許昌市農(nóng)村能源管理工作站 杜英杰

一、模式背景

隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們對生活環(huán)境和食品安全提出了更高的要求，建設(shè)生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)應(yīng)當(dāng)成為我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向和目標(biāo)。通過新型生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式建設(shè)，既可以保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，又能實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧相處。

襄城縣桃之源山區(qū)養(yǎng)殖場位于襄城縣紫云鎮(zhèn)紫云山上，公司占地面積213.33 多hm2。公司自成立以來，先后建成標(biāo)準(zhǔn)化豬舍 4 處63棟68 600 m2；養(yǎng)殖場存欄生豬量5900 多頭，其中繁育母豬1500 多頭，日產(chǎn)豬糞、污水47.2 t。這些污水和糞便若不能妥善處理，不僅會嚴(yán)重污染破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，還會對周邊村民的生產(chǎn)生活質(zhì)量產(chǎn)生影響。因此，公司在2016 年設(shè)計(jì)建造了1000 m3的紅泥塑料三段式（TRPD）厭氧沼氣發(fā)酵工程4 座。該工程利用山體自然環(huán)境的落差，對養(yǎng)殖場生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水和糞便送入沼氣工程中，將高濃度的有機(jī)廢棄物經(jīng)厭氧發(fā)酵減量化處理后，產(chǎn)生出沼液、沼渣和沼氣。其中，沼氣用來發(fā)電和冬季給豬舍增溫，沼渣、沼液靠山體自然流動(dòng)到三級沼液儲存池中，并進(jìn)一步經(jīng)好氧處理后返還果園和田間用作果樹和農(nóng)作物的肥料。此模式既實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)廢棄物的綜合循環(huán)利用，保護(hù)了當(dāng)?shù)厣絽^(qū)的自然生態(tài)環(huán)境，又促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的顯著提升。

二、模式流程與分析

模式利用養(yǎng)豬場產(chǎn)生的豬糞、污水沼氣能源化處理工藝的厭氧發(fā)酵技術(shù)，促進(jìn)了養(yǎng)豬場有機(jī)廢棄物資源的能量流動(dòng)和多級循環(huán)利用。其中，能量轉(zhuǎn)化為沼氣，經(jīng)沼氣高值化利用技術(shù)轉(zhuǎn)化為生活生產(chǎn)用能，剩余物質(zhì)轉(zhuǎn)化為沼液、沼渣，沼渣和沼液還田應(yīng)用。山區(qū)-沼氣工程- 果（菜、糧）生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式能夠做到真正的無污染、零排放，并增加清潔能源沼氣，走出了一條山區(qū)農(nóng)業(yè)高效益發(fā)展的新路子。

模式選擇能源生態(tài)型沼氣工程模式，將養(yǎng)殖場區(qū)的污水和雨水分開儲存，同時(shí)實(shí)施豬糞干清工藝，減少了豬舍沖洗的用水量以控制養(yǎng)殖場糞便、污水的水量和水質(zhì)。通過這些有效措施對養(yǎng)豬場的糞便、污水經(jīng)沼氣工程進(jìn)行無害化處理后，所產(chǎn)生的沼氣用于發(fā)電供養(yǎng)豬場生產(chǎn)使用以及職工和周邊村民的生活燃料利用、豬舍保溫利用等。而沼液作為農(nóng)田和果園灌溉使用，沼渣和濃縮的污泥制成有機(jī)肥，賣給附近農(nóng)戶或企業(yè)自用，處理后的排放沼液可用作蓮藕塘和果樹的灌溉使用，從而形成了“豬-沼-果（菜、糧）”立體生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。襄城縣桃之源養(yǎng)豬場沼氣工程設(shè)計(jì)為能源生態(tài)型模式，所有資源都能做到合理有效利用，夏季、冬季污水降解率分別為80%～90%和65%～75%，效果達(dá)到了國內(nèi)先進(jìn)水平。

襄城縣桃之源養(yǎng)豬場處理后的沼渣、沼液不是直接排入自然環(huán)境中，而是先存于沼液儲存池中再經(jīng)過好氧處理后，作為農(nóng)作物的液體肥料利用。由于襄城縣桃之源有果樹209.33 hm2，其中核桃樹104 hm2、柿樹20 hm2、桃樹80 hm2、蓮藕塘5.33 hm2，正好和養(yǎng)豬場沼氣工程厭氧發(fā)酵排出的沼液、沼渣規(guī)模要求相匹配，因此這種模式經(jīng)濟(jì)效益更高，且周邊有足夠的農(nóng)田接收沼氣工程厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的沼液、沼渣，從而保證了養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)的良性高效運(yùn)轉(zhuǎn)，避免了沼氣工程處理系統(tǒng)的超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

三、模式效果

襄城縣桃之源沼氣生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式的投入使用，使養(yǎng)豬場豬糞、污水資源化有效利用率達(dá)95%。采用沼液、沼渣作肥料使果樹和農(nóng)作物的化肥施用量減少20%～30%，作物主要病蟲害的農(nóng)藥施用量減少10%～25%，果樹和農(nóng)作物增長率在20%～30%，顯著提高了農(nóng)作物的品質(zhì)。2019 年襄城縣桃之源公司生產(chǎn)的桃子被河南省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳認(rèn)定為無公害農(nóng)產(chǎn)品。公司每年節(jié)約生產(chǎn)和生活成本300 多萬元，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的農(nóng)業(yè)物質(zhì)和能量的多層次利用，公司的種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)都走上了綠色發(fā)展的軌道。

沼氣生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式流程圖