摘要：江苏溧阳乾丰养殖有限公司是一家有饲养基础母猪1200头规模的猪场，年产商品猪25000头。溧阳乾丰养殖有限公司沼气工程是2007年农业部大中型沼气工程项目，2008年本沼气工程投入使用，目前运行状况良好。本文介绍了溧阳乾丰养殖有限公司沼气工程的工艺技术及其特点，以及目前最先进的热电肥联产沼气生态模式。
关键词：畜禽粪便；热电肥联产；一体化；综合利用
1 前言
江苏溧阳乾丰养殖有限公司位于溧阳市天目湖镇，是一家有饲养基础母猪1200头规模的猪场，年产商品猪25000头，该养殖场日产猪粪18吨（TS20%）。建设年产万吨的配合饲料厂，年产千吨的复合益生微生物制剂厂和有机肥厂。
本项目应用沼气技术对该养殖场的畜禽粪便进行资源化开发和多层次利用，既制取了优质气体燃料，又可开发再生饲料和优质有机肥料，同时治理了污染，净化了环境。通过沼气这个纽带，多层次循环利用有机物资源，把养殖业、种植业和加工业各项生产中的能量转换和物质循环有机地结合起来，提高了能源和资源的利用率，形成协调、转化、再生、增殖的良性循环。
2 工艺流程
溧阳乾丰养殖有限公司热电肥联产沼气工程流程框图如图2-1。
2 沼气工程主要建设内容
本工程包括预处理系统、厌氧发酵与沼气贮存系统、沼液贮存、沼气净化系统、沼气发电及余热利用系统等。
2.1 预处理系统: 匀浆池一座: 100m3
2.2 厌氧发酵与沼气贮存系统: 产气贮气一体化厌氧发酵罐一座: 1000m3（厌氧罐）＋300m3（贮气柜）
2.3 沼液贮存: 沼液贮池一座: 700m3
2.4 沼气净化系统: 罐内脱硫系统一套
2.5 沼气发电及余热利用系统: 沼气发电机组一台：80kW，余热回收增温系统一套
3工艺特点
3.1 厌氧进料浓度
采用目前国内外最先进的热电肥联产沼气技术，要求厌氧进料的浓度较高，TS浓度不能低于于8%。鲜猪粪浓度一般TS在20％左右，污水调配匀浆后TS浓度为10%。
3.2 酵温度与停留时间
考虑到能量的平衡和目前国内沼气发电机组的发电效率与余热回收利用效率，本沼气工程厌氧发酵温度采用中温35～38℃，这样发电机组回收热量能够使厌氧物料达到设计温度。为了提升厌氧发酵的卫生效果，有利于对人畜共患病菌的消毒和灭活杂草种子，本工程厌氧发酵HRT为25天。
3.3 厌氧发酵工艺
3.3.1厌氧反应器的工艺
从以上列表可知，各种类型的厌氧反应器各有其优缺点和使用范围，在一定的条件下选择适当的反应器型式是厌氧处理工艺成功的关键所在。本工程厌氧物料为高浓度猪粪废水，因此，选择完全混合厌氧反应器（CSTR）是较为合适的，有利于节约投资；较长的水力停留时间也有利于粪污的分解与消化，沼气的产量也相对稳定，同时，更有利于项目的顺利实施与运行管理。
3.3.2 厌氧反应器的结构形式
本工程采用产气贮气一体化厌氧罐（图3-1），厌氧罐罐体采用lipp结构，罐顶采用了双层膜结构代替密封顶，同时又作为贮气柜使用。既节约了材料，节省了占地面积，又缩短了施工周期。采用罐体热交换方式利用发电机组余热增温，高分子挤塑保温材料进行强化保温。新型、高效、实用的一体化沼气工程具有可靠性、安全性、低成本和适应寒冷地区冬季正常运行的优势。
罐顶双层膜式贮气柜由两层膜组成。外膜用于保护和调控贮气压力，材料抗紫外线抗老化。内膜用于贮存沼气并使沼气能够稳量稳压输出，材料抗腐蚀。
3.3.3 搅拌
完全混合厌氧反应器（CSTR）需有搅拌装置，猪粪含有高浓度有机污染物和高浓度固态悬浮物，本工程厌氧罐总容积为1000m3，容积较小。根据猪粪的组成特点及厌氧罐的规模，选用侧搅拌机。侧搅拌机具有安装维修方便，操作简单，搅拌效果好等特点。但侧搅拌机搅拌空间有限，因此不适宜规模较大的罐体，或者粘度较大顶部易结壳的物料。
3.4 沼气净化
引进德国农场沼气工程的脱硫技术，采用罐内脱硫工艺（图3-2）。罐内脱硫原理是在适宜的温度、湿度、pH和微氧条件下，通过脱硫细菌的代谢作用将H2S转化为单质硫或亚硫酸。生物脱硫既经济，又无污染，是化学脱硫的理想替代技术。
2H2S + 3O2 → 2H2SO3
2H2S + O2 → 2S + 2H2O
为较好的控制罐内脱硫环境，采用SECOH空压机，设备安装简便，硫化氢去除率>70%，运行成本不到化学脱硫的1/3。
3.5 热电肥联产的高效模式
德国、丹麦等沼气行业较发达的欧洲国家的经验表明: 大中型沼气工程不仅具有生态、环保和社会效益，而且如果采用热电肥联产会具有更好的经济效益，这就是生态农业循环经济的魅力之所在。
本工程采用的就是这种以沼气工程为核心，沼气发电和有机肥生产为驱动力的大中型沼气工程，即热电肥联产的沼气工程模式。以猪粪为原料进行厌氧发酵，产生的沼气用于发电，采用国产80kW专业沼气热电联供发电机组，不仅有效地解决了沼气的安全方便使用的问题，而且大大提高了沼气能量的转换率。目前，国产沼气发电机可把沼气中总含能量的30%左右的能量转化成电能，每立方米沼气可以产生电能1.80～2.00kW.h，40%左右可以以余热的形式回收，沼气的利用效率达到70%。图3-3为国产热电联供发电机组沼气利用效率图。
沼气发酵，不仅是一个生产沼气能源的过程，也是一个造肥的过程。在这个过程中，废弃物中95%以上的有害虫卵、病菌被灭除，而作物生长所需的氮、磷、钾等营养元素，基本上都保存下来。 因此，沼液是很好的有机肥料。沼液中存留了丰富的氨基酸、B族维生素和某些植物激素，可用于植物防病治虫。沼液输送（管道、车辆）至饲料地、果园、苗圃、农田等施肥用地，作为液态有机肥使用。
沼渣养分含量较为全面，是优质有机肥料。厌氧发酵后的出水中含有大量的固体物质，经过沉淀排渣过送至堆肥晒场生产固态有机肥料。
真正的做到“粪便资源化、污染减量化、治理生态化”，形成农业生态良性循环。
4 结语
综合利用畜禽粪便发展农业循环经济，是推进畜禽标准化养殖发展现代畜牧业的需要，是治理畜禽养殖污染保护生态环境的需要，是改善肥料结构发展生态农业的需要，是开发新能源提高生活质量的需要。推广猪场热电肥联产配套模式，引导养殖场户发展标准化生产，综合利用畜禽粪便，可发展农业循环经济，实现畜牧业可持续健康发展。
参考文献
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Her-ausgegeben von der Fachangentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. Leipzig，2004.