奶牛養(yǎng)殖場糞污處理沼氣工程技術(shù)與模式

劉利華

（江蘇省宿遷市宿城區(qū)中揚(yáng)畜牧獸醫(yī)站，江蘇 宿遷 223800）

0 引言

奶牛養(yǎng)殖業(yè)是我國重要的畜牧業(yè)之一，但其規(guī)模越來越大，也帶來了環(huán)境問題。奶牛糞污的排放對(duì)環(huán)境污染非常嚴(yán)重，也浪費(fèi)了一定的資源。沼氣技術(shù)作為一種處理奶牛糞污的環(huán)保技術(shù)，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，已被廣泛應(yīng)用于奶牛養(yǎng)殖場。因此，研究奶牛養(yǎng)殖場糞污處理沼氣工程技術(shù)與模式的意義在于，有助于推廣和應(yīng)用這一技術(shù)，促進(jìn)奶牛養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)降低對(duì)環(huán)境的污染。[1]本文的研究目的是探討奶牛養(yǎng)殖場糞污處理沼氣工程技術(shù)及其應(yīng)用模式。奶牛養(yǎng)殖是農(nóng)業(yè)發(fā)展中的重要產(chǎn)業(yè)之一，但也產(chǎn)生大量的糞便污染，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境和人類健康。同時(shí)，沼氣作為一種可再生能源，具有廣泛的應(yīng)用前景。因此，探索奶牛養(yǎng)殖場糞污處理沼氣工程技術(shù)及其應(yīng)用模式，既可以有效減輕糞便對(duì)環(huán)境的污染，又可以開發(fā)利用沼氣資源，具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

2 奶牛養(yǎng)殖場糞污處理技術(shù)

2.1 ?糞污處理技術(shù)概述

糞污處理技術(shù)是指將農(nóng)業(yè)畜禽養(yǎng)殖、生活污水等廢棄物處理為資源化利用的技術(shù)。主要處理方法包括生物發(fā)酵處理和物理化學(xué)處理兩種。生物發(fā)酵處理主要是利用微生物對(duì)廢棄物進(jìn)行分解、發(fā)酵，生成沼氣等有用資源。而物理化學(xué)處理則是利用過濾、沉淀、吸附等方式去除廢棄物中的有害物質(zhì)，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際應(yīng)用中，常采用的處理技術(shù)有厭氧消化法、好氧發(fā)酵法、高溫厭氧消化法、壓力過濾法、氧化溝法等。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，具體應(yīng)用時(shí)需要根據(jù)不同的情況進(jìn)行選擇。

2.2 ?糞污來源和組成分析

奶牛養(yǎng)殖場的糞污主要來源于奶牛的排泄物，包括糞便和尿液。由于奶牛的飼養(yǎng)密度高、日糞便量大，因此奶牛養(yǎng)殖場是一個(gè)潛在的污染源。糞便的組成分析主要包括固體、液體和氣體三個(gè)部分。固體部分含有有機(jī)物、氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，還包括一些微生物、飼料殘?jiān)⒐趋?、?xì)胞壁等物質(zhì)。液體部分含有大量水分和少量的有機(jī)物、無機(jī)鹽、微生物等成分。氣體部分主要是甲烷、二氧化碳、氫氣等，是一種重要的可再生能源。對(duì)糞便的組成分析有助于了解糞便的性質(zhì)、特點(diǎn)和污染程度，為糞污處理提供科學(xué)依據(jù)。

2.3 ?常見糞污處理工藝比較

常見的糞污處理工藝包括沼氣發(fā)酵、生物堆肥、厭氧-好氧處理等多種方法。沼氣發(fā)酵是一種廣泛應(yīng)用于農(nóng)村的處理工藝，通過將糞污投入沼氣池中，在微生物的作用下產(chǎn)生沼氣和沼液。沼氣可用于發(fā)電、熱水供應(yīng)等，沼液則可用于肥料。優(yōu)點(diǎn)在于成本較低，對(duì)設(shè)施要求不高，但是處理效率較低，且易產(chǎn)生氣味。生物堆肥是沼氣發(fā)酵外另一種常見的糞污處理方法，通過將糞便和其他有機(jī)物料混合，控制好通風(fēng)、濕度等因素，讓微生物分解產(chǎn)生熱量和肥料。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是處理效率較高，產(chǎn)品價(jià)值高，但需要大量的投入和較長的處理時(shí)間。還有一種工藝稱為厭氧-好氧處理，這種處理方法將厭氧處理和好氧處理結(jié)合起來，通過厭氧處理消化污水，然后進(jìn)入好氧環(huán)境進(jìn)行進(jìn)一步處理。這種方法的處理效率較高，但需要較高的技術(shù)要求和設(shè)施投入。不同的處理工藝在不同的情況下都有其優(yōu)點(diǎn)和適用性，需要根據(jù)具體情況選擇合適的處理方法。

2.4 ?糞污處理的環(huán)保意義

糞污處理具有重要的環(huán)保意義。首先，糞污中含有大量的有機(jī)物和營養(yǎng)物質(zhì)，如果不經(jīng)過處理直接排放到環(huán)境中，會(huì)對(duì)水體、空氣和土壤造成污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境和生物多樣性產(chǎn)生破壞。其次，糞污中還含有大量的甲烷等溫室氣體，直接排放會(huì)加劇全球氣候變化。通過糞污處理，可以有效地減少對(duì)環(huán)境的污染和溫室氣體的排放，提高環(huán)境質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展水平。此外，糞污處理還能夠?qū)⒂袡C(jī)物轉(zhuǎn)化為有用的資源，如沼氣、有機(jī)肥料等，具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。

3 奶牛養(yǎng)殖場沼氣工程模式

3.1 沼氣工程的布局設(shè)計(jì)

沼氣工程的布局設(shè)計(jì)非常重要，因?yàn)樗苯佑绊懙焦こ痰倪\(yùn)行效率和運(yùn)行成本。沼氣池應(yīng)建在相對(duì)高地，以避免地下水的影響。此外，沼氣池應(yīng)遠(yuǎn)離居民區(qū)，以防止沼氣泄漏對(duì)人類健康和安全造成危害。在布置沼氣池的過程中，應(yīng)根據(jù)所處理的糞污數(shù)量和性質(zhì)，合理確定沼氣池的數(shù)量和大小。[2]喂料系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置在糞污源頭，以便收集和輸送糞污。喂料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮到糞污的處理工藝，以保證糞污的順利輸送和處理。沼渣是沼氣工程中的一種副產(chǎn)品，其處理方式直接影響到沼氣工程的運(yùn)行效率和運(yùn)行成本。因此，沼渣處理系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)所處理的糞污數(shù)量和性質(zhì)，以及沼渣的處理方式，合理確定其布局和設(shè)計(jì)。燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組是沼氣工程的核心設(shè)備，其布局應(yīng)考慮到設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)，以及排放的廢氣的處理。同時(shí)，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的布局應(yīng)考慮到沼氣的輸送和貯存?？傊?，沼氣工程的布局設(shè)計(jì)應(yīng)合理、科學(xué)、經(jīng)濟(jì)，以提高其運(yùn)行效率和運(yùn)行成本的同時(shí)，保證環(huán)保和安全。

3.2 沼氣工程的建設(shè)實(shí)施

在建設(shè)沼氣工程之前，需要進(jìn)行前期調(diào)研和規(guī)劃設(shè)計(jì)。這包括對(duì)場地進(jìn)行勘察，確定沼氣工程的布局設(shè)計(jì)，評(píng)估投資和效益，并進(jìn)行環(huán)評(píng)和工程可行性研究。然后根據(jù)設(shè)計(jì)方案，選擇適合的設(shè)備，并進(jìn)行采購。設(shè)備選型要充分考慮工藝流程、處理量和質(zhì)量等因素。在確定好沼氣工程的布局和設(shè)備選型之后，進(jìn)行土建施工和設(shè)備安裝。這個(gè)過程需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，確保施工質(zhì)量和進(jìn)度。沼氣工程建設(shè)完成后，需要進(jìn)行設(shè)備調(diào)試和系統(tǒng)運(yùn)行試驗(yàn)。調(diào)試后，進(jìn)行試生產(chǎn)，并逐步進(jìn)入正式生產(chǎn)階段。在試生產(chǎn)和正式生產(chǎn)階段，需要進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行。

3.3 沼氣工程的運(yùn)行管理

沼氣工程的運(yùn)行管理是確保沼氣發(fā)酵過程穩(wěn)定運(yùn)行，保證沼氣產(chǎn)生和污水處理效果的重要環(huán)節(jié)。在沼氣工程的運(yùn)行過程中，需要采取一系列的管理措施，以確保沼氣工程的運(yùn)行穩(wěn)定和有效。首先，對(duì)沼氣池進(jìn)行定期檢查和維護(hù)。檢查過程中需要檢查沼氣池的氣體產(chǎn)生情況、溫度、PH值、厭氧菌和有機(jī)物質(zhì)的含量等，對(duì)沼氣池的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行處理。此外，需要對(duì)沼氣池的泥酸比、C/N比等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行控制和調(diào)整。其次，需要進(jìn)行沼渣的處理。沼氣工程產(chǎn)生的沼渣是一種有機(jī)肥料，應(yīng)該按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行處理，以達(dá)到衛(wèi)生、環(huán)保、高效利用的目的。此外，還需要進(jìn)行沼氣管道的維護(hù)。管道的安裝和維護(hù)需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行操作，以保證管道的安全和運(yùn)行效果。

4 奶牛養(yǎng)殖場糞污處理沼氣工程技術(shù)的優(yōu)化策略

4.1 ?沼氣工程的升級(jí)改造

沼氣工程作為一種環(huán)保和可持續(xù)能源利用技術(shù)，近年來在國內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。然而，由于技術(shù)和設(shè)備的更新?lián)Q代，早期建設(shè)的沼氣工程已經(jīng)存在一些運(yùn)行問題，如處理效果降低、安全隱患等。為了進(jìn)一步提升沼氣工程的性能和效益，升級(jí)改造已成為不可避免的趨勢。沼氣工程的升級(jí)改造主要是針對(duì)現(xiàn)有工程進(jìn)行的技術(shù)升級(jí)和設(shè)備更新，以提高沼氣產(chǎn)量和質(zhì)量，延長設(shè)備使用壽命，提高能源利用效率，實(shí)現(xiàn)更加環(huán)保和可持續(xù)的運(yùn)行模式。沼氣工程本身就是一種能源利用技術(shù)，可以通過加裝或更新沼氣發(fā)電設(shè)備，將沼氣轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。還可以通過調(diào)整發(fā)酵池的結(jié)構(gòu)和布局，可以改善發(fā)酵環(huán)境，提高沼氣產(chǎn)量和質(zhì)量。沼氣工程中的輸送管道和配套設(shè)備，如泵站、流量計(jì)等，如果老化或損壞，會(huì)影響沼氣的輸送和利用效果。因此，加裝或更新這些設(shè)備是升級(jí)改造的一個(gè)重要方面。沼氣工程的升級(jí)改造是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要綜合考慮設(shè)備更新、工藝優(yōu)化、運(yùn)行管理等多個(gè)方面。只有不斷更新和改進(jìn)，才能讓沼氣工程真正實(shí)現(xiàn)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。

4.2 ?沼氣工程的節(jié)能降耗

沼氣工程在運(yùn)行中能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降耗，提高能源利用效率，減少對(duì)環(huán)境的影響。以下是一些節(jié)能降耗的方法：

（1）采用先進(jìn)的沼氣設(shè)備和技術(shù)。通過升級(jí)設(shè)備和技術(shù)，可以提高沼氣的產(chǎn)量和質(zhì)量，減少能源的浪費(fèi)和損失。

（2）合理運(yùn)營和管理沼氣工程。建立科學(xué)的管理體系，制定規(guī)范的操作流程和管理標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照規(guī)定要求進(jìn)行運(yùn)營和管理，可以降低能源消耗和減少浪費(fèi)。

（3）優(yōu)化沼氣工程的布局設(shè)計(jì)。通過合理的布局設(shè)計(jì)，可以減少輸送管線的長度和阻力，降低輸送能耗。同時(shí)，在污水處理的前端加裝篩池和泥水分離器，可以減少進(jìn)入沼氣池的污水量和污染物負(fù)荷，提高沼氣池的產(chǎn)氣效率和穩(wěn)定性。

（4）改善沼氣的利用方式。采用高效的沼氣利用設(shè)備和技術(shù)，如內(nèi)燃機(jī)、熱水鍋爐、熱風(fēng)爐等，可以提高能源的利用效率，減少能源的浪費(fèi)和污染。

通過科學(xué)合理地運(yùn)營和管理沼氣工程，以及采用先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)沼氣工程的節(jié)能降耗，提高能源利用效率，減少對(duì)環(huán)境的影響。

4.3 ?奶牛養(yǎng)殖場糞污處理的生態(tài)循環(huán)利用

奶牛養(yǎng)殖場產(chǎn)生的糞污，如果得不到處理，會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境和水質(zhì)造成污染，也會(huì)浪費(fèi)可再生的資源。因此，通過科學(xué)合理的處理方式，可以將糞污轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥料和清潔能源，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。在糞污處理過程中，沼氣的產(chǎn)生和利用是其中最為重要的環(huán)節(jié)。沼氣中含有大量的甲烷和少量的二氧化碳等氣體，可以用來替代化石燃料，減少溫室氣體排放，實(shí)現(xiàn)能源的清潔利用。[3]同時(shí)，沼渣也是一種有機(jī)肥料，可以作為土壤改良劑，提高土壤的肥力和水分保持能力，從而減少化肥的使用量，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響。此外，奶牛養(yǎng)殖場糞污處理的生態(tài)循環(huán)利用還可以帶動(dòng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。例如，糞污處理設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)營需要大量的勞動(dòng)力，可以促進(jìn)當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。同時(shí)，糞污處理后產(chǎn)生的有機(jī)肥料也可以作為農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的原料，促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

4.4 ?其他優(yōu)化策略

在奶牛養(yǎng)殖場糞污處理沼氣工程技術(shù)與模式方面，還有其他優(yōu)化策略可以采用。一種方法是通過添加厭氧菌劑或添加劑，促進(jìn)厭氧發(fā)酵過程，提高產(chǎn)氣量和沼液質(zhì)量，從而提高沼氣工程的經(jīng)濟(jì)效益。另外，可以采用定期清理和維護(hù)沼氣池，防止池底的污泥淤積和沉積物過多，降低沼氣產(chǎn)生效率和沼液質(zhì)量，同時(shí)避免排放對(duì)環(huán)境的污染。此外，對(duì)于沼氣池的進(jìn)氣和出氣管道以及其他部件，應(yīng)定期檢查、清理和更換，以確保沼氣工程的正常運(yùn)行。綜上所述，以上措施的實(shí)施可以進(jìn)一步提高奶牛養(yǎng)殖場糞污處理沼氣工程技術(shù)與模式的效率和環(huán)保性，為生態(tài)循環(huán)利用提供更好的保障。

5 結(jié)論

在本研究中，我們對(duì)奶牛養(yǎng)殖場糞污處理沼氣工程技術(shù)與模式進(jìn)行了研究。首先，我們對(duì)糞污來源和組成進(jìn)行了分析，介紹了常見的糞污處理技術(shù)，并對(duì)不同工藝進(jìn)行了比較。接著，我們介紹了沼氣工程的原理、設(shè)備和運(yùn)行管理，并探討了沼氣工程的布局設(shè)計(jì)、建設(shè)實(shí)施、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益、升級(jí)改造、節(jié)能降耗和生態(tài)循環(huán)利用等方面的問題。最后，我們得出結(jié)論：奶牛養(yǎng)殖場糞污處理沼氣工程技術(shù)與模式的推廣應(yīng)用具有重要意義，可以實(shí)現(xiàn)糞污資源化、減少污染排放、提高生態(tài)效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益等多方面的效益，同時(shí)需要加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行管理的監(jiān)督和對(duì)工藝技術(shù)的不斷升級(jí)和優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)更加可持續(xù)的發(fā)展。糞污處理沼氣工程技術(shù)與模式是一項(xiàng)具有廣闊發(fā)展前景和深遠(yuǎn)社會(huì)意義的研究方向。從當(dāng)前情況來看，糞污處理沼氣工程在我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的作用逐漸凸顯，也得到了政府和社會(huì)的高度重視。未來，可以通過不斷提升沼氣發(fā)電技術(shù)水平，加大對(duì)沼氣工程的扶持力度，優(yōu)化糞污處理設(shè)施等方面進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，促進(jìn)其更好地為我國農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展和新型城鎮(zhèn)化建設(shè)等方面做出更大貢獻(xiàn)。本文建議加大對(duì)糞污處理沼氣工程的投入力度，提高其科技含量和先進(jìn)性，推動(dòng)其更好地發(fā)展壯大。此外，建議加強(qiáng)對(duì)沼氣發(fā)電技術(shù)和管理的培訓(xùn)和推廣，提高其運(yùn)行效率和安全性，加強(qiáng)沼氣工程和畜牧業(yè)的協(xié)調(diào)，優(yōu)化畜牧業(yè)和生態(tài)環(huán)境的關(guān)系。四是建立健全沼氣工程的法律法規(guī)和管理制度，促進(jìn)其更好地規(guī)范發(fā)展。