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畜禽粪污资源化处理技术——种养结合模式

文章来源:zk4888人气:发表时间:2017-08-28 08:49

近年来,畜禽养殖粪污资源化处理问题,成为行业焦点。全国畜牧总站一直开展畜禽养殖废弃物资源化处理技术的研究和推广工作,通过认真梳理畜禽粪污资源化处理技术模式,总结提炼出“种养结合、清洁回用、达标排放、集中处理”等四种具体模式。本期主要介绍“种养结合模式”的典型案例,供从业者参考。——编者
种养结合模式简介
养殖场(小区)采用干清粪或水泡粪清粪方式,液体废弃物进行厌氧发酵或多级氧化塘处理后,就近应用于蔬菜、果树、茶园、林木、大田作物等生产。固体经过堆肥后就近或异地用于农田。各地可根据当地降雨、水系、地形、粪便养分含量、土壤性质、种植作物特点,集成粪水收集、贮存、无害化处理、粪肥与化肥混施、深施技术和设备,全链条规划实施粪便养分综合利用计划。通过自有土地或土地流转等方式,促进粪便就地还田,利用好肥水等资源,实现土地配套、种养平衡。
案例1
河南牧原食品股份有限公司
河南牧原食品股份有限公司是一家集约化养猪规模位居全国前列的农业产业化国家重点龙头企业,是我国一家规模较大的自繁自养一体化的生猪养殖企业,也是我国较大的生猪育种企业。
公司坚持养殖粪便“减量化、无害化、资源化”的原则,以综合利用为出发点,不断提高资源利用率,总结出一套“节-保-用”的可持续发展模式。该模式以农产品生产为基础,以固粪、沼液等资源为主导,充分结合农田土地消纳能力和区域环境容量要求,构建“养殖-沼肥-种植-生态农业”为一体的循环经济模式,形成养猪生产、环境保护、资源再利用的良性循环。
工艺流程
公司构建的“养殖-沼肥-种植-生态农业”一体化的循环经济模式技术工艺流程。
图为技术工艺流程图
管理与技术
公司严格控制生产用水,通过全漏缝地板、限位饮水器、高压水枪、喷雾降温、水表管理等措施,使得每头猪的粪尿产量为1立方米左右。粪尿经固液分离后,液体厌氧无害化处理,处理后的沼液在非施肥季节储存于沼液储存池中,施肥季节则无偿供应给周边农户使用,用于田间施肥;固体粪便及沼渣好氧发酵,生产有机肥外售。
1.液体部分。
(1)固液分离。清出的粪尿经震动筛网式分离机及螺旋挤压式分离机两级固液分离后,收集储存于调节池内。
(2)厌氧无害化处理。收集的液体经过厌氧发酵(图4),除臭、灭菌,沼液经过出水池储存于沼液储存池中。
(3)沼液储存。厌氧反应后的沼液在非施肥季节储存于沼液储存池;沼液储存池坡体清场夯压后,采用“HDPE防渗膜”或“HDPE防渗膜+混凝土”增强防渗,避免污染地下水源。
(4)管网铺设。公司免费将沼液管网铺设到农民田间地头,在施肥季节,派专业技术人员指导农户施肥。管网设计160毫米主管+110毫米或75毫米支管,每隔100米设置一个预留口,用软管连接,进行农田施肥。
(5)农田施肥。采用喷灌的施肥方式,以保障均衡施肥(图6)。用沼液施肥,不仅减少了农民的化肥投入,而且能够实现粮食增收10%~300%,干旱时节更加明显。
图为丘陵地区沼液施肥麦穗产量对比2.固粪方面。各分场将固液分离后的猪粪和沼渣定期运往有机肥厂,堆肥发酵后用于生产有机肥。首次运行采用猪粪、沼渣添加发酵菌种,生产出粉状有机肥,之后用粉状有机肥与新鲜猪粪及沼渣混合发酵。
效益分析
以年出栏10万头商品猪为例,环保设施设备总投资650万元,沼液运营费用2.9元/头,有机肥成本450元/吨(所述费用包含折旧、维护、维修、用电、人工等所有成本)。沼液目前免费供应农户施肥,可施肥2000余亩地,降低农户化肥成本200元/(亩·年),总社会价值870余万元;年可生产3000余吨有机肥,有机肥售价850元/吨,可获利120万元/年。
案例2
雀巢DFI奶牛场
雀巢DFI奶牛场坐落于黑龙江省哈尔滨市双城区,占地面积60万平方米,包括一个全国奶牛培训中心(DFI)及三座不同规模的奶牛牧场,分别是小型牧场(SmallFarm,简称SF);大牧场(LargeFarm,简称LF);超大型牧场(MegaFarm,简称MF)。
该奶牛场于2014年6月开始投入建设,由北京东石北美牧场科技有限公司按照“整体交付”模式为瑞士雀巢中国公司完成。整个项目包括项目选址、工程设计、总包建设、配套安装、生产及生活办公设备用品代购、维护服务等工作,这是“整体交付”模式在行业内的首次实践,也是牧场项目建设模式的成功突破。
工艺流程
牧场在初期设计及后期运行配套中,兼顾产奶的同时还充分考虑并实现了种养结合的操作模式,实现了牧场与周围农田作物的生态平衡。整个牧场粪污处理与种养结合基本工艺流程为:清理(拖拉机或者刮板清粪)→粪污输送(回冲系统)→收集(集污池)→干湿分离设施(筛分器、绞龙及螺旋挤压机)→液体上清液贮存储存→固体粪污用作垫料及还田,液体粪污还田。
管理与技术
1.清粪技术。为了保证卫生清洁,雀巢牧场的挤奶厅和待挤区的清理采用水冲式清理。泌乳牛舍和其他主要动物区域采用自动刮板式、滑移装载机干清式,或者吸粪车干清式等方式进行清理。
舍内收集的粪污及挤奶区清洗使用的水被收集于集污渠,这些初期的粪水会被再次收集利用,重复冲洗牛舍集污渠。干清和水冲收集到的粪污被集中统一收集到集污池进行中和搅拌,一部分用于循环使用,另一部分采取固液分离处理。
2.固液分离技术。在集污池中处理后的粪污通过设备进行固液分离,将其中大于1毫米的固体分离出来,分离出的液体输送到上清液贮存塘中。
固液分离处理后的固体粪污,其含固率为25%~30%,与使用过的散栏垫料一起放到专用区域进行堆肥。在经过60天左右的自然发酵堆肥后,干物质通常可以重新作为垫料循环使用于卧床,最后通过固粪抛撒的形式还至农田。
固液分离处理后的液体粪污,其含固率在1%以下,统一首先收集在氧化塘,在塘内经过曝气加氧等初步处理后,进行水质净化。当达到相关还田标准之后,使用系统化和机械化的还田系统设施,用于周边农田的灌溉。周围农田可以用来种植相应的作物,这些作物又能够反过来作为牧场的饲料来源。这样既节省了农田化肥投入,提高了土壤的肥力,又能够实现饲料的部分甚至全部自足,节省了大量的动物饲料的成本。
效益分析
雀巢DFI奶牛场整体建成后,采用种养结合模式,通过机械化大规模的系统还田模式运作,预计每年可产生牛粪约14万吨。其中含磷约224吨,含氮约476吨,含钾约560吨。这些养分相当于每年约500万元的化肥投入。其所提供的养分可以作为约10万亩土地面积耕地的优质有机肥来源。在节省大量化肥投入的前提下,还可以作为优秀的土壤改良剂,可以极大改善周边现有土地的养分状况。
同时,被改良的土壤又可以作为优秀的饲料饲草种植基地,通过自给式种植模式,每年预测可以节约饲料成本3000万元~4000万元。从而使得牧场在奶量增产的同时,大幅降低养殖成本,极大地增加本场产出奶在市场上的竞争力,充分体现了贯彻种养结合模式后,实现大农业闭环的运作优势。

案例3
武汉中粮山坡猪场
武汉中粮肉食品有限公司江夏山坡原种猪场是中粮投资建设的大型规模化现代化原种猪场之一,采用技术领先的养殖设备和养殖工艺。该场位于武汉市江夏区山坡乡新生村,占地351亩,国外进口生产母猪2200头,总投资8000万元,其中环保投资1300万元。
江夏山坡猪场采用漏粪工艺,粪污处理采用沼气工程+沼液资源化利用的模式,年出栏5万头,每年产生沼液8万立方米。为了配合沼液合理、科学使用,现场共建设16.1公里返田施肥管道,3000米支管、2000米临时软管以及8座2500立方米沼液暂存池。管道覆盖藕塘、苗木、南瓜、辣椒地面积达6000亩,同时配有沼液运输推广车1辆,覆盖周边10公里范围内的小面积种植户。
图为沼气站效果图
工艺流程
公司目前所采用的基本工艺和流程是畜禽粪便经厌氧发酵,产生沼气和沼渣液。沼气作为能源供猪场日常生活用气、发酵罐增温锅炉用气、病死猪无害化处理蒸煮设备用气以及沼气发电自用。沼液作为一种高效的有机肥用于苗木、农作物种植,不仅能促进作物生长,大量减少化肥使用,还能改良土壤,实现生态循环利用持续发展。这种以保护农业生态环境为目标的农业生态项目,是对生物种质资源进行全方位、多层次的开发利用,实现种植业和养殖业的有效结合,是粪污资源化利用的最好方式。
管理与技术
1.工厂化管理。粪污的处理和沼液沼气的产生与利用,全部采用工厂化管理模式。编制管理制度,明确岗位职责,下达管理目标和任务。每个沼气站管理团队均由1个站长和4个技术工人组成。站长负责协调站内工作,技术工人除了做好站内的设备检查和维修以及保养外,还要开展沼液返田和推广工作。站内的日常管理和设备检查、维修、保养都有相关的标准手册和准则,每个人必须严格按照标准SOP来操作。
2.合理处理粪污。按照公司猪场生产及用水标准计算,猪场常年存栏2.5万头,每年出栏5万头,大约产生8万立方米粪污(数据会随存栏量有所波动),沼气站处理能力为每年10万立方米,满足生产上限值,沼气站有存储半年以上的沼液存储池(公司共建设沼液池4万立方米),以解决每年施肥淡季沼液沼肥的存储问题。根据国家农业畜牧及环保的要求,每出栏1万头生猪需配备1000亩土地消纳。因此公司现场铺设16.1千米主管,覆盖6000亩农田,其中5000亩已经开始稳定施肥,另1000亩作为推广备用,土地已经满足需求。
3.提高检验检测频率,合理施肥。公司每个季度对沼肥使用区域土壤养分含量进行检测,主要检测土壤有机质和氮磷钾等指标;每个季度对沼液的养分进行检测,然后根据种植作物的种类,结合土壤养分以及沼液养分含量水平给出施肥方案,严格控制沼液的使用量,建立施肥现场管理制度,要求现场管理施肥点并对沿途管道进行巡视,做到安全、科学使用沼肥,真正实现沼液的资源化利用。
沼液作为优质有机肥,通过了各大科研院所及生产实际的广泛验证和认可,但却没有广泛推广。其原因主要有,一是不能规模量产;二是基础设施的投资过大,一般企业难以承受;三是推广过程中受土地面积、种植作物、政府重视程度、农民意愿等条件限制;四是推广过程中,对管理要求较高,包括专业团队、高素质人才、高水平的培训以及严格的监督管理等。公司在深入分析以上问题后,依据现场条件,均将问题妥善解决。在后期的计划中,公司将深入开展试验田项目,研究不同区域、不同作物在沼液使用和效果上的差异,为更高效、更科学地使用沼液有机肥做好技术工作。
图为水田施用沼液底肥
效益分析
江夏山坡猪场在发展生猪养殖的同时注重粪便的资源化利用,将沼液无偿给猪场周边农户施用,同时给予技术指导。山坡站苗木基地使用沼液种树,每年每亩节约化肥约300元,2000亩苗木一年节约肥料60万元。此外,使用沼液后,樟树的成材期大大缩短,由原来的5年成材缩短为3年半成材,大幅提高了土地的使用效率,因此而产生的土地增收每年每亩达2000余元,2000亩林地每年共增收400万元。沼液种植莲藕,根据水的深度,底肥3~5吨/亩,根据水的颜色追施肥1~2吨/亩,使用沼液每亩可节约肥料投入330元,山坡站1000亩藕塘每年可节约肥料投入33万元。每年山坡站因节约肥料和施用沼液而产生的效益共计433万元。此外,由于猪场周边配套使用的土地大部分为林地,林地不仅给当地农户创造了经济价值,更改善当地的生活环境,山变绿了,水变清了,空气清新了,环境效益十分显著。
 

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