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生态养殖案例分析及节能减排措施

1养殖业的规模化发展及污染问题

近30年来,随着改革开放和经济的迅猛发展,我国“菜篮子”工程建设成了各地畜牧业发展的重头之一,既丰富了人民的餐桌,也提升了农民的收入[1]。养殖业的发展不可避免地产生了大量的“畜产公害”:畜禽养殖粪便、养殖污水任意堆弃、排放现象普遍存在,养殖场集中地区环境恶化,间接地对水源、土壤空气等产生污染[2]。

2生态养殖的概念

根据《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议》,国家要大力发展循环经济,提出要节约资源能源、坚持资源开发与节能并重,节约为主,采取经济、行政、法律等手段和措施,逐步取得节约资源与能源的重要进步。因此,加强畜牧业的节能减排是规模化畜禽养殖业当前面临的一个重要议题。解决这一问题,国家与企业不仅要加快畜禽规模化、标准化、集约化养殖场建设,更要注重畜禽生态养殖和节能减排,实现畜禽养殖、生态、环保的有机统一。所谓畜禽生态养殖通常是指在小规模养殖场内根据自然界物质循环系统规律,利用不同生物间产生的共生或互补关系,在一定的、狭小的、规模化的畜禽养殖空间及区域内,通过标准的技术方法和管理手段,使不同生物在同一环境中共同生长,以达到既保持生态平衡、环境保护的作用,同时也提高畜禽养殖效益的一种方式。这种方式可归纳为沼气利用和“有机肥生产+种养结合”两大模式[1,4]。

3天津某养殖企业的生态养殖效益分析

据统计,目前天津市有规模化畜禽养殖企业1531家,对河道等水系有较大影响的820家。根据2014年1月1日起正式实施的《畜禽规划养殖污染防治条例》,天津市已经开始治理畜禽污染企业,主要采取“干清粪和污水治理”相结合的治理方式,即将畜禽粪便进行收集,然后由利用单位进行清运,制作有机肥。天津梦得集团有限公司是天津规模较大的一家奶牛企业,对于其新建的“年产8400t优质牛奶及350头良种奶牛繁育基地”项目,拟采用“干清粪+污水治理”方案,可年产沼气量14.78万m3,用于企业自身采暖热源、物料保温热源和热水热源,同时减少污水排放13000t,处理出水部分在场区内回用,部分作为农田灌溉水资源化利用。3.1企业的污水处理工艺流程污水采用“UASB厌氧发酵+斜板沉淀池+SASS好氧处理”的处理工艺,设计处理能力50t/d,处理后的出水可以回用。企业的污水处理工艺流程见图1。3.2企业的节能减排效益本项目污水处理系统设置的沼气发酵罐平均每天进料量为20.17t,设计停留时间为20~25d,则发酵罐内容积为450m3。本项目发酵温度属于中温发酵(约35℃),产气率约为0.9m3/d,即沼气产生量为405.0m3/d。3.2.1综合楼、挤奶厅和食堂冬季采暖项目综合楼、挤奶厅和食堂冬季采暖,热源由沼气锅炉提供,沼气为企业自身生产过程产生的。综合楼和挤奶厅供热负荷为45W/m2、食堂供热负荷60W/m2,面积分别为1000m2,1000m2,400m2。则本项目总热负荷为114kW。锅炉热效率以80%计算,沼气燃烧效率以80%计算。经计算,项目采暖耗热量为883.01GJ/a。项目内热力输送效率按0.92计,则本项目采暖季共需消耗热力959.80GJ/a,折合32.75t标准煤/a。3.2.2食堂沼气项目设置小型食堂一座,食堂用气为企业自身污水处理站运行过程中产生的沼气。项目食堂燃用沼气,设有2个灶头。根据建设单位提供的资料,食堂用餐人数约为50人,提供员工一日三餐。根据《天津市城市总体规划(2005—2020年)》,天津市居民用气耗热指标7.45MJ/人•d,沼气热值按21MJ/m3计算,则居民用沼气量为0.35m3/d,则食堂沼气总耗量为17.5m3/d。3.2.3挤奶厅、产房耗热水项目挤奶厅、产房用水量为3.0t,温度约为60℃,加热用热源为沼气燃烧产热。取水的初始温度夏季为15℃,冬季8℃,平常季节为10℃,则加热所需沼气量为:夏季:4.2×(60-15)×3÷21÷0.8=33.75m3/d;冬季:4.2×(60-8)×3÷21÷0.8=39m3/d;平常季:4.2×(60-10)×3÷21÷0.8=37.5m3/d。3.2.4厌氧发酵罐物料加热沼气发酵罐每天进料量为20.17t,设定物料冬季平均温度为2℃,春秋季节平均温度为15℃,夏季平均温度为30℃,加热采用加热排管与锅炉构成的一套自然循环加热系统,加热目标温度为35℃,物料比热为4.2MJ/t•℃。经计算,各季节用于加热的沼气量为:采暖期:4.2×(35-2)×25÷21÷0.8=206.25m3/d;夏季:4.2×(35-30)×25÷21÷0.8=31.25m3/d;其他季节:4.2×(35-15)×25÷21÷0.8=125m3/d。根据上述各项用气统计,可知本项目年消耗沼气量:56.54m3/d×118+17.5m3/d×365+39m3/d×120+33.75m3/d×91+37.5m3/d×154+206.25m3/d×120+31.25m3/d×91+125.0m3/d×154=72921.8m3

4规模化生态养殖的节能减排措施

畜禽养殖场要做到节能减排,就要从养殖的每个环节着手。4.1减少污水排放(1)将生产过程中产生的污水经过污水处理站进行处理后,达到《城市杂用水标准(道路清扫)》标准,可回用于厂区内挤奶厅地面冲洗,多余尾水可回用于周围农田灌溉,减少污水排放,提高水的利用率。(2)采用干清粪工艺,减少牛舍内地面冲洗水使用,同时降低污水处理厂的处理负荷。(3)夏季采用喷雾降温方式,比传统的喷淋系统节省水资源,并达到相应的降温效果。(4)生活用水设施选用节水型设备和洁具。所有设备、管材、卫生洁具均有效选用低阻力、节能节水型、防跑冒滴漏的产品。座便器冲洗水量小于6L,小便斗采用感应冲洗阀。供、用水装置定期检测和维修,使处于完好状态,严防泄漏。4.2合理利用热源如制冷方法采暖热源为沼气锅炉热水,热水循环利用,减少补水量;采暖管道采用离心玻璃棉保温;加强锅炉的保温,减少热量损失。

5结语

通过应用实例可以看出,对畜禽养殖场粪便的资源化利用,可明显节省企业的能耗,同时减少化学肥料使用,不仅对作物有益,也能减少土壤的板结。规模化畜禽养殖场可以进一步研究,实现节能降耗,资源再利用。

参考文献

[1]张成虎.畜禽生态养殖废弃物的利用及节能减排的措施[J].中国牧业通讯,2011(8):59-61.

[2]张怡.我国规模化畜禽养殖业的环境问题与防治对策[C].中国环境科学学会学术年会优秀论文集,2007:1102-1104.

[3]金冬霞.规模化畜禽养殖场污染防治综合对策[C].环境保护,2002(12):18-20.

[4]肖乐.中国水产养殖进入质量管理新阶段《水产养殖质量安全管理规定》实施访农业部渔业局副局长张合成[J].中国水产,2003(9):9-12.

作者:张芮 陈伟 武晓燕 单位:1.天津环科环境咨询有限公司 2.中华全国供销合作总社天津再生资源研究所

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