我國是世界第一家禽養(yǎng)殖大國，據(jù)統(tǒng)計，2021年我國禽蛋產(chǎn)量達3352萬噸，禽肉產(chǎn)量達2478萬噸，家禽養(yǎng)殖量巨大。與之相伴的是海量家禽糞污的產(chǎn)生，粗略估算，我國每年家禽糞污總量超過10億噸。大量家禽糞污如果處理不當(dāng)，勢必會對土壤、水體、大氣等造成嚴(yán)重污染。黨的二十大報告提出“發(fā)展綠色低碳產(chǎn)業(yè)，推進農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型”。將家禽糞污轉(zhuǎn)化為清潔能源，對于加快構(gòu)建綠色低碳循環(huán)發(fā)展的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系，助力碳達峰碳中和目標(biāo)實現(xiàn)具有十分重要的意義。

一、家禽糞污資源轉(zhuǎn)化為綠色能源的必要性

長期以來，我國畜禽糞污處理缺乏有效管理和科學(xué)利用，大量禽畜糞便隨意丟棄、露天堆放，其中所含的有機物、氮磷等在風(fēng)吹日曬中大量流失，污染環(huán)境。據(jù)測算，我國每年因畜禽糞污處理不當(dāng)造成的氮、磷流失分別達500萬噸和290萬噸，對地表水、地下水等水體構(gòu)成重大威脅。將禽畜糞污進行無害化處理和資源化利用，從源頭上減少污染物排放，對于改善人居環(huán)境，保護生態(tài)安全，促進生態(tài)文明建設(shè)具有十分重要的意義。

黨的二十大提出“推進資源全面節(jié)約和循環(huán)利用,實施國家節(jié)水行動,降低能耗”。發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟是落實可持續(xù)發(fā)展理念，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然選擇。據(jù)測算，我國每年產(chǎn)生的家禽糞污資源轉(zhuǎn)化后，可提供2177.76萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能源，以沼氣發(fā)酵為例，5噸雞糞經(jīng)處理可產(chǎn)生350~400立方米沼氣，相當(dāng)于195~222.5千克標(biāo)準(zhǔn)煤，可滿足3~4戶家庭一年的生活燃料需求，糞污發(fā)酵產(chǎn)生的沼渣、沼液是優(yōu)質(zhì)有機肥原料，施用于農(nóng)田可減少化肥使用量30%以上，有利于保護地力，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)。

二、家禽糞污資源轉(zhuǎn)化為綠色能源的主要途徑

沼氣發(fā)酵是利用厭氧微生物發(fā)酵有機物，將家禽糞便中的有機成分轉(zhuǎn)化為甲烷等可燃?xì)獾纳飳W(xué)過程。沼氣技術(shù)工藝相對成熟、穩(wěn)定，設(shè)備投資少，基本無廢水、廢渣排放，是目前應(yīng)用最為廣泛的糞污處理技術(shù)。沼氣發(fā)酵需在密閉的發(fā)酵罐內(nèi)，在35℃~40℃的中溫條件下，利用兼性厭氧菌分解糞便中蛋白質(zhì)、脂肪等有機物，經(jīng)過水解、酸化、產(chǎn)甲烷三個階段，將有機物最終轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳等可燃?xì)怏w。沼氣發(fā)酵后糞便中有機物含量大大降低，是優(yōu)良的有機肥料。

福建省政和縣是我國著名的“中國豆腐之鄉(xiāng)”，每年產(chǎn)生大量豆腐粕、豆皮等豆制品加工廢棄物。2020年，政和縣建成投運世界單體最大的豆制品廢棄物與禽畜糞污聯(lián)合處理沼氣項目，日處理糞污150噸，年產(chǎn)沼氣300萬立方米，日發(fā)電2.88萬度，年產(chǎn)有機肥1萬噸。項目采用CSTR完全混合發(fā)酵工藝，發(fā)酵罐容積達1.2萬立方米，配套自動進料、智能攪拌、余熱回收等裝置，沼氣產(chǎn)生后經(jīng)脫水、脫硫純化，通過500KW沼氣發(fā)電機組實現(xiàn)熱電聯(lián)供。項目有效提高了沼氣產(chǎn)量和質(zhì)量，實現(xiàn)糞污、秸稈、農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)物的協(xié)同處置，打造生態(tài)種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈，為糞污資源化利用和沼氣工程規(guī)模化應(yīng)用提供了成功范例。

適宜的水分(含水率50%~60%)、C/N(25/1-30/1)、粒度(1~5cm)是保證好氧堆肥順利進行的前提條件，需要經(jīng)常翻堆，使堆體保持疏松，利于空氣流通。堆肥腐熟過程中，微生物代謝會產(chǎn)生大量熱量，堆溫最高可達70℃以上，可殺滅糞便中的病原菌和雜草種子。經(jīng)過2~3個月腐熟，堆肥發(fā)酵基本完成，堆體體積減小30%~50%，有機質(zhì)含量下降，氮磷鉀等養(yǎng)分濃縮，形成松散疏松、肥力充足的有機肥料，相比沼氣堆肥化的優(yōu)勢是工藝簡單、設(shè)備投入少，產(chǎn)品有機肥易于就地消納利用。

山東省濟寧市嘉祥縣是國內(nèi)最大的蛋雞養(yǎng)殖基地，年存欄蛋雞量3000萬只以上。2016年，該縣建成投運占地13.33公頃的蛋雞糞便堆肥處理中心，配備有翻堆機、鏟車和自動化智能測控系統(tǒng)，日處理雞糞300余噸，年生產(chǎn)有機肥10萬噸以上。堆肥發(fā)酵菌劑由山東農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科技公司研發(fā)，添加后可使堆溫快速升高至75℃以上，縮短堆肥周期。經(jīng)過40天左右發(fā)酵，雞糞含水量從70%降至30%以下，氮磷鉀等養(yǎng)分含量提高2~3倍，糞污臭味基本消除，雜草種子殺滅率達98%以上，產(chǎn)品廣泛用于果樹、蔬菜種植，深受農(nóng)民歡迎。該項目的實施，有效解決了雞糞污染問題，實現(xiàn)了糞便農(nóng)用價值最大化，緩解了農(nóng)田土壤板結(jié)和地力衰退問題，被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部評為畜禽糞污資源化利用整縣推進示范縣。

3、熱解氣化

熱解氣化是利用高溫?zé)岱纸夂蜌饣磻?yīng)，將家禽糞便中的有機質(zhì)在缺氧或者低氧條件下裂解生成可燃?xì)夂徒褂偷臒峄瘜W(xué)過程。熱解氣化過程中，有機大分子在300℃~500℃時熱裂解為焦油、灰分和可燃?xì)猓?00℃以上高溫條件下，部分焦油和有機質(zhì)進一步氣化，生成CO、H2等可燃?xì)怏w。熱解氣化具有無污染、無廢渣排放、燃料熱值高等特點，但對工藝參數(shù)控制和設(shè)備材質(zhì)要求較高。熱解氣化過程能量消耗大，需做好熱量回收與梯級利用。熱解氣的主要成分有CO、H2、CH4、CO2等，其中CH4含量40%左右，熱值可達5000~6000 kcal/Nm3，可用于工業(yè)鍋爐、內(nèi)燃機發(fā)電等。熱解產(chǎn)生的焦油和灰渣還可作為有機肥原料，實現(xiàn)廢棄物資源化利用。熱解氣化技術(shù)前景廣闊，但目前成本較高，仍處于試驗示范階段。

山東榮昌生物工程股份有限公司是國內(nèi)最大的雞糞熱解氣化處理企業(yè)。公司自主研發(fā)的雞糞熱解系統(tǒng)，采用“熱解+氣化+燃燒”工藝路線，配備熱解爐、旋風(fēng)除塵器、水浴除焦油、沼氣柜等裝置，雞糞在850℃高溫下熱解，焦油經(jīng)冷凝收集后作為肥料原料，熱解氣進入氣化爐在1100℃高溫下進一步轉(zhuǎn)化為合成氣。項目年處理雞糞10萬噸，日產(chǎn)合成氣12萬立方米，熱值35.59MJ/m3，可替代天然氣用于鍋爐燃燒、工業(yè)爐窯加熱等，每年可減少二氧化碳排放12萬噸。該項目率先突破了熱解氣化裝備國產(chǎn)化瓶頸，單套處理規(guī)模達到國內(nèi)領(lǐng)先水平，生產(chǎn)成本較傳統(tǒng)技術(shù)降低30%，具有顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，為雞糞資源化處理和高附加值利用提供了新的技術(shù)路徑。

三、結(jié)語

家禽糞便是有機物含量豐富的生物質(zhì)資源，合理開發(fā)利用可轉(zhuǎn)化為清潔能源和優(yōu)質(zhì)有機肥。沼氣發(fā)酵、堆肥和熱解氣化是目前家禽糞污資源化利用的主要技術(shù)路線，但均存在一定局限性。沼氣、堆肥工藝相對成熟，但處理周期長，設(shè)施規(guī)模受限，難以滿足規(guī)模化養(yǎng)殖場需求。熱解氣化工藝先進，產(chǎn)品附加值高，但能耗大、成本高，工程化應(yīng)用尚不成熟。未來，應(yīng)立足養(yǎng)殖場實際，因地制宜選擇合適技術(shù)路線，優(yōu)化工藝集成模式，大力推廣成熟適用技術(shù)，加快先進技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進程。要加大政策扶持力度，完善糞污資源化補貼等激勵機制，加強技術(shù)指導(dǎo)服務(wù)，強化技術(shù)創(chuàng)新與集成，著力破解養(yǎng)殖場主體參與積極性不高、場內(nèi)糞污 收集不到位、資源化利用率不高等瓶頸制約。政府、企業(yè)、農(nóng)戶協(xié)同發(fā)力,能加快家禽糞污資源化利用步伐，實現(xiàn)環(huán)境效益、經(jīng)濟效益、社會效益多贏，讓“綠水青山”成為養(yǎng)殖業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的“金山銀山”，為鄉(xiāng)村振興和美麗中國建設(shè)作出積極貢獻。