节能减排:牛粪发电,变废为宝

[发布时间]:2012-04-10

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近几年,从国外传入我国的利用牛粪发电技术,不但能解决环境污染问题,变废为宝,尤为重要的是,还可发展下游产业,形成一条循环产业链。辽宁省已有养牛基地利用牛粪发电,并把生产中的残渣加工成有机肥。整个处理过程无需额外能源消耗,且污染物零排放。国内外的实践显示,昔日的臭牛粪正在变成“香产业”。辽宁省应抓住这个产业发展的机会,为节能减排另辟新路。
 

在人们的印象里,牛粪除了用作肥料,好像没有什么其他价值,可如今,牛粪有了身价。辽宁省已有养牛基地利用牛粪发电,还把生产中的残渣加工成有机肥。整个处理过程无需额外能源消耗,且污染物零排放。众所周知,堆积如山的牛粪会污染环境。而利用牛粪发电,不但能解决环境污染问题,还能变废为宝,更为重要的是,还可发展下游产业,形成一条循环产业链……
 

全省节能减排工作会议刚刚结束,比照国家“十二五”期间下达给辽宁省的节能减排目标任务,目前这项任务依然紧迫而艰巨。一提到节能减排,人们往往首先想到的是调整优化产业结构,严格控制高耗能、高排放行业过快增长,这当然是问题的关键,不过也不能忽视其他方面的努力。如果能把类似牛粪这样的废物利用好,也可以大大减轻节能减排的现实压力。

 牛粪对环境的影响超乎想象
 

近年来辽宁省养牛业发展迅速。随着规模养牛场的发展,粪便污染问题越来越突出:牛粪直接堆放会对环境和水源造成污染;牛粪的污染已经严重影响了养牛业自身的可持续发展。

以辽中县养牛基地为例,牛存栏数为10万多头,按平均每天每头牛最少要排泄20千克粪便计算,每天有2000吨牛粪产生,每5万吨牛粪就能分解释放出1吨的有害气体。不到1个月要有1吨有害气体排出,对养殖基地造成大气污染。另外,牛放屁也会造成环境污染。有研究表明:“甲烷最初从牛的瘤胃分泌出来进入循环系统,一部分通过打嗝排出体外,成为造成温室效应的主要气体,其加温效应为二氧化碳的20倍。全球10.5亿头牛排放的甲烷占全球温室气体排放总量的18%,占全球甲烷排放量的1/3。”全球10.5亿头牛排放的废气甚至超过了汽车、飞机等交通工具排放的二氧化碳的总量。

牛粪堆放占用土地,还造成一定的土地资源浪费。辽中县的养牛基地,据统计,目前仅有10%左右的牛粪被直接用作为农业肥料使用,仍有90%左右的牛粪处于堆积存放状态。一些养牛比较集中的地方,基本上都没有牛粪处理设施,这就导致牛粪到处乱堆乱放,占用了不少土地资源。

牛粪得不到及时处理,不仅会占用土地,还会造成水源和水体的污染。一些规模养殖基地由于牛粪的大量堆积,雨水冲刷后,对周围地表水和地下水造成一定的污染,而牛粪的大量堆积也造成了周围环境的污染。

 随着节能减排形势日益紧迫,牛粪排污费给养殖户造成直接经济损失。一些较大的养牛场由于牛的粪便无法处理,只好花钱排污,每吨牛粪排污费大约需100元。像辽中县养牛基地,每头牛每天排污费约需1元,按牛存栏数10万头计算,每天排污费约10万元左右。

牛粪沼气发电形成循环经济链

辉山乳业是国内最大的乳业公司之一,拥有25万头奶牛的庞大畜群,大规模奶牛养殖,给辉山乳业每年提供456万吨的牛粪尿。企业负责人介绍,在没建沼气发电厂之前,牛粪一般是堆到储肥池里,存放一年后才可以还田,既容易污染环境又浪费资源。

随着10万立方米储肥池以及厌氧发生器基础工程的建成,去年9月辉山乳业的牛粪发电项目实现点火发电。他们的技术并不复杂:在封闭的容器内,利用厌氧微生物分解粪便,并捕获产生的甲烷,然后点火发电。这一新发电系统可处理6万头奶牛产生的牛粪,发电量可达到5.6兆瓦。为这一项目提供甲烷动力发电机的美国某跨国公司测算,它将产生足够电力,满足3500个美国规模家庭的用电需求,这意味着可以满足更多中国家庭,因为中国家庭用电量要少得多。

此外,采用沼气发电后,牛粪可以用来发酵生产沼气,沼气用来发电,发酵后的废料可用来制作有机肥,发酵过程的热能场区可以再利用,电能和有机肥还可以供给市场。这一网状循环,一下子将牛粪变“宝”,一举多得。

未来2年,辉山乳业将依托70座自营牧场、25万头自养奶牛,兴建17座牛粪沼气发电厂,成为全球最大的牛粪沼气发电生产基地。项目全部建成能带来多大收益?按奶牛场常年存栏量25万头计算,年产粪尿可达456万吨,可产生沼气3亿立方米,实现发电总量6亿千瓦时/年,总装机容量为100兆瓦,相当于一个大型火力发电厂,每年可节约煤炭40万吨。更为关键的是,沼气发电不仅清洁,而且安全稳定。另外,牛粪发酵后剩余的肥料还可生产有机肥500多万吨,相当于一个超大型化肥厂的产能,每年可改良耕地500万亩,可使沈阳康平和法库两个县所有耕地全部实现有机农业。

事实上,不仅大的养牛场可以搞牛粪发电项目,小的养牛场也能干。在现有奶牛500头的抚顺四方牧业奶牛养殖小区沼气发电项目现场,最显眼的是两个高耸的蓝色罐体。“这就是沼气发酵罐,牛粪就是在这里发酵的。”企业负责人介绍说,养殖场的冲洗废水和牛粪经储肥池、预混池稀释后加工成浆,进入发酵罐,产生的沼气再经气水分离器、脱硫器等装置进入发电机发电。

引进沼气发电技术后,不仅能实现牧场的电力自给,还可在牧场内发展低碳农业。牧场每天产生3吨多牛粪,这些牛粪除了可发电外,发酵后的沼渣可制成生物固体有机复合肥,沼液可制成液态肥,作为牧场有机蔬菜基地的肥料,同时,沼渣还可做成鱼饵料。

小牛粪可以形成大产业

据了解,牛粪沼气发电是近些年从美国、日本兴起后引入国内的环保技术。事实上,牛粪的作用远不止用来发电,越来越多的人认识到,围绕牛粪处理可以形成一个大产业。

伴随着石油价格的不断攀升,世界各国的科学家都在试图寻找替代石油的能源。美国西华盛顿大学最近研发用牛粪代替汽油技术,既经济又环保。他们从牛粪中提炼出有机甲烷,作为汽车的动力能源,其生产费用只有汽油的一半而已。该大学相关人士表示,有机甲烷的生产过程,比生产石油的费用便宜了将近一半,而且更加环保。利用牛粪提炼出的有机甲烷,可以加到任何一辆以天然气为能源的车辆中。每头牛每天所产生的粪便,可供一辆普通动力车跑24公里。

2007年建设、2008年成功并网发电的“蒙牛牛粪发电厂”,目前每年已可以稳定输出1000万度电,折合收益约500万元。效益虽然可观,但蒙牛负责企业生物质能项目的总经理孙海龙表示,现在来看,直接卖气的话收益会更高。因为与欧美相反,中国的气贵电便宜。

孙海龙算了笔账,将牛粪转化成沼气再进行发电,全部投资需要3500多万元,而如果将沼气并入天然气网直接出售,整体投资只需要1000多万元。按照1立方米沼气生产1.5度电计算,直接出售沼气收益能翻一倍多,1000万元的投资,一年多就可以收回,这还不算下游的有机肥料和有机农业园产生的效益,卖气远比发电要划算得多。整个呼和浩特市有80万头奶牛,要是规划得好,牛粪产生的沼气满足整个呼市的需求没有问题。

宁夏回族自治区永宁县三鼎蚯蚓养殖厂利用牛粪饲养蚯蚓,年创产值1500万元。永宁县利用经过发酵处理后的牛粪养殖蚯蚓,形成以“蚯蚓产业链”为核心的生态农业新模式。据悉,蚯蚓可以做家禽饲料,还能做保健品和药材;蚯蚓粪可制成活性复合肥,返回田间作为种植蔬菜、果树、花卉和粮食等农作物和经济作物的肥料。蚯蚓产业直接带动了30户群众脱贫致富,养殖规模达150余亩。

牛粪晒干后与粉碎的农作物秸秆掺在一起,经过发酵可成为食用菌的培养基,食用菌收获后培养基又能作为有机肥返田。包头市利用牛粪养菇已形成规模,养菇业发展搭上了“牛粪快车”。该市现有9个旗县建立了10个牛粪养菇示范点,建有181个养菇大棚,有近百个农户参与养菇。

国内外的实践显示,昔日的臭牛粪正在变成“香产业”。辽宁省应抓住这个产业发展的难得机会。目前,牛粪的开发利用在辽宁省已现端倪,并显现出良好的发展前景,但规模较小,只是示范性的,尚未形成产业。有专家建议,辽宁省各级政府和相关部门要重视牛粪的开发利用,有组织、有目标、有计划地把这件事抓紧、落实好,为牛粪的开发利用并逐步实现产业化,为节能减排开辟新路打下坚实的基础。

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节能小贴士

  • 以节能灯代替白炽灯,可节省高达70%至80%的电力。
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  • 以电子镇流器代替电感式镇流器,能节省20%至30%的电力。
  • 在合适的地点安装照明区域控制器,以便在不使用某些区域时可关闭其照明设备。
  • 在使用率低的区域(例如会议室),安装在场传感器,自动控制照明的开关。