规模化猪场废弃物减量化、资源化综合治理技术研究与示范可行性研究报告【完整版】

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规模化猪场废弃物减量化、资源化综合治理技术研究与示范可行性研究报告规模化猪场废弃物减量化、资源化综合治理技术研究与示范可行性研究报告【完整版】(文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用,可编辑放心下载）工程概况表工程名称 规模化猪场废弃物减量化、资源化综合治理技术研究与示范经费需求 0.24(亿元) 其中国拨0.12(亿元)实施周期 3(年) ■重大工程□重点工程所属领域 □能源□资源□环境■农业□材料□制造业□交通运输□信息产业与现代效劳业□人口与健康□城镇化与城市开展□公共平安与其他社会事业工程与?纲要?的衔接性 □明确列入?纲要?环境领域综合治污与废弃物循环利用优先主题明确列入?纲要?农业领域农林生物质综合开发利用优先主题□根本属于?纲要?领域优先主题的范畴□其他(请说明)工程与重大工程、重大装备、行业重点业务工作或引进消化吸收工程的结合性 □是工程的关键配套技术□没有明确的依托工程□其他(请说明)工程与部门(地方)科技需求的衔接 □需求提出单位:湖北省科技厅□其它(请说明)创新类型 □原始创新■集成创新■引进消化吸收再创新工程完成时的应用类型 □形成自主研发能力■形成规模生产能力■局部试点示范□较大范围推广应用工程组织单位的建议 牵头组织单位建议:湖北省科学技术厅其他组织单位建议:编写说明1.工程建议应符合?国家中长期科学和技术开展规划纲要(2006-2021年)?(以下简称?纲要?)重点领域及其优先主题的任务,支撑实施最新或国家重大战略部署,并符合?国家科技支撑方案管理暂行方法?规定的立项要求。2.各有关部门、地方及有关单位结合本行业、本地区等开展需求,提出工程建议,正式行文并同时通过科技部门户网站(//0>.)上的“国家科技方案工程申报中心〞报送科技部。3.报送工程建议书时,应一并附上?国家科技方案工程概算申报书?。一、工程立项的必要性及需求分析1、工程技术攻关的必要性和当前经济社会开展急需的程度中国是生猪生产大国,2006年生猪出栏达6.8亿头,生猪养殖场(年出栏50头以上)183万个,规模化生猪养殖场(年出栏3000头以上)6354个,占世界总量的50%以上,猪肉消费占我国肉类消费的67%左右。特别是近期的猪肉价格上扬,加快了养猪业迅猛开展,而规模化养猪业为保障食物平安、改善人民生活、农业增效、农民增收等都做出了重大奉献。养猪业已成为我国农业和农村经济的支柱产业。然而,在规模化、集约化养猪业的不断开展同时,生猪生产与资源环境之间的矛盾日益锋利,养猪废弃物已成为一大公害,极大地制约了养猪业的开展。如何从根本上缓解生猪生产与资源环境约束矛盾,建立循环可持续的适应不同规模不同地区的养猪污染物处理及资源化利用模式,有效减少养猪粪便对农村造成的环境污染压力,切实推进资源节约、环境友好的现代农业开展和新农村建设,已成为当前亟待研究和解决的重大课题。在全国农业和农村经济开展第十一个五年规划中,中央提出要把“开展农村循环经济,转变农业增长方式,降低农业生产本钱〞作为根本任务,并将“大力推进节地、节水、节肥、节药、节种、节能,开展低投入、低消耗、低排放和高效率的农业循环经济〞作为解决“三农〞问题的根本方针。全国畜牧业开展第十一个五年规划中指出,“坚持经济、社会、生态目标并重,大力开展以秸秆养畜、畜禽粪便资源化利用为核心的循环经济。〞在2007年7月和12月,国务院两次紧急下达了关于促进生猪生产开展稳定市场供给的意见,明确提出要搞好生猪养殖的治污减排工作,支持规模场、养殖小区的粪污处理和沼气池等根底设施建设。养猪业排放的废弃物具有排放量大、有机物浓度高、氨氮和磷含量高、等特点,这些废弃物既是环境的污染源,也是农业的资源。排放量大、有机物浓度高:我国目前畜禽养殖业COD的排放量远远超过工业与生活污水的排放量之和,成为首要有机物污染源。据测定一个干清粪工艺的万头猪场年排粪量4000吨左右,年猪尿污水排放量20000吨左右,废弃物的排放当量相当于一个5-8万小城镇人口的污染排放当量。氨氮和磷含量高:在生猪养殖过程中,只有80%的饲料能被食用,而其中又只有30-40%的氮磷营养元素能被有效吸收,投料70%以上的氮磷被排出。一个万头猪场每年通过粪污排出氨氮约21吨和磷约17吨。环境污染源:猪场废弃物中的高浓度有机物和高氨氮造成水体污染和营养化,同时粪污中还含有大量病菌、寄生虫卵,加之猪场散发的恶臭等,所有这些污染物对大气、水体、土壤都会造成严重污染,极大地制约着养猪业的可持续开展。农业资源:粪便中含有大量的生物质和丰富的氮、磷等营养物质,是珍贵的生物质资源。一个万头猪场的废弃物潜在资源,可年生产沼气约73万立方米,折原煤近880吨,是很有价值的生物质能资源。一个万头猪场的废弃物潜在的有机肥和各种堆肥可替代局部化肥,年减少化肥使用量1000-1500吨。多年来我国投入了大量的人力、物力、财力治理养猪污染和资源利用废弃物,也建造了一些综合治理工程。但是多数规模化养猪场仍然没有足够的环保配套设施和资源化利用设施。而现有的处理工艺和资源利用技术往往存在一些问题,如:(增加与收运集中处理的现状问题和空白点)(1)被动式处理养猪废弃物的模式,缺乏源头减量化技术。(2)技术单一、缺乏多种技术有效集成、不能同时去除养猪废弃物中多种污染物,不能系统的进行资源化利用。(3)大型工业化立式沼气池常常存在装置建设本钱高、运行维护费用高等问题。(4)现有的养猪污水处理技术存在建设和运行本钱高、维护费用高,只注重去除氮、磷,不能有效回收其营养物质。(5)污水还田模式(直接施用于土地)存在土地使用面积大、病源微生物传播和臭气污染、有毒有害物质在土壤中的累积等问题,对环境的污染风险大。(增加与收运集中处理的现状问题和空白点)(6)猪粪有机肥无害化程度不高,产品质量不稳定;养猪业和农肥生产业缺乏有效的合作经营机制。针对上述问题,本工程将国内相对成熟的单元技术进行优化整合,开展技术集成创新,形成符合低利润养猪行业推广采用的污染治理和资源化综合利用成套组合技术,包括养猪污染源头减量控制技术;沼气-堆肥组合技术、高附加值生物有机肥和沼气等资源利用技术;低本钱污水处理技术等,到达减量显著、经济高效、能耗低、少维护、多功能综合治理的目的,从根本上解决养猪业环境污染和资源利用的问题,为农牧业开展和新农村建设奠定工程技术根底工程与?纲要?优先主题的衔接性:本工程立足猪场废弃物减量化、资源利用和综合治理,与?国家中长期科学和技术开展规划纲要(2006-2021年)?中提出的农业领域农林生物质综合开发利用,生态农业技术与模式,综合治污与废弃物循环利用等优先主题直接衔接。?湖北省“十一五〞科技开展规划纲要?也明确将畜禽养殖业废弃物综合利用关键技术列为优先主题。国家环保部己将畜禽污染防治作为当前乃至今后几年内的重点工作之一,在己公布的?畜禽养殖污染防治管理方法?中明确提出了“畜禽养殖污染防治实行综合利用优先,资源化、无害化和减量化的原那么〞。工程与地方需求的结合度:湖北省是我国养猪大省和种猪科技强省,2006年全省养猪业产值(按当年价计算)到达357.21亿元,占畜牧业产值的62.1%;全省猪肉产量为256.47万吨,占全省肉类总产量的78.1%。2007年湖北省生猪出栏3790万头,存栏2705万头,是我国生猪养殖主产区之一。万头以上的规模猪场500个左右,3000头至10000头的猪场近900个,规模化养殖出栏量占总出栏总量的38%。全省猪场年排粪量2000万吨左右,年猪尿污水排放量1.15亿吨左右。但与之配套的环境处理技术、设施严重滞后,无害化处理率缺乏10%。规模化畜禽养殖所造成的环境污染问题已日益突出,特别是大中型养猪场,由于其粪便排放量大,造成严重的空气和水体污染,直接影响到畜产品质量和人畜平安,制约着湖北省生猪产业的可持续开展。因此,针对湖北省生猪产业开展的优势地位,如何解决养猪废弃物污染治理及资源化利用问题,缓解生猪产业开展与资源环境的矛盾,促进湖北生猪产业又好又快开展,已成为亟待要破解的课题。2007年武汉城市圈成为“全国资源节约型和环境友好型社会建设综合配套改革试验区〞,启动本工程能直接为“两型社会〞建设提供一个改革试验典型案例。2、分析说明工程实施能够产生的重大经济、社会效益养猪废弃物排放量大,污染负荷高,假设单纯以处理为目的,建设投资和运行费用高,企业负担重。本工程立足于养猪场废弃物的减量化、资源化、无害化,以污染物的综合治理以及废弃物的资源化利用为目的,对国内外先进技术进行集成创新,采用养猪废弃物源头减量,利用废弃物生产沼气和生物有机肥、基于低本钱回收氮、磷的污水处理等,建立几种不同综合治理模式的工程示范,以及适应不同条件的多元化资源化技术的优化集成,在解决养猪废弃物污染题的同时,又生产出优质的绿色生物有机肥、清洁能源,还能增加养猪业的收入用以补贴污染治理的运行费用。工程实施不仅具有重大的环境社会效益,而且能够取得一定的经济效益,为湖北省集约化、规模化养猪业的可持续开展和循环经济模式的尽早建立,提供切实可行的路径和解决方案。本工程实施后,将根本解决重点区域养猪场对周围环境的污染问题,明显改善工程实施区农业生产和人民生活的环境质量,有利于推进资源节约型、环境友好型新农村建设;有利于转变湖北省生猪产业开展方式,提高生猪产业市场竞争力,促进生猪产业的可持续开展,有力推动工程所在地农村经济和相关行业的开展。工程实施具有显著环境效益、社会效益和一定的经济效益。二、工程目标及主要任务1.主要目标依据“减量化、资源化、无害化〞的原那么,产学研结合,通过规模化猪场废弃物减量化、资源化综合治理关键技术研究与集成创新,开发出低本钱、少维护、低能耗、经济有效的成套技术及设备,形成适应不同地区、不同规模、不同模式的废弃物综合治理示范工程及其相应技术标准,为规模化养猪场废弃物综合治理与资源化利用提供技术支撑。2.研究与开发任务与内容开展生猪养殖废弃物源头减量及生物发酵床养殖、大型化全量废弃物沼气能源利用、区域型生物有机肥制备及配套的污水达标处理等三种模式的关键技术研发与集成创新,形成低本钱、少维护、低能耗、经济有效的综合治理成套技术及设备,建立相应的示范工程及技术标准。工程设置三个专题,各专题研究重点与开发内容分述如下。专题一:废弃物源头减量和生物发酵床养猪技术集成与示范通过生猪粪污排放减量控制与生物发酵床养猪技术的研究、集成与组装,建立不同地区、不同层次、不同规模养猪场进行不同标准的废弃物减量化和生物发酵床养猪技术典型示范。1)技术路线通过生猪粪污排放减量控制与生物发酵床零排放养猪技术的研究、集成与组装,针对不同地区、不同层次、不同规模养猪场进行不同标准化的废弃物减量化和生物发酵床养猪技术典型示范,建立猪场废弃物完全化处理的标准化、成熟适宜的工程化处理模式和样板。 2)研究重点与开发内容(1)适应中南地区、不同规模、不同模式的生猪发酵床零排放健康养殖模式工程化技术示范。(2)生猪发酵床零排放养殖废弃物减量化技术集成与创新低蛋白日粮平衡的配制技术、废弃物减量的营养调控技术、生猪标准化饲养管理与小气候环境控制技术、生态型标准化猪舍规划与设计等技术集成与创新。(3)生猪发酵床零排放除臭技术集成与创新开展微生物除臭技术及其产品的研制与应用组装,建立畜禽场环境气体污染控制的新途径与新方法。(4)生猪发酵床零排放垫料配制与优化针对本地资源,开展零排放生物发酵、发酵床垫料开发、配方优化、复合发酵菌素的驯化筛选应用与组装。(5)(补充生物垫床温湿度控制技术)3)考核指标(1)建立总规模不少于3万头(出栏)废弃物源头减量和生物发酵床示范基地3个;(2)示范场粪尿中氮、磷排泄量分别降低30%、40%以上;粪污根本上在发酵床中原位到达无害化处理,发酵床的废弃垫料可以直接作为有机肥料;(3)通过工程实施,万头(出栏)规模化猪场年增收节支6%以上;(4)形成猪场废弃物减量化控制成套技术1套;形成适应湖北省不同环境条件的猪场生物发酵床零排放养殖模式2-3种;(5)申报国家专利2-3项,编制标准2-3项,开发新菌剂1-2种。专题二:废弃物全量沼气生产及燃气供给技术集成与示范针对大型规模化养猪废弃物的全量转化以及新农村建设清洁燃料的需求,研究集成大型产沼/堆肥一体化反响器联合运行技术、养猪污水物化和生化处理技术、氮和磷资源回收技术,实现废弃物全量沼气生产、生物有机肥制备、污水达标处理、新农村沼气燃气平安供给,并建立相应的示范工程。1)技术路线2)研究重点与开发内容(1)大型产沼堆肥一体化反响器研发暗河式沼气反响器(3000m3)上叠置堆肥反响床的产沼/堆肥一体化反响器。(2)大型产沼/堆肥一体化反响器的联合运行技术研究研发暗河式反响器机械振动进出料与混合机构,优化暗河式反响器中原料的传质方式,实现平稳进出料和均温厌氧发酵。(3)沼液物化和生化处理技术通过自动化生物质过滤器,回收沼液中的氮、磷,并利用IBR(间歇曝气生物反响器)技术处理吸附后的污水。低能耗高效去除沼液中的氮、磷。(4)高品质燃气供给及农村燃气管网平安性研究优化沼气净化工艺,保证燃气品质。设计燃气供给管网,研究农村燃气管网平安管理机制,实现管网平安运行。3)考核指标(1)建成存栏1.5万头规模化养猪废弃物沼气生产与800户沼气燃气供给、沼液处理及沼渣制备少量有机肥料的示范工程。(2)每万头猪年产沼气不少于50万m3,比同类工程沼气产量提高15%以上,产沼/堆肥一体化反响器的保温/加热本钱比常规中温发酵工艺减少25%,单位造价减少20%以上;沼液中氮、磷回收率分别到达40%和50%,沼液处理后到达?畜禽养殖业污染物排放标准?(GB18596?2001),运行本钱与现有主流养猪污水处理工艺相比降低30%;年产自用初级有机肥5000t;投资回收期为8年。(3)形成大型产沼/堆肥一体化反响器成套技术与设备。(4)形成IBR污水处理反响器1台。(5)申报专利2?3项,形成产沼/堆肥一体化反响器技术标准。专题三:区域型废弃物制备生物有机肥及污水处理技术集成与示范以一定区域内的假设干万头规模化猪场和中小型养殖场为对象,建立生物有机肥生产基地,对经固液别离后的固体废弃物进行收运集中,制备生物有机肥,同时就地建立满足固液别离产生的污水处理设施,实现废弃物集中资源化利用与污水综合治理技术集成与示范,形成相应的设计标准及运行规程。课题1、基于固液别离的生物有机肥生产技术集成与示范针对规模化养猪场收运集中的粪便进行无害化处理及资源化利用,通过复合多功能菌发酵接种剂应用于粪便好氧堆肥生物处理中,实现快速发酵处理及深加工,使之转化为环保、平安的生物有机肥。在既有技术根底上,进行技术集成创新,包括复合多功能菌发酵菌剂优化及低本钱稳定性扩繁技术、发酵工艺过程优化及自动控制、规模化有机无机复混肥生产工艺及技术、专用复合肥配方及产品质量稳定性控制等技术。以半径30km为收运范围,建立年产2万吨生物有机肥及系列肥生产线,建成标准化生产示范样板,形成废弃物堆肥质量国家标准及湖北省农用废弃物肥料资源化生产技术指南。1)技术路线2)研究重点与开发内容(1)发酵菌剂优化及扩繁技术对发酵菌剂进行优化,增强发酵菌剂种类组成、组合比例的稳定性,进行复合培养条件下选择性培养基的筛选,确定最正确发酵菌剂产业化生产工艺及参数,进行低本钱、稳定性好、产业化的扩繁生产技术研究。(2)发酵工艺优化及过程控制技术优化发酵及生产工艺,建立发酵参数数字控制模型,对发酵三要素(水分、供氧量、温度)实现过程自动控制,提高发酵能力和效率。从配料,到布料、发酵、翻堆到出料过程实施全流程监控,自动监测水分、通气、温度等,并自动进行曝气和臭气处理。(3)生物有机肥系列产品开发:快速枯燥和有机肥造粒技术及设备,集成生物、有机、无机三元颗粒复混肥料成套生产技术和设备,开发适合不同种植作物和水产养殖品、不同模式的生物有机肥产品,确定最正确配比组合;通过产品应用试验和效果分析,形成产品质量标准;3)考核指标(1)在半径为30km的区域范围内,建立存栏3万头的生猪固体废弃物收运系统,年产生物有机肥2万吨规模化生产线。(2)技术经济指标:堆肥时间、无害化指标(虫)、肥效标准、能耗指标、处理率、无臭、制肥本钱生产本钱比现工艺?那种工艺降低10%以上,投资回收期6年。(4)开发生物有机肥系列产品3-4个(5)申请专利1-2项,形成收运技术规程产品使用技术标准。形成废弃物堆肥质量国家标准及湖北省农用废弃物肥料资源化生产技术指南。课题2、基于固液别离的污水处理技术集成及示范研发以生化处理为核心,少维护、低本钱、经济高效,能有效去除多种有毒有害物质的养猪污水处理技术;重点围绕污水无害化处理、沼气综合利用、氮磷为主的营养物质回收利用等方面进行技术集成,形成经济、实用、高效的养猪场废弃物资源化成套技术,应用于规模化养猪场,建成符合国家相关产业政策的示范工程。1)技术路线2)研究重点与开发内容(1)养猪污水处理技术研发与集成污水厌氧消化筛选和制备能在厌氧条件下去除多种污染物的微生物菌剂,建立经济高效的养猪污水厌氧消化装置及贮气设备的工程示范。养猪污水后处理复合系统优化氧化沟的沟端面形状、沟体结构,采用最正确水力停留时间和布水方式;选用经济高效的岩矿材料和工业废渣,构建地质快速渗滤微生态系统,确定适宜工艺参数,通过滤料与微生物联合作用对N、P和重金属进行有效去除;选用喜磷好氮、能在不同季节生长的地表植物(牧草)和微生物,回收氮磷等营养物质。(2)资源化利用关键技术综合利用技术选用经济高效的脱硫剂及新型的脱硫装置;优化沼气输配送系统,采用适合不同自然环境和地理条件的沼气能源利用方式;实现沼渣、沼液的资源化利用。3)考核指标(1)在半径为30km的区域范围内,建立总规模3万头(存栏)的多个污水处理系统。建设集约化污水处理的沼气生产系统,实现每万头猪污水年产沼气量不低于5万m3。(2)废水处理工艺本钱低于传统工艺30%以上;处理工艺的能耗与传统工艺相比减少50%以上,污水处理后排放到达?畜禽养殖业污染排放标准?指标要求。(3)开发1-2项节能减排新技术,申请1-2项专利,制定基于固液别离的养猪污水处理技术指南戴处要求:投入产出比!!、经济效益、达标程度、根底:示范工程,已取得效果、数据工程需求:总体需求3.工程的技术关键、技术难点、创新点专题一:废弃物减量化和生物发酵床技术研发与示范1)技术关键(1)猪场废弃物排放源头减量技术;(2)高效除臭微生物优化筛选技术;(3)生猪发酵床零排放垫料配制与优化技术。2)技术难点利用本地资源,零排放生物发酵床垫料配方的进一步优化,复合发酵菌素的驯化、稳定性、生物平安评价及进一步优化筛选技术。3)创新点(1)多学科、产学研紧密结合,从猪舍规划设计、饲养工艺、饲养管理、日粮营养调控等开展生猪发酵床零排放养殖废弃物减量化技术集成和引进创新,节约资源,提高产品转化效率,减少废弃物的产生;(2)针对湖北地区气候特点和资源条件,优化筛选出适宜的零排放生物发酵床垫料配方,实现生猪养殖真正意义上的粪污零排放。专题二、废弃物全量沼气生产及燃气供给技术集成与示范1)技术关键(1)大型产沼/堆肥一体化立体反响器联合运行技术,厌氧发酵过程与好氧堆肥过程的关联控制技术;(2)低本钱的大型卧式反响器中温发酵节能加热管路长寿命运行技术;(3)低能耗高效沼液处理技术。2)技术难点(1)粪污在大型暗河式反响器中厌氧消化,出料等节点技术。(2)高N、P沼液生物质滤料预处理以及低本钱IBR污水处理技术。3)创新点(1)建立了低本钱的产沼/堆肥一体化立体反响器,并开发了好氧堆肥对沼气池的生物法保温技术。(2)运用生物质材料多孔性的吸附过滤特性,回收养猪污水中的氮、磷和有机物。专题三:废弃物制备生物有机肥料及污水处理技术研究与示范课题1、养猪场固废生物有机肥生产研究及示范1)技术关键(1)粪水固液别离一体化设备一套及收运接口技术指南;(2)复合菌剂的低本钱高稳定性扩繁技术;发酵条件及工艺参数优化技术;(3)猪粪抗生素拮抗生物制肥技术。2)技术难点粪水固液别离一体化设备及发酵工艺中发酵三要素(水分、供氧量、温度)过程控制技术。3)创新点(1)移动式粪水固液别离一体化设备;(2)发酵菌剂低本钱扩繁技术;(3)3-4种不同养分的专用复合肥配方。课题2、养猪场污水处理研究及示范1技术关键(1)开发产气稳定、沼渣清理容易、本钱低的厌氧发酵沼气生产和贮气装置;(2)筛选和制备既能适应养猪污水高浓度有机物的复杂环境,又能高效降解养猪污水中多种污染物、提高产气率的微生物制剂。2技术难点少维护、低本钱、经济高效,能有效去除多种有毒有害物质和回收氮、磷等营养物质的养猪污水综合后处理技术。3创新点(1)集仿生态氧化沟技术(IEOD)和多级人工地质快速渗滤(MAGRI)于一体的养猪污水后处理复合系统的构建;(2)形成能有效利用清洁能源、自然光能、水资源和养猪场废弃物中有用物质的综合利用技术;(3)聚集化学、生物等领域的先进分析检测和监测技术,建立完善的猪场废弃物和养猪污水水质评价体系。4.工程、人才、基地统筹方案通过工程实施,培养学术带头人3~5人,研究生15-20人,培训企业技术骨干20人,建立一支多学科、产学研紧密结合的规模猪场废弃物处理与资源化利用研究与开发创新团队。建立2个年存栏1万头以上以及养殖小区一批几千头生猪的中小型规模的不同模式的生猪健康养殖、废弃物资源化无害化综合治理典型示范基地。工程实施基地湖北健康集团股份建有1.5万头集约化养殖场;浠水县华盖牧业建有万头种猪场育肥场,其周边还建有假设干万头种猪场和大量中小型养猪场;武汉合缘绿色生物工程在浠水县华盖万头猪场附近建年产2万吨生物有机肥生产线。三、相关领域国内外技术现状、开展趋势及国内现有工作根底1.国内外技术现状与开展趋势、专利等知识产权及相关技术标准情况分析1)国内外技术现状与开展趋势(1)猪场废弃物减量化与生猪发酵床技术现状猪场废弃物减量化现状一个万头猪场在中等营养水平下,每年摄入氮164吨,排出氮107吨,吸收率35%;摄入磷40吨,排出31吨,相当于118吨磷酸氢钙,且吸收率仅22.5%。对饲料中的氮磷的利用率极低,造成对不可再生的磷矿物资源的极大浪费和环境的污染。近年,人们为促进环保畜牧业的开展和废弃物减量化,通过营养调控降低粪尿污染物排放做了大量研究和实践,综合来看,主要包括:改进生猪品种,缩短饲养周期;采用低蛋白日粮,使用合成氨基酸及植酸酶降低粪尿中氮磷的排出量;使用复合酶制剂和益生素等,提高饲料转化率,降低不可消化营养素的排出量;使用有机微量元素,降卑微量元素的排出量。如添加植酸酶0.08%,减少60%的磷酸氢钙,猪粪尿磷排泄量减少了30~34%;添加复合酶0.05%,饲料蛋白质降低1~2%,猪粪尿氮排泄量减少20~28%。生猪发酵床技术现状这种技术是根据微生态理论和生物发酵理论,以谷壳、锯末、枯草菌和酵母菌等复合微生物发酵菌制成混合有机物垫料,铺垫在猪舍里,猪的排泄物渗入有机垫料,经微生物作用被迅速降解、消化,利用猪的拱翻习性进行粪便的翻埋,便于新旧垫料的更新及好氧、厌氧菌的交替,从而到达免冲洗猪栏、无臭味、零排放,从源头实现环保、无公害养殖目的。在此过程中,猪的排泄物混入有机垫料中,与复合微生物发酵菌有机结合,通过发酵即可制成优质的生物活性有机肥,既消纳了大量的秸杆、稻草、木屑等农业废弃物,促进农业资源的循环利用,又可以根本解决畜禽粪便无害化处理的问题,大大改善农村、农业生态环境,形成人与动物、自然和谐相处的生态农业系统。从1992年开始,日本鹿儿岛大学的专家教授就开始对厚垫料发酵的土著菌和相关养猪技术进行系统的研究,建立起根本的技术标准,被广泛地称为厚垫料养猪技术。韩国赵汉圭先生充分吸收日本几位专家的研究成果,创造性地提出了自然农业概念,较全面地概括了自然养猪的关键技术。目前,日本自然农业协会、山岸协会、鹿儿岛大学以及韩国自然农业协会都在大力推广和应用这项技术,日本60%以上养猪场使用该技术。2005年4月份生物发酵零排放养猪技术在福建莆田试验饲养,在试饲养过程中引起了省环保局领导的高度重视。2007年4月福建省环保局派出代表团前往日本实地考查了本技术在日本的使用状况后,在福建省大范围内推广,效果显著。2006年下半年,山东省在泰安肥城和枣庄薛城建立生物发酵零排放养猪技术试验点,对新兴的生物发酵零排放养猪技术在育肥等阶段的应用方面进行系列研究。2007年下半年国家家畜工程技术中心在所属猪场开始开展发酵床零排放工艺初步研究。零排放工艺是目前规模猪场粪污处理的开展趋势,国外相关报道和成功例子较多,年综合处理费用约15万元,且社会效益巨大,我国也有些省份引进了此项技术。但是,在高效发酵菌剂的筛选、夏季猪舍内有害气体浓度及垫料温湿度控制、适于特定环境条件的垫料配制技术,生物平安性以及相应配套的猪舍建筑设计等方面仍需深入研究。(2)猪场沼气发酵与供气技术现状猪场沼气发酵技术现状目前,国内对畜禽粪污的沼气工程按照设计标准大致分为两种模式:即能源生态型和能源环保型。能源生态型是指猪场粪便污在不经固液别离的情况下,直接将猪粪、尿以及污水经过厌氧发酵,其厌氧出水沼液经过后处理系统,作为农田的液体有机肥,沼渣定期排出后,经干化作为固体有机肥。使用该技术路线可产生大量的沼气(按1万头规模的猪场每天排出粪污水80-100吨,工业化沼气工程每天可产生2000-2500立方米沼气)。能源环保型是指猪场粪便污水在经过固液别离后,污水中COD从原来的20000mg/L可降至5000-7000mg/L,污水经过沼气发酵和进一步处理后可达标排入环境水体,一个存栏1万头的猪场每天排放的废水经发酵可产生两百多立方沼气,,可提供70户五口之家日常生活燃料。固体用于生产有机肥,1万头猪场可日产5-6吨有机肥原料。使用该技术路线的厌氧发酵及后处理的造价和运行本钱大大降低,减轻了后处理的负荷。两种处理模式的核心技术之一均是沼气,前者主要用于处理固体物和回收大量沼气利用,后者主要用来处理污水和回收少量沼气。我国规模化畜禽场粪污厌氧处理工程的兴建起始于70年代末,早期建池容积约50~100m3,多采用地下常温消化池,其消化装置产气率较低一般约0.2~0.3m3/m3?d。1985年我国开始引进一些国外技术,采用地上式消化池,但多为复合床反响器即AF+USAB,又称UBF。发酵温度提高到25℃左右,产气率有所提高。在20世纪90年代前后,杭州、上海等地新建了几个畜禽粪污厌氧反响池,其产气率为1.0m3/m3/d左右,最高可达1.5~2.0m3/m3/d。目前我国养猪场粪污厌氧生物处理工程多采用中温消化30~35℃和常温消化,装置产气率与发酵温度和发酵工艺有关。通常中温消化时,其装置的产气率为0.5~1.5m3/m3/d,常温消化时,其装置的产气率为0.5~1.0m3/m3/d,生产的沼气用于生活和生产用能。近年来,湖北省的厌氧消化技术经多学科、多部门的科研攻关,取得了较大的进展。在禽畜粪便的处理方面,先后兴建了容积分别为200-800m3的沼气工程,湖北省这些大中型沼气工程实现了工厂化产气,商品化供气,使能源建设上了一个新的台阶。目前,养猪废弃物治理的主要设备投资发生在沼气设备系统。我国大规模沼气工程主要是在原有农村户用立式沼气罐的根底上简单放大,放大到几百上千立方米的沼气池容积时,设备造价高,其投资长时间难以收回。例如,国内最大的畜牧养殖业马鞍山沼气发电工程总投资3400万元,其中沼气池投资占70%。需要约14年的时间。兴望农牧沼气示范工程建设工程,是农业部2005年批准建设的种猪场大型沼气发电能源环保型示范工程,年处理猪粪25000吨,工程总投资278万元。其中沼气池投资占66%,收回投资本钱所需要的时间约为11年。南洋农畜业投资305万元修建成套沼气发电设备用以处理其每年生猪产生的3600余吨粪尿。其中沼气池投资占65%,该工程收回本钱也大约需要10年。目前,我国大型沼气池主要为立式结构池体主要位于地上,冬季气温低时沼气池产气少甚至不产气。目前对沼气池保温的技术方法及措施主要有覆盖电热膜+保温层的技术方法,尽管这种方法能够解决冬季沼气池的保温问题,但以消耗高品位电能为代价,节能性、经济性并不理想。目前也有利用太阳能加热沼气池保温、增温的方法,但是对于大规模的沼气池需要配置大规模的太阳能热水器,运行本钱高,维修调控困难。这些保温方法不适合企业规模小、利润薄的养猪业采用。由于立式沼气池单体池容有限,建立大型沼气站时往往需要十个甚至几十个单体立式沼气池组合,单元设备及管网系统复杂,运行维修对技术管理要求高,很多养猪场技术力量薄弱,难以维护这种复杂的沼气设备系统。近年来在湖北省科技厅资助下成功研发了一种暗河式垃圾产沼技术。此技术针对解决高水分生物质进行沼气生产的难题,对我国地坑式产沼技术进行了开展和创新,将传统立式沼气反响器改为卧式结构,解决了原为流态化进料出料的关键技术,为沼气生产规模化铺平了道路,获得国家创造专利一项。并在襄樊市建立了暗河式猪粪产沼技术示范,该示范连续稳定运行四年,产生的沼气用于炊事燃气,取得良好的环境效益和经济效益。同时近年来国内外还出现了一种厌氧发酵新工艺??红泥塑料厌氧发酵工艺,该工艺采用半混合式气搅拌近中温发酵,采用的主要材料??红泥塑料具有耐腐蚀、抗老化,气密性好,吸热性能优的特点;红泥塑料贮气采用低压式柔性贮气技术,与高压贮气相比,具有本钱低、平安、运输方便等特点。整套工艺构造简单、安装、拆卸容易,减轻了常规地埋式沼气工程混凝土浇筑池体,特别是密封层施工的难度和强度,省工省时。目前,该技术已在台湾80%以上的规模化养猪场得到成功应用,在国内也已经成功应用于100多家规模化畜禽养殖场(主要是养猪场)沼气工程。因此,本工程选择暗河式垃圾产沼和红泥塑料厌氧发酵工艺二种沼气发酵技术作为分别对应于前述二种模式的沼气发酵技术作为攻关课题和示范的沼气工程。猪场沼气供气技术现状沼气供气是我国最早的沼气利用技术,原来主要独家独用,现在逐步开展到集中供气,它对我国新农村炊事能源供给有着重要意义,将发挥重要作用。例如,武汉市黄陂区鸡粪生产沼气集中供气用于500户居民的炊事燃气。通过将沼气脱硫、脱碳、脱氮、脱焦、除尘、脱水等处理,可以将沼气转变成高品质的天然气,其技术可靠、投资本钱低。处理后的气体的主含量和热值不低于高品质天然气(天然气的热值约为32000~35000KJ/m3,1m3天然气的热值相当于1.3kg标准煤),而在各类杂质含量均好于普通天然气。处理后的价值在沼气的根底上提高20%以上。可谓“精制天然气〞,可给经营者和使用者带来很大的经济效益和社会效益。目前沼气供气利用技术已趋成熟。各猪场应根据产沼气规模及周边农户的居住情况,因地制宜的选择适宜的沼气利用方式。本工程直接选用适宜的沼气供气技术及设备,不作为课题攻关内容。(3)猪场废弃物生物有机肥生产现状随着人们生活水平的提高、城市化进程的加快、科技的进步和市场竞争的加剧,畜禽养殖业根本完成了一个从农户分散经营向规模化、集约化和专业化经营的演变和开展。规模化畜禽养殖业在提高生产效率、降低生产本钱和提供优质畜禽产品的同时,也由于生产的过分集中没有过多的土地消纳畜禽粪便资源而对生态环境造成负面影响。与此同时,集约化畜禽养殖场也对附近居民的生产、生活和健康带来了很大的影响。在畜禽粪便的处理方面研究最多的是堆肥法。堆肥化系统按需氧程度分,有厌氧和好氧堆肥;按温度分,有中温和高温堆肥;按技术分,有露天和机械密封堆肥。习惯上都按好氧和厌氧来区分。目前常规堆肥存在的问题是处理过程中的氮损失,不能完全控制臭气,而且堆肥需要的场地大,处理所需要的时间长。国内外在探索快速堆肥以及除臭等方面已积累了大量的技术和经验。我国生物有机肥产业化开发起步较晚,EM、BYM的引进催生了我国生物有机肥产业的兴起。我国生物有机肥确立了以有机废弃物的资源化利用为根底、产业化生产为途径、产品商品化转化为目的的开展思路,立足中国特色,技术、工艺、设备、微生物的研究开发与产业化同步推进,在生物有机肥发酵工艺水平、装备水平及产业化生产等方面都取得一定的成绩。在微生物技术方面新进展主要是高温堆肥微生物接种剂和菌肥研制和应用。一是接种剂提高原料降解速度的研究。二是接种剂提高肥效及生产菌肥的研究。三是接种剂提高堆肥综合效果的研究。目前,我国生物肥料行业开展也已初具规模,然而由于微生物品种相对单一、生产过程的参数控制不全、行业工程装备水平较低,已成为制约行业快速开展的关键,生物有机肥技术开展趋势将从解决上述问题入手来促进行业的开展。①强化功能性复合微生物菌剂的研究与开发,微生物菌剂的开展将朝着菌株复合、品种多样方向开展。②建立适合企业生产和质量控制的过程控制参数模型,是保证企业产品特色、稳定产品质量的关键。(4)猪场污水综合治理现状目前,养殖场污水的处理模式有还田模式、自然处理模式和达标排放处理(工业化处理)模式。还田模式指将污水直接施用于土地。虽然该模式具有简单、经济等优点,但存在土地使用面积大、病源微生物传播和臭气污染等问题,长期应用可导致氮、磷和有毒有害物质在土壤中的累积,并可能通过径流污染周边水环境。该模式虽然工艺简单、本钱低,但存在处理效率低,处理不完全的特点,对环境的污染风险大,已不能适应现代集约化养殖行业的污水处理要求。自然处理模式指采用氧化塘、自然土地处理或人工湿地系统和人工快渗系统等自然处理手段。我国大局部养猪企业以自然处理模式为主,即经简单发酵后直接排入氧化塘。在澳大利亚和东南亚一些国家,畜禽粪便污水一般不经厌氧处理而直接进入氧化塘。这种方式污水停留时间长,主要依靠水力植物吸收等途径去除污水中的污染物。人工湿地和人工快渗己被国内外尤其是国外越来越广泛地应用于处理各种城市、工矿业和农业污水。近年来,湿地处理技术和人工快渗技术也逐渐被用来处理养猪污水,能去除BOD5、TSS、NH3-N、TN、TP、COD、病原微生物和有毒有害物质。近年来也有关于湿地对重金属等去除效果良好以及人工快渗对氮、磷的去除效果较好的报道。达标排放模式(工业化处理模式)是指采用厌氧、好氧、厌氧-好氧等工艺处理养殖污水以达标排放为目的的一类方法,是欧美国家的主要处理方式。目前国内外用于处理养猪污水的厌氧工艺主要有厌氧滤器(AF)、上流式厌氧污泥床(UASB)、复合厌氧反响器(UASB+AF)、EGSB膨胀颗粒污泥床反响器、升流式污泥床反响器(USR)、升流式厌氧污泥床过滤器(UBF)、CSTR(完全混合式厌氧消化器)、半混式厌氧反响器等。根据发酵温度又可分为近中温发酵、中温发酵和高温发酵。发酵装置所采用的材料包括钢筋混凝土、玻璃钢和搪瓷钢板等。这些技术在国内已有成功应用,如蒙牛乳业集团畜禽沼气工程采用的CSTR中温发酵工艺、湖北武汉汉南坛山畜牧公司采用的是半混式气搅拌厌氧中温发酵工艺,采用拼接式搪瓷钢板作为发酵装置材料。这些厌氧处理技术能有效去除养猪污水中的病原微生物和大局部有机物,但常常存在装置建设本钱高、运行维护费用高,或产沼气率不够稳定、受季节影响较大等问题,处理本钱与效率往往难以两者兼顾。目前养殖业污水主要处理工艺有厌氧处理、厌氧+好氧处理、好氧处理三种工艺。一般情况下,猪场污水BOD值很高,并且好氧处理的费用较高,所以很少完全采用好氧的方法处理猪场污水。在美国、日本、德国等一些国家,对养猪污染的防治一般采用达标排放模式。而我国养猪业废弃物治理技术相对落后、资金缺乏、粪便配套处理设施严重滞后,直接采用国外模式显然不符合我国国情。因此,研发集成一套经济高效、低能耗、少维护、能有效去除有毒、有害物质残留等污染物、又能有效回收氮、磷等营养物质的适合我国国情的养猪污水处理组合工艺,并实现工程化应用,是我国养猪业可持续开展亟待解决的问题。2)知识产权现状根据查新检索,国内外有关畜禽养殖或养猪污染物控制、废弃物综合利用的学术文献较多,已经授权或公开的专利也有近百余项,主要围绕在养殖污水处理中各环节,比方沼气的生产和利用以及养殖污水的末端处理等,废弃物的综合利用主要集中在生物堆肥方面。3)技术标准现状近年来,国家十分重视畜禽养殖污染物的治理和废弃物综合利用。先后制定一系列标准和管理方法,如2001年公布了国家环境保护总局第9号令?畜禽养殖污染防治管理方法?,HJ/T81-2001?畜禽养殖污染防治技术标准?、GB18596-2001?畜禽养殖业污染物排放标准?。2006年农业部出台的NY/T1222-2006?规模化畜禽养殖场沼气工程设计标准?、NY/T1221-2006?规模化畜禽养殖场沼气工程运行、维护及其平安技术规程?。在有机肥生产方面,2005年公布了国家农业行业标准(NY884?2004)生物有机肥国家标准和?复混肥料复合肥料?国家标准GB15063?2001、?有机-无机复混肥料?国家标准GB18877?2002。上述标准主要针对畜禽养殖污染的防治技术、污染物的常规指标(COD、BOD、N、P等)作出规定和限制。而对畜禽养殖废弃物中的其它有害物质,还没有明确的排放限量标准。在有机肥生产方面,国外主要针对堆肥和固体废