农业固体废物资源化利用

农业废弃物资源化利用

——秸秆与动物粪污的资源化利用

安徽省烽火再生能源开发有限公司

2018年6月

目录

一、农业废弃物概念 (1)

二、我国秸秆基本情况 (1)

三、秸秆综合利用技术 (1)

四、秸秆利用存在的问题 (8)

五、秸秆综合利用的对策 (9)

六、国外秸秆利用方法 (10)

七、我国畜禽粪便的现实状况 (10)

八、畜禽养殖废液的资源化利用技术 (10)

九、畜禽养殖固体粪污的资源化利用技术 (11)

十、我国畜禽粪便利用存在的难题 (13)

十一、国外畜禽粪便利用方法 (14)

十二、结语 (18)

一、农业废弃物概念

农业废弃物也称农业垃圾，按其成分，主要包括植物纤维性废弃物和畜禽粪便两大类，是农业生产和再生产链环中资源投入与产出物质和能量的差额，是资源利用中产出的物质能量流失份额。

可分为：

①农田和果园残留物，如秸秆、残株、杂草、落叶、果实外壳、藤蔓、树枝和其他废物；

②牲畜和家禽粪便以及栏圈铺垫物等；

③农产品加工废弃物；

④人粪尿以及生活废弃物。

简面言之，可以将农业废弃物分为两大类：秸秆和动物粪便。

二、我国秸秆基本情况

近年来，农作物秸秆成为农村面源污染的新源头。每年夏收和秋冬之际，总有大量的小麦、玉米等秸秆在田间焚烧，产生了大量浓重的烟雾，不仅成为农村环境保护的瓶颈问题，甚至成为殃及城市环境的罪魁祸首。我国作为农业大国，是世界上秸秆资源最为丰富的国家之一。2003年，我国秸秆资源产量达7.9亿吨,约合3.6亿吨标准煤，并每年以0.12亿吨的速度稳步增长。我国农村主要有水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆，其中玉米秸秆占36.7%，稻草秸秆占27.5%，小麦秸秆占15.2%。农作物秸秆蕴藏着丰富的能量，含有大量的营养物质，除了含有大量N、P、K元素之外,还含有蛋白质、有机质和微量元素。开发利用潜力巨大。秸秆燃烧值约为标准煤的50%，1t普通秸秆的营养价值平均与0.25t粮食的营养价值相当。如何提高农作物秸秆的综合开发利用及其利用率是解决问题的关键。大型畜牧场和以舍饲方式大规模饲养家禽家畜的场所都排放大量的粪便以及畜栏、禽舍的铺垫物,如果注意农牧业结合,就可成为一项重要的有机肥源;如果不加处理排入环境，就会污染环境。例如未经处理的粪便排入江河湖泊，会使水质污浊,生化需氧量(BOD)负荷增加，形成厌氧腐化或富营养化现象，威胁鱼类、贝类和藻类的生存；也会传染疾病，影响居民健康。如果灌溉用水受到农业废弃物的严重污染，会使水中的氨氮和蛋白氮含量过高，从而造成水稻徒长、倒伏、晚熟或不熟；此外,还可能使地下蓄水层中有过量的硝酸盐,或者使周围环境孳生大量苍蝇和其他害虫。

三、秸秆综合利用技术

目前,中国利用农作物秸秆的方法,以焚烧为主,其次是秸秆还田,牲口饲料养殖和工业利用。据相关资料显示,目前国内农作物秸秆中,直接用作生活燃料的约占总量的20%,用作肥料直接还田的约占总量的15%,用作饲料的约占总量的15%,用作工业原料的约占总量的2%,废弃或露天焚烧的约占总量的33%。秸秆是目前广大农村利用最为普遍的燃料，具有降低农民生活成本、获得便利等优点，将秸秆作为燃料减少了煤等不可再生资源的使用量，但其危害也不可忽视。农户燃烧秸秆量较大时，就会产生大量二氧化碳和一氧化碳，空气中粉尘量也会严重超标，严重影响当地居民的身体健康，危害不亚于露天焚烧秸秆。

1、秸秆还田秸秆还田的主要方式有:机械直接还田、覆盖还田、堆沤腐熟还田和过腹

还田。

1.1机械直接还田机械直接还田方式,可分为通过机械一次性粉碎还田和将作物秸秆整秆翻埋或平铺还田两种。研究显示:秸秆机械直接还田与单施肥料处理相比,其土壤中泥沙量减少了70%~80%,地表径流量减少了26%~31%,渗漏径流量增加了30%~52%;减少了N、P元素的流失。另外,还促进作物吸收K和缓解土壤中K含量下降。

1.2覆盖还田秸秆覆盖地表后,可以阻挡降水对地表的直接冲击,保护土壤表层结构,可以有效降低土壤中水分向大气蒸发的速度,减少蒸腾量,使得土壤有效储水量明显提高,同时调节土壤温度,有效缓解气温激变对作物的伤害。

1.3堆沤腐熟还田堆沤腐熟还田也称高温堆肥,主要是利用快速堆肥剂产生大量的纤维素酶,在较短时间内将作物秸秆堆制成有机肥。使用腐熟秸秆有机肥,能改善由于使用化肥导致的土壤次生盐渍化对作物生长的抑制程度,同时也可以提高作物的产量。

1.4过腹还田过腹还田指秸秆通过牲畜食用过腹排粪还田,这种还田方式对于维持和提高土壤中氮和钾的水平有重大意义。研究表明,连续5年施用玉米秸秆过腹牛粪,土壤肥力明显提高,土壤中的有机质、TP、TN和TK分别提高了15.2%、8.9%、120%和5.9%,速效P、N、K和HA/FA值与转化酶活性均明显提高。

2秸秆用于养殖种植养殖可以形成相互连接的产业链条,种植业的副产品-作物秸秆,

可以作为食草动物的饲料,动物粪尿积累起来可以肥田,改良土壤结构,减少化肥施用量,发展绿色无公害农业,节本增效。

2.1秸秆作家畜饲料秸秆含有很高的营养价值,常利用化学、微生物学等原理,将秸秆转化为含有丰富菌体蛋白、维生素等成分的生物蛋白饲料。目前较为常见的转化技术有秸秆青贮、微贮(无氧发酵)、氨化压块等。青贮指将青玉米秸秆切碎、装窖、压实、封埋,进行自然乳酸发酵。微贮指在秸秆中加入微生物制剂,密封发酵。压块指在秸秆晒干后,粉碎加入其它添加剂加工成颗粒饲料。氨化指在秸秆中加入氨源物质密封堆制。

2.2秸秆作基料培养食用菌利用微生物以纤维素为基质原料生产单细胞蛋白质,是当今利用纤维素最有效的方法之一。用秸秆为原料代替木材,进行鸡腿菇、香菇等食用菌的生产,可减少1/2的木材使用量,不仅大大节约木材的消耗,且价格低廉。秸秆生产菌菇后的菌糠,是一种营养丰富的菌体蛋白饲料,既能作为饲料过腹还田,也可作为优质的有机肥直接还田。试验表明,每平方米菌菇栽植面积约可消耗麦草5kg,每公斤培养料可采收平菇0.8~1.5 kg。

2.3秸秆培养蚯蚓秸秆经过粉碎堆制处理后,可作为饵料饲养蚯蚓。蚯蚓含有多种氨基酸和丰富的粗蛋白,不仅可用来补充畜禽蛋白饲料的不足,还可入药。蚯蚓粪是很好的有机肥料,含有很高的有机质、腐殖质、N、P、K、氨基酸等,是植物生长最需要的养料。

3秸秆用作能源秸秆能源技术包括秸秆气化制气、秸秆压块成型制炭和锅炉燃烧发电

以及生物沼气等,与煤、油、天然气相比,秸秆燃料成本低、污染少、秸秆燃烧后的草木灰和制气产生的沼渣可以还田作肥料,沼液可喂猪或养鱼。

3.1秸秆热解气化秸秆热解气化是利用秸秆气化装置,将干秸秆粉碎后在经过气化设备热解、氧化和还原反应转换成一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体,再通过输配系统,用于生产生活。秸秆燃气燃烧后无尘无烟无污染,减少了CO2、SO2、烟尘等污染物的排放。1.3.2秸秆成型制炭秸秆成型制炭,是利用固化成型设备将秸秆压缩为原体积的1/8~1/12,制成一定形状的块状固体燃料,1.4t秸秆固化燃料与1t煤炭的热值相当,用秸秆成型燃料替代煤炭,经济、环保、清洁。

3.2锅炉集中燃烧发电农作物秸秆是一种很好的清洁可再生能源,平均含硫率只有0. 38%,发电CO2排放量为0,硫排放量比煤炭至少低50%。用秸秆燃烧发电既可缓解农村能源紧张,又有利于保护生态和资源。

3.3秸秆制沼气利用秸秆制沼气,即用秸秆和畜禽粪便混合发酵制沼气,不仅可解决农村的煮饭和照明问题,还可与柴油混合使用,节约柴油70%~80%。另外,沼液沼渣中含有丰富的氨基酸和蛋白质,是很好的速效肥。

4秸秆工艺品麦秆可加工成工艺画或草编织物,每公斤0.2元左右的稻草,经简单粗加工制成包片和草苫效益成倍或双倍增加,是农民增加收入的一条好途径。

5秸秆作工业原料农作物秸秆也可用作工业制品原料,经碾磨处理后的秸秆纤维与

树脂混合物在金属模具中加压成型,可制造纤维板、包装箱、快餐盒、工艺品、装饰板材和一次成型家具等产品,既减轻了环境污染,又缓解了木材供应的压力。秸秆板材制品具有强度高、耐腐蚀、防火阻燃、不变形、不开裂、强度高、美观大方及价格低廉等特点。秸秆餐具保温隔热性好,强度、挺度佳,制造工艺简单可靠,生产成本低,产品附加值高,使用后可自然降解,或用作饲料和肥料,对环境损害小。

四、秸秆利用存在的问题

1土地承包形式制约机械化的处理方式

我国农村的土地联产承包责任制-小片分散经营的模式给农业生产机械化带来了问题。由于农户平均农田面积小,农作物种植分散,秸秆分散,很难采用机械化作业的方式。近期我国农户的经营模式及大型机械化收集作业还无法普遍实现,秸秆收集及利用也无法照搬西方发达国家模式。

2季节性强时间短产生量大

玉米是我国北方大量耕种的农作物之一。多数地区采用的是玉米小麦间作的种植方式。因此,在玉米收获季节从收获到种植基本在一个多月的时间。时间短,秸秆产生量大。也就是说,收获时玉米平均亩产秸秆2794kg,其中秸秆的含水量为2061kg。如果在收获时处理秸秆的话,不论将秸秆运往何处,都要考虑运输这每亩秸秆所产生的2t左右水所作的无用功。

3质地疏松运输储存困难

秸秆收获后都需要将秸秆搬运到工厂。然而,秸秆质地疏松,不论何种运输工具都是得不偿失。即使经过一段时间的晾晒,在百分之十几含水量的情况下,其密度每m3也只有几十kg。对于一个25MW的发电厂,年需要秸秆约20万t。即使运输半径在100km以内可以收集到足

够的原料,其运输费用恐怕也在秸秆的本身价值之上。由于秸秆的收获季节性很强,因此,就更不用说这些秸秆储藏所需要占用的土地,以及防火等设施的费用。

4投入和产出不成比例

在实践中农民还发现,秸秆还田后,由于秸秆腐烂较慢使土壤的通透性等受到破坏,反而不

利于土壤的改良。虽然当前有一种能使秸秆快速腐烂的催腐剂,但农民采纳的不多,原因是用催腐剂腐化秸秆需先将秸秆从地里搬出来后堆积腐化,费时费力。将秸秆进行气化虽是利用秸秆的好方式,但投资太大,一般村子搞不起来。因此,要把秸秆综合利用做好,需要政府从财力、物力、人力和技术上给予大力支持。

五、秸秆综合利用的对策

1一体化便捷式秸秆加工的工作方式

大量的秸秆在收获后,有相当一段时间只能是存放在地头、路旁或田间,而且人们都知道十里不运草,因此,加工设备的工作方式应该是小型便捷,可以移动,且配置电力、柴油机等不同的动力输入,集切碎、调质、固化成型为一体,方便农民操作,适合于在地头、路旁实现就地加工。

2加大政府支持力度并建立激励机制

严格执行有关法律法规,并围绕秸秆还田制定一系列行之有效的行政和技术措施,对焚烧秸秆、掠夺式经营土地的行为给予法律约束。对增加有机肥投入、进行秸秆还田或有效利用的农民要给予一定的政策鼓励或奖励。同时各级政府要因地制宜,加大推广投入力度,安排专项资金重点支持建立示范基地,对推广项目的技术、设备引进给予适度补贴。

3重点解决秸秆转化中的技术问题

目前推广的秸秆综合利用项目中,有的技术还不成熟、有的还需进一步研发,技术上的不足很大程度上影响了秸秆的有效利用。如秸秆气化中的焦油问题,高效生物有机肥工业化生产设备的引进、消化吸收及国产化问题,秸秆饲料的优化配制等。秸秆的转化利用技术除要求经过基础研究和应用技术研究外,还需要经过大量的试验改进,特别是生产性中间试验更为重要。

4积极搞好示范推广工作

在总结秸秆青贮、氨化、气化、加工、机械化还田、快速腐熟等技术应用基础上,从实际出发,因地制宜选准技术切入点,推动各项关键综合利用技术的推广应用。如平原地区和大城市郊区,机械化基础条件好,要大力推广应用秸秆机械化粉碎还田、保护性耕作等适用技术;丘陵区与经济欠发达区,要着重考虑秸秆堆沤还田技术,大力推广秸秆快速腐熟还田;

草食动物比较集中地区,要大力发展秸秆养畜,推动秸秆经济的发展;经济较发达地区,要

推动秸秆气化、沼气和秸秆加工业的发展,开拓农民增收的新途径,推进新农村建设。

5把秸秆综合利用作为一个产业发展

按照市场经济的要求,把秸秆综合利用作为一个产业发展,不断向

广度和深度推进。同时要做到三结合:与种植业结构调整相结合、与优势产业布局相结合、与发展农业机械化相结合。秸秆综合利用主体是农民,出路在技术,关键在机械,重点是增加投入。必须利用市场经济的利益驱动机制,发展秸秆经济,引导社会资源配置,引导企业和农民

参与,使农民增收、企业增利。如建立秸秆种菇场、秸秆气化站、秸秆生物制肥厂等,推行企业化管理。

六、国外秸秆利用方法

丹麦：秸秆串起“黄金圈”

丹麦是世界上首先使用秸秆发电的国家。位于丹麦首都哥本哈根以南的阿维多发电厂建于上世纪90年代，被誉为全球效率最高、最环保的热电联供电厂之一。阿维多电厂每年燃烧15万吨秸秆，可满足几十万用户的供热和用电需求。

和煤、油、天然气相比，秸秆成本低、污染少，是电厂认为最划算的燃料。此外，秸秆燃烧后的草木灰还可以无偿地返还给农民作为肥料。使用秸秆发电，电厂降低了原料的成本，百姓享受了便宜的电价，环境受到保护，新能源得以开发，同时还使农民增加了收入，串联起了一个“黄金圈”。

美国：秸秆乙醇成新宠

美国有24个农业州，每年都有大量的秸秆需要处理。秸秆在美国的用途很广，主要有以下四种：第一，被牲畜吃掉。第二，在田里堆肥。第三，当家庭饰品和建材。第四，变身绿色燃料。最近，新兴的替代燃料特别是生物燃料的开发利用，得到了联邦政府的大力支持，根据美国可再生燃料协会提供的数据，美国目前有116个乙醇提炼厂家，每年可以生产59亿加仑的乙醇，另外还有81个新厂家正在建造之中。

日本：秸秆艺术节

在日本，田里的秸秆还被做成可爱的猛犸象、乌龟形状，这种田间艺术既能储存秸秆，又能吸引外地游客。

在新泻，人们为了庆祝水稻的丰收，把水稻收割留下的大量秸秆风干后，创造性地建成巨大的稻草雕塑，在当地的“稻草艺术节”上展出，也吸引了成千上万的游客前去观赏。

七、我国畜禽粪便的现实状况

我国畜禽养殖业产生的污染物主要有污水、固体粪便和恶臭气体，其含有大量的氮、磷、悬浮物及致病菌。随着动物规模化养殖的增加，环境污染问题带来的危害也越来越大。解决畜禽养殖业的污染问题要以充分利用资源为根本出发点，通过对污染全过程控制及废物综合利用，达到畜禽粪便的减量化、无害化、资源化，走发展循环经济的道路。国家环保总局对全国23个省、自治区、直辖市的规模化畜禽养殖业污染进行调查，结果发现规模化畜禽养殖业污染呈现出三大突出问题：一是畜禽粪便排放量大；二是畜禽污染物涉及面广且危害大，畜禽粪便的COD排放量已经远超工业与生活污水的总排放量；三是显现出较为严重的生态压力。我国有90%的规模化畜禽养殖场未经过环境影响评价，60%的养殖场缺乏必要的污染处理措施，畜禽

养殖业产生的污染已成为农村地区面源污染的主要来源。由于大部分养殖场未能对畜禽粪便进行有效的处理和利用，并且将未经处理的粪便随意堆放，导致大量的氮磷流失，造成空气、土壤和水体受到污染。2003年中国畜禽粪便产生总量为318800万t，预测2020年中国畜禽粪便总量将达到424400万t。畜禽养殖业已经成为农村污染的主要因素和污染治理的主要对象之一

随着我国畜禽养殖业的迅猛发展,畜禽养殖业污染特别是规模化畜禽养殖污染对城市环境已成为主要来源。但另一方面,而畜禽粪便又是一种宝贵的饲料或肥料资源。畜禽粪便中含有大量的氮、磷等营养物质,通过加工处理可生产出优质饲料或有机复合肥料。开发利用畜禽粪便不仅能变废为宝,解决农村用能源问题,而且可减少环境污染,防止疫病蔓延,为保护和改善农村生态环境,有效治理农村污染,促进农业可持续发展,畜禽养殖业污染防治已成为目前农村经济发展急待解决的环境问题。

八、畜禽养殖废液的综合利用技术

1、物化处理技术回收氮、磷营养元素养殖场废液氮、磷含量高,属于难处理高浓度有机废液。采用磷酸镁胺(MgN H4PO4·6H2O俗称鸟粪石)化学沉淀法处理,可以将废液中的氨、氮转化为缓释肥中的营养元素,解决了氮的回收和氨的污染两大问题。但该方法必须考虑废水中N、P、Mg的平衡问题,S.I.Lee等利用废盐卤作为Mg2+添加剂,沉淀速度快,与添加MgCl2作镁源对磷有等同的去除效果。

2、畜禽养殖污液的处理及综合利用养殖污水浓度过大的过量灌溉,不但使过量的养分得不到有效地利用,还会污染土壤和地下水。长期用高浓度污水灌溉农田,易造成土壤板结、盐渍化,甚至毒害作物出现大面积腐烂。因此养殖废液必须经过处理,达到一定的浓度后才能进行污水灌溉。自然生态化处理是运用生态学原理与工程学方法而形成的处理技术,应用较多的是稳定塘工艺、人工湿地系统。稳定塘是利用池塘处理废水的构筑物,是一个菌藻共生的生态系统。稳定塘处理废水时,废水在塘内停留时间很长,有机污染物通过水中的微生物的代谢作用而降解,这是一种简单、有效而经济的废水处理方法。潘涌璋等利用高级综合稳定塘处理猪场废水,出水达到畜禽养殖业污染物排放标准(GB18596-2001)的要求,氨、氮在60mg/L左右,总停留时间在20d以上,占地面积大,适合于土地资源较丰富的亚热带山区。人工湿地碎石床起到生物滤床的高效化作用,是一种理想的全方位生态净化系统。自然生态法处理建设费用较低,运行成本低廉,适宜于土地资源丰富的地区,但也受自然条件的影响较大,夏季处理效果明显优于冬季,处理效果受温度和降雨的影响较大。能有效的去除氮、磷等有机物和营养物。目前对于高浓度有机废水,一般采用厌氧工艺处理,厌氧生物处理是利用厌氧微生物的代谢过程,把有机物转化为无机物和少量的细胞物质,这些无机物主要包括大量的生物气(即沼气)和水。厌氧废水处理是一种低成本的废水处理技术,它是把废水处理和能源回收利用相结合的一种技术,目前应用较多的厌氧反应器主要有UASB、IC、厌氧SBR等。我国是农业大国,面对日益恶化的生态环境以及逐渐加重的农业面源污染,而养殖废水有机质是一种可利用的生物质能源,将猪场废水固、液分离后,液体部分进行厌氧发酵产生沼气,进行集中供气和发电,厌氧消化液和残渣经处理后成为商品化的饲料和肥料达到综合处理的目的,这是猪场废水处理综合应用的一个新探索,既可以减轻污染,又能回收资源得到了较好的经济收益。

九、畜禽养殖固体粪污的资源化利用技术

1、畜禽粪便肥料化目前规模化畜禽养殖场采用的清粪工艺主要有三种:水冲粪、水泡粪和干清粪工艺。其中干清粪工艺是将一种较好的方法,干清粪工艺是将粪便一经产生便分流,干粪由机械或人工收集、清扫、集中、运走,尿与污水则从下水道流出,分别进行处理。这种工艺可以节约用水,减少废水和污染物排放量,可保持猪舍内清洁,无臭味,易于净化处理。固态粪便养分损失小,含水量低,肥料价值高、便于高温堆肥或制作高效生物活性有机肥,具有很好的市场前景。生物有机肥采用畜禽粪便经接种微生物复合菌剂,利用生化工艺和微生物技术,彻底杀灭病原菌、寄生虫卵,消除恶臭,对提高作物产量和品质、防病抗逆、改良土壤等具有显著功效。生物有机肥含有较高的有机质还含有改善肥料或土壤中养分释放能力的功能菌,对缓解我国化肥供应中氮、磷、钾比例失调,解决我国磷、钾资源不足,促进养分平衡、提高肥料利用率和保护环境等功能都有

重要作用。堆肥技术是我国民间处理养殖场粪便的传统方法。基本上是利用自然缓解条件堆肥,时间在30～50d,占地面积大、腐熟慢、效率低。现代堆肥法利用发酵池、发酵罐等设备,为微生物活动提供必要条件,可提高效率10倍以上,堆肥时间只需6～25d。如生物发酵塔工艺利用优化筛选菌种发酵,物料转化率高。同时采用密闭式发酵塔,发酵过程的自发热可以充分利用,节约大量能源。其工艺为自动化控制连续生产,生产过程实现畜禽粪便的完全处理利用,处理量大,对周边无污染,是处理有机固体废弃物的一项有效的成熟的实用技术。

2、畜禽粪便土地利用资源化畜禽粪便是饲料经畜禽消化后未被吸收利用的残渣,其中除含有大量有机质和氮、磷、钾及其他微量元素外,还含有各种生物酶(来自畜禽消化道、植物性饲料和肠道微生物)和微生物等。畜禽粪便在固、液分离后直接施加农田进行土地处理和利用,即为土地处理直接还田技术。土地利用粪肥的最显著效益是肥料价值。土地在处理污物的同时,利用污物中的营养成分,使植物健康生长和增产,从而达到循环利用营养物质的目的。土地利用还田技术从经济和环境保护角度应遵循三个步骤:第一是确定粪便营养成分含量;第二是根据植物养分需求,以稳定的施用率;第三是调整肥料施用率以补充粪便养分的不足。

3、畜禽粪便饲料化畜禽粪便中含有大量未消化的蛋白质、B族维生素、矿物质元素、粗脂肪和一定数量的碳水化合物,另外,畜禽粪便中氨基酸品种比较齐全,且含量丰富。经过加工处理可成为较好的饲料资源。由于鸡粪含有较高的蛋白质和齐全的氨基酸种类,目前已成为非常规饲料资源。处理鸡粪的主要方法有微波处理、高温干燥处理、生物发酵处理、青贮处理等。鸡粪高温干燥处理是通过高温烘干处理同时达到消毒、灭菌、除臭的目的,再制成干粉状饲料添加剂。鸡粪发酵处理是利用某些细菌和酵母菌通过好氧发酵有效利用鸡粪中的尿素,使其蛋白质含量达50%,氨基酸含量也大大提高。青贮方法是将鸡粪与适量玉米、麸皮和米糠等混合装缸或入袋厌氧发酵,使其具有酒香味、营养丰富、含粗蛋白20%和粗脂肪57%,高于玉米等粮食作物,是牛、猪和鱼的廉价而优质的再生饲料。如青贮时,用干鸡粪、青草、豆饼、米糠按比例装入缸中,盖好缸盖,压上石头,进行乳酸发酵过程;经3～5周后,此种饲料适口性好,消化吸收率高,适宜于喂鸡、喂猪和繁殖母猪。

4、畜禽粪便能源化畜禽粪便能源化手段是进行厌氧发酵生产沼气,为生产生活提供能源,同时沼渣和沼液又是很好的有机肥料和饲料。进行沼气发酵,达到了粪便资源化、生态化、减量化和无害化的目的。其产生的沼气可用于生活和生产用能源,贮粮防虫、贮藏水果、大棚蔬菜进行二氧化碳气体施肥或温室提供热能;沼渣可作果园和花卉肥料或饲料,用于食用菌栽培、蚯蚓养殖、育秧等;沼液可用作饲料添加剂、喂鱼、追肥和无土栽培营养液。目前最有效的办法是将畜禽粪便和秸秆等一起进行发酵产生沼气,不仅能提供清洁能源,也解决我国广大农村燃料短缺和大量焚烧秸秆的矛盾。

5、畜禽粪便资源化利用新进展畜禽粪便资源化利用的新进展主要有两个方面:第一是用畜禽粪便培养蛆和蚯蚓。如用牛粪养殖蚯蚓,用生石灰作缓冲剂并加水保持温度,蚯蚓生长较好,此项技术在已不断成熟,在养殖业将有很好的经济效益。第二是用畜禽粪便养殖藻类。藻类能将畜禽粪便中的氨转化为蛋白质,而藻类可用作饲料。螺旋藻的生产培养正日益引起人们的关注。

十、我国畜禽粪便利用存在的难题

近年来，我国畜禽养殖废弃物处理和资源化利用工作取得了一些成效，但全面实现畜禽粪污能源化、肥料化利用还面临不少实际困难。“四难”是畜禽养殖废弃物处理和资源化利用的拦路虎。

1、种养结合不紧密，畜禽粪肥还田难。农业生产重化肥、轻有机肥问题突出，耕地基础地力下降。韩长赋介绍说，一种情况是种养主体分离，无处“还”。随着规模养殖加快发展，养殖与种植分离成两个主体，养猪的不种地，种地的不养猪，客观上隔绝了粪便还田的通道。另一种

情况是，标准体系不完善，不会“还”。粪肥、沼肥等检测标准和生产技术规范不完善，畜禽养殖废弃物处理和还田利用技术需要进一步规范和推广普及。

2、能源产品缺乏竞争力，市场利用难。终端产品销路不畅、竞争力不强是影响畜禽粪污能源化利用最主要的制约因素。韩长赋举例说，在沼气工程商业化运行方面，沼气工程主要分布在广大农村，铺设沼气管网投资大，安全风险高，养殖企业不愿发展。因此，大部分中小型沼气工程的气、电产品仍以养殖场自用和周边农户使用为主。

3、支持政策不足，引导调控难。与一些发达国家相比，我国尚未形成以绿色发展为导向的农业补贴政策，生物天然气、有机肥等产品生产和使用缺乏扶持措施。例如沼气发电，虽然有生物质能源发电标杆电价补贴，但部分地区政策落实不到位。与此同时，粪污能源化利用产生的气、电成本较高，与天然气、大电网相比缺乏竞争力。

4、科技支撑不到位，推广难。与沼气技术先进的国家相比，我国规模化沼气工程池容产气率和自动化水平有待提高，新技术、新材料的标准和规范亟须建立。沼气服务体系尽管已基本实现了全覆盖，但未建立有效的服务机制和运营模式，服务人员不稳定、技术水平偏低等问题致使现有沼气服务体系难以维系。

十一、国外畜禽粪便利用方法

美国

由于国土辽阔、农田面积大，美国提出了基于种养结合的畜禽粪便综合养分管理计划（CNMP），所有规模养殖场必须制定和实施CNMP，中小规模养殖场自愿实施，成功地解决了畜禽废弃物的环境污染问题。美国研究开发出畜禽粪便运输和利用、动物尸体堆肥处理的技术及其设备，开发应用养分平衡综合决策支持系统软件，为CNMP的有效实施提供了技术支持。

通过农牧结合化解畜牧业环境污染。美国通过农牧结合来防治养殖污染，畜禽养殖液体废弃物不允许排放，在农场内部形成“饲草、饲料、肥料循环”的体系。为确保粪便中的氮磷等养分含量，美国的猪场主要采用水泡粪方式，猪粪尿及污水长期贮存于猪舍下部的粪坑直至农田利用，或定期从猪舍下的粪坑转移到舍外专用贮存池直至农田利用；奶牛场采用干清粪方式，清理出的奶牛粪尿进入舍外的专用贮存池存放，然后进行农田利用；鸡场则采用机械干清粪方式，通过堆肥后利用或直接利用。除农田利用外，当畜禽粪便的养分供应量超过农作物的养分需求或土地承载力时，为避免产生环境风险，美国养殖场会选用其他的粪污处理利用方法，如堆肥处理、厌氧发酵处理等，但这些技术在美国养殖场粪污处理中所占比重很小。

严格的规模养殖场准入制度。在1997年的清洁水法里将工厂化养殖与工业和城市设施一样视为点源性污染，排放必须达到国家污染减排系统许可。美国联邦水污染法规定，超过一定规模的养殖场建场必须报批，获得环境许可，并严格执行国家环境政策法案。美国规定作为水质污染特定来源的大规模牧场基准饲养头数为1000家畜单位，相当于肥育牛1000头，猪2500头，鸡10万只，羊10000只，成年奶牛700头，马500匹。如果畜牧场临近河流时，其规模限定为300个家畜单位。

丹麦

丹麦制定了本国的管理措施和执行标准，严格的法律法规约束手段和多种政策鼓励措施相结合，对畜

禽养殖废弃物进行管理。

丹麦法律规定养殖场必须在中央畜牧管理登记处登记，在新设、扩建或变更畜舍、粪尿及青贮废液贮存设施时必须事先报告，有效地防止了畜禽排泄物的环境污染。中小型畜禽养殖场将种植业和养殖业有机结合，其中作物肥料和灌溉用水来自无害化处理后的畜禽粪便和冲洗废水，在减少经营成本的同时，保持了种养平衡。在生态补偿机制方面，尊重农民的意愿，提供丰厚的经济补贴，让农民不仅愿意配合政府，还能够积极响应政府的号召。

丹麦还对施肥方式作出了明确规定。粪肥必须通过直接深施到土壤中的方式施放到土地中，以便将氨气的排放量降到最低并且有利于保证卫生。规定粪肥施放不能因融雪或降雨等原因会引起粪肥溢流到湖或河中的危险。所以，在实际生产中必须考虑到天气条件，有效规划施放粪肥的时间，以避免将粪肥施放到冻土、融雪的土壤或在降雨前施放。

荷兰

为了防止粪便总量进一步增加，荷兰从1984年起不再允许养殖场户扩大经营规模，并通过立法规定每公顷2.5个家畜单位，超过该指标农场主必须交纳粪便费。监管政策覆盖动物生产、治污设施、施肥控制等各个方面，明确限定了单位家畜氨气最大排放量，并要求粪污存储设施必须密封以阻止氨气泄露；减少动物粪便贮存流失量，在适当耕作季节施粪肥；制定氮肥施入标准，减少施肥操作损失量，合理供给作物的养分。

荷兰粪污处理的核心是粪污的养分管理，在过程环节上注意污染控制，重点目标是进行粪污的农田利用，将农业中氮元素和磷元素对环境（主要是地下水的硝酸盐含量）的排放降至可接受水平。荷兰养猪场和禽类养殖场占地面积很小，受到严格的粪污施肥量的限制，粪污施用量约为2头奶牛/公顷、20头育肥猪/公顷。荷兰有健全和规范的粪污处理经济制度，养殖场产生的多余粪污必须外运处置，农场需要支付费用给运输公司，使用粪污的农户可向运输公司收取3-10欧元/吨的处理费。

荷兰牛、猪养殖场普遍使用漏缝地板，地板下存储粪便，粪便、尿液和清洗水混在一起形成粪浆，属于水泡粪工艺。为减少运输费用成本，降低粪污中的液态比例，提高配送效率，养殖场普遍采用固液分离的方式，固体晾晒或堆肥，液体部分进行密闭式长期储存后就近农场使用，储存过程中产生的沼气可收集使用，几乎实现全过程的封闭，臭气排放严格控制。

十二、结语

与国外秸秆利用技术相比，我国起步晚，发展滞后，但我国有丰富的秸秆资源，可以适当借鉴国外发展经验，找出适合我国现状的发展思路。《可再生能源法》的颁布实施也为生物质能源的发展创造了有利的外部环境。结合现有资源解决我国以及全球的能源短缺问题是人类发展史

上的重大突破。只要我们从思想创新、工艺创新、回收复用创新及市场创新几方面下手，一定能够解决固体废物资源化利用问题。养殖业必须走种养结合和生态农业的道路,大力改进饲养工艺,提高饲料的利用率,尽量少向环境中输入营养元素和有机污染物。规模化养殖废弃物综合利用技术作为一个系统工程,为避免其对环境的污染,需要实行科学管理、无害化处理和有效利用,养殖废弃物中营养元素的回收利用,生物有机肥、饲料的生产、沼气发电及综合利用技术是集约化养殖废弃物综合利用的有效途径。