山東某規(guī)模化養(yǎng)雞場沼氣處理工程溫室氣體排放量監(jiān)測分析

鄭 玥

（通標標準技術服務（上海）有限公司氣候變化部，上海200233）

山東某規(guī)?；B(yǎng)雞場沼氣處理工程溫室氣體排放量監(jiān)測分析

鄭 玥

（通標標準技術服務（上海）有限公司氣候變化部，上海200233）

以山東省規(guī)?；B(yǎng)雞場糞便產(chǎn)沼氣處理工程為例，分析了雞糞產(chǎn)沼氣處理工程的溫室氣體排放源，得出該項目每年的溫室氣體排放量為24，192 tCO2e。其中糞便厭氧沼氣發(fā)酵（沼氣池）中的CH4排放為9，126 tCO2e，沼液的好氧氧化塘處理的CH4排放為5 tCO2e，好氧氧化塘的N2O排放量為13，695 tCO2e，項目耗電產(chǎn)生的CO2排放當量為1，366 tCO2e。規(guī)模化肉雞／蛋雞養(yǎng)雞場沼氣工程的溫室氣體排放主要集中在糞便厭氧沼氣回收處理系統(tǒng)的CH4排放和好氧氧化塘的N2O排放，如果想減少整個項目的溫室氣體排放，可從這兩方面進行進一步技術改革。

溫室氣體；排放；養(yǎng)雞場；規(guī)模化；監(jiān)測；分析；山東

全球氣候變暖是人類面臨的重大環(huán)境問題，溫室氣體排放是首要原因。《京都議定書》中定義控制的六種溫室氣體為：二氧化碳 （CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）、氫氟碳化合物（HFCs）、全氟碳化合物 （PFCs）、六氟化硫（SF6）［1］。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，全國各地的禽畜養(yǎng)殖業(yè)得到了迅猛發(fā)展。利用厭氧消化技術處理禽畜養(yǎng)殖糞水，生產(chǎn)沼氣，可以在治理污染的同時變廢為寶，減少溫室氣體排放。動物糞便有機物在厭氧環(huán)境下分解產(chǎn)生大量的甲烷（CH4），特別是隨著集約化養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，糞便管理方式更有利于CH4的產(chǎn)生和排放，厭氧處理糞便可收集產(chǎn)生的CH4作為可再生能源。本文以山東某規(guī)?；B(yǎng)雞場為例，分析了利用沼氣池處理雞糞的過程中溫室氣體的排放源、排放量，以期為進一步減少排放提供依據(jù)。

1 項目基本情況

規(guī)?；B(yǎng)雞場地處山東省蓬萊市，常年平均氣溫12.2℃，養(yǎng)雞場常年平均存欄總量約為3，347，201只，其中肉雞2，733，115只，蛋雞614，086只，日均糞便排泄量305t。原處理方法是厭氧塘，在糞便厭氧儲存過程中產(chǎn)生了大量甲烷氣體，因惡臭氣味和蚊蠅的大量繁殖致使養(yǎng)雞場存在嚴重的環(huán)境衛(wèi)生隱患。現(xiàn)采用密閉式厭氧沼氣反應器，單個高效厭氧反應器的有效容積為5，000m3，日處理能力為1500t新鮮雞糞及污水，選用中溫（35～38℃）厭氧消化工藝來處理雞糞，預計年產(chǎn)沼氣1，095萬m3。對厭氧發(fā)酵液進行固液分離，分離之后的沼渣直接使用到農(nóng)田。

2 溫室氣體排放量的監(jiān)測

整個沼氣處理項目中包括兩個處理階段，階段一是糞便厭氧沼氣回收處理系統(tǒng) （沼氣池），階段二是沼液的好氧氧化塘處理貯存。其中，階段一中的厭氧沼氣處理主要產(chǎn)生CH4的溫室氣體排放，階段二中的好氧氧化塘處理主要產(chǎn)生CH4和N2O的溫室氣體排放。另外，整個處理過程中所消耗的電能也屬于項目產(chǎn)生的溫室氣體排放。

2.1 糞便厭氧沼氣回收處理系統(tǒng)的CH4排放（PEAD，y）

根據(jù)ACM0010方法學［2］，采用公式（1）計算糞便厭氧沼氣回收處理系統(tǒng)的CH4排放：

式中：GWPCH4—CH4的全球變暖潛能值（取值25）；DCH4—CH4的密度，t／m3；LFAD—厭氧沼氣回收處理系統(tǒng)的泄漏因子，%；FAD—進入沼氣回收處理系統(tǒng)中處理的雞糞量占養(yǎng)雞場所產(chǎn)雞糞的比例，%；RVS—沼氣回收處理系統(tǒng)中處理的揮發(fā)性固體的比例，%；BO，LT—肉雞和蛋雞的糞便中揮發(fā)性有機物CH4生產(chǎn)潛力，m3CH4／kg－VS；NLT—肉雞和蛋雞的存欄量，只；VSLT，y—肉雞和蛋雞每年產(chǎn)生的揮發(fā)性有機物，kg／head·a。

每個參數(shù)的監(jiān)測方法如下：

（1）GWPCH4

根據(jù)2006 IPCC國家溫室氣體清單指南，CH4的全球變暖潛能值取值為25。

（2）DCH4

根據(jù)方法學ACM0010，20℃和一個標準大氣壓下，CH4的密度取值為0.00067t／m3。

（3）LFAD

式中：CCH4—厭氧沼氣回收處理系統(tǒng)中的CH4含量，%；15%為方法學ACM0010中厭氧沼氣回收處理系統(tǒng)的泄露缺省因子。

厭氧沼氣回收處理系統(tǒng)中的CH4含量監(jiān)測需要在厭氧沼氣回收處理系統(tǒng)出口安裝甲烷濃度分析儀，以連續(xù)監(jiān)測管道內甲烷的濃度；或者使用便攜式甲烷濃度測試儀，周期性監(jiān)測管道內甲烷的濃度。甲烷濃度分析儀需根據(jù)國家標準JJG693－2004《可燃氣體監(jiān)測報警器》檢定規(guī)程進行定期檢定，檢定周期不超過一年。

（4）FAD

進入沼氣回收處理系統(tǒng)中處理的雞糞量占養(yǎng)雞場所產(chǎn)雞糞的比例需根據(jù)項目的實際情況進行監(jiān)測，本項目的所有處理雞糞量全部輸送進沼氣回收處理系統(tǒng)中進行處理，因此FAD取值為100%。

（5）RVS

式中：VSin—進入沼氣回收處理系統(tǒng)的沼液量，t／d；CVSin—進入沼氣回收處理系統(tǒng)沼液量中可揮發(fā)性固體的濃度，%；VSout—流出沼氣回收處理系統(tǒng)的沼液量，t／d；CVSout—流出沼氣回收處理系統(tǒng)沼液量中可揮發(fā)性固體的濃度，%。

進入和流出沼氣回收處理系統(tǒng)的沼液量可以通過安裝進料泵和出料泵進行監(jiān)測。進料泵和出料泵需根據(jù)生產(chǎn)廠家的標準進行定期檢定。進入和流出沼氣回收處理系統(tǒng)沼液量中可揮發(fā)性固體的濃度抽樣后提交到產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗所，根據(jù)GB／T212－2008標準進行檢驗。

（6）BO，LT

依據(jù)2006年IPCC國家溫室氣體清單指南，第四卷 《農(nóng)業(yè)、林業(yè)和其他土地利用》第十章 《牲畜和糞便管理過程中的排放》表格10A－9［3］，得出肉雞的BO，LT值為0.36 m3CH4／kgVS，蛋雞的BO，LT值為0.39 m3CH4／kgVS。

（7）NLT

可根據(jù) （肉／蛋）雞的存欄量和死淘數(shù)，匯總出整個監(jiān)測周期的存欄量。（8）VSLT，y

式中：Wsite—本養(yǎng)雞場的肉雞和蛋雞的平均體重，kg／head；Wdefault—養(yǎng)雞場所處地區(qū)的肉雞和蛋雞體重默認值，kg／head；VSdefault—養(yǎng)雞場所處地區(qū)的肉雞和蛋雞每年產(chǎn)生的揮發(fā)性有機物默認值，kg／animal·a；ndy—沼氣回收處理系統(tǒng)運行天數(shù)。

Wsite可以通過稱量設備如電子秤進行監(jiān)測。電子秤需根據(jù)國家標準JJG539－97《數(shù)字指示秤檢定規(guī)程》進行定期檢定。

依據(jù)2006年IPCC國家溫室氣體清單指南第四卷 《農(nóng)業(yè)、林業(yè)和其他土地利用》第十章 《牲畜和糞便管理過程中的排放》表格10A－9，得出肉雞的Wdefault值為0.9kg，蛋雞的Wdefault值為1.8 kg。

依據(jù)2006年IPCC國家溫室氣體清單指南第四卷 《農(nóng)業(yè)、林業(yè)和其他土地利用》第十章 《牲畜和糞便管理過程中的排放》表格10A－9，得出肉雞的VSdefault值為0.01kgVS／d，蛋雞的VSdefault值為0.02kgVS／d。

2.2 沼液好氧氧化塘處理的CH4排放（PEAer，y）

根據(jù)ACM0010第二版方法學，采用公式（5）計算好氧氧化塘處理的CH4排放：

式中：FAer—進入沼液的好氧氧化塘中處理的可揮發(fā)性固體的比例，%；公式中的其他參數(shù)含義與公式 （1）中的相同。

FAer為總可揮發(fā)性固體減去第一個處理階段處理的百分比例。

2.3 項目糞便管理N20排放（PEN2O，y）

項目的N2O排放包括兩個部分，一是好氧氧化塘的N2O直接排放 （EN2O，D，y），另一是好氧氧化塘中的氮以NH3和NOx形式揮發(fā)造成的間接N20排放 （EN2O，ID，y）。

式中：GWPN2O—N2O的全球變暖潛能值（取值310）；CFN2O－N，N—轉換系數(shù)（44／28）；EFN2O，D—氧化塘糞便管理階段的直接N20排放因子，kgN2ON／kgN；NEXLT，y—肉雞和蛋雞的年平均氮排泄量，kgN／1000kg·a；MS%—氧化塘糞便管理利用百分率，100%；Fgasm—糞便管理系統(tǒng)中以NH3和NOX形式揮發(fā)的氮的比例，%；EFN2O，ID—氧化塘糞便管理階段的間接N2O排放因子，kgN2O－N／kgN。

（1）EFN2O，D

以液體形式收集的糞肥的生物氧化過程，進行強制通風或自然通風。依據(jù)2006年IPCC國家溫室氣體清單指南第四卷 《農(nóng)業(yè)、林業(yè)和其他土地利用》第十章《牲畜和糞便管理過程中的排放》表格10.21，得出雞糞的EFN2O，D值為0.01 kg N2O－N／kg N。

（2）NEXLT，y

式中：NEXIPCC，default—養(yǎng)雞場所處地區(qū)的肉雞和蛋雞的氮排泄率默認值，kgN／1000kg·a。

依據(jù)2006年IPCC國家溫室氣體清單指南第四卷《農(nóng)業(yè)、林業(yè)和其他土地利用》第十章 《牲畜和糞便管理過程中的排放》表格10.21，得出蛋雞的NEXIPCC，default值為1.1 kgN／1000kg蛋雞·d，肉雞的NEXIPCC，default值為0.83kgN／1000kg肉雞·d。

（3）Fgasm

依據(jù)2006年IPCC國家溫室氣體清單指南第四卷《農(nóng)業(yè)、林業(yè)和其他土地利用》第十章 《牲畜和糞便管理過程中的排放》表格10.22，得出雞糞便管理產(chǎn)生的NH3和NOX揮發(fā)引起的氮損失缺省值為40%。

（4）EFN2O，ID

依據(jù)2006年IPCC國家溫室氣體清單指南第四卷 《農(nóng)業(yè)、林業(yè)和其他土地利用》第十一章 《管理土壤中的N2O排放和石灰與尿素使用過程中的二氧化碳排放》表格11.3，得出氧化塘糞便管理階段的間接N2O排放因子缺省值為0.01［4］。

2.4 項目耗電排放量（PEelec，y）

耗電量計算公式：

式中：ELPr，y—項目糞便管理系統(tǒng)的耗電量，MW／h；CEFd—項目糞便管理系統(tǒng)耗電的CO2排放因子，tCO2e／MWh。

（1）ELPr，y

在項目的用電結算端口安裝電表監(jiān)測該項目的耗電量，所安裝的電表需根據(jù)國家標準JJG596－1999《電子式電能表》或DL／T448－2000《電能計量裝置技術管理規(guī)程檢定規(guī)程》進行定期檢定。

（2）CEFd

項目糞便管理系統(tǒng)耗電的CO2排放因子可根據(jù)2013年國家發(fā)展和改革委員會應對氣候變化司頒布的中國區(qū)域電網(wǎng)基準線排放因子，選擇相應的排放因子［5］。

表1 中國區(qū)域電網(wǎng)基準線排放因子

3 排放量的計算結果及分析

項目產(chǎn)生的排放量主要包括：①糞便厭氧沼氣發(fā)酵（沼氣池）中的CH4排放；②沼液的好氧氧化塘處理的CH4排放；③好氧氧化塘的直接N2O排放，好氧氧化塘的間接N2O排放；④項目耗電排放量。以1a年為計，該4個排放源的排放量見表2。

表2 排放量匯總（tCO2e）

如表2、圖1所示，規(guī)模化肉雞／蛋雞養(yǎng)雞場沼氣工程的溫室氣體排放主要集中在糞便厭氧沼氣回收處理系統(tǒng)的CH4排放和好氧氧化塘的N2O排放。如果想減少整個項目的溫室氣體排放，可從這兩方面進行進一步技術改革，從而減少相應的排放量。

4 小結

本文利用 《氣候變化框架公約》清潔發(fā)展機制執(zhí)行理事會批準的方法學（ACM0010），分析了利用沼氣池處理雞糞的過程中溫室氣體的排放源、排放量，結果顯示：規(guī)?；怆u／蛋雞養(yǎng)雞場沼氣工程的溫室氣體排放主要集中在糞便厭氧沼氣回收處理系統(tǒng)的CH4排放和好氧氧化塘的N2O排放。如果想減少整個項目的溫室氣體排放，可從這兩方面進行進一步技術改革。

［1］UNFCCC，1997.《The Kyoto Protocal》to the Convention of Climate change［EB／OL］.http：／／www.unfccc.int／index.html.

［2］ACM0010 Consolidated baselinemethodology for GHG emission reductions from manuremanagement systems［Z］.

［3］IPCC.2006 IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories.Volume 4.Agriculture，F(xiàn)orestry and Other Land Use.Emissions from Livestock and Manure Management［Z］.

［4］IPCC.2006 IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories.Volume 4.Agriculture.Forestry and Other Land Use.N2O Emissions from Managed Soils，and CO2Emissions from Lime and Urea Application［Z］.

［5］國家發(fā)展和改革委員會應對氣候變化司頒布的2013年中國區(qū)域電網(wǎng)基準線排放因子［EB／OL］.http：／／cdm.ccchina. gov.cn／Detail.aspx？newsId＝41386＆TId＝3.

M onitoring and Analysis of Greenhouse Gases Em ission of the M ethane Generating Project in a Chicken Farm

ZHENG Yue
（Climate Change division，Sgs－cstc standards technical services co.，LTD（Shanghai），Shanghai200233 China）

Taking the chickenmanuremanagement project in Shandong Province as example，the greenhouse gases（GHG）sources and themonitoringmethodswere analyzed in this farm based on themethodology（ACM0010）approved by Executive Board（EB）of Clean Development Mechanism（CDM）under United Nation Framework Convention on Climate Change.The total emission of GHG of this projectwas estimated to be 24，192tof CO2e，including 9，126t of CO2e ofmethane emission from the anaerobic digester，5tof CO2e ofmethane emission from aerobic lagoon，13，695t of CO2e of N2O from aerobic lagoon，and 1，366t of CO2e of CO2emissions from the electricity consumed by the project.The results indicated that themethane emission from the anaerobic digester and the N2O emission from aerobic lagoon were themain sources of this project.It could bemore effective to reduce the GHG emissions by improving these two parts in the future.

greenhouse gases；emission；chicken farm；scale；monitoring；analysis；Shandong

X83

A

1673－9655（2014）06－0079－04

2014－05－07