沼氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展研究論文

　　從全國水平來看，陜西省的畜禽養(yǎng)殖總量和規(guī)模化養(yǎng)殖程度均不高［１］。雖然畜禽養(yǎng)殖方式仍以散戶養(yǎng)殖和適度規(guī)模為主，但近年來陜西省規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)量也大幅度增加，２０１０年規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)量比２００９年翻一番。關(guān)中平原渭河流域是全省畜禽養(yǎng)殖業(yè)集約化程度最高的區(qū)域，區(qū)域內(nèi)規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)和養(yǎng)殖小區(qū)的數(shù)量占到全省規(guī)模化養(yǎng)殖總數(shù)的５２％。近年來，干清糞工藝在陜西省規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)得到了積極推行，全省約８６％的規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)采用了干清糞工藝或采用干清糞與水沖糞、墊草墊料等相結(jié)合的方式，仍有過半數(shù)的養(yǎng)殖場(chǎng)不同程度的保留水沖糞工藝。國家標(biāo)準(zhǔn)《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ＧＢ１８５９６－２００１）由于制定時(shí)間較早，未涉及“干清糞工藝”定義及要求，在之后發(fā)布實(shí)施的一些地方性畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中，例如山東、浙江、廣東等省均要求規(guī)模化養(yǎng)殖企業(yè)必須采用干清糞工藝、實(shí)現(xiàn)雨污分流。陜西省在加強(qiáng)普及干清糞工藝的同時(shí)，應(yīng)該針對(duì)渭河流域、南水北調(diào)區(qū)、城鄉(xiāng)飲用水水源地周邊等水污染防治重點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的規(guī)模化養(yǎng)殖企業(yè)強(qiáng)制推行干清糞和雨污分流。根據(jù)２０１０年全省畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染源調(diào)查情況統(tǒng)計(jì)，９３％的規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)對(duì)畜禽糞便進(jìn)行了收集利用，其中直接還田的方式占主導(dǎo)，而采取厭氧發(fā)酵制沼氣、生產(chǎn)有機(jī)肥的比例僅占到１１％和６％。傳統(tǒng)的直接還田方式要求種養(yǎng)緊密結(jié)合，對(duì)于規(guī)模化養(yǎng)殖來說，由于養(yǎng)殖行為過于密集，大量糞便排放至養(yǎng)殖區(qū)域，該區(qū)域可能會(huì)因缺少作物植被而導(dǎo)致養(yǎng)分過量負(fù)荷［２］，低效、野蠻的施肥行為在浪費(fèi)資源的同時(shí)會(huì)對(duì)作物生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響、對(duì)環(huán)境造成二次污染，因此糞便的利用應(yīng)借助科技手段和裝備，將其高效的轉(zhuǎn)化為可用、安全、潔凈的資源。根據(jù)２０１０年全省畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染源調(diào)查情況統(tǒng)計(jì)，約８４％的規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)將養(yǎng)殖廢水用于農(nóng)業(yè)灌溉，其中采用厭氧、好氧等方法處理養(yǎng)殖廢水的養(yǎng)殖場(chǎng)比例不到１０％，主要原因是畜禽養(yǎng)殖廢水屬于高濃度有機(jī)廢水，使用單一方法很難實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，污水處理工程的建設(shè)、運(yùn)行、維護(hù)資金需求較大，導(dǎo)致很多養(yǎng)殖場(chǎng)更傾向于將其直接還田甚至違法排放，因此必須設(shè)法提高畜禽養(yǎng)殖污染防治工程的經(jīng)濟(jì)性，目前看來一味的降低治理成本并不能收到良好效果，應(yīng)該從治理行為本身創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益這個(gè)方面探索新的治理思路。

畜禽養(yǎng)殖污染防治存在的問題

　　從總體情況來看，陜西省畜禽養(yǎng)殖污染防治落后于養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，畜禽糞污資源的綜合利用效率偏低，造成這種局面的原因可以總結(jié)為兩點(diǎn)：一是忽視畜禽糞污的生物質(zhì)資源特性而采取工業(yè)廢水治理模式，工業(yè)治污模式投資大且商業(yè)化產(chǎn)品回報(bào)率低，養(yǎng)殖業(yè)自身缺乏大量資金進(jìn)行糞污處理，從而導(dǎo)致企業(yè)治污積極性下降、糞污處理效率低；二是雖然認(rèn)識(shí)到了畜禽糞污的生物質(zhì)資源特性但沒能采取合適的方式進(jìn)行有效且高效的利用，在一定程度上也是造成了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。由于畜禽養(yǎng)殖業(yè)利潤(rùn)空間較小，又存在高風(fēng)險(xiǎn)，畜禽養(yǎng)殖污染防治措施必須考慮經(jīng)濟(jì)性。一般工程的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在對(duì)投資成本和運(yùn)行成本的控制，但畜禽養(yǎng)殖污染的實(shí)質(zhì)是生物質(zhì)資源的浪費(fèi)。如果將畜禽糞污進(jìn)行資源化利用，產(chǎn)生的再生資源效益可以一定程度上彌補(bǔ)投資成本，從而提高畜禽養(yǎng)殖污染防治工程的經(jīng)濟(jì)性。因此，畜禽養(yǎng)殖污染問題的解決必須通過采取合適的畜禽糞污資源化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

新環(huán)境形勢(shì)下的畜禽養(yǎng)殖污染防治思路

　　１面臨的新環(huán)境形勢(shì)

　　（１）嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。２０１１年陜西省發(fā)布實(shí)施《黃河流域（陜西段）污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（ＤＢ６１／２２４－２０１１）（以下稱新標(biāo)準(zhǔn)），在新標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)之前陜西省畜禽養(yǎng)殖廢水排放執(zhí)行《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ＧＢ１８５９６－２００１），從表１來看，新標(biāo)準(zhǔn)的ＣＯＤ、ＢＯＤ５、ＮＨ３－Ｎ三種主要污染物的排放限值均嚴(yán)于國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，分別比國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)排放限值嚴(yán)格了８７．５％、８６．７％、８５％。由于新標(biāo)準(zhǔn)取消執(zhí)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，所有排污單位執(zhí)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此新標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)使得全省尤其黃河流域地區(qū)畜禽養(yǎng)殖污染防治面臨更加嚴(yán)峻的形勢(shì)，排污成本將大幅度增加。（２）嚴(yán)峻的減排形勢(shì)。據(jù)第一次全國污染源普查公報(bào)，農(nóng)業(yè)污染排放主要來自畜禽養(yǎng)殖業(yè)，其ＣＯＤ、ＴＰ、ＴＮ排放量分別占農(nóng)業(yè)源污染排放總量的９６％、５６％和３８％，畜禽養(yǎng)殖污染問題已經(jīng)給環(huán)保施加了巨大壓力，“十二五”期間國家將畜禽規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)納入水污染物總量減排體系。２０１０年陜西省農(nóng)業(yè)源污染物ＣＯＤ與ＮＨ３－Ｎ排放基數(shù)分別為１９．９萬ｔ和１．５萬ｔ，按照２０１５年ＣＯＤ與ＮＨ３－Ｎ排放量分別下降７．６％和９．８％的減排目標(biāo)測(cè)算，２０１５年ＣＯＤ與ＮＨ３－Ｎ排放量分別為１８．４萬ｔ和１．４萬ｔ，其中畜禽養(yǎng)殖業(yè)的ＣＯＤ與ＮＨ３－Ｎ目標(biāo)排放量為１８．３萬ｔ和１．１萬ｔ，相比２０１０年排放基數(shù)降幅分別達(dá)到７．６％和８．３％。隨著污染物減排約束性指標(biāo)的導(dǎo)向作用逐漸凸顯，“十二五”期間陜西省畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物減排面臨的壓力不小。

　　２畜禽糞污資源能源化技術(shù)方向

　　畜禽糞污的資源化綜合利用是新環(huán)境形勢(shì)下畜禽養(yǎng)殖污染防治的方向，也是推動(dòng)畜禽養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。根據(jù)畜禽糞污的資源特性，其資源化利用的形式包括肥料化、飼料化和能源化［３］，畜禽糞污資源化利用形式的代表工藝及其局限性見表２。從表２可以看出，畜禽糞污的肥料化利用和飼料化利用形式是單純的固體糞便資源化利用，不能對(duì)養(yǎng)殖廢水進(jìn)行處理，未能全面考慮畜禽養(yǎng)殖污染防治。就目前看來，龐大的市場(chǎng)需求使得高溫堆肥和烘干技術(shù)會(huì)繼續(xù)存在發(fā)展，但在越來越嚴(yán)格的環(huán)境要求和嚴(yán)峻的減排形勢(shì)下它們并不是全面防治畜禽養(yǎng)殖污染的最佳選擇。以沼氣發(fā)酵為代表的.能源化利用方向，通過厭氧發(fā)酵獲取沼氣，沼氣用于燃料、發(fā)電等，沼渣沼液制有機(jī)肥來實(shí)現(xiàn)畜禽糞污的資源化綜合利用，沼氣工程兼具能源效益、肥料效益、環(huán)境效益，能夠?qū)崿F(xiàn)畜禽糞污處理從單純的用肥用能、末端治理向綜合利用轉(zhuǎn)變。對(duì)于規(guī)模化養(yǎng)殖企業(yè)，實(shí)現(xiàn)熱、電、肥聯(lián)產(chǎn)的沼氣工程將會(huì)有良好的經(jīng)濟(jì)效益［４］。因此沼氣化是理想的畜禽糞污資源化途徑，是全面應(yīng)對(duì)畜禽養(yǎng)殖污染的重要技術(shù)發(fā)展方向。

　　３畜禽養(yǎng)殖污染防治產(chǎn)業(yè)化思路

　　近年來，我國養(yǎng)殖業(yè)水平不斷提高，畜禽產(chǎn)品需求日益增長(zhǎng)，加快了畜禽養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，在成本控制、管理水平、產(chǎn)品質(zhì)量保障、抵御市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)等方面規(guī)模化養(yǎng)殖比散戶養(yǎng)殖優(yōu)勢(shì)明顯。規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化是我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展方向，規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)成為環(huán)境保護(hù)與節(jié)能減排的主戰(zhàn)場(chǎng)。針對(duì)規(guī)模化養(yǎng)殖發(fā)展趨勢(shì)及其帶來的環(huán)境問題，采取以資源化利用為核心的畜禽糞污處理產(chǎn)業(yè)化方式能夠?qū)崿F(xiàn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善與養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的雙贏。相比單純的污染防治行為，以資源化利用為核心的產(chǎn)業(yè)化方式能夠?qū)⑿笄菁S污從產(chǎn)生到消納的整個(gè)過程形成產(chǎn)業(yè)鏈條，協(xié)調(diào)上下游物質(zhì)能量的流動(dòng)，最大程度提升糞污的利用價(jià)值；同時(shí)產(chǎn)業(yè)化方式有利于將污染治理成本轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)投入，將治理投資轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)投資，促進(jìn)環(huán)保產(chǎn)業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)共同發(fā)展［５］。綜上所述，按照畜禽糞便資源化綜合利用的防治方向，選擇合適的資源化技術(shù)，并借用商業(yè)運(yùn)作模式使畜禽養(yǎng)殖污染防治形成產(chǎn)業(yè)，將是未來陜西省畜禽養(yǎng)殖污染防治的重要思路。陜西省畜禽養(yǎng)殖污染防治思路見圖１。