張令戈 鄭冬

（1. 大連市生態(tài)環(huán)境事務(wù)服務(wù)中心，遼寧大連 116000；2. 遼寧省大連生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧大連 116000）

1 引言

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平提高，對于飲用水的需求量也日益增加，因此對于飲用水水源地的保護尤為重要。飲用水水源地多數(shù)不在城市當(dāng)中，其周邊以村落聚集為主，集約化程度不高，沒有成型的地下管網(wǎng)系統(tǒng)，而村民多習(xí)慣于散養(yǎng)畜禽，導(dǎo)致畜禽糞便隨意外排，將對飲用水水質(zhì)產(chǎn)生影響。因此，做好飲用水水源地的畜禽養(yǎng)殖環(huán)境保護工作勢在必行。推行循環(huán)經(jīng)濟，通過沼氣發(fā)電為村民帶來實實在在的收益，可以從根本上解決畜禽糞便外排問題，保護好飲用水水源地。

2 三道嶺村基本情況

大連市莊河市桂云花滿族鄉(xiāng)三道嶺村位于桂云花鄉(xiāng)中部，由原二道嶺村和三道嶺村合并而成，是桂云花滿族鄉(xiāng)下屬的5 個自然村之一。三道嶺村北部毗鄰頭道嶺村，東部與橫道河村接壤，南部為桂云花村和嶺東村，西部為碧流河，屬碧流河套丘陵地域。三道嶺村距桂云花鄉(xiāng)中心5 km，距莊河市區(qū)50 km，305 國道貫穿整個村域。村域面積40 km2；耕地面積11 127 畝，在冊耕地4 600 畝，均為旱地；山林面積44 964 畝。

3 現(xiàn)有養(yǎng)殖戶污染現(xiàn)狀

三道嶺村處于山地丘陵區(qū)，位于碧流河水庫上游，屬于水源地保護范圍，現(xiàn)狀為人口多，受教育水平普遍偏低，人均收入處于低水平，生活條件差，大部分勞動力外出打工，勞務(wù)收入成為三道嶺村經(jīng)濟的主要支柱，留守老人、婦女、兒童居多，現(xiàn)人均年收入不足萬元。

根據(jù)環(huán)保政策和水源地保護政策，當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖業(yè)屬于受限制產(chǎn)業(yè)，但當(dāng)?shù)厝源嬗胁糠洲r(nóng)業(yè)養(yǎng)殖戶，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該村現(xiàn)有雞棚52 座、豬棚1 座，現(xiàn)存欄雞28 萬只、豬1 100 頭，產(chǎn)生大量畜禽糞便。這些養(yǎng)殖業(yè)廢物自然堆放，未進行有效處理。由于畜禽糞便含大量有機污染物，氮、磷營養(yǎng)物以及有害微生物等病原體，已造成當(dāng)?shù)夭糠趾恿魉w污染［1］。由于該村位于大連水源地保護區(qū)域，環(huán)境風(fēng)險大，急需對當(dāng)?shù)匦笄蒺B(yǎng)殖廢物進行有效和無害化處理。

4 發(fā)展沼氣工程的意義

建設(shè)沼氣工程，可以加速農(nóng)業(yè)各部門之間的綜合發(fā)展，比較充分地利用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)收獲的能量和物質(zhì)，可以調(diào)節(jié)能源、飼料、肥料三者之間的關(guān)系，凈化環(huán)境，減少污染，保護水資源，提高土壤肥力，減少化肥的施用，從而保護農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡，促進農(nóng)業(yè)發(fā)展。

對畜禽養(yǎng)殖場在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物、廢水進行綜合利用和有效處理，可以開發(fā)生物能源，回收有機肥資源，將治理污染、凈化環(huán)境、回收能源、綜合利用、改善生態(tài)環(huán)境有機結(jié)合起來，走生態(tài)畜禽產(chǎn)業(yè)化可持續(xù)發(fā)展的道路，發(fā)展綠色生態(tài)型畜禽養(yǎng)殖模式。

5 養(yǎng)殖業(yè)污染物治理思路

5.1 集中處理，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟

畜禽養(yǎng)殖糞便的最佳無害化處理技術(shù)為厭氧消化處理。厭氧消化過程中產(chǎn)生的沼氣可作為一種清潔能源進行利用。近年來，厭氧消化沼氣技術(shù)在農(nóng)村地區(qū)得到推廣，但多為一些微型或小型沼氣池，其規(guī)模小，技術(shù)門檻低，污染物處理效率低，產(chǎn)沼氣量小。同時，反應(yīng)池運行缺乏專人維護，沼氣池未發(fā)揮應(yīng)有的作用，許多厭氧沼氣池沒有正常工作。

為解決上述問題，需進行集中式、規(guī)?；瘏捬跽託馓幚?。通過采用先進厭氧消化技術(shù)，配備專業(yè)技術(shù)力量進行維護，提高畜禽養(yǎng)殖污染物的厭氧處理效率，穩(wěn)定增加沼氣產(chǎn)氣量，同時對產(chǎn)生的沼氣進行發(fā)電等資源化利用，既解決了農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖污染問題，沼氣資源化利用又為農(nóng)村帶來巨大收益。

5.2 建設(shè)集中式厭氧消化沼氣設(shè)施

與村內(nèi)養(yǎng)殖戶簽訂協(xié)議，養(yǎng)殖戶將養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的糞便集中堆放，村里沼氣站提供專門的糞便收集器，定期收集各養(yǎng)殖戶產(chǎn)生的畜禽糞便。收集的畜禽養(yǎng)殖糞便通過預(yù)處理裝置，進入?yún)捬跸磻?yīng)器處理，產(chǎn)生大量沼氣，通過純化，可進行資源化利用。產(chǎn)生的沼渣、沼液則可作為優(yōu)質(zhì)的有機肥回田利用。

6 畜禽養(yǎng)殖廢物沼氣開發(fā)利用方案

6.1 開發(fā)規(guī)模

根據(jù)查閱文獻資料，畜禽糞便量計算公式為［2-3］：

F＝M×D×α

式中，F(xiàn) 為畜禽糞便年產(chǎn)量，kg；M 為畜禽飼養(yǎng)量，頭（只）；D 為畜禽飼養(yǎng)期，d；α 為排泄系數(shù)，kg/d。

畜禽糞便產(chǎn)沼氣計算公式為：

Y＝F×p×β

式中，Y 為畜禽糞便沼氣年產(chǎn)量，m3；F 為畜禽糞便年產(chǎn)量，kg；p 為畜禽糞便干物質(zhì)含量，%；β 為畜禽糞便產(chǎn)氣率，m3/kg。

本次估算采用的各系數(shù)見表1。

表1 本次估算采用的系數(shù)

按照肉雞、蛋雞、肉豬的飼養(yǎng)期不同，結(jié)合日排泄系數(shù)，初步測算每年共可產(chǎn)生糞便6 000 多噸。按照此規(guī)模估算糞便產(chǎn)沼氣潛力，每年約產(chǎn)生136 萬m3沼氣，需要建1 座每天產(chǎn)生沼氣4 000 m3規(guī)模的厭氧消化反應(yīng)器。

6.2 沼氣站經(jīng)營模式

6.2.1 純凈沼氣供應(yīng)村民做飯、采暖等能源需求

厭氧消化產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過提純、凈化后，可生產(chǎn)出純甲烷沼氣。據(jù)分析［4］，在獲得有用熱值相同的情況下，沼氣需用1 元，電力需用1.45 元，薪柴需用2.4 元，因此，沼氣作為生活能源最為廉價。按照三道嶺村人口計算，每天可消耗沼氣約3 000 m3。采用沼氣作為便捷燃料，不僅節(jié)省成本，還可以解決當(dāng)?shù)卮迕袢济鹤鲲垺⑷∨瘞淼拇髿馕廴締栴}。

6.2.2 沼渣、沼液用于回田肥料

糞便在厭氧消化過程中可產(chǎn)生沼渣和沼液。沼渣、沼液中不僅保存了植物所需的氮、磷、鉀，并且含有豐富的氨基酸、各種水解酶、生長素和沼氣發(fā)酵菌種等。沼渣、沼液屬于遲效與速效兼?zhèn)?，速效多于遲效的有機肥。厭氧消化過程可以殺滅人畜致病病菌、寄生蟲卵和部分植物病蟲害生物源，因此沼渣、沼液是優(yōu)質(zhì)的有機肥。

6.2.3 剩余沼氣發(fā)電并入國家電網(wǎng)

扣除村民消耗量，剩余約1 000 m3/d 沼氣量，可配置120 kW 沼氣發(fā)電機［5-6］，發(fā)電約13 h/d，1 m3沼氣發(fā)電按1.5 kW·h 計算，可以發(fā)電1 500 kW·h/d。

根據(jù)國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布的《可再生能源發(fā)電價格和費用分?jǐn)偣芾碓囆修k法》規(guī)定，自2010年起，每年新批準(zhǔn)和核準(zhǔn)建設(shè)的發(fā)電項目的補貼電價，比上一年新批準(zhǔn)和核準(zhǔn)建設(shè)項目的補貼電價遞減2%。發(fā)電消耗熱量中常規(guī)能源超過20%的混燃發(fā)電項目，視同常規(guī)能源發(fā)電項目，執(zhí)行當(dāng)?shù)厝济弘姀S的標(biāo)桿電價，不享受補貼電價。遼寧省沼氣發(fā)電標(biāo)桿電價為0.597 元/（kW·h）［（2005 年遼寧省脫硫燃煤機組標(biāo)桿上網(wǎng)電價為0.347 元/（kW·h）］，補貼電價標(biāo)準(zhǔn)為0.25 元/（kW·h）。照此計算電費收入約1 270 元/d，全年可增收46 萬元。

7 結(jié)論

結(jié)合三道嶺村的實際情況，提出在當(dāng)?shù)亟⒓惺?、?guī)模化厭氧消化設(shè)施，解決了畜禽養(yǎng)殖對環(huán)境的污染問題。厭氧消化過程中產(chǎn)生的沼渣、沼液是優(yōu)良的有機肥料，可以用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，發(fā)展生態(tài)循環(huán)經(jīng)濟。同時，產(chǎn)生的大量沼氣通過提純處理后，既可以作為燃料使用，改善當(dāng)?shù)厣y燃煤造成的大氣污染現(xiàn)狀，也可通過沼氣發(fā)電并入電網(wǎng)，帶來穩(wěn)定收益。這部分收益既可增加當(dāng)?shù)卮迕竦氖杖耄挚山鉀Q厭氧消化設(shè)施運行維護管理費用問題。因此，建立集中式、規(guī)?；瘏捬跸O(shè)施，無論是從環(huán)境保護還是從經(jīng)濟效益角度來看，都是切實可行的。