林聰關(guān)于大中型沼氣工程建設(shè)與綜合利用的講義

1、大中型沼氣工程建設(shè)與綜合利用中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)林聰2006年 1 月 6 日利用工程手段，通過(guò)厭氧發(fā)酵技術(shù)及相關(guān)技術(shù)和設(shè)備解決養(yǎng)殖業(yè)糞污水的處理與綜合利用， 其工程的核心技術(shù)是厭氧發(fā)酵，并通過(guò)沼氣、沼渣沼液利用，糞污水的達(dá)標(biāo)處理，實(shí)現(xiàn)能源與環(huán)保并舉，養(yǎng)殖與種植結(jié)合，多種效益同在，實(shí)現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。一、大中型沼氣工程建設(shè)的內(nèi)容二、糞污水的處理原則三、大中型沼氣工程建設(shè)四、綜合利用技術(shù)五、 肥料生產(chǎn)技術(shù)規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)大中型沼氣工程項(xiàng)目應(yīng)緊密?chē)@生態(tài)環(huán)境建設(shè)和農(nóng)民增收的中心工作， 把大中型沼氣工程建設(shè)與農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整特別是促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)畜禽糞便資源化利用，治理農(nóng)業(yè)污染，開(kāi)發(fā)可再生能源

2、，實(shí)現(xiàn)種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生態(tài)良性循環(huán)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展。規(guī)模單體容積 vm3總體容積 vm3日產(chǎn)沼氣 m3/d 備注大型300 1000 300 中型300v 50 1000v 100 , 50 /d 。小型50 v20 100v 50 20 /d 大中型沼氣工程建設(shè)的內(nèi)容1、糞污水的收集、飼養(yǎng)種類(lèi)、飼養(yǎng)工藝、清糞工藝、養(yǎng)殖規(guī)模、糞污排污量等；2、所選厭氧發(fā)酵工藝、發(fā)酵池型、儲(chǔ)氣系統(tǒng)；3、項(xiàng)目工程所在地的區(qū)域，氣象條件、環(huán)境狀況、周?chē)袩o(wú)可利用的資源，項(xiàng)目建設(shè)是否會(huì)影響周?chē)用瘛S礦、交通中遠(yuǎn)期發(fā)展；4、沼氣利用系統(tǒng)，輸配氣系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)；5、沼氣凈化系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；6、沼渣

3、、沼液綜合利用系統(tǒng)，周?chē)恋爻惺芎拖{能力，周?chē)N植結(jié)構(gòu)、品種、對(duì)水肥的需求；7、固體肥料生產(chǎn)。二、糞污水的處理原則*根據(jù)飼養(yǎng)工藝、排污量的大小和排污濃度的特點(diǎn)，按照清潔化生產(chǎn)的原則，在飼養(yǎng)工藝方面進(jìn)行可操作的調(diào)整，結(jié)合廢棄物處理、環(huán)境保護(hù)、資源綜合利用和生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求選擇最適宜的處理工藝與綜合利用模式，糞污水的處理原則要滿(mǎn)足：*1、減量化：*2、無(wú)害化 : *3、資源化：*4、生態(tài)化：1、減量化：要治理好畜糞污染，必須從污染的源頭抓起，必須有效的削減污染總量。實(shí)行干清糞工藝，并將沖圈水減少到最低限度，從而減少治理經(jīng)費(fèi)，達(dá)到將污染源控制在最低限度的目的。2、無(wú)害化 : 選用先進(jìn)工藝技術(shù)，結(jié)

4、合豬場(chǎng)周?chē)沫h(huán)境、糞污消納能力和能流物流生態(tài)平衡的特征，因地制宜，消除污染，消除蚊蠅孳生， 殺滅病菌，實(shí)現(xiàn)污水達(dá)標(biāo)排放和能源生態(tài)綜合利用的“零排放”。3、資源化：有害糞污經(jīng)過(guò)治理，達(dá)到變廢為寶的目的。糞便治理后可作為花卉、蔬菜、大田作物的有機(jī)肥或深加工成有機(jī)復(fù)合肥。厭氧發(fā)酵殘余物沼渣沼液除含有、外, 還含有鈣、銅、鋅、鐵等多種微量元素、 氨基酸、維生素、生長(zhǎng)素和有益微生物， 是一種速、遲效兼?zhèn)涞挠袡C(jī)肥料。 利用沼肥對(duì)果樹(shù)、蔬菜及作物進(jìn)行灌溉或噴施，節(jié)省大量農(nóng)藥和化肥，節(jié)約生產(chǎn)成本，改善土壤理化結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，調(diào)節(jié)作物生長(zhǎng)，抑制病蟲(chóng)害，能夠增產(chǎn)增質(zhì)增值。污水處理后的灌溉和回用可使水資源得到進(jìn)

5、一步的利用，是糞污處理工程可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。4、生態(tài)化：建成“畜污沼飼菜畜”和“畜污水菜果田畜”的生態(tài)平衡系統(tǒng)，通過(guò)污染防治為有機(jī)農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供重要依托。利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，通過(guò)人工設(shè)計(jì)生態(tài)工程，以協(xié)調(diào)發(fā)展與環(huán)境之間、資源開(kāi)發(fā)利用與生態(tài)保護(hù)之間的關(guān)系。某種豬場(chǎng)豬糞污水水質(zhì)各類(lèi)豬的飼養(yǎng)周期、飼料消耗及糞污排放量一覽表項(xiàng)目飼養(yǎng)周期(天) 周 期 重 量( 公斤) 飼料消耗( 公 斤 /天) 飲水量 ( 公斤/ 天) 排糞污量（ kg/ 天）糞尿固體含量沖洗水合計(jì)母 豬365 140-160 公 豬365 120-140 仔 豬49 730 育 肥豬105 30100 豬糞尿中營(yíng)養(yǎng)成分含量（）成分糞別

6、水分有機(jī)質(zhì)氮磷鉀鈣豬 糞82 豬 尿96 - 不同清糞工藝污水量不同，以豬為例（升/ 頭.日）工藝水沖糞水泡糞干清糞用水量3040 2025 510 干清糞工藝糞污水項(xiàng)目樣品氨氮cod bod5 tp ss 豬舍出口1909 6726 3952 596 貯存池1483 6076 3264 464 豬舍出口1922 4158 1936 貯存池1240 1069 836 某種豬場(chǎng)豬糞污水水質(zhì)名稱(chēng)codcr mg/l bod5 mg/l ss mg/l nh4-n mg/l ph 數(shù)據(jù)6000 3000 2000 500 固液分離機(jī)在豬場(chǎng)糞污處理工程中的運(yùn)行情況測(cè)定指標(biāo)分 離 前分 離 后去除率豬場(chǎng)

7、糞水中固體物質(zhì)含量（% ）分離后固體纖維含水率（% ） ph bod5 （mg/l）65.26% codcr （mg/l）35.55% ss （mg/l）19.77% 某豬場(chǎng)干清糞工藝糞污水項(xiàng)目樣品氨氮cod bod5 tp ss 豬舍出口1909 6726 3952 596 貯存池1483 6076 3264 464 豬舍出口1922 4158 1936 貯存池1240 1069 836 各種畜、禽糞尿排泄量（近似值）項(xiàng)目分類(lèi)體重（kg）每頭（羽）日排泄量（ kg）糞尿合計(jì)豬50 肉牛500 1520 2025 3545 奶牛500 2025 2530 4555 羊15 雞0 鴨0 不同清糞

8、工藝沖洗水量（升/ 頭（羽） . 日）養(yǎng)殖種類(lèi)清糞方式收集系數(shù)干清糞水沖糞水泡糞豬510 3040 2025 肉牛1020 40 - 奶牛1530 80 - 蛋雞和肉雞1 - 鴨- - 畜禽糞尿排泄量和沖洗水量因畜種、養(yǎng)殖場(chǎng)性質(zhì)、 飼養(yǎng)管理工藝、氣候、季節(jié)、飼料、年齡大小及個(gè)體不同，排泄量和沖洗水量有一定的差異，具體情況根據(jù)實(shí)際情況確定。*糞污資源化的關(guān)鍵*干清糞，固液前分離，減少處理難度與處理量*消滅蟲(chóng)卵、致病菌，處理后的污水回用與灌溉*大力推進(jìn)有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程*加強(qiáng)工程技術(shù)手段的研發(fā)和支持力度*與其它農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)結(jié)合三、大中型沼氣工程建設(shè)不同規(guī)模、不同特點(diǎn)、 不同生產(chǎn)工藝的規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)糞污水

9、處理工藝是將厭氧生物技術(shù)、 好氧生物技術(shù)、 水肥耦合灌溉和噴施技術(shù)和有機(jī)肥料生產(chǎn)技術(shù)等單項(xiàng)技術(shù)的最優(yōu)化組合，通過(guò)工程手段將等技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起， 建立了能源生產(chǎn)和利用模式， 厭氧發(fā)酵與污水處理結(jié)合的糞污水達(dá)標(biāo)排放模式， 實(shí)現(xiàn)了各種資源的最大利用度和最佳轉(zhuǎn)換生態(tài)鏈，實(shí)現(xiàn)了種植養(yǎng)殖結(jié)合一體化生態(tài)循環(huán)平衡系統(tǒng)，從根本上解決養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境污染與資源利用的問(wèn)題。綜合利用農(nóng)村生物資源，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。大中型沼氣工程建設(shè)內(nèi)容*主要包括：糞污前處理系統(tǒng)，厭氧消化系統(tǒng)，增溫保溫系統(tǒng)，沼氣利用系統(tǒng)（凈化、儲(chǔ)存、輸配、用氣等），固體有機(jī)肥生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸系統(tǒng)，液體有機(jī)肥儲(chǔ)存、施用及運(yùn)輸系統(tǒng)，動(dòng)力、控制、計(jì)量等附屬設(shè)施。

10、豬場(chǎng)糞污處理系統(tǒng)處理原則*使豬場(chǎng)糞污排放量最小化和便于收集*減少水污染，控制臭味和氨散發(fā)*減少作物和土壤的損害*減少設(shè)備投資和運(yùn)行管理費(fèi)用*減少疾病的發(fā)生和傳播*提高利用率，多層次、多功能地開(kāi)發(fā)利用其燃料、飼料、肥料價(jià)值，同步獲得多種效益常用農(nóng)業(yè)廢棄物的產(chǎn)氣量及產(chǎn)氣率(附圖) 常用沼氣發(fā)酵原料碳氮比(附圖) 不同發(fā)酵原料在不同季節(jié)的投放量(附圖) 各種適宜模式主要應(yīng)用于周邊既無(wú)一定規(guī)模的農(nóng)田，又無(wú)閑暇空地可供建造魚(yú)塘和水生植物塘的畜禽場(chǎng)。 該模式特點(diǎn)是，畜禽廢水在經(jīng)厭氧消化處理后，必須再經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)暮醚跆幚恚缙貧?、物化處理等，使其達(dá)到國(guó)家規(guī)定的相關(guān)環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。主要適用于周邊有適當(dāng)規(guī)模的農(nóng)田、

11、魚(yú)塘或水生植物塘的畜禽場(chǎng)。 該模式特點(diǎn)是，畜禽廢水在經(jīng)厭氧消化處理后，排灌到農(nóng)田、魚(yú)塘或水生植物塘，經(jīng)過(guò)多層次的資源化利用， 既為無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)提供充足的肥源，又實(shí)現(xiàn)了糞污的“零排放”。根據(jù)需要配套建設(shè)有機(jī)肥料場(chǎng)。固體糞便經(jīng)過(guò)發(fā)酵處理、養(yǎng)分調(diào)配、干燥制粒、包裝等過(guò)程，制成高效有機(jī)復(fù)混肥或?qū)Ｓ糜袡C(jī)肥。糞污水處理技術(shù)路線*沼氣發(fā)酵裝置是整個(gè)沼氣工程的核心部件。*畜禽糞便污水多采用升流式固體反應(yīng)器（usr ）*塞流式消化器*上流式厭氧污泥床（ uasb ）厭氧消化器。升流式固體反應(yīng)器（ usr ）是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于高懸浮固體原料的消化器。塞流式也稱(chēng)推流式消化器， 是一種長(zhǎng)方形的非完全混合消化器

12、。該消化器要求進(jìn)料粗放，不用去除長(zhǎng)草，較適應(yīng)處理牛糞。因雞糞沉渣多，易生成沉淀，該消化器不適用于處理雞糞。上流式厭氧污泥床（ uasb ）厭氧消化器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低，處理效率高。該消化器適用于可溶性廢水，要求較低的懸浮固體含量。*規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)大中型沼氣工程采用低壓濕式儲(chǔ)氣柜和干式儲(chǔ)氣柜；*在選擇儲(chǔ)氣柜時(shí)應(yīng)慎重，要考慮金屬耗量的大小、壓力使用是否合理。包括：沼氣的脫水、脫硫和二氧化碳北京蟹島生態(tài)度假村沼氣站厭氧發(fā)酵罐和濕式儲(chǔ)氣罐厭氧發(fā)酵預(yù)混池農(nóng)產(chǎn)品秸稈（釀酒）大米、河蟹甜高粱植稻田養(yǎng)蟹（保 溫）稻草大田種植種植業(yè)子系統(tǒng)（生產(chǎn)者）（堆肥）蔬菜、瓜果生產(chǎn)大棚采摘大棚畜禽糞便秸稈（飼 料）沼液沼渣

13、畜禽糞便人糞尿有機(jī)垃圾畜產(chǎn)品養(yǎng)殖業(yè)子系統(tǒng)（初級(jí)消費(fèi)者）沼氣池（分解者）旅游業(yè)子系統(tǒng)（次級(jí)消費(fèi)者）農(nóng)產(chǎn)品秸稈（釀酒）大米、河蟹甜高粱植稻田養(yǎng)蟹（保溫）稻 草大田種植種植業(yè)子系統(tǒng)（生產(chǎn)者）（堆肥）蔬菜、瓜果生產(chǎn)大棚采摘大棚畜禽糞便秸稈（飼 料）沼液沼渣畜禽糞便人糞尿有機(jī)垃圾畜產(chǎn)品養(yǎng)殖業(yè)子系統(tǒng)（初級(jí)消費(fèi)者）沼氣池（分解者）旅游業(yè)子系統(tǒng)（次級(jí)消費(fèi)者）農(nóng)產(chǎn)品秸稈（釀酒）大米、河蟹甜高粱植稻田養(yǎng)蟹（保 溫）稻 草大田種植種植業(yè)子系統(tǒng)（生產(chǎn)者）（堆肥）蔬菜、瓜果生產(chǎn)大棚采摘大棚畜禽糞便秸稈（飼 料）沼液沼渣畜禽糞便人糞尿有機(jī)垃圾畜產(chǎn)品養(yǎng)殖業(yè)子系統(tǒng)（初級(jí)消費(fèi)者）沼氣池（分解者）旅游業(yè)子系統(tǒng)（次級(jí)消費(fèi)者）高速生

14、物濾池*水動(dòng)力旋轉(zhuǎn)布水裝置處理后的水質(zhì)氧化塘（溫室型）沼氣發(fā)酵液不能直接排放， 否則會(huì)導(dǎo)致二次污染， 必須后處理加以資源化利用。沼氣發(fā)酵液作為有機(jī)肥應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥罓顩r和種植施肥情況應(yīng)用于果樹(shù)、養(yǎng)魚(yú)、種花和蔬菜、大田種植業(yè)。蟹島村以沼氣為紐帶的物質(zhì)資源利用模式圖生態(tài)系統(tǒng)能流與物流動(dòng)態(tài)平衡轉(zhuǎn)化系統(tǒng)厭氧發(fā)酵綜合利用系統(tǒng)工藝流程配套工作1、利用各種檢測(cè)手段，分別對(duì)厭氧殘留物、土壤的水分和營(yíng)養(yǎng)成份進(jìn)行多次跟蹤測(cè)試，提出測(cè)土施肥的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。2、通過(guò)不同比例水肥耦合灌溉、不同比例水肥葉面噴施，采用先進(jìn)的工程技術(shù)手段和設(shè)備實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的高科技技術(shù)。3、對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)測(cè)，優(yōu)化的綜合利用方式，提

15、高果蔬產(chǎn)量和品質(zhì)，推動(dòng)了有機(jī)肥的利用和綠色食品的生產(chǎn)。4、配套完善發(fā)酵工藝和相關(guān)技術(shù)，規(guī)范沼氣工程儀表設(shè)備，提高產(chǎn)氣率。5、加強(qiáng)沼氣工程操作、管理人員培訓(xùn)。四、綜合利用技術(shù)土壤測(cè)試結(jié)果表明：*沼肥可以有效提高土壤肥力，溫室土壤施用沼肥比施用化肥有機(jī)質(zhì)含量高 19.73% ； 果園土壤施用濃度為50% 的沼肥有機(jī)質(zhì)含量比施用化肥的高22.40%。土壤中的氨態(tài)氮、速效磷、速效鉀的含量分別比對(duì)照增加110.8%、39.47%、12.08%。含水率比對(duì)照高出5.26%，ph值比對(duì)照高出 2.0%。*沼肥可改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤保水保肥能力，降低土壤的酸化板結(jié)。沼肥可以改善土壤水、肥、氣、熱等理化性能，

16、為作物豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)打下了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。綜合利用的優(yōu)勢(shì)1、由于使用各種生態(tài)模式降低了生產(chǎn)成本，使得總利潤(rùn)增加產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益；2、由于人們?cè)敢鉃榫G色消費(fèi)支付更高價(jià)格而產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益。3、沼氣替代了液化氣。4、噴施沼液可抑制紅白蜘蛛、春橡、牙蟲(chóng)等病蟲(chóng)害的發(fā)生，5、沼氣替代液化氣減排溫室氣體的貢獻(xiàn)。沼渣成分測(cè)試分析報(bào)告沼渣沼液營(yíng)養(yǎng)成分含量表項(xiàng)目全 n% 全 p% (p2o5) 全 k% (k2o) 速效 n (mg/l) 速效p(p2o5) (mg/l) 速效k(k2o) (mg/l) 有機(jī)質(zhì)% 腐殖酸% 沼液沼渣土壤成分測(cè)試分析報(bào)告取樣時(shí)間試驗(yàn)處理分析項(xiàng)目及結(jié)果含水率% 有機(jī)質(zhì)% 氨態(tài)氮ppm 速

17、效磷ppm 速效鉀ppm ph值施 沼肥表層15cm 均值施 化肥表層15cm 均值施 沼肥表層15cm 均值施 化肥表層15cm 均值溫室土壤肥效成分對(duì)照曲線圖0510152025303540施沼肥前施化肥前施沼肥后施化肥后050100150200250300350400450含水率 /%有機(jī)質(zhì) /%氨態(tài)氮 /ppmph 值速效磷/ppm速效鉀 /ppm果園土壤肥效成分對(duì)照曲線圖不同施肥處理對(duì)黃瓜長(zhǎng)勢(shì)和品質(zhì)的影響0246810本底值 施化肥25% 沼肥50% 沼肥80% 沼肥100% 沼肥未施肥020406080100120140160180200有機(jī)質(zhì) /%ph值氨態(tài)氮 /ppm速效磷/p

18、pm速效鉀 /ppm取樣時(shí)間試 驗(yàn)處理取樣深度(cm) 分析項(xiàng)目及結(jié)果含水率(%) 有 機(jī)質(zhì)(%) 氨態(tài)氮(mg/kg) 速效磷(mg/kg) 速效鉀(mg/kg) ph值施 沼肥0-20 施 化肥0-20 施 沼肥0-20 施 化肥0-20 不同施肥處理對(duì)黃瓜長(zhǎng)勢(shì)和品質(zhì)的影響黃瓜營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定表取樣時(shí)間試 驗(yàn) 處理分析項(xiàng)目及結(jié)果含水率% 固形物% 還原糖% vc 可 溶 性 蛋白質(zhì)施沼肥施化肥結(jié)論1）沼肥可以顯著改善土壤的理化性質(zhì)，提高土壤的通透性和保水保肥能力，緩解土壤的板結(jié)酸化，土壤的有機(jī)質(zhì)、速效n 、p、k含量分別比對(duì)照增加了 35.58%、28.36% 、26.19% 、12.08%

19、。2）施用沼肥有利于作物生長(zhǎng)，可提高作物抵御病蟲(chóng)害的能力，黃瓜施用沼肥， 產(chǎn)量提高 18.6%，營(yíng)養(yǎng)成分較豐富， 與對(duì)照相比， 還原糖、vc、可溶性蛋白質(zhì)含量分別高出11.29%、29.59%、4.45%。 。3）以沼氣工程為紐帶，種養(yǎng)沼肥為一體的農(nóng)業(yè)生態(tài)模式，實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)能量多級(jí)利用、 生態(tài)環(huán)保和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)了整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的能流、物流快速轉(zhuǎn)化和園區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。沼液施肥對(duì)蘋(píng)果品質(zhì)的影響*沼液施肥的果樹(shù)一般單棵產(chǎn)量增加1320% ，平均單株的產(chǎn)量為400kg，最高可達(dá)到500kg。噴施沼肥的果實(shí)個(gè)大，著色好，平均單果重 350g。果肉脆硬，多汁，現(xiàn)場(chǎng)采摘和貯存一周的蘋(píng)果滴定酸含量比對(duì)照分別