[发明专利]畜禽场粪污资源化利用及控氨降碳全链条减排系统与方法

说明书

本发明涉及一种畜禽场粪污资源化利用及控氨降碳全链条减排系统与方法。该系统包括畜禽棚舍、厌氧消化池、堆肥单元、发电单元、氨氮硝化生物滤池装置、恶臭生物滤池装置、废气处理装置和温室大棚。该方法将沼液通过氨氮硝化生物滤池处理得到硝化液，输送至温室大棚及农田还田利用，或作为冲棚水回冲畜禽棚舍控氨循环利用；将沼气通过发电单元提供电力，产生的CO₂废气处理后通至温室大棚作为碳源；将固体粪及沼渣通过堆肥单元生产有机肥，产生的恶臭经恶臭生物滤池处理。该方法显著提升沼液氮素利用效率，大幅削减沼液还田、畜舍养殖、粪便堆肥的氨与恶臭，利用降碳増汇实现作物增产，对大气污染防治、绿色农业发展、碳中和战略实施有重要意义。

技术领域

本发明属于畜禽粪污资源化利用、大气污染防治及碳达峰碳中和技术领域，具体涉及一种畜禽场粪污资源化利用及控氨降碳全链条减排系统与方法。

背景技术

近年来，我国畜禽养殖规模化和集约化程度不断提高，但畜禽粪污处理利用水平相对滞后。据农业农村部统计，我国畜禽粪污年产生量约38亿吨，而综合利用率与无害化率不足60％和50％，其处理利用已成为规模化畜禽养殖场当前面临主要的环保问题之一。农业部印发《畜禽粪污资源化利用行动方案(2017—2020年)》，进一步要求深入开展畜禽粪污资源化利用行动，加快推进畜牧业绿色发展。新修订的《环境保护法》、《畜禽规模养殖污染防治条例》以及《水污染防治行动计划》等法规政策的施行，也加快推进了各地区畜禽养殖布局的进一步优化，并倒逼畜禽养殖从业者加大畜禽粪污处理力度。

现阶段我国规模化畜禽场畜禽粪污处理常见的资源化利用模式主要有以下几种：固体粪堆肥制作有机肥、尿污水处理还田利用、沼气工程处理技术。固体粪堆肥过程在高温下可杀死大部分病菌，使粪便无害化腐殖化从而得到绿色肥料，但堆肥过程中会产生大量含氮化合物、含硫化合物、挥发性有机物等恶臭物质，造成环境空气污染的同时对人畜健康也有着重要影响。尿污水处理还田利用模式一般是采用厌氧发酵技术，将尿污水转化为沼液后储存，作为液肥根据农田作物需肥特征施用于周边区域农田。但在污水厌氧发酵过程中，氮素主要以铵态氮的形式存在，氨化率达到95％以上，在储存及还田过程中极易通过氨挥发等方式排放到大气中去，氮素养分的流失和浪费比例达到10％～70％，同时也导致PM_2.5污染、灰霾天气频发、土壤及水体酸化等一系列环境危害。而沼气工程处理技术一般是将厌氧发酵过程产生的沼气用于发电，实现清洁能源生产和利用，但在该过程中往往忽视了末端废气处理及温室气体的排放，与现阶段碳达峰碳中和的战略相悖。

综上所述，多数规模化畜禽养殖场在粪污资源化利用过程中普遍存在以下几大问题：1、资源化利用效率较低：如沼液储存、还田等过程中约有10％～70％的氮素以氨挥发的形式损失浪费。2、忽视了利用过程中的环境污染问题：如固体粪露天堆肥、棚舍养殖过程产生大量氨、硫化氢等恶臭污染物质，沼液储存及还田过程的导致大量的氨挥发，沼气发电过程中产生的废气及温室气体排放，均对周边环境和人畜健康有着不可忽视的影响。3、缺乏系统性的资源化利用及污染减排体系：多数只考虑一个或某个环节的资源化利用过程和污染治理，缺乏全局的、系统的粪污资源化利用及过程污染控制协同减排治理体系。

因此，实现粪污资源化高效高质利用，降低利用过程中的氨、恶臭、温室气体等污染排放水平，寻求一种畜禽场粪污资源化利用及控氨降碳全链条减排系统与方法，对绿色农业发展、大气污染防治、碳达峰碳中和战略的实施有着重要的意义。

发明内容