肉蛋奶的需求量也会不断增长。
据农业部预测,今后我国的畜牧业将进入平稳发展阶段,肉蛋奶的需求t将穗中有升。
根据经济发达国家的情况分析,畜牧业产值占农业总产值的比重,早在80年代,英国就超过了50% ,荷兰接近70%,瑞典在70%以上,接近80%,而我国目前只有30% ,还有很大的发展空间。
在总f发展的同时,肉类、禽蛋和奶的构成
比例将发生变化,食草类的牛羊肉的比例将有所增加,而以粮食
为饲料的猪的比例将会有所下降。
畜牧业的迅速发展必然带来畜禽粪便的大t增加,处理不好就会造成严重的环境污染。
到
1999年底全年畜禽粪便排放总量已过了17亿t,再加上规模化生产的冲洗水,实际的排出的污水总量超过200亿t。
尽管环境保护部门已经采取越来越严格的环保政策,要求排污企业限期治理,减少污染物的排放,也取得了一定的效果,但是城镇郊区的大中型畜禽场至今没有被纳入相应的管理范围,处于放任自流的状态。
在不少地区畜禽粪便及污水已成为城镇周边地带和人口稠密地区环境污染的主要污染源。
据上海市的统计,畜禽粪便对上海市环境污染的贡献率在三分之一以上。
在我国的东南沿海地区,农业和畜牧业已经成为水体污染的主要来源。
高浓度畜禽有机污水排入江河湖泊中,造成水质不断恶化,畜禽污水中高浓度N, P是造成水体富营养化的重要原因;畜禽污水排入鱼塘及河流中,会使对有机物污染敏感的水生生物逐渐死亡,严重威胁水产业的发展。
畜禽粪便污染物不仅污染地表水,且有毒、有害成分还易渗入到地下水中,污染地下水。
它可使地下水溶解氧含量减少,水质中有毒成分增多,严重时使水体发黑、变臭、失去使用价值。
畜禽粪便一旦污染地下水,极难治理恢复,将造成较持久性的污染。
畜禽粪便除可以引起水体和空气污染外,其在自然堆放的过程中还将大量产生甲烷,而甲烷是重要的温室气体,其对气候变化贡献的潜值是二氧化碳的21倍。
因此畜禽粪便的污染,尤其是城市郊区大中型畜禽场造成的污染已经严重地威胁到人民群众的生存环境和畜牧业本身的持续发展。
然而畜禽粪便含有大量的有机物,利用生物厌氧消化技术加以处理,便能够化害为利,变废为宝,实现资源化和无害化利用。
厌氧分解是一个四步生物学过程,在厌氧分解过程中,细菌和其它的微生物在无氧的条件下将有机物分解,产生甲烷和其它副产品。
首先,水解过程将固体有机物转变成糖和氨基酸,再经发酵产生挥发性脂肪酸,这些脂肪酸经酸化形成二氧化碳、氢气和醋酸盐,最后,甲烷化过程产生甲烷、二氧化碳和各种少量气体的混合物,常称为沼气。
采用厌氧技术处理禽畜场有机废物,可以到达减少水体和大气污染,回收甲烷的目的,是一项重要的可再生能源技术。
目前国内外技术主要有:普通厌氧消化池;上流式厌氧污泥床反应器;二步发酵厌氧反应器;上流式厌氧过滤器。
欧洲已经有700多座厌氧系统用于禽畜场有机废水的处理,大型系统也有40多座。
这说明厌氧技术已经成熟。
只要经济上许可,就基本可以开展商业化的推广应用。
沼气工程同时具备消除污染、产生能源和综合利用三个功能,所以,现在人们开始将大中型沼气工程称为能源环境工程,简称能环工程。
过去沼气技术只是作为获取能源的一种手段在农村地区进行推广和应用,而目前由于液化石油气等替代能源的发展,户用沼气系统的应用呈减少趋势,大中型沼气工程却得到了较快的发展。
目前,我国大中型沼气工程已发展到703处,总容积达40. 98万m3,主要是作为对畜禽粪便和酿造行业的有机废水进行处理的一种技术选择。
很据1999年我国规模化猪、家禽和牛场的出栏量计算,全年粪便排放总量已接近17亿t,再加上规模化生产的冲洗水,实际排出的污水总量远远超过200亿t。
从技术潜力分析,可生产沼气684. 6亿m',折合甲烷生产量404. 9亿m3,相当于我国目前天然气生产量的1. 4倍。
考虑到资源的经济利用价值,禽畜粪便的固体物70%得到分离,近期的资源可获得量为51. 3亿m',折合甲烷30. 4亿m',相当于目前我国天然气产量的10. 5% a
我国禽畜饲养量存在着极大的地域差异,从而影响到沼气资源量的分布。
以养猪业为例,猪场主要分布在四川、湖南、山东等11个省区,这11个省区占生猪饲养量的70%左右,同样这些省区的禽畜有机废物的排放量也占全国的70% , COD, BOD和粪便负荷量的总量布也与养猪业的分布大体相同。
如果畜牧业继续发展,畜牧业产值占农业总产值的比例达60接近西方发达国家的水平,则我国的畜禽产品的供应量和畜禽饲养量将是目前的2倍。
即使考虑到畜禽饲养结构变化和饲料结构的优化,畜禽粪便的产量也会大幅度增加。
随着我国畜牧业的迅速发展,畜禽场排放的有机废物逐年增加。
为了实现沼气技术的大规模商业化推广,利用沼气工程处理畜禽粪便的项目,在联合国开发计划署和全球环境基金的支持下,国家经贸委实施了加速中国可再生能源商业化发展项目。
该项目支持3个沼气工程示范项目,两个与年生猪出栏分别为20万头和10万头的猪场相配套的。