雷大西，林蘇紅，劉海亞

(1.蒼南縣農村能源辦公室，浙江 溫州 325800； 2.溫州市農村能源辦公室，浙江 溫州 325000)

利用沼氣工程對養(yǎng)殖場排泄物進行無害化、資源化、生態(tài)化處理，是保護生態(tài)環(huán)境的一種切實可行的方法，也是促進生態(tài)循環(huán)農業(yè)發(fā)展的有力途徑。但是由于沼液消納與種植農閑之間的矛盾，以及沼氣利用存在的安全隱患等問題，使得如何對養(yǎng)殖場的沼氣工程進行安全運行和管理，同時對沼液進行有效地處置，成為當前大部分養(yǎng)殖場面臨的難題。據(jù)統(tǒng)計，蒼南縣目前已有56家畜禽養(yǎng)殖場建設了沼氣工程，但是多數(shù)養(yǎng)殖場周邊沒有足夠面積的土地消納沼液，沼液的處置成了制約養(yǎng)殖場發(fā)展的一大因素。

蒼南縣宏財良種豬養(yǎng)殖專業(yè)合作社通過安裝沼氣智能監(jiān)控系統(tǒng)對沼氣工程進行安全運行管理，并建設沼液凈化處理系統(tǒng)，使沼液能夠達標排放，緩解了農閑時的沼液消納問題，也保護了生態(tài)環(huán)境。

1 主要特點

1.1 模式簡介

蒼南縣宏財良種豬養(yǎng)殖專業(yè)合作社的沼氣智能監(jiān)控與生態(tài)循環(huán)利用是以“畜禽糞污-厭氧發(fā)酵沼氣(安裝智能監(jiān)控系統(tǒng))-部分沼液用于種植灌溉消納-剩余沼液凈化處理達標排放”為主要工藝路線的生態(tài)循環(huán)模式。該模式遵循農牧結合、生態(tài)循環(huán)和互聯(lián)網(wǎng)+智能監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動，以沼氣工程為紐帶，建設物聯(lián)網(wǎng)沼氣智能監(jiān)控系統(tǒng)1套，以“三沼”綜合利用為重點內容，產生的沼氣供周邊農戶和養(yǎng)殖場生活供能，沼渣經厭氧處理和干濕分離后堆積發(fā)酵作為有機肥料，沼液通過養(yǎng)殖場周邊茶園、山竹和蔬菜基地消納，未能通過消納利用的剩余沼液經深度處理,系統(tǒng)凈化后達標排放。該模式將畜禽養(yǎng)殖、沼氣智能監(jiān)控、種植發(fā)展綠色農產品和沼液凈化處理達標排放等措施進行有機地結合、協(xié)同發(fā)展，使沼氣工程安全智能地運維，以改善生態(tài)環(huán)境。

1.2 模式背景

蒼南縣宏財良種豬養(yǎng)殖專業(yè)合作社成立于2008年，位于蒼南縣沿浦鎮(zhèn)云亭村斗米企，與福建省福鼎市交界相鄰，是一家飼養(yǎng)和經營商品豬的大型生豬養(yǎng)殖企業(yè)，系溫州市副食品后備基地、蒼南縣農業(yè)龍頭企業(yè)、蒼南縣沿浦鎮(zhèn)最大的商品豬生產基地。養(yǎng)殖場年平均存欄商品豬約3 000頭，2014年建設沼氣工程600 m3，站內儲液池500 m3，田間儲液池2 000 m3，周邊現(xiàn)有種植茶園、蔬菜、山竹、桑樹基地共約66.67 hm2，2016年安裝了沼氣智能監(jiān)控系統(tǒng)(沼氣控制PLC柜、沼氣控制動力柜、超聲波流量計和沼氣分析儀及智控相關配套設施)，2017年建設了日處理40 t沼液的凈化處理池1 300 m3(其中調節(jié)池120 m3，兼氧池/好氧池1 000 m3，沉淀池90 m3，污泥池90 m3)及深度處理配套設施等。

在未建設沼氣生態(tài)循環(huán)利用系統(tǒng)之前，由于該場長期排放的養(yǎng)殖廢水對環(huán)境造成不好的影響，與周邊農戶產生了較大的矛盾，影響了養(yǎng)殖場的長期發(fā)展和生存問題。2014年養(yǎng)殖場通過建設沼氣工程及生態(tài)循環(huán)模式，養(yǎng)殖廢水通過沼氣工程處理后，沼渣沼液優(yōu)先用于周邊茶園(蔬菜)基地等消納灌溉，未能及時消納的一部分沼液通過深度凈化處理達標排放。沼氣工程產生的沼氣供給周邊255戶農戶(包括部分福建省農戶)作為生活用能，大大緩解了養(yǎng)殖場與周邊農戶的緊張關系。宏財良種豬養(yǎng)殖專業(yè)合作社沼氣生態(tài)循環(huán)利用模式通過建設沼氣工程和沼液凈化處理系統(tǒng)，使周邊農戶免費用上高效的清潔能源，緩解了養(yǎng)殖企業(yè)與農戶的矛盾；沼液通過茶園等消納灌溉,既解決了環(huán)境影響和沼肥在農作物用肥淡季對周邊的污染問題，又提高了農作物的經濟效益。

為提高沼氣工程的安全科學管理水平，及時掌握和處理沼氣運行過程中出現(xiàn)的情況，養(yǎng)殖場安裝了沼氣智能監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通過沼氣物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺與省農業(yè)智慧云平臺實現(xiàn)共享，方便相關管理部門管理監(jiān)督，同時也方便農村能源部門專家在線提供技術咨詢和指導服務。養(yǎng)殖場的管理人員通過沼氣智能監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測沼氣運行情況并進行在線預警，保障沼氣工程的安全運行，也保障沼液的質量，走出了一條沼氣智能安全運行和生態(tài)循環(huán)農業(yè)的新模式。

1.3 模式流程

模式流程見圖1～2。

圖1 生態(tài)循環(huán)模式的流程

圖2 沼氣智能監(jiān)控的系統(tǒng)流程

1.4 工藝技術

1.4.1 厭氧發(fā)酵

利用完全混合式厭氧反應器進行厭氧發(fā)酵，畜禽糞便污水先進入集水池，再經過固液分離裝置去除大部分懸浮物，分離后的污水直接進入?yún)捬跸靼l(fā)酵產生沼氣。沼氣作為生活燃氣供給養(yǎng)殖場和周圍農戶使用。

1.4.2 沼液凈化

以沼氣為紐帶，用A/O法+MBR生物膜法處理工藝，將養(yǎng)殖場沼氣工程產生的沼液經調節(jié)、兼氧、厭氧、沉淀、吸附等深度處理工藝后達標排放用于農田灌溉或養(yǎng)殖場中再利用，形成“畜禽—廢水—沼液處理—再利用”的循環(huán)系統(tǒng)。

1.4.3 沼液沼渣利用

養(yǎng)殖廢水通過固液分離、貯存、輸送技術，經厭氧發(fā)酵后排放的沼渣采用固液分離技術，沼液先儲存于沼肥儲存池再通過灌溉管道進行輸送,沼渣先堆肥，免費供給周邊種植大戶作有機肥。

1.4.4 沼氣智能監(jiān)控系統(tǒng)

整個智控系統(tǒng)集儀表檢測技術、計算機技術、控制技術和物聯(lián)網(wǎng)通信技術于一體。對沼氣工程中的預處理單元、發(fā)酵單元、儲氣單元和凈化單元進行監(jiān)控操作，從預處理單元一直到沼氣產出階段進行全程監(jiān)控測量，當有警報或故障發(fā)生時，系統(tǒng)及時通知操作人員，盡快排除故障，使沼氣工程的運行更加平穩(wěn)安全。

2 運行機制

2.1 政策保障

通過示范項目建設，爭取農業(yè)財政項目支持，為沼氣智能監(jiān)控和生態(tài)循環(huán)農業(yè)投入提供資金保障，同時提供科技服務。定期組織沼氣工程業(yè)主、農技人員參加相關農業(yè)技術培訓班，提高科技知識與生態(tài)農業(yè)結合率，實現(xiàn)農業(yè)資源高效利用和可持續(xù)發(fā)展。

2.2 運行機制

完善后續(xù)服務體系功能，要求縣農村能源后續(xù)服務中心對實施“豬、沼、茶(菜)”等沼氣生態(tài)循環(huán)農業(yè)的基地，在沼氣工程運維、技術對接方面優(yōu)先安排。

通過沼氣物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺和智慧農業(yè)云平臺對沼氣工程進行實時監(jiān)督指導，使技術服務、監(jiān)督管理部門和業(yè)主保持聯(lián)系、溝通，保障沼氣工程的正常運維，使沼氣和沼液得到安全有效地使用。

3 效益分析

該模式目前在蒼南縣沿浦鎮(zhèn)云亭村斗米企的宏財良種豬養(yǎng)殖專業(yè)合作社運行，開展以沼氣為紐帶的生態(tài)農業(yè)循環(huán)模式，安裝的沼氣智控系統(tǒng)不僅提高了沼氣工程的智能化水平，提升了工程運行的安全性，使設備運行故障能及時地排查和解決，縮短了故障的處理周期，也方便了有關部門的監(jiān)督管理和技術指導。該模式促進了沼氣管理水平的提高和生態(tài)農業(yè)的發(fā)展，改善了農村環(huán)境和農民生活質量，取得了良好的經濟效益、生態(tài)效益和社會效益。

3.1 經濟效益

沼液經凈化處理達到排放標準后用于農田灌溉或養(yǎng)殖場中再利用，每天40 t的沼液在農業(yè)用肥淡季得到有效處理利用，促進農業(yè)節(jié)水，每月減少排污費支出達1萬元。沼氣可用作燃料和生活照明，減少農民的生活成本。由于沼氣智能監(jiān)控系統(tǒng)的應用，使養(yǎng)殖場業(yè)主對沼氣工藝不斷進行改進，提高了沼氣產氣量。

3.2 環(huán)境效益

以沼氣為紐帶的生態(tài)農業(yè)循環(huán)經濟模式一方面減少了化肥、農藥使用量，降低農田徑流污染和空氣污染；另一方面沼液凈化利用工程有效減少了廢水中可能殘留的重金屬、獸藥、有害病原體對環(huán)境及農田的污染，對提升規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場的污染整治具有很好的示范作用，符合生態(tài)循環(huán)農業(yè)示范要求，也使養(yǎng)殖場的生態(tài)環(huán)境得到改善。

3.3 社會效益

沼氣工程產生的沼氣供農戶使用，提高了農民的生活質量，也改善了養(yǎng)殖企業(yè)與農戶之間的矛盾。沼液的資源化利用，減少了農藥化肥的使用，提高了農作物的品質，也促進了農產品的質量安全。沼氣工程的建設改善了養(yǎng)殖場的衛(wèi)生環(huán)境，畜禽糞便經過發(fā)酵，其中的寄生蟲、病原菌也在厭氧池內被消滅，減少了疾病傳染的風險，提高了衛(wèi)生水平，使農村生活環(huán)境得到改善。

4 小結

沼氣智能監(jiān)控與生態(tài)循環(huán)利用模式不僅提升了沼氣工程的運行管理水平，還為消納條件不足的養(yǎng)殖場的排泄物治理起到了借鑒示范作用。該沼氣工藝可選擇帶增溫設施的地上式厭氧罐或帶攪拌裝置的地埋式厭氧池，產生的沼氣可發(fā)電供應機械設備動力用能，固液分離、料液循環(huán)、好氧曝氣等機械設備采用智能監(jiān)控，確保工程安全運行。養(yǎng)殖場所在的區(qū)域農田消納面積較小、經濟相對較發(fā)達的地區(qū)較適宜推廣該模式。