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【摘要】沼气技术的环境效益体现在输入部分和输出部分两个方面, 在输入部分, 通过对畜禽粪便及养殖场废水进行厌氧消化, 减少了污染, 承担了社会成本, 应当得到一定的补偿。在输出部分, 沼气可代替传统燃料应用于养殖场及附近居民生产和生活用气，有助于节能减排和生态和谐, 同样应该得到支持和鼓励。基于此，本文对沼气技术在养殖场污染治理中的应用进行了研究。
【关键词】沼气技术养殖场污染治理 应用
中图分类号： S216.4 文献标识码： A
沼气是一种很好的清洁燃料。沼气技术的应用对推进农村节能减排、生态环境改变、生产生活条件改善、能源消费结构优化等发挥了重要作用。近年来，我国政府不断加大对农村沼气建设的投入，综合效益日益显著，在推进社会主义新农村建设中发挥了越来越重要的作用。
一、沼气性质
沼气是有机物质在厌氧条件下经过微生物的发酵作用而生成的可燃气体。沼气由50． 0% ～ 80． 0% 甲烷( C) 、20． 0% ～ 40． 0% 二氧化碳( C) 、0 ～ 5． 0% 氮气() 、小于1． 0%的氢气() 、小于0． 4%的氧气() 、0． 1% ～ 3． 0%硫化氢(S) 等气体组成。其主要成分是甲烷，甲烷是一种理想的气体燃料，它无色、无味，与适量空气混合后即可燃烧。由于沼气含有少量硫化氢，所以略带臭味。其特性与天然气相似。空气中如含有8． 6% ～ 20． 8%( 按体积计算) 的沼气时，就会形成爆炸性的混合气体。甲烷的发热量为34 000kJ /，沼气的发热量为20 800 ～ 23 600 kJ /。
沼气技术的作用
节能减排作用
沼气能源在中国分布广泛，是一种取之不尽、用之不竭的再生清洁能源，既可替代秸秆、薪柴等传统生物质能源，也可替代煤炭等商品能源。煤炭、秸秆、薪柴直接燃烧的热能利用率极低，传统薪柴炉灶热效率仅为8% ～ 15%，煤炉热效率也只有20%，而气化后产生沼气，按照GB/T 3606-2001《家用沼气灶》技术要求，在额定热流量时的热效率应大于55%，产生明显的能源利用效率，又降低了因直接燃烧薪柴、煤炭等所带来的环境污染。因此，推广沼气是节能减排的重要组成部分和关键环节，也是多方面应对环境问题的有效途径之一。
生态环境效益
目前我国广大地区，尤其是中西部地区，生活用能仍以林木、柴草、秸秆等生物质能源为主，且传统的柴灶燃烧不完全，热效率低，C产生量大，造成大量的能源浪费和大气污染; 薪柴的大量砍伐也使我国为数不多的森林资源逐年减少，既破坏了生态环境，又加剧了水土流失现象。另外，随着能源消费结构的变化，煤炭作为最主要的商品能源类型其消费量增加较快，由于缺少必要的污染排放控制技术，煤炭燃烧排放的S、C、N、烟尘等直接排入大气，也给区域环境空气质量带来显著不利影响。沼气属于生物能源的范畴，沼气的能量来自太阳的光和热。植物在生长过程中吸收太阳能贮藏在体内; 植物死亡后在微生物的作用下，有机质发酵分解产生蕴藏着大量能量的沼气。当沼气燃烧时，这种能量就转变为光和热而被利用。产生沼气的原料为有机物，在自然界中来源丰富，如人畜粪便、杂草、秸秆、树叶、垃圾等。沼气燃烧后的产物是二氧化碳和水，属清洁能源类。利用沼气能源，秸秆资源可得到有效利用，粪便得到无害化处理，也因此减少了秸秆及薪柴燃烧所产生的废气，减少了砍伐薪柴燃烧所产生的二氧化碳排放量，同时使森林资源恢复其吸收二氧化碳的生态功能。
3、改善农产品品质
沼肥包括沼液和沼渣，是生物质经过厌氧发酵后的残余物。沼肥与化学肥料最明显的区别就在于它具有的环保性能。尿素、碳铵等化学肥料的长期使用会改变土壤性状，降低肥力，造成土壤板结，影响农产品的品质; 在施用期间短时间内还会释放大量氮、磷元素，随地表径流排入地表水或下渗进入地下水。沼气发酵过程中，作物生长所需的氮、磷、钾等营养元素基本上都保持下来，因此，沼肥是很好的有机肥料，也有植物生长所需的抗生素，其中沼渣还是一种缓速兼备的优质有机肥。由于沼肥是厌氧发酵后的残留物，寄生虫卵数量显著减少，沼肥中大量的抗生素和维生素也可有效抑制和杀灭植物病原菌和害虫，减少病虫害的发生，因而施用沼肥的植物可减少农药施用量或不施农药，有利于无公害农产品生产，从而改善农产品的品质，提高产量和附加值，增强市场竞争力。
沼气技术在养殖场污染治理中的应用
实例
某养殖场年存栏生猪5000头，每天排放大量的污水和粪便，由于未作有效处理，粪水通过污水渠直接流向附近河流，不仅严重污染地表水域，而且产生恶臭，污染周围环境与空气。该企业为使污染物达标排放，经过充分调研，采用USR升流式厌氧发酵工艺有效处理废水和粪便进而产生沼气，同时副产沼液和沼渣，不仅减轻了环境污染，而且所产沼气作为燃料供居民使用，沼液和沼渣作为肥料施于农田，取得了较好的环境效益、社会效益、经济效益。
2、养殖场污染物排放情况
養猪场采用干清粪工艺，污染物主要为粪便和废水，其中粪便量为10t／d，废水主要来自猪尿、冲洗粪水、夏季猪舍降温用水等，废水排放量为75t／d，废水中含有大量的COD、悬浮物、氨氮、病菌等。
3、粪污治理对策
对养猪场废水治理，应改变过去的末端治理模式，采用以厌氧发酵为核心的农业生态模式，该养殖场就采用了USR升流式固体厌氧发酵工艺。原料从底部进入消化器内，与消化器内的活性污泥接触，使原料得到快速消化。未消化的生物质固体颗粒和沼气发酵微生物靠自然沉降滞留于消化器内，上清液从消化器上部溢出，这样可以得到比水力滞留期（HRT）高得多的固体滞留期(SRT)和微生物滞留期(MRT)，从而提高了有机物的分解率和消化器的效率。发酵温度30℃左右，在pH=6．8～7．4条件下，加上适量的水，产甲烷细菌群将有机物消化生成甲烷(C)、二氧化碳(C)、硫化氢(S)等物质。这种发酵工艺，水力滞留期为10d，整个流程比较稳定。沼气生产工艺流程如图1。高浓度养殖污水经过厌氧发酵处理，有机物含量如COD可降解85％ ～90％ ，产生的沼液、沼渣是适合于农作物的优质无公害肥料，将沼肥用于农业生产，可一举多得，即实现污水的“零排放”，降低养猪场的治污成本，又可为种植业提供优质有机肥源，促进无公害农产品的生产。本项目建成后，沼气供居民使用，沼液作为优质有机肥用于蔬菜种植，解决了沼液的出路，同时使废水实现了零排放，对水环境质量起到改善作用。
图1 养猪场沼气净化处理工艺流程
总结
该养殖场污染物经沼气发酵处理后，较好地解决了粪便污水的污染问题，每年可以降解COD在50t以上，为企业的可持续发展奠定了良好的基础，也为同类型企业污染物处理提供了有益的借鉴，具有较好的环境效益和社会效益。
参考文献
[1] 农业部科技教育司, 农业部能源环保技术开发中心。2003 年全国农村可再生能源统计汇总表[ R] . 北京: 农业部科技教育司农业部能源环保技术开发中心, 2003.
[2]左金龙，崔福义，赵志伟，等。 PAC － SMBR 处理低温低浊微污染原水的研究［J］． 沈阳建筑大学学报: 自然科学版，2006，22( 2) : 311 －314．
[3]张捍民，王宝贞。淹没式中空纤维膜过滤装置去除饮用水中污染物的试验研究［J］． 给水排水，2000，26( 6) : 28 －31．
[4] 章力建，董红敏，蔡典雄，李玉娥。“农业立体污染”不容忽视[ N] . 农民日报, 2004- 12- 31.
[5]莫罹，黄霞，迪里拜尔·苏里坦。膜－生物反应器处理微污染水源水的运行特性［J］． 中国环境科学，2003，23( 2) : 196 －200．
[6]吴振东，吕学研，雷天学。 微污染原水深度处理技术研究现状［J］． 环境监控与预警，2010，2( 5) : 50 －52．
【关键词】沼气技术养殖场污染治理 应用
中图分类号： S216.4 文献标识码： A
沼气是一种很好的清洁燃料。沼气技术的应用对推进农村节能减排、生态环境改变、生产生活条件改善、能源消费结构优化等发挥了重要作用。近年来，我国政府不断加大对农村沼气建设的投入，综合效益日益显著，在推进社会主义新农村建设中发挥了越来越重要的作用。
一、沼气性质
沼气是有机物质在厌氧条件下经过微生物的发酵作用而生成的可燃气体。沼气由50． 0% ～ 80． 0% 甲烷( C) 、20． 0% ～ 40． 0% 二氧化碳( C) 、0 ～ 5． 0% 氮气() 、小于1． 0%的氢气() 、小于0． 4%的氧气() 、0． 1% ～ 3． 0%硫化氢(S) 等气体组成。其主要成分是甲烷，甲烷是一种理想的气体燃料，它无色、无味，与适量空气混合后即可燃烧。由于沼气含有少量硫化氢，所以略带臭味。其特性与天然气相似。空气中如含有8． 6% ～ 20． 8%( 按体积计算) 的沼气时，就会形成爆炸性的混合气体。甲烷的发热量为34 000kJ /，沼气的发热量为20 800 ～ 23 600 kJ /。
沼气技术的作用
节能减排作用
沼气能源在中国分布广泛，是一种取之不尽、用之不竭的再生清洁能源，既可替代秸秆、薪柴等传统生物质能源，也可替代煤炭等商品能源。煤炭、秸秆、薪柴直接燃烧的热能利用率极低，传统薪柴炉灶热效率仅为8% ～ 15%，煤炉热效率也只有20%，而气化后产生沼气，按照GB/T 3606-2001《家用沼气灶》技术要求，在额定热流量时的热效率应大于55%，产生明显的能源利用效率，又降低了因直接燃烧薪柴、煤炭等所带来的环境污染。因此，推广沼气是节能减排的重要组成部分和关键环节，也是多方面应对环境问题的有效途径之一。
生态环境效益
目前我国广大地区，尤其是中西部地区，生活用能仍以林木、柴草、秸秆等生物质能源为主，且传统的柴灶燃烧不完全，热效率低，C产生量大，造成大量的能源浪费和大气污染; 薪柴的大量砍伐也使我国为数不多的森林资源逐年减少，既破坏了生态环境，又加剧了水土流失现象。另外，随着能源消费结构的变化，煤炭作为最主要的商品能源类型其消费量增加较快，由于缺少必要的污染排放控制技术，煤炭燃烧排放的S、C、N、烟尘等直接排入大气，也给区域环境空气质量带来显著不利影响。沼气属于生物能源的范畴，沼气的能量来自太阳的光和热。植物在生长过程中吸收太阳能贮藏在体内; 植物死亡后在微生物的作用下，有机质发酵分解产生蕴藏着大量能量的沼气。当沼气燃烧时，这种能量就转变为光和热而被利用。产生沼气的原料为有机物，在自然界中来源丰富，如人畜粪便、杂草、秸秆、树叶、垃圾等。沼气燃烧后的产物是二氧化碳和水，属清洁能源类。利用沼气能源，秸秆资源可得到有效利用，粪便得到无害化处理，也因此减少了秸秆及薪柴燃烧所产生的废气，减少了砍伐薪柴燃烧所产生的二氧化碳排放量，同时使森林资源恢复其吸收二氧化碳的生态功能。
3、改善农产品品质
沼肥包括沼液和沼渣，是生物质经过厌氧发酵后的残余物。沼肥与化学肥料最明显的区别就在于它具有的环保性能。尿素、碳铵等化学肥料的长期使用会改变土壤性状，降低肥力，造成土壤板结，影响农产品的品质; 在施用期间短时间内还会释放大量氮、磷元素，随地表径流排入地表水或下渗进入地下水。沼气发酵过程中，作物生长所需的氮、磷、钾等营养元素基本上都保持下来，因此，沼肥是很好的有机肥料，也有植物生长所需的抗生素，其中沼渣还是一种缓速兼备的优质有机肥。由于沼肥是厌氧发酵后的残留物，寄生虫卵数量显著减少，沼肥中大量的抗生素和维生素也可有效抑制和杀灭植物病原菌和害虫，减少病虫害的发生，因而施用沼肥的植物可减少农药施用量或不施农药，有利于无公害农产品生产，从而改善农产品的品质，提高产量和附加值，增强市场竞争力。
沼气技术在养殖场污染治理中的应用
实例
某养殖场年存栏生猪5000头，每天排放大量的污水和粪便，由于未作有效处理，粪水通过污水渠直接流向附近河流，不仅严重污染地表水域，而且产生恶臭，污染周围环境与空气。该企业为使污染物达标排放，经过充分调研，采用USR升流式厌氧发酵工艺有效处理废水和粪便进而产生沼气，同时副产沼液和沼渣，不仅减轻了环境污染，而且所产沼气作为燃料供居民使用，沼液和沼渣作为肥料施于农田，取得了较好的环境效益、社会效益、经济效益。
2、养殖场污染物排放情况
養猪场采用干清粪工艺，污染物主要为粪便和废水，其中粪便量为10t／d，废水主要来自猪尿、冲洗粪水、夏季猪舍降温用水等，废水排放量为75t／d，废水中含有大量的COD、悬浮物、氨氮、病菌等。
3、粪污治理对策
对养猪场废水治理，应改变过去的末端治理模式，采用以厌氧发酵为核心的农业生态模式，该养殖场就采用了USR升流式固体厌氧发酵工艺。原料从底部进入消化器内，与消化器内的活性污泥接触，使原料得到快速消化。未消化的生物质固体颗粒和沼气发酵微生物靠自然沉降滞留于消化器内，上清液从消化器上部溢出，这样可以得到比水力滞留期（HRT）高得多的固体滞留期(SRT)和微生物滞留期(MRT)，从而提高了有机物的分解率和消化器的效率。发酵温度30℃左右，在pH=6．8～7．4条件下，加上适量的水，产甲烷细菌群将有机物消化生成甲烷(C)、二氧化碳(C)、硫化氢(S)等物质。这种发酵工艺，水力滞留期为10d，整个流程比较稳定。沼气生产工艺流程如图1。高浓度养殖污水经过厌氧发酵处理，有机物含量如COD可降解85％ ～90％ ，产生的沼液、沼渣是适合于农作物的优质无公害肥料，将沼肥用于农业生产，可一举多得，即实现污水的“零排放”，降低养猪场的治污成本，又可为种植业提供优质有机肥源，促进无公害农产品的生产。本项目建成后，沼气供居民使用，沼液作为优质有机肥用于蔬菜种植，解决了沼液的出路，同时使废水实现了零排放，对水环境质量起到改善作用。
图1 养猪场沼气净化处理工艺流程
总结
该养殖场污染物经沼气发酵处理后，较好地解决了粪便污水的污染问题，每年可以降解COD在50t以上，为企业的可持续发展奠定了良好的基础，也为同类型企业污染物处理提供了有益的借鉴，具有较好的环境效益和社会效益。
参考文献
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