林聰關(guān)于大中型沼氣工程建設(shè)與綜合利用的講義

大中型沼氣工程建設(shè)與綜合利用中國農(nóng)業(yè)大學(xué)林聰2006年1月6日利用工程手段，通過厭氧發(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)?；B(yǎng)殖場(chǎng)大中型沼氣工程項(xiàng)目應(yīng)緊密圍繞生態(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，實(shí)現(xiàn)畜禽糞便資源化利用，治理農(nóng)業(yè)污染，開發(fā)可再生能源，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V≥m3總體容積V≥m3日產(chǎn)沼氣m3/d≥備注大型3001000300中型300>V≥501000>V≥100,≥50/d。小型50>V≥20100>V≥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、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、周圍有無可利用的資源，項(xiàng)目建設(shè)是否會(huì)影響周圍居民、廠礦、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、沼液綜合利用系統(tǒng)，周圍土地承受和消納能力，周圍種植結(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足：1、減量化：2、無害化: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、無害化:選用先進(jìn)工藝技術(shù)，結(jié)合豬場(chǎng)周圍的環(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Ｎ、Ｐ、Ｋ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、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)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365140-160公豬365120-140仔豬497～30育肥豬10530～100豬糞尿中營養(yǎng)成分含量（％）成分糞別水分有機(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30～4020～255～10干清糞工藝糞污水項(xiàng)目樣品氨氮CODBOD5TPSS豬舍出口190967263952596貯存池148360763264464豬舍出口192241581936－－貯存池12401069836－－某種豬場(chǎng)豬糞污水水質(zhì)名稱CODcrmg/LBOD5mg/LSSmg/LNH4-Nmg/LPH數(shù)據(jù)600030002000500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)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CODBOD5TPSS豬舍出口190967263952596貯存池148360763264464豬舍出口192241581936－－貯存池12401069836－－各種畜、禽糞尿排泄量（近似值）項(xiàng)目分類體重（kg）每頭（羽）日排泄量（kg）糞尿合計(jì)豬50∽∽∽肉牛50015∽2020∽2535∽45奶牛50020∽2525∽3045∽55羊15∽∽∽雞∽0∽鴨∽0∽不同清糞工藝沖洗水量（升/頭（羽）.日）養(yǎng)殖種類清糞方式收集系數(shù)干清糞水沖糞水泡糞豬5～1030～4020～25∽肉牛10∽2040-∽奶牛15∽3080-∽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。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)用于周邊既無一定規(guī)模的農(nóng)田，又無閑暇空地可供建造魚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)過適當(dāng)?shù)暮醚跆幚?，如曝氣、物化處理等，使其達(dá)到國家規(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、魚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、魚塘或水生植物塘，經(jīng)過多層次的資源化利用，既為無公害農(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)過發(fā)酵處理、養(yǎng)分調(diào)配、干燥制粒、包裝等過程，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。塞流式也稱推流式消化器，是一種長(zhǎng)方形的非完全混合消化器。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)模化養(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、養(yǎng)魚、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)過程中進(jìn)行監(jiān)測(cè)，優(yōu)化的綜合利用方式，提高果蔬產(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，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、牙蟲等病蟲害的發(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速效磷ppm速效鉀ppmpH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)照曲線圖果園土壤肥效成分對(duì)照曲線圖00246810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/ppm速效鉀/ppm不同施肥處理對(duì)黃瓜長(zhǎng)勢(shì)和品質(zhì)的影響取樣時(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%。2）施用沼肥有利于作物生長(zhǎng)，可提高作物抵御病蟲害的能力，黃瓜施用沼肥，產(chǎn)量提高18.6%，營養(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)蘋果品質(zhì)的影響沼液施肥的果樹一般單棵產(chǎn)量增加13~20%，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果滴定酸含量比對(duì)照分別少0.356%和0.138