农村养殖场生态系统的建立及生态养殖场实例

农村养殖场生态系统的建立及生态养殖场实例摘要:农村养殖场生态系统的建立,是以据生态学原理,以沼气建设为纽带,将畜牧业、种植业等科学、合理地结合在一起,通过优化整体农业资源,使农业生态系统内做到能量多级利用,物质良性循环,达到高产、优质、高效、低耗的目的。沼气生态系统是一个相互依赖相互协调系统,它不仅能够协调养殖场周边农业生产与环境保护之间的关系,而且能够解决养殖场周边居民生活用能问题,从而形成养殖场-沼气发酵-生态农业的良性发展链条,使农村生态效益、经济效益和社会效益同步发展。关键词:养殖场现状沼气综合利用生态系统实例引言诸暨工业经济发达,这几年民间资本大量投入到养殖业这一行业,但影响生态牺牲环境的问题也随之而来。沼气生态系统是一个生物生产、社会生产和农村生活的复杂系统,涉及作物种植、畜禽养殖、微生物发酵、农产品供应、农户日常生活和农村建设等方面,由于受自然条件、社会条件和经济发展水平的影响,沼气生态农业系统在结构与模式上产生了区域性差异,因此区域性成为沼气生态农业系统重要特征之一。因此建立良好的沼气生态农业系统,不仅可以改善农村生活,还可以推动农业生产以及生态环境的相互协调发展。一、农村养殖场及养殖场小区的现状诸暨是农业大市(县级市),人口100多万,综合实力在全国百强县中靠前。诸暨市畜牧业的规模养殖发展较快,到2009年,全市现有万头猪场7个,千头猪场25个,百头猪场近400个,近年来,诸暨市结合浙江省“811”养殖场治理项目的进行,对全市的养殖场排泄物进行了沼气化改造和治理,对一些离村庄较近的养殖场进行了养殖小区沼气入户,取得了较好效果。目前推广的沼气池大多数都是独立于农业之外,与农业生产要素衔接不够。家庭养殖业(产生的畜禽粪便等沼气池原料)和种植业(消纳沼气池产物沼液沼渣)只是被动地适应沼气池,对农业生产的促动作用有限,不很适合现代农业发展的要求,沼气生态农业系统的作用没有发挥出来。沼气生态农业系统仍然是一个松散的系统,系统要素关联性与结合性较差,结构的协调性不够,综合功能也就难以发挥和表现出来,具体表现为:1.影响环境,我市大部分农村山区,生物质能源仍然在能源消费结构中占据重要的地位。农村地区能源短缺,一方面制约农村经济发展,另一方面导致了滥砍乱伐,造成了植被破坏。同时,在养殖场小区仍然存在畜禽粪便露天堆放等问题,臭气熏天、污水横流、蚊蝇成群,农民生活水平未能得到根本改善,农民生活质量和生活环境十分恶劣。对于规模化养殖厂产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量,其0.66~0.7立方米沼气可发电1度电,抗爆性比较好,是一种很好的清洁燃料。沼气还可以发电,诸暨也有多家养殖场应用。2.环境保护的紧迫性,由于农村能源相对短缺,农村用能标准相对较低,许多农户还处于用柴用草的用能阶段,这对我市农村在全面进入小康生活还不相适应,一定程度上已经成为农村经济和社会进一步发展的制约因素。同时,也会造成自然资源遭到破坏的生态环境问题。主要表现在:农村用能结构和用能方式不合理,常规能源消耗量大,但利用水平和热效率低,造成能源的严重浪费;诸暨是多山地区,农村地区特别是山区高品质能源缺乏,农民用能档次低,与现实生活水平不相适宜,影响生活质量的提高,部分地区农村能源短缺,农民掠夺式开发利用自然资源,造成植被破坏,导致生态环境不断恶化,阻碍了农业和农村经济的可持续发展。3.新农村建设的必然性,诸暨市规模经营养殖场的业主较多,有的养殖场自然条件较好,离村庄较近,适合养殖小区建设;有的离农田、池塘、果园较近,适合发展生态养殖业。发展和利用农村养殖小区沼气生态系统建设,可以从根本上改变所在小区农民传统的用能方式和生活方式,还能解决所在小区生活环境脏、乱、差的问题,减少有害病菌的传播途径和大量排泄物对环境造成的污染,改善小区的农业生态环境和农村生活环境,还能给附近地区的农户和农田、水产养殖业提供有机肥料。三、建立养殖场沼气生态系统有利于农业及农村经济的发展依据现代生态经济学原理,把农村沼气建设、农业环境保护、农产品质量和生态经济理论融入农业生产之中,通过能量、物质在生物之间的合理流动过程,环境与生物之间相互作用,实现能量的有效利用和物质的合理流动。从而消除由于过度施用化肥、农药给农业环境、农产品带来的污染和破坏,改善农产品质量,提高我国农产品在国际市场的竞争力,增强农业发展后劲,保护农业自然资源和生态环境,促进农业和农村经济的发展。1.有利于农业和农村经济发展。农业是以生物生产为主的产业,农业生态环境是农业和农村经济发展的重要物质基础。建立养殖场沼气生态系统首先,在经济效益方面,这是一条发展农村经济、农民致富奔小康的好路子。一是可以大大促进生猪生产。通过兴办沼气,农民认识到只有到养猪,沼气池才能多产气,多产气就能节约大量的薪柴和煤炭,因此砍柴买煤不如多养猪。同时,沼肥又是一种优质饲料,用来喂猪,提前15~30天出栏,尤其是与低成本养猪技术配套,效果更为显著,一头猪可节约饲料50千克。据调查和验收,建池户一般比没有建沼气池的农户,户平均要多养3~5头猪,每猪纯利都在80元以上。与此同时,还大大增加了财税收入,按每头生猪两税40元计算,每户每年多提供财税120~200元。二是可以提供大量的优质沼气肥,不仅可以促进农作物生长和改良土壤,而且可以增强农作物和果树的抗旱、抗冻和抗病虫害能力。如果是“猪-沼-作物(果)模式经营户沼气节能及其综合利用方面获得直接效益户均5280元,人均1040元。2.有利于促进精神文明和物质文明建设。一是彻底改善了农村生活环境重要条件,农民和城市居民用液化气一样,用上了电子沼气灶,结束了烟熏火燎的历史。尤其是实行了沼气池、猪舍、厕所的三结合布局,人畜粪便进入了沼气池,消灭了蚊蝇兹生场所,一些寄生虫和病菌在沼气池内被杀灭,减少了疾病传染,提高了家民的健康水平,村容村貌大为改观。二是进一步解放了妇女生产力,提高了农民科技意识。同时,开展农村生态系统建设是符合生态原理和系统工程方法的新技术,通过技术培训、学习和实践,提高了家民的科技素质,懂得了农业生产必须从传统家业中走出来,采用先进技术,讲究标准管理,规模经营,增强了持续发展意识。3.有利于农业可持续发展。资源环境在农业可持续新能源产业发展中占据重要的基础地位,生态环境建设是保护农业可持续发展能力的根本保障。只有实现资源高效利用,保护和改善生态环境,才能实现农业和农村经济持续稳定地增长;开展农村养殖场小区沼气生态系统建设有着显著的生态效益。一是兴办沼气,开发再生能源,大大减少对森林资源的消耗,农户建是一个6立方米的沼气池,一年可节约柴草2.5吨,相当于0.35公顷林木年生长量。二是沼气肥是一种优质的农家肥,对改良土壤理化性性状及耕作性能有着积极的意义。据调查分析,施用沼气肥的水稻田,3年后土壤有机质含量提高百分之十六,微生物十分活跃。土壤已不再是赖以化肥为代换物的简单介质了农民施用化肥、农药量大为减少,不仅减少了农业投入,而且大大减少了化肥、农药对农产品、土壤和水的污染,从而提高了家产品的品质,为开发无公害农产品和绿色食品开辟了一条有效的技术途径。这样周而复始,使自然界(水、肥、气、热、土壤)和人、动植物以及微生物处以一个共生的良性生态环境。综上所述,实施沼气生态农业建设,是一条投入少、见效快、富国富民的好路子,是贯彻我国提出的实施可持续发展战略的好模式。四、浙江省几种典型的沼气生态农业系统模式生态农业要求农业发展与其资源、环境及及相关产业协调发展,强调因地制宜、因时制宜、合理布局农业生产力。适应最佳生态环境,实现优质、高效、高产,兼顾快速发展与环境资源保护的双重目标,是农业农村现代化的必然选择。近年来,浙江省在实施农村能源示范推广项目和农村能源综合建设县、生态村建设试点项目中,总结出几种农村能源生态农业模式。分别是:平原“猪一沼一作物”生态模式、生态庭院模式、丘陵山区“猪-沼-果(茶)”生态模式、以沼气为纽带的生态养殖模式、综合生态水产养殖场模式、加工农业废弃物综合利用模式。下面分别介绍一下平原“猪一沼一作物”生态模式、生态庭院模式、丘陵山区“猪-沼-果(茶)”生态模式、以沼气为纽带的生态养殖模式。1.平原“猪一沼一作物”生态模式“猪一沼一作物”生态模式就是通过种植面积、养猪规模、沼气池容积合理组合,以沼气为能源,沼液沼渣为肥源,开发优质有机肥料,用于作物生产,实行种植业与养殖业结合,能流物流良性循环,资源高效利用,有效治理养殖污染,改善生态环境,同时促进发展无公害农产品生产,提高农产品质量,综合效益明显。这种模式充分利用空间、时间,高度利用劳动力资源,缩短种养时间,繁荣市场,发展经济,提高农民素质,实现了多业结合,集约经营,达到了农业生产少投入、多产出、高效益、无污染的要求。基本要素:建造50~200立方米小型沼气工程,年出栏生猪在500头以上,配套安装沼液输配管网。2.生态庭院模式及效能以生活污水净化沼气池和太阳能热水器利用为主要内容,实行太阳能热水器、生活污水净化池(或户用沼气池)和优质燃气(沼气、石油液化气、秸杆气等)三配套,与农村改厕、改厨、改院相结合,形成农户生态良性小循环,有效治理污水,改善农村人居环境,营造生态家园,增加清洁能源分配供给,提高了农民生活质量,同时为农村环境整治和全面实现小康社会提供有效途径。这种模式,是促进生态农业发展的有效途径,能够实现生产与生活有机结合。改善农村卫生状况,提高人们健康水平;改善农村生活方式,提高生活质量;可实现资源高效利用化、家居环境清洁化、农业生产无害化。基本要素:建造生活污水净化沼气池(分散或集中)或户用沼气池,安装太阳能热水器,炊事使用优质燃气。3.以沼气为纽带的生态养植模式以畜禽养殖为主,配套相应规模的饲料草生产基地和畜禽粪污消纳土地,实行清洁生产,采用干清粪工艺,粪污固液分离,利用规模化养殖场畜禽粪便生产活性有机肥料,污水经过厌氧发酵产生沼液沼渣沼气用于日常生活和农业生产。有效治理养殖污染,实现零排放和养殖废弃物资源化利用,达到无害化处理,促进养殖场生态良性循环。基本要素;建造大中型沼气工程,建立饲料基地,年出栏生猪3000头以上,配套有机肥加工厂。4.综合生态水产养殖模式以渔业养殖为主,利用太阳能、沼气作为鱼塘冬季增温的热源,沼液作为鱼饲料,沼渣作为种植饲料作物和蔬菜的有机肥料,建立水产养殖场生态良性循环。该模式的特点是∶(1)水塘与台面相间排列,通风透光,改善了生物环境。(2)台面植物间作套种,发挥了充分利用时间、地力、光能、生物互补的立体效应。(3)鱼藕混养,以藕为主兼营养鱼,可以充分利用水面,具有鱼养藕,藕益鱼,共生互利的生态学意义。能更好的控制和调节藕田生态系统中的物质循环,使能量向更有利的方向转化,从而提供更大的负载力,使鱼藕双丰收,达到高产高效的目的。(4)太阳能暖棚为畜禽提供良好的生长环境,畜禽粪便直接流入沼气池。所产沼气供人们生活用能和畜禽舍冬季增温,沼液、沼渣既可用于改良土地,种植作物,又可喂养畜禽,培肥水资,利于鱼类、莲藕生长,节约饲料与肥料。基本要素:建一定水面的养鱼塘,安装太阳能热水器或根据养殖规模,配套建造一个沼气池,种植相应面积和饲料草生产基地。4.加工农业废弃物综合利用模式为了处理农副产品加工产生的废弃物,采用厌氧发酵,及时好氧处理技术,在作物长年季节可以充分利用废水中的水肥资源进行农田浇灌,非种植季节经过处理达到排放标准后排放或回收作生产用水,同时回收沼气供民用,实现废弃物资源化利用,生态化处理,有效治理污染,保护生态环境。基本要素:建造以沼气发酵为核心技术的废水处理工程,配套沼气利用及废水净化回用等装置和设施。五、以沼气为纽带的生态养殖模式应用实例浙江永宁弟兄农业开发有限公司生猪养殖场年存栏商品肉猪约10000头,年出栏生猪超过2.0万头,按存栏数目设计,每天排放的污水量约130.5吨(包括部分饲养人员的生活污水)。按这个规模计算,需要建设厌氧池池容950立方米的污水处理沼气综合利用工程,日处理污水约130.5吨,年产沼气8.56万立方米。建成有机肥加工车间500m2,年产有机肥约1460吨。项目产生的沼气经脱水、脱硫后,主要用于养殖场周边农户生活、猪舍采暖等,多余用来发电;沼渣加辅料进行养分调配,干燥后可制成有机肥;沼液作为有机肥排灌到周边农产品基地。这样以沼气为纽带实现了畜禽粪便污染物的多层次资源化利用,最终达到整个养殖园区的粪污“零排放”。1.废弃物排放量和废水水量与水质浙江永宁弟兄农业开发有限公司生猪养殖场的建设规模为:年存栏猪10000头,出栏超过20000头,参考同类型养猪场的统计资料,该养猪场的废弃物排放量见下表。目前公司产生粪便及污水合计约144.5t/d。表中数据是在结合了工程特点及在满足饲养工艺的要求上,进行调整后的数据。在饲养工艺方面,要求进行清洁化生产,将夏季用于防暑降温的清洁水进行分流;同时要求进行雨污分流,防止雨水进入污水处理系统。项目猪场拟采用干清粪工艺,猪粪70%清干作有机肥,30%连同废水进入污水处理系统进行处理,则项目须处理的污水量为130.5t/d,污水水质见下表。需建设日处理粪便污水量为130.5吨的沼气工程,拟采用UASB工艺。UASB反应器的特点在于可维持较高的污泥浓度,很长的污泥泥龄(30天以上),较高的进水容积负荷率,从而大大提高了厌氧反应器单位体积的处理效率。UASB反应器的各项工艺技术均较成熟,运行稳定可靠,是处理猪场污水的理想选择。猪粪废水经污水处理装置处理后,达到无害化、减量化的目的。沼气作为一种优质能源可用作燃料,沼液和沼渣用于蔬菜基地、鱼塘及农田等作有机肥使用,实现了零排放,充分发挥了生态效益。2.项目整体工艺技术流程根据公司地理位置,及其种养结合的特色,本项目采取能源生态模式。即经过系统化的粪便处理和资源化利用后,形成一个生态农业园区。其特点是:一是工艺流程的上段实行雨水与污水分离,配备原料预处理装置。二是流程中段建厌氧发酵(生产沼气)环节。三是流程下段,沼气经过脱硫、脱水等净化措施,经过管网输配系统主要用于沼气供能;沼液、沼渣分离后,沼液排灌到农产品种殖基地,沼渣和水力筛网过滤出的浮渣可生产有机肥,实现多层次多元化的资源化利用,并最终达到整个生态园区的粪污“零排放”。2.1废水的预处理污水通过沟管由场区自流进入污水处理站,先经过格栅,去除其中的稻草和大的悬浮物体,;接着经过沉砂井,去除污水中的砂,这样有利于后道工艺的处理,减少管道等堵塞情况的发生;最后自流进入集水池。粪便污水处理的工艺流程图如下:2.2水力筛网进入沉砂集水池的污水由泵泵入集粪池,在集粪池中,污水和粪便混合均匀。混合污水经过水力筛网,以进一步去除污水中的悬浮物体和猪毛等杂物,更有利于厌氧发酵和避免管网的堵塞。水力筛网筛出的浮渣经有机肥简易加工中心处理后作为有机肥出售。2.3废水的水解酸化由于畜牧废水的特殊性,其废水中纤维含量较高,并含有大量的悬浮颗粒。水解酸化的作用在于降解部分悬浮物质,将复杂的有机物转化为简单的有机物质,提高畜牧废水的可生化性能,有利于厌氧消化。2.4废水的厌氧消化采用UASB发酵工艺,常温发酵。该工艺具有占地面积少、CODcr去除效率高、投资省等特点。由于厌氧出水部分直接进行综合利用,因此在设计时要考虑适当延长水力滞留时间,以便于更大程度上去除COD、BOD。2.5沼气的贮存与利用在稳定的工作状况下,污水站每天可产沼气234m3左右。沼气作为清洁高效能源,热值为5500大卡/m3,不允许向外排放而形成第二次污染,因此必须加以完全利用。沼气经气水分离器、脱硫净化塔、计量后进入120m3沼气贮气柜,在经过阻火器后,为周边农户及养殖场提供生活生产用能,多余的沼气用来发电。2.6沼液综合利用厌氧发酵后的沼液,用来为周边农产品基地提供有机肥。综合利用的主要内容包括槽罐车输送、田间储肥池等。2.6.1槽罐车输送:选择槽罐车输送的方式,把沼液送到蔬菜基地、鱼塘和农田等。2.6.2田间贮肥池:100m3,2个,地面池,圆形,加盖。用肥时只需开阀便可自流,省工省运行费,远距离采用喷灌形式,需经污水泵加压,运行费用也很低。2.7主要技术工艺参数根据该养殖场存栏规模,确定日排放粪便污水130.5吨,确定本沼气工程项目建设规模为日处理粪便污水130.5吨。厌氧消化池容积:475×2=950m3HRT{滞留期}:7天发酵温度:常温PH:6.8沼气产量:234m3/天六、生态养殖模式应用实例的环境效益和社会和经济效益1.为解决养殖场普遍存在的粪尿流失、污染河道等问题找到了一条科学的出路,畜禽场周围的环境卫生也将因此得到很大程度的提高。随着污水处理工程的实施,每年仅从种猪场排放的污水中就可削减污染物排放量为:CODcr386T/a、BOD5246T/a、SS209T/a。从数据中可以看出,污水处理沼气工程项目有着很好的环境效益。2.由于使用粪尿还田和有机畜禽粪便肥料利用,可大大改善土壤的颗粒结构,从而增加了土壤的肥力,增加农作物的产量,符合可持续发展战略的需要,同时农作物的产品质量也大大提高,口感较好,且化学污染少。3.沼液的施用,形成良性生态循环系统,本项目实施后,畜禽污水经过厌氧发酵变成有机液肥还田生产农作物,可少施或不施农药和化肥,是一种农业可持续发展的良好模式。4.由畜禽粪便浮渣等加工成有机肥料,深受周边农户的欢迎,这样可以促进当地农村经济的发展,为当地社会经济发展作出贡献。5.切断有毒有害病菌的生长周期,畜禽粪污经过治理后,杀灭了大量有毒有害病菌,切断其生长周期,有利于人畜身体健康。6.畜禽粪便经过治理,变废为宝,使有害有机粪污变为生产绿色无公害有机农副产品必须肥料,为我国农副产品出口创汇提供了有利条件。