如皋市畜禽养殖废弃物资源化利用技术研究与模式推广

朱 荣

(如皋市农村能源技术指导站 ，江苏 如皋 226500)

如皋市地处长江下游，与上海一衣带水，处于长三角洲上海经济圈内，成为上海、苏州、无锡、常州等发达城市重要的畜产品供给基地，作为畜产品调出大县， 2017年生猪年饲养量达到243万头，家禽饲养量4386万只，蛋鸡存栏418万只，肉鸡饲养量1918万只，山羊饲养量37万只，奶牛饲养量0.48万头。如皋市畜牧业迅猛发展，促进农业增效农民增收，其畜禽养殖废弃物也给我市农村生态环境造成较大压力。

1 畜禽养殖废弃物资源化利用现实意义

如皋市畜禽养殖废弃物资源化利用主要以沼气化和沼肥化为主要利用方向，有效解决畜牧业发展瓶颈问题，实现畜牧业与周围环境和谐共处，确保畜牧业绿色可持续发展；畜禽养殖废弃物资源化利用通过沼肥使用，既可以替代化肥施用[1]，还能改善农业生产生态，提升包括大宗粮食、水果、苗木、蔬菜品质，催生农产品提档升级，有利于打造地方特色“如皋长寿”农业品牌；畜禽养殖废弃物资源化利用实现种养业有机结合，不仅能减少养殖业废弃物处理成本和种植业施肥成本，实现物质与能量在动植物生产过程中循环利用，还能转变农业发展方式，优化农业产业发展布局，促进种养循环农业发展，适应现代农业发展趋势。畜禽养殖废弃物资源利用贯彻落实绿色发展理念，对推动畜牧业可持续发展、促进我市农产品供给侧改革、发展低碳生态循环农业，具有较好的现实意义。

2 如皋市畜禽养殖废弃物资源化利用技术集成

如皋市畜禽养殖废弃物资源化利用技术是以沼气工程为纽带系统工程技术[2]，坚持种养布局科学化、生产过程减量化、集中处理无害化、沼肥输送便捷化、沼气沼肥利用高效化的“五化”方针，具体在种养布局设计、减排与回用、沼气发酵无害化处理、沼气发电及余电并网、沼液输送与施用等技术研究上取得一定进展。

2.1 种养布局设计技术

2.1.1 养分需求量测算

将全氮量为测算衡量单位，考虑所在地种植种类、种植产量、土壤全氮含量以及粪肥占施肥比例等因素，确定施肥区域每亩特定农作物所需养分全氮量。

2.1.2 养分供给量测算

根据养殖场具体特点，科学测算养殖场养殖种类、存栏量、畜禽废弃物在收集处理以及贮存中养分损失等数据[3]，计算出养殖场废弃物全氮供给量。

2.1.3 种养布局规划设计

根据种植区养分需求量和养殖区养分供给量，结合周围道路情况、农田分布情况、农田种植种类以及农田用肥的便捷程度等多种因素，形成种养布局规划资料。

2.1.4 种养布局规划设计实例

氮养分需求量测算由植物单位产量和当地农业环境决定。比如皋市鸿丰生猪养殖有限公司为例，周围农田主要生产小麦和水稻两熟作物，小麦产量350 kg·亩-1，小麦吸收氮量3 kg·100 kg小麦-1，水稻产量600 kg·亩-1，水稻吸收氮量2.2 kg·100 kg水稻-1，可测算小麦水稻两熟作物每亩氮养分年需求量为23.70 kg。

粪肥氮养分供给量分为施肥供给与土壤养分供给两部分。由于当地土壤氮含量较高，一般施肥供给量占总量35%，其中粪肥占施肥比例50%，同时粪肥一般分季节吸收，当季利用率一般为30%。粪肥氮养分供给量=(氮养分需求量×施肥共计养分占比×粪肥占施肥比例)/(粪肥当季利用率)=13.82 kg·亩-1。

据测算，如皋市鸿丰生猪养殖有限公司单位猪当量氮养分排泄量为7 kg，粪污在沼气工程处理后养分留存率65%，单位猪当量氮养分供给量4.55 kg。综合氮养分需求量和粪肥氮养分供给量，可算出每亩小麦和水稻农田一年匹配生猪当量为3.03头，根据生猪6个月生产周期特点，如皋市鸿丰生猪养殖有限公司存栏生猪1500头，配套稻麦农田在500亩以上。

2.2 减排与回用技术

2.2.1 粪污减排技术

养殖场实行雨污分流[4]，采用高压水泵冲洗养殖区舍，采用机械刮板机清理或人工清理方式，有效降低污水总量和有机物浓度，可节约用水40%～50%，BOD浓度下降25%～40%。

2.2.2 沼液上清液回用技术

沼液上清液经沉淀过滤消毒处理后，可作为冲洗水回用到养殖区，目前该项技术已试点推广两处。

2.3 沼气发酵无害化处理技术

2.3.1 预处理处理技术

如皋市常见养殖种类有生猪、蛋鸡、奶牛等，针对不同粪污，采取物理处理法进行预处理(见表1)。

表1 粪污预处理技术

2.3.2 沼气发酵无害化处理技术。

针对养殖场规模特点，引进或开发出4类厌氧发酵池型(见表2)。

表2 厌氧发酵池型与工艺参数

对具有不同畜禽种类的养殖场，其规模可将蛋鸡、奶牛养殖量换算成猪当量，换算比例为：30只蛋鸡折算成一头猪，1头奶牛折算成10头猪。

2.4 沼气高值化利用技术

2.4.1 沼气发电技术

合理选择调压精度高、动态性好，电压波形畸变小及工作可靠、效率高的沼气发电机组，并附有自动闭环调整能力的控制器。选用经久耐用沼气发电机组50台，总装机容量4200 kW。

2.4.2 沼气发电并网技术

引进新技术和新设备，实现沼气发电电压与系统电压相同[8]、沼气发电周率与系统周率相等、沼气发电相位角与系统相位角一致自动化控制，建成13处沼气发电并网工程，将沼气发电的余电并入国家电网，如皋市沼气发电并网能力为2000 kW·h，实现沼气高值化利用。

2.5 沼液输送与综合利用技术

2.5.1 沼液储存技术

沼液储存情况详见表3。

表3 沼液存储池类型

2.5.2 沼液输送技术

沼液输送技术详见表4。

表4 沼液输送技术类型

2.5.3 沼液综合利用技术

根据我市土壤类型、肥力水平、作物品种、种植制度、自然环境、天气条件等因素，规范沼液基肥、追肥、叶面喷施、沼液浸种、沼液喷滴灌等相关技术，制定水稻、蔬菜、小麦、果树、苗木等农作物沼肥施用方法。

3 畜禽养殖废弃物资源化利用典型模式

3.1 种养一体化畜牧业循环利用模式

该模式适用于种养一体化养殖场，通过流转土地或租赁农田配套种植农田，实现内部物质良性循环，达到低耗、零排的目的。该模式应用于南通大生源牧业有限公司如皋袁桥牧场，现有荷斯坦奶牛1000多头，配套牧草种植基地1200亩，年沼气发电并网直接经济收入28.8万元，年处理养殖废水2.5 万m3；种植区年节省水肥8万元，苜蓿、玉米等增产3%～5%，年增收22 万元。该模式提升养殖场沼肥使用必要性，解决沼肥还田“最后一公里”问题。

3.2 高效设施种植业集中消纳利用模式

该模式适用于大规模高效设施种植园区，将多个养殖场整合对接，运用沼肥远程高压配送技术，实现沼肥全消纳。该模式应用于如皋市丰之源种植专业合作社，该社流转土地2000多亩，主要从事有机稻米和桑树种植等，对接南通保龙生猪养殖有限公司、南通市冒氏禽业科技有限公司、如皋市双平生猪养殖有限公司，采用高压与低压相结合的沼肥输送办法，高压输送距离4公里，低压输送距离1.5公里，配备高压输送泵3台，高压冲洗泵2台，日消耗10000头生猪及7万羽蛋鸡粪污，年利用沼肥4.32万t，彻底解决养殖废弃物出路难题，缓解养殖场周围环境压力。如皋市现有3个万顷良田项目，具有较好推广前景。

3.3 区域性全托管种养结合循环利用模式

该模式适用于养殖业和种植业现代化发展集中区域，依托第三方将畜禽废弃物集中收集、处理、使用，推动区域内休闲农业、家庭农场、观光农业、设施农业高速发展。该模式应用于如皋市江安镇合作村，整合村内沼气发电工程、沼气发电并网工程、大田循环利用工程、村级粪污处理中心、户用沼气工程、沼气服务站、农田灌溉系统等基础设施，开展全托管服务，推动家庭农场、葡萄采摘园、果蔬苗木种植基地、垂钓休闲中心现代化农业建设，提升废弃物资源化利用效率和高附加值，日最大沼气发电量6400 kW·h，年沼气发电经济效益84.2万元，日产沼肥150 t，折合成商品有机肥年沼肥经济效益为52万元。该模式推动畜禽养殖废弃物资源化产业化发展，探寻区域性循环农业经济、生态、社会效益最大化。

3.4 传统农业种养结合循环利用模式

该模式适用于传统型种植业和养殖业，开展就近消纳，以地定养，保持传统农业种养平衡[9]。该模式在我市已推广35处，将废弃物转化成沼肥农田利用消除养殖污染，推动周围传统种植业节本增收，最终形成畜禽养殖与粮食生产协同发展合理布局。该模式易存在沼肥使用不彻底现象，需要建立监督管理机制。

4 展望

如皋市畜禽废弃物种资源化利用技术研究和模式推广，提升畜禽废弃物沼气化处理和资源化利用水平，推动畜牧业和种植业有效衔接，进一步优化农业结构，加快循环农业建设进程。但目前我市畜禽废弃物资源化推广范围不广，核心发酵技术研究仍需加强，沼气沼液高值化利用技术研究不深，有机肥使用积极性不够，推广模式与运作机制仍有欠缺，今后畜禽废弃物种资源化利用技术研发和模式推广任重道远。