沼气工程种养循环利用技术
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技术领域：资环技术
技术概述：（一）技术基本情况 1技术背景 四川是我国生猪养殖大省，种植业和生猪产业是我省现代农业的重要组成部分，结合我省蓬勃发展的家庭规模农场和《全国农业可持续发展规划》及农业供给侧改革，推广几种主要规模家庭农场5技术，实现化肥用量负增长，推动全省循环生态农业的发展势在必行。 近二十年来，随着城乡统筹的推进，一家一户的散养养殖快速向规模化标准化转移和集中，尽管有一定数量喂养几十头的养殖专业户在一定时期存在，但全省规模养殖主要以年出栏500头、1000头、2000头、3000头等主要规模场。从2007年起，全省全面启动了以能源生态型工艺技术模式的大中型沼气工程建设，虽然畜禽粪便随意排放，污染环境的现象得到较大程度的控制，但不同规模的养殖场应配套相应沼气工程和沼液利用设施的精准性和适宜性，未得到较好的解决，特别是养殖规模与发酵工艺的匹配，选择地上式还是地埋式，选择高温发酵还是中温发酵，是否配置沼气发电机等问题，导致沼气工程经济效益较低。同时沼液的贮存和沼液微灌方式以及对不同作物用量缺乏规范性技术指导，导致沼液安全贮存期不足，或直接污染环境，或沼液还田微灌系统堵塞等，总之造成沼液还田成本高，或增收节支不明显，从而影响种植业主使用沼肥的积极性。 2预期解决的重大问题 ①粪污还田肥料化利用，为现代农业提供保证通过实施粮油作物、果、蔬、茶沼肥替代化肥，建立粮油作物、果、蔬、茶沼畜等肥料化利用模式，实现沼肥合理、经济还田，从而实现畜禽粪污的肥料化利用，减少化肥的使用，解决发展生态农业的瓶颈问题。 ②规模养殖场养殖面源污染治理解决养殖场粪污偷排、直排、漏排问题，解决养殖场及周边地表水和浅层地下水不受污染。 ③规模养殖场粪污能源化利用通过精准厌氧发酵成套技术对畜禽粪便的处理，实现畜禽粪污的能源化利用，解决节约资源问题。 （二）技术示范推广情况 该技术于近些年在四川省范围内推广，规划绿色5项目1000余处。 （三）提质增效情况 技术于2018年推广涉及家庭农场47处，处理了约4.0万头存栏生猪每天产生的粪污约400吨，沼气工程每天产生沼气约4000m³。若折算为原煤（1m³沼气相当于3.3Kg原煤）每年可节约原煤约4800吨；若全部用于沼气发电，可年发电219万KW·h（按1m³沼气发电1.5KW·h计）。按目前全省集中供气价格的平均价1.5元/m³计，每年能源效益为219万元，为养猪场节约可观的能源支出，极大的提升养殖场盈利能力和综合抗风险能力。成果推广极大地解决粪污中COD、BOD、SS等污染物的排放，保护的养猪场周边生态环境，有效的配合中央环保督察对成都的督查和回头看检查；此外，科学的实施沼液还田不仅减少了化肥和农药的使用，节省生产开支，也实现了增产和农产品品质的提升，成果推广涉及1.3万亩沼液还田，年每亩合计增收节约500元/亩计，产生间接效益约650万元。因此间接年经济效益为869万元。 （四）技术获奖情况 该技术经四川省农村科技发展中心评价达到国内先进水平。
技术要点：
<p>（一）四种规模养猪场沼气工程成套技术 1年出栏500头生猪养殖场沼气工程成套设计 总污水量此类规模养殖场一般为购买商品仔猪进行育肥养殖，并按一年养殖两批，每批250头存栏的方式进行生产，养殖场平均日排粪污3750kg。 工艺流程及设计单元粪污由雨污分流的污水管网收集，粪污进入地埋塞流式厌氧反应装置（PFR）沼气工程。考虑用肥季节，应在养殖场内设置场内贮液池，考虑建设成本，发酵效率、环境卫生及占地面积因素，总体滞留期按HRT=40d计，总发酵和贮液为150m3。 2年出栏1000头生猪规模养殖场粪污处理沼气工程成套设计 总污水量此类规模养殖场主要为自繁自养，按照养殖生产工艺的组织方法，规模化猪场存栏数与年出栏的关系式为：h=0.5763H（式中h—存栏数，H—出栏数），则存栏数为576头，每头存栏商品猪粪污量一般为12kg/头.d，则该类规模养殖场总粪污量为：576头×12kg/头.d≈7000kg/d。 工艺流程几设计单元猪场雨污分流，粪污通过污水收集管道进入收集池，收集池上安装固液分离机分离后的粪污进入预沉池，预沉池与地埋塞流式反应器连接。反应器产生的沼气经脱水、脱硫后进入湿式气柜，最后进入用户直燃利用；由地埋式反应器在常温发酵，且总固体浓度较低，故发酵和贮存合为一体，总发酵按40d计，即280m3。 3年出栏2000头粪污处理沼气工程设计 总污水量此类规模场一般为自繁自养模式，按照生产组织方式：h=0.5763H，此类养殖场存栏头数为1200头左右，每头存栏商品猪日产粪污量为10kg/头.d，则养殖场日产总粪污为：1200头×10kg/头.d=12000kg/d。 工艺流程及设计单元粪污经专门收集管道进入固液分离和搅拌预混池，经泵打入常温地上完全混合反应装置，发酵25天，产生的沼气经脱水、脱硫后进入湿式储气柜，最后进入直燃用户；产生的沼液进入场内二级发酵暂存，暂存期为约10d，再转运还田。 4年出栏3000头沼气工程成套技术 总污水量年出栏生猪3000头的养殖场一般为自繁自养模式，按照生猪生产组织方式，存栏与出栏生猪的关系为h=0.5763H，即养殖场长期生猪存栏为1730头左右。由于此类规模养殖场管理较精细，每头存栏生猪污水产生量一般在8.5kg/头.d左右，则养殖场总粪污量为：1730头×8.5kg/头.d≈1500kg/d。 工艺流程及设计单元经粪污收集管道首先进入固液分离和预混搅拌池，然后经泵打入近中温地上式完全混合反应装置（CSTR），发酵滞留期16天。产生的沼气经脱水、脱硫进入湿式储气柜后，主要用于沼气发电。沼气发电的余热用于发酵增温。沼液首先在场内二级发酵兼贮液暂存，发酵和暂存时间为10天，然后主要通过机械转运异地还田。 （二）沼液还田猕猴桃、茶叶、柑橘微灌技术规程<img alt="" src="/upload/20210622/337effec20cfdbf03c125f77d3941d89.png" style="height:918px; width:697px" /></p>
适宜区域：除四川省高寒地区外大部分地区
注意事项：厌氧发酵装置及沼气使用过程中的安全问题。应对相关从业人员进行安全培训及设置安全措施。
支撑单位：成都市农林科学院农业生物环境与能源研究所
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备注信息：四川省2021年主推技术
