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新常态下畜禽废弃物处理、资源化利用模式与设备的选择

2021-02-04    |    阅读:


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2021 3 月第38 卷第3

 

一、养殖业废弃物处理面临的“新常态”

2015年之前,养殖行业的粪污处理工作缺乏关注,养殖场一般都是简单粗放地处置畜禽粪污。其后3~4 年,形势发生了变化,行业明显感觉到环境保护力度的加强,新办养殖场需要环评,需要粪污处理要求达标,已建成的大型养殖场也要求配套建设粪污处理设施。

处理畜禽粪污既是环境保护需要,也是为了控制温室气体排放,同时也为了土壤板结治理及改良。2018 年数据显示,畜禽粪污数量达到38 亿吨,如果处理不好,对环境负面影响(污染土壤、大气、水等)相当大,而且存在生物稳定潜在风险。如果畜禽粪污处理好, 实现资源化再利用,有机肥料需求增加,那么土壤施用的化肥量就会大大减少,不但满足了种植业对有机肥需求,同时也使得农产品品质提升。

但是,当前畜禽粪污处理及资源化利用仍存在不少问题。环保的目标与要求很严格,有相当充足的政策、制度及规定,但在落实能力、执行力度上差别很大,在落实、配套上,不统一、不同步,而且缺乏足够的监管。

从技术层面上看,缺乏足够成熟的、可供简单复制的处理模式或者设备,经济效益不明显,根本上影响了养殖业者投资热情和经济效益。此外,有机肥标准不充分,政策的执行与落实缺乏有效监管,造成了下游市场无序。

我国地域广阔,自然环境、社会环境以及经济发展等诸多因素不同,各地的养殖条件和模式也不一致,各地有机肥需求与价格差别巨大,因而使得政策与措施的执行并不能让大家在一个公平的起跑线上,所以,完善一些畜禽粪污处理的激励措施、关注执行和效果,推广资源化利用的政策与资金配套是非常重要的。

二、畜禽废弃物资源化利用模式与设备的选择

全国畜牧总站前期在全国征集了畜禽粪污资源化利用典型技术模式239 种,经专家筛选评审,总结提炼出种养结合、清洁回用、达标排放等9 种畜禽粪污资源化利用主推技术模式。种养结合有粪污全量还田模式、粪便堆肥利用模式、粪水肥料化利用模式、粪污能源化利用模式等;清洁利用有粪便基质化利用模式、粪便垫料化利用模式、粪便饲料化利用模式、粪便燃料化利用模式等;达标排放如粪水达标排放模式。

目前市场上比较常见的粪污处理模式(主要为肥料化利用)有好氧发酵模式、沟槽式/条垛式堆肥翻抛、异位发酵床、卧式罐(可能需要结合翻抛)、膜覆盖式堆肥、好氧发酵罐仓、高温好氧发酵罐、风干模式、其它模式(如沼气发酵(无氧发酵)、昆虫养殖(饲料化)等等。

1、 选择原则和注意事项

由于各地养殖条件和模式不一,不可能一种方式通吃。在选择养殖模式和处理模式时,不能简单迷信, 坚决不相信“一招鲜”。切忌断章取义、盲人摸象,应该深入调查,了解案例的环境、背景、当地配套等,获取充足且真实的信息,充分利用“他山之石”

结合自身实际情况综合分析,有预见性地做出判断,可能的话,做到分批上设备。


20200514091804_629 (1).jpg高温好氧发酵罐

2 、做到知己知彼

首先应做好准备工作,充分了解自己周边涉及或影响粪污处理的各种因素。

(1)考察模式/设备的环境要求、土地占用以及周边环境人文因素等,当地能否顺利安装?是否会对周边产生影响进而影响设备使用?

(2)考察模式/设备的工艺(分批/集中上料)及原料、辅助材料需要等,当地能否顺畅应用?

(3)考察模式/设备控制程度和水平(如对产品质量的把控等),当地效果如何?

(4)结合本地区实际(生产成本、产品市场情况与销售)算算经济账,综合评定,给各种模式(设备)打分。

根据政策影响及自身条件要求以及其它影响因素综合评定,确认不存在“一票否决”因素后做出选择。

3、具体影响因素分析

具体影响因素的重要程度分析见表1。


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表1 粪污处理模式选择


4、粪污处理基本成本

粪污处理的设备投入(折旧+维保)基本是一次性的,因此,处理成本及生产成本是企业要考虑的问题。同时,还要考虑运营费用(电费、人工费、油费)、原辅料费用(如混合料、菌种等)、其它费用如包装、仓储、运输、销售等,这个区别应该不太大。而销售收入上,不同地区有机肥销售价格有差别,同一地区不同原料的有机肥价格可能也有差别,同一地区不同工艺的有机肥价格可能也有差别。

综合各方面因素考虑,根据政策影响及自身条件要求以及其它影响因素综合评定能不能采用处理设备、能不能用好处理设备、能不能生产出高品质有机肥、能不能获得好的收益等,然后作出选择。

待模式确定后,具体设备的选择也有考究。选择原则是将考察作为要点,做到心中有数。选定模式后,进一步考察比较不同厂家的设备,看成功案例和不成功案例,进行分析,逐一对比各种影响因素,为自己的应用提供参考。 

考察与比较分析选择的要点工作内容是看成功案例各因素与自己养殖场的吻合程度,做出初步应用情况预估。对不成功案例,分析其失败原因,收集、分析方方面面的信息,同时注意信息的“含水率”,了解显性“含水率”(有心理预期的)和隐性“含水率”(未设防的)。一般原则是因地制宜、扬长避短,进一步评估假如在我这里采用,会是什么情况?之后做出取舍与选择。要记住,别人适合的,未必适合你。

带着目标去考察,出发之前做功课,做好初步准备,充分“预习”,除了直接观察不容易看到的东西,还应向别的使用者尽可能多地了解。

充分考察工艺、设计、流程,评估不同原料、季节、不同环境下,对处理结果的把握程度,例如:处理后的结果(产物)的理化标准及生物稳定及其它因素等等。确认(模式和设备及后续系列工作)能不能在当地复制?效果会如何?综合经济效益虽然不是目标,但却非常重要!对未来可能出现的变化,要有必要的预见性。

在进行广泛、深入了解基础上,听相关人员介绍的同时,多走访实际应用现场。现场观摩切忌走马观花, 仔细准备需要了解的问题,到现场时逐一了解,做好记录,进行贴近现实的比较,不要人云亦云,被表象迷惑, 要自己分析,得出明确的认识。发酵罐的生产与制作安装目前尚没有达到很成熟,在确认采用发酵罐形式后,仍然需要考察、比较,在心中有数后做出取舍。

三、高温好氧发酵罐

在密闭容器内为好氧微生物提供稳定、均衡好的繁殖环境,使它们以快的速度繁殖。高温发酵罐特点是粪污发酵高速进行,发酵完全,减少环境对发酵的影响。相比原始自然环境下的“堆肥”,由于采取了密闭可控空间,为微生物提供了一个不受外界环境影响的稳定繁殖空间,微生物的繁殖速度大大加快,粪污的处理不受环境的影响而一年四季高速、均衡进行,从而大幅度提高了粪污等废弃物的发酵速度。

由于强调了发酵速度、发酵过程变得快速、需要人工控制发酵环境,所以单位数量粪污处理的能耗相应比自然发酵会增加,甚至可能增加比较多。但同时,发酵速度的增加使得处理单位粪污所需要的土地面积相应减少,养殖场可以根据自己的实际情况,综合做出取舍。在土地过于局促、但是粪污处理无法长途运输、需就近进行处理的养殖场,可能具有更强的适用性。 高温发酵罐的运行工艺及一般原理见图1


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高温发酵罐的运行工艺及一般原理 


高温好氧发酵罐特点是占地少(设备工作),运行基本不受环境影响,可以连续投料,发酵过程中排放少,操作使用简单,出料基本理化指标及发酵程度可控,恒定高温期长,病原微生物等灭活完全,抗生素降解好,重金属钝化程度较为完全。

对入料要求,因原料不同或者含水不同或设备设计不同,辅料一次性投资较大。腐熟料运行成本一般是生产成本中电费(常规农电)占百分之50-百分之70 ,设备折旧(15 年)约百分之20-百分之30,其它成本占百分之10-百分之20。 

四、我国高温好氧发酵罐行业状况

对于罐式高温好氧发酵技术,我国多数从业者一直在关注。上世纪九十年代后期,一些高校等科研机构及企业开始了具体的尝试,开展试验工作并试图开发设备,但是由于缺乏规模应用的基础和环境,受限于资金、技术及应用落实等多方面因素,没有取得足够的实质性进展。

随着养殖业规模、技术升级及近几年环保要求和执行力度的逐渐严格与规范,养殖业粪污处理工作越来越受到重视;另一方面,结合土壤改良和种植业质量提升等需要,粪污转化为合格的有机肥也越来越变得重要和迫切。在这种情况下,作为好氧发酵进行肥料化利用模式之一的高温好氧发酵罐,也引起了行业内的重视,进入了快速发展阶段。在引进国外设备的同时,国内设备生产企业从无到有,雨后春笋一般出现。据不完全统计发现,截至2019 年年底,国内各种规模、号称能进行发酵罐生产制造的企业超过了百家,其中百分之八十以上出现在2018-2019 期间(见图2)。


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2 2014-2019 年发酵罐设备生产情况


当然,由于技术沉淀和准备不够充分,突然的、巨大的市场需求催生了生产企业大量出现,短时间产能的暴发,在一定程度上有助于充分竞争,促进行业的发展,但由于厂家的基础不同、实力及水平有很大差异, 高温好氧发酵罐又是个新设备,没有标准和足够的成熟经验,导致在实际的产品制造、应用及推广中,出现并不利于效率和效益提升的情况。主要体现为:(1)设备缺乏权威标准,各厂家都号称技术取得了进步,但实际上不同厂家的产品性能差别很大;(2)信息不对称,使用方难以获得真实数据和资料,在选择时难以做到有的放矢;(3)出于迅速推销的目的,厂家(业务员)诱导宣传甚至虚假宣传,误导用户;(4)尽管大家都深知实地考察的重要性,但是实际中应用方能做到有效、深入的考察远远不够,未能充分掌握情况,难以选择到良好性价比的设备;(5)个别应用项目“大跃进”式的推进,忽视整体配套,造成浪费。

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