如皋市畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用技術研究與模式推廣

朱 榮

(如皋市農(nóng)村能源技術指導站 ，江蘇 如皋 226500)

如皋市地處長江下游，與上海一衣帶水，處于長三角洲上海經(jīng)濟圈內(nèi)，成為上海、蘇州、無錫、常州等發(fā)達城市重要的畜產(chǎn)品供給基地，作為畜產(chǎn)品調(diào)出大縣， 2017年生豬年飼養(yǎng)量達到243萬頭，家禽飼養(yǎng)量4386萬只，蛋雞存欄418萬只，肉雞飼養(yǎng)量1918萬只，山羊飼養(yǎng)量37萬只，奶牛飼養(yǎng)量0.48萬頭。如皋市畜牧業(yè)迅猛發(fā)展，促進農(nóng)業(yè)增效農(nóng)民增收，其畜禽養(yǎng)殖廢棄物也給我市農(nóng)村生態(tài)環(huán)境造成較大壓力。

1 畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用現(xiàn)實意義

如皋市畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用主要以沼氣化和沼肥化為主要利用方向，有效解決畜牧業(yè)發(fā)展瓶頸問題，實現(xiàn)畜牧業(yè)與周圍環(huán)境和諧共處，確保畜牧業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展；畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用通過沼肥使用，既可以替代化肥施用[1]，還能改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生態(tài)，提升包括大宗糧食、水果、苗木、蔬菜品質(zhì)，催生農(nóng)產(chǎn)品提檔升級，有利于打造地方特色“如皋長壽”農(nóng)業(yè)品牌；畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用實現(xiàn)種養(yǎng)業(yè)有機結合，不僅能減少養(yǎng)殖業(yè)廢棄物處理成本和種植業(yè)施肥成本，實現(xiàn)物質(zhì)與能量在動植物生產(chǎn)過程中循環(huán)利用，還能轉變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局，促進種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展，適應現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢。畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源利用貫徹落實綠色發(fā)展理念，對推動畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展、促進我市農(nóng)產(chǎn)品供給側改革、發(fā)展低碳生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)，具有較好的現(xiàn)實意義。

2 如皋市畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用技術集成

如皋市畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用技術是以沼氣工程為紐帶系統(tǒng)工程技術[2]，堅持種養(yǎng)布局科學化、生產(chǎn)過程減量化、集中處理無害化、沼肥輸送便捷化、沼氣沼肥利用高效化的“五化”方針，具體在種養(yǎng)布局設計、減排與回用、沼氣發(fā)酵無害化處理、沼氣發(fā)電及余電并網(wǎng)、沼液輸送與施用等技術研究上取得一定進展。

2.1 種養(yǎng)布局設計技術

2.1.1 養(yǎng)分需求量測算

將全氮量為測算衡量單位，考慮所在地種植種類、種植產(chǎn)量、土壤全氮含量以及糞肥占施肥比例等因素，確定施肥區(qū)域每畝特定農(nóng)作物所需養(yǎng)分全氮量。

2.1.2 養(yǎng)分供給量測算

根據(jù)養(yǎng)殖場具體特點，科學測算養(yǎng)殖場養(yǎng)殖種類、存欄量、畜禽廢棄物在收集處理以及貯存中養(yǎng)分損失等數(shù)據(jù)[3]，計算出養(yǎng)殖場廢棄物全氮供給量。

2.1.3 種養(yǎng)布局規(guī)劃設計

根據(jù)種植區(qū)養(yǎng)分需求量和養(yǎng)殖區(qū)養(yǎng)分供給量，結合周圍道路情況、農(nóng)田分布情況、農(nóng)田種植種類以及農(nóng)田用肥的便捷程度等多種因素，形成種養(yǎng)布局規(guī)劃資料。

2.1.4 種養(yǎng)布局規(guī)劃設計實例

氮養(yǎng)分需求量測算由植物單位產(chǎn)量和當?shù)剞r(nóng)業(yè)環(huán)境決定。比如皋市鴻豐生豬養(yǎng)殖有限公司為例，周圍農(nóng)田主要生產(chǎn)小麥和水稻兩熟作物，小麥產(chǎn)量350 kg·畝-1，小麥吸收氮量3 kg·100 kg小麥-1，水稻產(chǎn)量600 kg·畝-1，水稻吸收氮量2.2 kg·100 kg水稻-1，可測算小麥水稻兩熟作物每畝氮養(yǎng)分年需求量為23.70 kg。

糞肥氮養(yǎng)分供給量分為施肥供給與土壤養(yǎng)分供給兩部分。由于當?shù)赝寥赖枯^高，一般施肥供給量占總量35%，其中糞肥占施肥比例50%，同時糞肥一般分季節(jié)吸收，當季利用率一般為30%。糞肥氮養(yǎng)分供給量=(氮養(yǎng)分需求量×施肥共計養(yǎng)分占比×糞肥占施肥比例)/(糞肥當季利用率)=13.82 kg·畝-1。

據(jù)測算，如皋市鴻豐生豬養(yǎng)殖有限公司單位豬當量氮養(yǎng)分排泄量為7 kg，糞污在沼氣工程處理后養(yǎng)分留存率65%，單位豬當量氮養(yǎng)分供給量4.55 kg。綜合氮養(yǎng)分需求量和糞肥氮養(yǎng)分供給量，可算出每畝小麥和水稻農(nóng)田一年匹配生豬當量為3.03頭，根據(jù)生豬6個月生產(chǎn)周期特點，如皋市鴻豐生豬養(yǎng)殖有限公司存欄生豬1500頭，配套稻麥農(nóng)田在500畝以上。

2.2 減排與回用技術

2.2.1 糞污減排技術

養(yǎng)殖場實行雨污分流[4]，采用高壓水泵沖洗養(yǎng)殖區(qū)舍，采用機械刮板機清理或人工清理方式，有效降低污水總量和有機物濃度，可節(jié)約用水40%～50%，BOD濃度下降25%～40%。

2.2.2 沼液上清液回用技術

沼液上清液經(jīng)沉淀過濾消毒處理后，可作為沖洗水回用到養(yǎng)殖區(qū)，目前該項技術已試點推廣兩處。

2.3 沼氣發(fā)酵無害化處理技術

2.3.1 預處理處理技術

如皋市常見養(yǎng)殖種類有生豬、蛋雞、奶牛等，針對不同糞污，采取物理處理法進行預處理(見表1)。

表1 糞污預處理技術

2.3.2 沼氣發(fā)酵無害化處理技術。

針對養(yǎng)殖場規(guī)模特點，引進或開發(fā)出4類厭氧發(fā)酵池型(見表2)。

表2 厭氧發(fā)酵池型與工藝參數(shù)

對具有不同畜禽種類的養(yǎng)殖場，其規(guī)?？蓪⒌半u、奶牛養(yǎng)殖量換算成豬當量，換算比例為：30只蛋雞折算成一頭豬，1頭奶牛折算成10頭豬。

2.4 沼氣高值化利用技術

2.4.1 沼氣發(fā)電技術

合理選擇調(diào)壓精度高、動態(tài)性好，電壓波形畸變小及工作可靠、效率高的沼氣發(fā)電機組，并附有自動閉環(huán)調(diào)整能力的控制器。選用經(jīng)久耐用沼氣發(fā)電機組50臺，總裝機容量4200 kW。

2.4.2 沼氣發(fā)電并網(wǎng)技術

引進新技術和新設備，實現(xiàn)沼氣發(fā)電電壓與系統(tǒng)電壓相同[8]、沼氣發(fā)電周率與系統(tǒng)周率相等、沼氣發(fā)電相位角與系統(tǒng)相位角一致自動化控制，建成13處沼氣發(fā)電并網(wǎng)工程，將沼氣發(fā)電的余電并入國家電網(wǎng)，如皋市沼氣發(fā)電并網(wǎng)能力為2000 kW·h，實現(xiàn)沼氣高值化利用。

2.5 沼液輸送與綜合利用技術

2.5.1 沼液儲存技術

沼液儲存情況詳見表3。

表3 沼液存儲池類型

2.5.2 沼液輸送技術

沼液輸送技術詳見表4。

表4 沼液輸送技術類型

2.5.3 沼液綜合利用技術

根據(jù)我市土壤類型、肥力水平、作物品種、種植制度、自然環(huán)境、天氣條件等因素，規(guī)范沼液基肥、追肥、葉面噴施、沼液浸種、沼液噴滴灌等相關技術，制定水稻、蔬菜、小麥、果樹、苗木等農(nóng)作物沼肥施用方法。

3 畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用典型模式

3.1 種養(yǎng)一體化畜牧業(yè)循環(huán)利用模式

該模式適用于種養(yǎng)一體化養(yǎng)殖場，通過流轉土地或租賃農(nóng)田配套種植農(nóng)田，實現(xiàn)內(nèi)部物質(zhì)良性循環(huán)，達到低耗、零排的目的。該模式應用于南通大生源牧業(yè)有限公司如皋袁橋牧場，現(xiàn)有荷斯坦奶牛1000多頭，配套牧草種植基地1200畝，年沼氣發(fā)電并網(wǎng)直接經(jīng)濟收入28.8萬元，年處理養(yǎng)殖廢水2.5 萬m3；種植區(qū)年節(jié)省水肥8萬元，苜蓿、玉米等增產(chǎn)3%～5%，年增收22 萬元。該模式提升養(yǎng)殖場沼肥使用必要性，解決沼肥還田“最后一公里”問題。

3.2 高效設施種植業(yè)集中消納利用模式

該模式適用于大規(guī)模高效設施種植園區(qū)，將多個養(yǎng)殖場整合對接，運用沼肥遠程高壓配送技術，實現(xiàn)沼肥全消納。該模式應用于如皋市豐之源種植專業(yè)合作社，該社流轉土地2000多畝，主要從事有機稻米和桑樹種植等，對接南通保龍生豬養(yǎng)殖有限公司、南通市冒氏禽業(yè)科技有限公司、如皋市雙平生豬養(yǎng)殖有限公司，采用高壓與低壓相結合的沼肥輸送辦法，高壓輸送距離4公里，低壓輸送距離1.5公里，配備高壓輸送泵3臺，高壓沖洗泵2臺，日消耗10000頭生豬及7萬羽蛋雞糞污，年利用沼肥4.32萬t，徹底解決養(yǎng)殖廢棄物出路難題，緩解養(yǎng)殖場周圍環(huán)境壓力。如皋市現(xiàn)有3個萬頃良田項目，具有較好推廣前景。

3.3 區(qū)域性全托管種養(yǎng)結合循環(huán)利用模式

該模式適用于養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展集中區(qū)域，依托第三方將畜禽廢棄物集中收集、處理、使用，推動區(qū)域內(nèi)休閑農(nóng)業(yè)、家庭農(nóng)場、觀光農(nóng)業(yè)、設施農(nóng)業(yè)高速發(fā)展。該模式應用于如皋市江安鎮(zhèn)合作村，整合村內(nèi)沼氣發(fā)電工程、沼氣發(fā)電并網(wǎng)工程、大田循環(huán)利用工程、村級糞污處理中心、戶用沼氣工程、沼氣服務站、農(nóng)田灌溉系統(tǒng)等基礎設施，開展全托管服務，推動家庭農(nóng)場、葡萄采摘園、果蔬苗木種植基地、垂釣休閑中心現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)建設，提升廢棄物資源化利用效率和高附加值，日最大沼氣發(fā)電量6400 kW·h，年沼氣發(fā)電經(jīng)濟效益84.2萬元，日產(chǎn)沼肥150 t，折合成商品有機肥年沼肥經(jīng)濟效益為52萬元。該模式推動畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，探尋區(qū)域性循環(huán)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟、生態(tài)、社會效益最大化。

3.4 傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種養(yǎng)結合循環(huán)利用模式

該模式適用于傳統(tǒng)型種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)，開展就近消納，以地定養(yǎng)，保持傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種養(yǎng)平衡[9]。該模式在我市已推廣35處，將廢棄物轉化成沼肥農(nóng)田利用消除養(yǎng)殖污染，推動周圍傳統(tǒng)種植業(yè)節(jié)本增收，最終形成畜禽養(yǎng)殖與糧食生產(chǎn)協(xié)同發(fā)展合理布局。該模式易存在沼肥使用不徹底現(xiàn)象，需要建立監(jiān)督管理機制。

4 展望

如皋市畜禽廢棄物種資源化利用技術研究和模式推廣，提升畜禽廢棄物沼氣化處理和資源化利用水平，推動畜牧業(yè)和種植業(yè)有效銜接，進一步優(yōu)化農(nóng)業(yè)結構，加快循環(huán)農(nóng)業(yè)建設進程。但目前我市畜禽廢棄物資源化推廣范圍不廣，核心發(fā)酵技術研究仍需加強，沼氣沼液高值化利用技術研究不深，有機肥使用積極性不夠，推廣模式與運作機制仍有欠缺，今后畜禽廢棄物種資源化利用技術研發(fā)和模式推廣任重道遠。