1 概念
鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)生物質(zhì)中心是指以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位整鄉(xiāng)整場推進(jìn)，將本鄉(xiāng)鎮(zhèn)場內(nèi)的秸稈、畜禽糞污、人糞尿、廚余垃圾、以及病死畜禽等有機(jī)廢棄物，收集起來，進(jìn)行厭氧或好氧發(fā)酵處理，生產(chǎn)沼氣（Bio-gas即生物天然氣）和有機(jī)肥，沼氣就近作為清潔能源補(bǔ)充居民用能，沼渣沼液加工成有機(jī)肥后就地利用。生物質(zhì)中心利用微生物開展種植養(yǎng)殖生產(chǎn)生活等有機(jī)廢棄物的規(guī)模化標(biāo)準(zhǔn)化集約化工廠化處理，在一定區(qū)域內(nèi)建立穩(wěn)定的植物、動物、微生物的“三物循環(huán)”系統(tǒng)（圖1、圖2），確保農(nóng)業(yè)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。
圖1 自然界農(nóng)業(yè)生態(tài)循環(huán)模式圖
圖2 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種養(yǎng)微三物產(chǎn)業(yè)化循環(huán)模式
鄉(xiāng)鎮(zhèn)生物質(zhì)中心主要原料是農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民生活產(chǎn)生的有機(jī)廢棄物。城鎮(zhèn)生活污水和垃圾的處理一直是環(huán)保的頭疼問題，其中很大一部分是有機(jī)物，采用傳統(tǒng)的好氧曝氣和化學(xué)處理方法，不僅造價高能耗高，而且循環(huán)水被農(nóng)業(yè)利用后造成農(nóng)田污染，急需找到一種經(jīng)濟(jì)節(jié)約安全的替代方法。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，秸稈一部分燒掉后就地還田，一部分通過畜禽養(yǎng)殖過腹后作為有機(jī)肥還田，本不是問題。然而隨著種植規(guī)模不大擴(kuò)張、化肥的超量使用，養(yǎng)殖業(yè)糞污處理設(shè)施不完備、利用能力的不足，未能形成循環(huán)，便導(dǎo)致了較為嚴(yán)重的農(nóng)村面源污染問題。全國有3萬多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)通常有1-2個聚居點(diǎn)，2-3萬常住人口，有5-6萬頭豬當(dāng)量養(yǎng)殖糞污，有7-8萬畝地，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)還有一定的農(nóng)副產(chǎn)品加工有機(jī)殘余物，從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和有機(jī)廢棄物循環(huán)利用的角度看，完全具備建設(shè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)生物質(zhì)中心的全部基礎(chǔ)物質(zhì)條件。
2 規(guī)劃與選址
鄉(xiāng)鎮(zhèn)生物質(zhì)中心主要包括有機(jī)廢棄物的收集轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)施、存儲與預(yù)處理設(shè)施、厭氧發(fā)酵設(shè)施、生物天然氣凈化提純輸配裝置，沼渣和秸稈堆肥設(shè)施，顆粒有機(jī)肥加工設(shè)備設(shè)施，沼液存儲利用設(shè)施，以及測土配方和有機(jī)肥施用機(jī)械等建設(shè)內(nèi)容。項(xiàng)目原料品種多，不同原料供應(yīng)的季節(jié)性強(qiáng)，存儲多，占地要求較大，而且具有一定的環(huán)境衛(wèi)生風(fēng)險。因此，生物質(zhì)中心項(xiàng)目建設(shè)選址十分關(guān)鍵。生物質(zhì)中心選址應(yīng)安排在城鎮(zhèn)下游并下風(fēng)向，并保持不少于3公里的安全距離；從便于運(yùn)輸?shù)慕嵌瓤紤]，應(yīng)考慮有機(jī)廢棄物負(fù)荷中心，周圍秸稈和糞污的運(yùn)輸、以及沼液還田利用的距離不超過15公里為宜，且交通要基本方便；對新城鎮(zhèn)規(guī)劃，應(yīng)將生物天然氣作為氣源，或發(fā)電或產(chǎn)熱，如用于居民供氣，一并需要有可靠的其他供氣保障措施。
一個鄉(xiāng)鎮(zhèn)生物質(zhì)中心達(dá)產(chǎn)后將日處理有機(jī)污水不少于500立方米及固體有機(jī)廢棄物或總?cè)莘e2萬立方米厭氧發(fā)酵罐，建設(shè)堆肥設(shè)施、有機(jī)肥加工廠、沼液存儲設(shè)施，沼氣凈化提純裝置，以及其他配套設(shè)施，總占地面積不應(yīng)少于50畝。生物質(zhì)中心為城鎮(zhèn)提供公共服務(wù)，其用地應(yīng)按照城市基礎(chǔ)設(shè)施用地劃撥取得。
3 原料收集與預(yù)處理
生物質(zhì)中心目前常用的原料是畜禽養(yǎng)殖糞污，重點(diǎn)是豬糞和牛糞，干物質(zhì)含量較低（TS濃度小于10%），運(yùn)輸不方便，一般在場內(nèi)建設(shè)沼氣工程進(jìn)行處理。但由于養(yǎng)殖規(guī)模較小，且養(yǎng)殖量不穩(wěn)定，沼氣池建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)也不高，產(chǎn)氣不穩(wěn)定，夏天產(chǎn)氣多但用不完，放空還是污染；冬天不產(chǎn)氣，形同擺設(shè)，集中到生物質(zhì)中心進(jìn)行處理后，養(yǎng)殖場的環(huán)境明顯改善，處理效率顯著提高。現(xiàn)在規(guī)模化養(yǎng)雞糞和羊糞基本上采取糞尿分離的干清糞方式，再摻水開展厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，產(chǎn)生大量沼液難以處理造成二次污染，不應(yīng)鼓勵發(fā)展。
農(nóng)作物秸稈、以及林果剪枝除就地粉碎還田和青貯飼料化利用外，可因材施策，燃燒值高的秸稈發(fā)展壓塊燃料作為生物質(zhì)炭、木質(zhì)化纖維化高的秸稈開展原料化利用生產(chǎn)纖維板、有機(jī)質(zhì)營養(yǎng)較豐富的發(fā)展基料化利用生產(chǎn)食用菌棒等。最傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)節(jié)能的方法還是將秸稈收集后粉碎，添加雞糞、沼渣沼液和微生物菌等，堆漚生產(chǎn)有機(jī)肥再還田。由于傳統(tǒng)方法又臟又累，相關(guān)工作也必須在生物質(zhì)中心進(jìn)行，采用規(guī)模化、機(jī)械化、設(shè)施化開展堆肥和加工。
中小型農(nóng)產(chǎn)品加工產(chǎn)生的廢棄物如各類釀造糟渣、馬鈴薯渣、甜菜渣等優(yōu)先發(fā)展飼料化利用，加工污水匯入生物質(zhì)中心處理。中小型屠宰場的廢水，也可收集后匯入生物質(zhì)中心處理。南方水域中的水葫蘆、水花生等以及其他生物入侵植物也可作為鄉(xiāng)鎮(zhèn)生物質(zhì)中心的原料。
城市生活污泥和廚余垃圾生產(chǎn)沼氣也較為常見，由于垃圾分類沒有很好的實(shí)施，導(dǎo)致廚余垃圾的資源化利用十分困難，因此，小城鎮(zhèn)的生活污水和廚余垃圾的分類收集是關(guān)鍵。新城居民樓的設(shè)計中，除雨污分離外，還應(yīng)將生活用水按照污染程度進(jìn)行分離，糞尿（重污染水）排污管道和洗浴水（輕污染水）排污管道分離和暫存，具備條件的小區(qū)應(yīng)在廚房中安裝垃圾粉碎機(jī)，將菜葉、骨頭等有機(jī)廢棄物粉碎后一并匯入重水管道和專門的暫存池，再由生物質(zhì)中心統(tǒng)一運(yùn)輸開展處理。
生物質(zhì)中心立項(xiàng)時，必須對當(dāng)?shù)馗鞣N有機(jī)物資源進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，了解規(guī)模數(shù)量、產(chǎn)出或供應(yīng)時間、運(yùn)輸距離等，用專業(yè)的手段分析其TS濃度、主要有機(jī)物成分、有害物質(zhì)成分，以便確定暫存方式、運(yùn)輸方式和預(yù)處理工藝。對多原料混合生產(chǎn)規(guī)模化沼氣前，應(yīng)進(jìn)行厭氧發(fā)酵的實(shí)驗(yàn)室測試，以確定最佳配方配比。生物質(zhì)中心應(yīng)設(shè)計一個簡單的實(shí)驗(yàn)室，能夠檢測發(fā)酵原料特性和產(chǎn)品成分、有機(jī)肥養(yǎng)分。
4 沼氣發(fā)酵與秸稈堆漚
鄉(xiāng)鎮(zhèn)生物質(zhì)中心采取中溫高濃度厭氧發(fā)酵（USTR工藝，發(fā)酵溫度35℃）工藝及相應(yīng)的罐組，根據(jù)原料來源特性建設(shè)一定數(shù)量和規(guī)模的預(yù)處理池和混合池，并配套加熱和保溫措施。為提高規(guī)模效率和處理深度，提高產(chǎn)氣的穩(wěn)定性和可維護(hù)性，主發(fā)酵罐罐體應(yīng)不少于2個，單個發(fā)酵罐罐體體積不宜小于5000立方米，鼓勵采用2-3級發(fā)酵，并將沼液中的余熱采用小型熱泵進(jìn)行回收。罐體和管道必須嚴(yán)格做好全封閉的外保溫措施，防止罐體內(nèi)溫度日波動超過2℃。
鄉(xiāng)鎮(zhèn)生物質(zhì)中心應(yīng)同時配套建設(shè)秸稈堆漚和有機(jī)肥加工設(shè)施，一方面處理沼渣、部分沼液和秸稈生產(chǎn)有機(jī)肥，一方面也可通過堆漚處理非烈性傳染疫病死亡的畜禽一并生產(chǎn)有機(jī)肥。合理設(shè)計秸稈、糞污和病死畜禽堆肥設(shè)施，確保堆肥溫度超過65℃，確保殺死致病病毒和蟲卵。堆肥后，應(yīng)及時加工成有機(jī)肥。
中溫發(fā)酵所需要的熱源優(yōu)先采用當(dāng)?shù)亟斩拤簤K燃料和采用自產(chǎn)沼氣的兩用熱水鍋爐，并作為有機(jī)肥加工和場區(qū)生活采暖的熱源。
5 產(chǎn)品及其利用
生物質(zhì)中心的主要產(chǎn)品之一是沼氣，沼氣經(jīng)過脫水脫硫，便可以作為燃料用于炊事和發(fā)電，這是新建特色小鎮(zhèn)所需要的水電氣之一。沼氣進(jìn)一步通過凈化提純加壓灌裝可生產(chǎn)車用壓縮生物天然氣（CNG）或液化生物天然氣（LNG），進(jìn)一步提高了沼氣利用價值，并可遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，因此生物質(zhì)中心在不久的將來可作為我國分布式生物天然氣能源基地，參與全國的新能源建設(shè)和供應(yīng)。
生物質(zhì)中心更重要的產(chǎn)品是有機(jī)肥。有機(jī)肥分兩類，沼渣及堆肥固體有機(jī)肥和沼液液體有機(jī)肥。固體有機(jī)肥經(jīng)過簡單包裝后，可分發(fā)到本鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要農(nóng)戶，主要作為基肥使用。由于種植業(yè)的季節(jié)性，大部分農(nóng)戶的田間地頭需要設(shè)置堆肥池和沼液暫存池，便于在灌溉季節(jié)使用沼液有機(jī)肥。固體有機(jī)肥和沼液有機(jī)肥也可進(jìn)一步配方生產(chǎn)無機(jī)有機(jī)復(fù)混肥作為商品肥銷售。沼液有機(jī)肥要求灌溉方式進(jìn)行調(diào)整，或用注入式施肥機(jī)施肥，或采用噴灑車噴施，但后者對肥效的損失更大一些。
我國2015年以來實(shí)施的生物天然氣項(xiàng)目，在糞污收集、沼氣發(fā)酵、新能源應(yīng)用等方面實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新，初步實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)廢棄物資源的循環(huán)農(nóng)業(yè)。某公司在新疆呼圖壁建設(shè)了36000立方米厭氧發(fā)酵罐，日處理牛糞1000多噸，日產(chǎn)氣可達(dá)3.6萬立方米，相當(dāng)于減排溫室氣體14.4萬噸，產(chǎn)生了良好的環(huán)境效益。但發(fā)酵產(chǎn)生的沼渣和沼液的規(guī)模化利用仍存在問題，還沒有實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。可持續(xù)發(fā)展必須將牛糞發(fā)酵后沼液用于周圍葡萄、農(nóng)田種植，以便減少化肥用量、并可提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。發(fā)酵后的沼渣可用于替換奶牛場的墊床，提高奶牛的舒適度，并可減輕牛糞中沙子對設(shè)備的磨損，初步測算僅此一項(xiàng)每年就可節(jié)約100多萬元。2016年農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展廢棄物資源化循環(huán)利用項(xiàng)目中試點(diǎn)種養(yǎng)結(jié)合的養(yǎng)分綜合管理計劃（CNMP），各地也還需要進(jìn)一步做大規(guī)模、做出標(biāo)準(zhǔn)、做強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)揮養(yǎng)分綜合管理在有機(jī)肥替代化肥、提升耕地地力、減輕農(nóng)田面源污染、提高養(yǎng)殖效率等方面的綜合作用。
6 防疫衛(wèi)生勞動安全
生物質(zhì)中心盡管是一項(xiàng)環(huán)保措施項(xiàng)目，但是其涉及糞污收集運(yùn)輸、生產(chǎn)有機(jī)肥、為城鎮(zhèn)居民供氣等環(huán)節(jié)，建設(shè)和運(yùn)行管理依然涉及環(huán)境保護(hù)、動植物防疫、消防安全、環(huán)境衛(wèi)生和勞動安全，必須嚴(yán)格按照國家有關(guān)法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范執(zhí)行設(shè)計、施工、管理和運(yùn)行。
7 項(xiàng)目謀劃
初步測算一個鄉(xiāng)鎮(zhèn)生物質(zhì)中心連同廚廁改造、糞污收集、沼氣發(fā)酵、有機(jī)肥生產(chǎn)和利用、生物天然氣輸配等設(shè)施全部投資1億元左右，全國現(xiàn)有3萬多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，全面建設(shè)可拉動投資近3萬億元，年處理有機(jī)廢棄物及污水約40億噸，年生產(chǎn)3600億立方米沼氣，折合標(biāo)準(zhǔn)煤2.5億噸（約占全國煤炭消費(fèi)量的7%），并可生產(chǎn)有機(jī)肥（含沼液肥）40億噸，可替代大部分化肥，直接帶動就業(yè)崗位可達(dá)100萬個以上，為鄉(xiāng)鎮(zhèn)清潔衛(wèi)生、水體污染處理、減少化肥施用、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)節(jié)能減排、提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)找到了出路。生物質(zhì)中心工程建設(shè)需要大量的鋼材、水泥和勞動力，可部分解決新疆等中西部地區(qū)農(nóng)村剩余勞動力就地轉(zhuǎn)移就業(yè)的問題，還可在一定程度上緩解鋼鐵、水泥、建材等產(chǎn)能過剩的問題。
按照政府扶持、企業(yè)為主體、市場化運(yùn)行的要求，鄉(xiāng)鎮(zhèn)生物質(zhì)中心作為城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施，土地由當(dāng)?shù)卣疅o償劃撥或有限取得，其融資可采取PPP模式，政府和社會資本共同注資成立生物質(zhì)中心運(yùn)行公司。項(xiàng)目建設(shè)可采取BOT模式，委托一家具有經(jīng)驗(yàn)和實(shí)力的大型沼氣設(shè)計施工單位開展建設(shè)，正常產(chǎn)氣產(chǎn)肥并運(yùn)行一段時間后，交給運(yùn)行公司。運(yùn)行公司一開始就建立專業(yè)化的維管隊(duì)伍，參與生物質(zhì)中心的建設(shè)和試運(yùn)行管理。生物質(zhì)中心整體的生產(chǎn)、安全運(yùn)行采取智能化管理模式，對農(nóng)民試行以原料換氣、換肥的形式，對居民用氣實(shí)行先付費(fèi)模式。各省應(yīng)先期開展綜合試驗(yàn)試點(diǎn)，培養(yǎng)農(nóng)業(yè)生物質(zhì)中心運(yùn)行管理團(tuán)隊(duì)，逐步累積生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，以備全面推廣。
8 結(jié)束語
鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)生物質(zhì)中心項(xiàng)目建設(shè)符合綠色發(fā)展理念的要求，也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全的保障。鄉(xiāng)鎮(zhèn)生物質(zhì)中心項(xiàng)目可整合的資金主要有：農(nóng)業(yè)部等八部委發(fā)布了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展試驗(yàn)示范區(qū)建設(shè)方案中提出的循環(huán)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用項(xiàng)目，每個項(xiàng)目中央及地方財政投資1000萬元；國家發(fā)展和改革委正在試點(diǎn)的生物天然氣試點(diǎn)項(xiàng)目，每個項(xiàng)目中央投資4000萬元；以及特色小鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)PPP模式投資；目前，在供給側(cè)改革和一產(chǎn)上水平推動下，城鎮(zhèn)清潔能源需求持續(xù)旺盛，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對有機(jī)肥需求日益旺盛，企業(yè)參與生物質(zhì)能源開發(fā)和有機(jī)肥生產(chǎn)的意愿都較高，建議農(nóng)業(yè)生物質(zhì)中心項(xiàng)目在特色小鎮(zhèn)建設(shè)中同步規(guī)劃、同步實(shí)施、同時投入使用，確保城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化同步協(xié)調(diào)發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展。
（作者系農(nóng)業(yè)部工程建設(shè)服務(wù)中心高級工程師）
中國鄉(xiāng)村發(fā)現(xiàn)網(wǎng)轉(zhuǎn)自：微信公眾號 新三農(nóng) 2017-08-04
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