（热能工程专业论文）我国养殖行业清洁发展机制的研究.pdf

摘要 摘要 目前我国的清洁发展机制( c d m ) 发展比较迅速。截至2 0 0 7 年“月，我国 在联合国气候变化框架公约( u n f c c c ) 执行委员会( e b ) 成功注册了1 3 9 个项 目，占世界清洁发展机制年总减排量的4 8 。但是，我国对于养殖业的温室气 体减排方面不够重视，以致养殖业c d m 发展相对滞后。本文从理论和案例分析 两个方面对我国养殖业引入清洁发展机制进行了研究，主要内容概括如下： 对我国养殖业的发展现状及养殖业禽畜粪便污染物的处理现状进行了调查 总结，并由此分析了我国养殖业开发c d m 项目的基准线情景和项目情景。 对联合国气候变化框架公约公布的养殖业清洁发展机制方法论a c m 0 0 1 0 的运用作了较详细的介绍。结合具体案例，严格按照方法学a c m 0 0 1 0 进行了减 排量的计算，并对两种不同的动物平均体重，四种政府补助金比例，四种税金 比率情况下的项目各种经济性指标进行计算比较，给出建设性意见。 最后指出了我国养殖业清洁发展机制面临的机遇、风险，并给出了促进我 国养殖业清洁发展机制发展的几点建议。 关键词：养殖业，清洁发展机制，污染物处理，减排量，经济性 a b s t r a c t a b s t r a c t c l e a nd e v e l o p m e n tm e c h a n i s m ( c d m ) d e v e l o p sr a p i d l yi nc h i n a u n t i ln o v 2 0 0 7 ，c h i n ah a dr e g i s t e r e d1 3 9c d mp r o j e c t s ，c o n t r i b u t i n gt o4 8 o ft h ee x p e c t e d a v e r a g ea n n u a lg l o b a lc e r t i f i e de m i s s i o nr e d u c t i o n s ( c e r s ) h o w e v e r , a l t h o u g h t h e r ea r el o t so fl a r g e s c a l ea n i m a lf e e d i n gf a r m si nc h i n a ，s of a r , l e s sa t t e n t i o nh a s b e e np a i dt oa n a l y z i n gt h ep o t e n t i a lf o rg r e e n h o u s eg a s ( g h g ) e m i s s i o nr e d u c t i o ni n t h i ss t 九i o l t h i sp a p e re x a m i n e st h ec d m p o t e n t i a lf o ra n i m a lw a s t em a n a g e m e n t s y s t e m s ( a w m s ) t h ef o l l o w i n gt o p i ci sc o n c e m e di nt h i sa r t i c l e ： t h e p r e s e n t s i t u a t i o no fa n i m a lf e e d i n gf a r m sa n da w m si nc h i n ai s i n v e s t i g a t e d b a s e do nt h ei n v e s t i g a t i o nr e s u l t s ，t h eb a s e l i n es c e n a r i oa n dp r o j e c t s c e n a r i oa r ed i s c u s s e d t h er e l a t e da p p r o v e dm e t h o d o l o g ya c m 0 0 1 0i si n t r o d u c e d ac a s es t u d yi n l a r g e 。s c a l es w i n ef a r m si nc h i n ai sa n a l y z e d t h ee x p e c t e dc e r sa r ea s s e s s e d a c c o r d i n gt om e t h o d o l o g ya c m 0 0 1 0 a n dt h ee f f e c to ft h ec e r sr e v e n u e s ， m i d d l e w e i g h to fs w i n e ，g o v e r n m e n ts u b s i d ya n dt a xo nt h ec d mp r o j e c tb e n e f i t si s a n a l y z e d f i n a l l y , t h eo p p o r t u n i t ya n dr i s ko fi n t r o d u c i n gc d mt ol i v e s t o c kf a r m si nc h i n a i sa n a l y z e d ，a n ds o m ea d v i c ei sg i v e n k e yw o r d s ：l i v e s t o c kf a r m s ，c d m ，a w m s ，c e r s ，e c o n o m i cb e n e f i t 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 腾、屿培 枷r 年j 月f 7 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 学位论文作者签名： 腊、崎坞 a c 憎譬年月7 日 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 课题研究的背景和意义 畜牧业作为我国农业和农村经济的支柱产业，在农业结构调整，解决“三 农 问题，特别是农民增收等方面起到了重要作用。但随着畜禽养殖业快速发 展，畜禽粪便和污水的产生量必然增加，据测算，我国每年产生的畜禽粪便总 量为2 5 亿吨，是工业固体废弃物的2 倍多。，如此大量的粪便和污水如果得不 到无害化处理和资源化利用将产生巨大环境压力，因此，畜禽养殖业引起的环 境污染问题应引起全社会的重视。 目前，由于畜禽废弃物处理投资大且没有直接的商业化产品回报投资者， 是一项社会公益事业，再加上畜禽养殖业效益低，自身没有能力投入大量资金 进行粪污处理，造成我国畜禽养殖业污染防治落后于畜牧业发展，粪污处理率 低。近几年来，党中央、国务院高度重视污染减排工作，污染物减排约束性指 标的导向作用将逐步显现。同时由于温室气体排放引起的全球气候变化问题也 已经引起国际社会的高度关注。如何利用国内外关注环境的机会和治污新机制， 变污染为资源，促进粪便污染防治和资源利用，促进畜禽养殖业又好又快发展 成为急需研究的课题。 京都议定书确立的清洁发展机制( c d m ) ，是发达国家和发展中国家合 作控制温室气体排放、应对气候变化有效且双赢的机制。根据京都议定书 规定，发达国家在2 0 0 8 年 - 2 0 1 2 年内将二氧化碳等温室气体排放量在1 9 9 0 年 排放水平上平均减排5 2 ，中国作为发展中国家不必履行此项义务啦! 。然而各 国减排温室气体的成本不一样，相对而言，发达国家减排成本要高于发展中国 家，发达国家国内减排成本平均在1 0 0 美元吨碳以上，在发展中国家的平均减 排成本只有几美元至几十美元。因此，通过在发展中国家开展清洁发展机制项 目合作，发达国家能够以较低的成本获得温室气体减排量，完成在京都议定 书下的减排义务；发展中国家则能够获得资金和先进技术，促进经济和社会 的可持续发展。 自京都议定书2 0 0 5 年2 月1 6 日生效两年多来，国际和国内的清洁发展 机制项目开发都取得了巨大进展。但是我国对于畜禽养殖业废弃物管理的清洁 第1 章绪论 发展机制项目开发才刚刚起步。 当前，尽管农业部已经组织了几次培训，但绝大多数养殖企业或者养殖户 还没有意识到清洁发展机制可能带来的收益。以个年出栏一万头的规模化养 猪场为例，如果建立沼气工程、有机肥利用等粪便处理利用工程，通过沼气回 收、减少粪便贮存中的厌氧环境，可减少甲烷排放1 5 0 吨2 0 0 多吨，按照联合 国规定的增温潜势计算，甲烷的增温潜势是二氧化碳的2 1 倍，相当于减少二氧 化碳3 0 0 0 吨 - - , 4 0 0 0 吨，目前国际上二氧化碳市场的价格是每吨1 0 美元左右， 以此计算，仅清洁发展机制项目一项每年可为养猪场带来2 5 万元 - - 2 8 万元的收 入。因此，通过清洁发展机制项目，养殖企业不仅可以通过销售温室气体带来 国际环境补偿收益，更由于粪便污水得到处理利用，减少了养殖面临的环保压 力，改善了养殖环境以促进畜禽养殖的健康发展。 1 。2 国内外相关研究 1 2 1 国内的相关研究 我国目前在养殖业开发的c d m 项目很少，在国内还未引起足够的重视，但 是也有很多研究者对此作过分析研究。 段茂盛等( 2 0 0 3 ) ，进行了关于畜禽养殖场沼气工程的温室气体减排效益及 利用清洁发展机制c d m 的影响分析b 】。 苏明山等( 2 0 0 2 ) ，在讨论基准线和系统边界的基础上，针对大中型沼气工 程构造了估计其c 0 2 的减排数量及其相应的减排成本的方法，并利用一个具体的 案例说明此方法的应用h ，。 王革华( 2 0 0 3 ) ，提出利用c d m 引进国外先进技术，加快提高可再生能源技 术水平；通过温室气体减排效益获得额外的国外资金，降低可再生能源成本， 使之能够具备正常运行使用的能力，使原来经济上不可行的项目变为可行。同 时指出，农村能源项目作为c d m 项目具有几个方面的优势：一是环境效益明显， 在环境方面具有很小的负面环境影响，可再生能源是国际公认的清洁能源：二 是额外性明显，从技术上，发达国家拥有可供转让的先进技术，从资金上，发 达国家要提供额外的资金，有利于我们获得更多的投资：三是可能作为小项目实 施，可再生能源项目一般规模较小，c d m 允许小规模项目采取简化的方式和程 2 第1 章绪论 序，因而可以使项目较快启动瞄1 。 高新星等( 2 0 0 6 ) ，在分析国内外畜禽粪便管理系统现状基础上，总结了国 外在养殖场蓄粪池中甲烷排放影响因子方面的研究，从环境效益以及减少全球 性的温室气体排放两个方面，探讨了在畜禽养殖场建设大中型沼气工程的意义 【6 】 o 刘尚余等( 2 0 0 6 ) ，分析了沼气工程的温室气体减排效果，以及出售这些减 排权可以带来的额外经济效益，并对沼气工程清洁发展机制、项目开发需要解 决的问题进行了探讨。”。 曾国揆等( 2 0 0 6 ) ，介绍了大中型沼气工程与农村户用沼气池对温室气体减 排的效果，对两者作为c d m 项目的合格性问题进行了分析，重点探讨了其外部 性问题，最后对c d m 项目可能带来的经济效益、先进技术转移机遇进行了展望， 并给出了一些建议哺1 。 1 2 1 国外的相关研究 巴西和墨西哥在养殖业c d m 方面发展比较迅速，已经成功注册了多个项目， 其中a g c e r t 加拿大公司在申请位于巴西的项目一一“g r a n j ab e c k e rg h g m i t i g a t i o np r o j e c t 中提出了关于养殖业建立动物废弃物管理系统的方法学 n m 0 0 3 4 一r e v 2 ，并得至u - j 联合国气候变化框架公约c d m 执行理事会( e b ) 的认可， e b 根据此方法学编写了a m 0 0 1 6 阳1 。 1 3 论文的内容安排 本论文第二章对国内外c d m 的进展情况进行了调查统计，并对我国的c d m 管理机构，管理办法和运作流程作了简要介绍。第三章对我国养殖业的发展状 况以及养殖业污染物处理现状进行调查，并针对污染物处理方法的相关技术进 行比较，包括处理能力、建造费用、优缺点等，总结出适合我国养殖业进行c d m 项目开发的技术工艺模式。第四章对养殖业c 蹴的方法论a c m 0 0 1 0 进行了系统 的介绍。第五章以一个具体的项目为例，进行基准线选择，减排量计算，经济 性分析，并设定不同情况，进行比较，得出较优方案。第六章，指出了我国养 殖业建立c d m 项目的机遇，风险并提出建议。 3 第1 章绪论 1 4 研究方法 本论文在研究过程中，研究方法力图做到三个结合： ( 1 ) 借鉴与创新相结合。借鉴国内以及国外的相关经验，结合我国养殖业 的特点，提出建设性意见。 ( 2 ) 调查研究与理论分析相结合。对我国养殖业的发展及污染物处理现状 进行调查分析。并结合c d m 的理论知识，选出适合我国养殖业的处理方法。 ( 3 ) 定量分析与定性分析相结合。本论文运用定量分析的方法，按照方法 论a c m 0 0 1 0 针对具体案例进行了不同情况下的经济性分析。而对于我国养殖业 参与c d m 的风险估计，受政策影响较大，采取了定性分析的方法。 4 第2 章我国的c d m 现状 第2 章我国的c d m 现状 2 1c d m 的背景和由来 当南极洲上空的臭氧空洞日益扩大；当喜马拉亚主峰上的景观因为冰川的 消融而发生改变；当全球海平面的不断上升威胁到太平洋小岛上的原住民的生 活时，全球变暖的现实正不断地向世界各国的人们敲响警钟。随着“全球化” 这一概念不断地被赋予新的含义，扭转全球变暖趋势，给人类的子孙后代留下 一个可供生存、可持续发展的环境，便成为世界各国的共识。 在这样的背景下，1 9 9 2 年，各国政府通过了联合国气候变化框架公约( 又 称u n f c c c ) 。u n f c c c 自缔约之日起，已经有全球的1 8 5 个国家参与，并成 功地举行了8 次由各缔约国参加的缔约方大会。然而公约中各缔约方并没有就 气候变化问题综合治理制定具体可行的措施。1 9 9 5 年在柏林举行的第一次缔约 方会议中，发达国家承诺将在2 0 0 0 年，将二氧化碳排放量恢复到1 9 9 0 年的水 平。然而经过缔约方最终审评认定，这一承诺不足以实现公约中所预期达到的 目标。为了使全球温室气体排放量达到预期水平，需要世界各国作出更加细化 并具有强制力的承诺。于是引发了新一轮关于加强发达国家义务及承诺的谈判。 历经八届会议，在1 9 9 7 年，终于形成了关于限制二氧化碳排放量的成文法案。 在第三届缔约方大会上对这一法案内容的研讨、磋商成为大会的主要议题。当 本届大会结束时，该公约已经初具雏形，并以当届大会举办地京都命名，始称 京都议定书。 该议定书中规定工业化国家将在2 0 0 8 到2 0 1 2 年间，使他们的全部温室气 体排放量比1 9 9 0 年减少5 。限排的温室气体包括二氧化碳( c 0 2 ) 、甲烷( c h 4 ) 、 氧化亚氮( n 2 0 ) 、氢氟碳化物( h f c s ) 、全氟化碳( p f c s ) 、六氟化硫( s f 0 。 为达到限排目标，各参与公约的工业化国家都被分配到了一定数量的减少排放 温室气体的配额。如欧盟分配到的减排配额大约是8 。 为帮助附件一缔约方完成他们的减排目标，京都议定书提出了“联合履 行 ( j i ) 、“清洁发展机制 ( c d m ) 和“排放贸易”( e t ) 三种境外减排的 灵活机制。j i 是发达国家之间通过项目级的合作，在发达国家缔约方之间转让项 目所取得的温室气体减排抵消额。c d m 是发达国家通过提供资金和技术的方式， 5 第2 章我国的c d m 现状 与发展中国家开展项目级的合作并获取温室气体减排抵消额。e t 是在发达国家 中开展缔约方之间的温室气体排放抵消额的贸易合作。 在京都议定书提出的三种机制中，只有c d m 是附件一国家缔约方和非 附件一国家缔约方之间的减排合作机制。未列入附件一的缔约方，即是公约 附件一规定的发达国家和经济转型国家以外的发展中国家( 也称为非附件一的 缔约方) 。由于发展中国家具有比较大的温室气体减排潜力和比较低的各项成 本，使得它们的温室气体边际减排成本远低于发达国家的边际减排成本。通过 c d m ，发达国家可从在发展中国家实施的c d m 项目中取得经核证的减排量 ( c e r s ) ，用以抵消一部分其对京都议定书承诺的减排义务( 其余部分的减 排量按规定需在本国内完成) 。以较低成本的“境外减排”实现部分减排目标， 可帮助发达国家减轻实现减排目标的压力。另一方面，在发展中国家实施的c d m 项目绝大多数是提高能效节约能源、可再生能源、资源综合利用、造林和再造 林等项目，它们符合发展中国家的优化能源结构、促进技术进步、保护区域和 全球环境的经济社会发展目标和可持续发展战略。此外，在实施c d m 项目过程 中，发展中国家可获得发达国家的技术转让、购买c e r s 资金甚至是项目的投资。 因此，c d m 机制对发展中国家和发达国家双方而言是一种双赢机制n 引。 2 2 国内外c d m 的进展情况 截至2 0 0 7 年1 2 月1 0 日，全世界共4 9 个国家有c d m 项目在联合国气候变 化框架公约c d m 执行理事会( 朗) 成功注册。其中印度，中国，巴西，墨西哥在e b 注册的项目数分别位居前四位见表2 1 d 。虽然中国的项目不是最多，有1 3 9 个，但年减排量却占高达4 8 的比例，且已经有2 6 个项目获得了c e r s 的签发。 截至2 0 0 7 年1 1 月8 日，我国国家发展改革委已批准9 3 2 个c d m 项目，其中有 四个为禽畜养殖业废弃物管理项目，他们分别是河南牧原养猪场甲烷回收利用 c 脚项目( 待注册) ，山东民和规模化养鸡场粪污沼气化处理及发电减少温室气 体项目，北京德青源养鸡场2 4 m w 沼气发电项目，以及蒙牛澳亚沼气发电项目。 目前在禽畜废弃物管理方面，我国还没有在e b 成功注册的项目n 引。 6 第2 章我国的c d m 现状 表2 1 国内外c d m 项目进展情况 已注册项年减排量占全球比待注册项占全球比 已注册的禽畜 废弃物管理系 目数量 ( 7 t c 0 2 e ) 例目数量例 统c d m 项目 全世界8 6 81 8 6 1 35 5 5 2 印度 2 9 62 8 0 21 5 0 中国1 3 98 9 5 44 8 2 54 5 0 巴西1 1 31 7 4 19 2 0 墨西哥 9 96 8 64 2 l 2 3 国内c d m 管理机构和办法 2 3 1 我国的c d m 管理机构 中国c d m 管理体制如图2 1 所示，整个体制由三级机构组成。 第一级是国家气候变化对策协调小组，由1 6 个国家部委局组成，负责审议 和协调国家c d m 的重大政策。 第二级是国家清洁发展机制审核理事会，由7 个国家部委局组成，组长单 位是国家发改委、科技部，副组长单位是外交部。它的主要职责是审核c d m 项 目、提出和修订国家c d m 活动的运行规则、程序，解决c d m 实施过程中的问 题并提出相应建议。 第三级是国家清洁发展机制项目管理机构，目前尚未成立。在建立前，其 职能由国家气候变化对策协调小组办公室代为行使。 此外，国家发展和改革委员会是中国政府开展c d m 项目活动的主管机构 ( d n a ) ，主要负责审批国内申报的c d m 项目、出具国家批准函、监督管理国 内c d m 项目的实施、处理涉外相关事务等工作n 射。 第2 章我国的c d m 现状 1r 国家清洁发展机制项目审核理事会 ( 发改委、科技部、外交部、国家环保总局、中国气象局、财政部、农业 部) 图2 1中国c d m 管理体制 2 3 2 我国的c d m 管理办法 国家发改委、科技部、外交部、财政部联合发布了中国清洁发展机制项 目运行管理办法，此办法于2 0 0 5 年1 0 月1 2 日起生效。管理办法包括二十六 个条款，全面规定了国内开展c d m 项目的许可条件、管理和实施机构、实施程 序、以及其它一些相关事项。其中，主要内容包括：中国开展c d m 项目的重点 领域；项目申请及审批程序；项目的实施和监督程序；中国境内c d m 项目的实 施机构是中资和中资控股企业，他们负责项目的工程建设，保证项目的温室气 体减排量是真实的、可测量的、长期的。 8 第2 章我国的c d m 现状 鉴于温室气体减排量资源归中国政府所有，而由具体c d m 项目产生的温室 气体减排量归开发企业所有，因此，c d m 项目因转让温室气体减排量所获得的 收益归中国政府和实施项目的企业所有。分配比例为：h f c 和p f c 类项目，国 家收取转让额的6 5 ；n 2 0 类项目，国家收取转让额的3 0 ；重点领域及植树 造林类项目，国家收取转让额的2 n 副。 2 4c d m 运作流程 联合国气候变化框架公约第七届缔约方会议( c o p 7 ) 通过的c d m 方 式和程序，为执行c d m 制定了详细的规则。c d m 是基于项目一级的活动，一 个c d m 项目自提出直到获得c e r s ，包括八个主要阶段n q ( 参见图2 2 ) 。 一，确认参与条件和模式 参与c d m 的主要条件是：自愿参加；非附件一的缔约方是批准了京 都议定书的缔约方；附件一的缔约方是批准了京都议定书的缔约方， 并承诺京都议定书为其规定的减排目标；参与c d m 的缔约方应设有一个 指定的国家c d m 主管机构( d n a ) 。 实施c d m 有三种主要模式：由附件一和非附件一缔约方共同实施的双边 模式，这是最常见的一种模式；由非附件一缔约方和代表附件一缔约方的国 际组织或基金共同实施的多边模式；由非附件一缔约方单独实施的单边模式。 二，编写c d m 项目设计书 对一个具体的c d m 项目，需要按照联合国气候变化框架公约( u n f c c c ) c d m 执行理事会( e b ) 批准的方法学和颁布的标准格式，编制一份c d m 项目 设计书( 简称p d d ) 。p d d 介绍c d m 项目的具体活动、基准线、额外性、减排 量、监测计划等主要内容，是c d m 后续阶段各项工作：项目审定、注册，和减 排量监测、审核、认证、签发等的主要依据 三，项目审定 p d d 编写完后，需要判断该项目是否是一个合格的c d m 项目。此项工作 必须由e b 批准委任的指定经营实体( d o e ) 完成，d o e 审定项目的工作是公开 透明的，它需把被审定项目的p d d 挂在u n f c c c 网站公示3 0 天，收集各方的 评论和意见。 四，缔约方国家批准 9 第2 章我国的c d m 现状 e b 规定一个合格的c d m 项目，还需在得到项目业主和c e r 购买方所在的 缔约方国家c d m 主管机构正式批准后，方可向e b 申请注册。有时为缩短整个 c d m 的申报周期，项目审定和缔约方国家批准的两个程序可以同时进行。 五，项目注册 c d m 项目业主不能直接向e b 递交p d d 和国家批准函进行注册申请，只能 委托前一阶段审定项目的d o e 代理此项工作。八周后若e b 未作出重审的决定， 则项目注册成功。 六，项目运行和监测 c d m 项目在建成运行后，项目业主在运行中需按p d d 中的监测计划，测 量、计算、记录各个参数以便得出项目在某段时期内所产生的减排量。项目业 主需保留好所有记录文档，供后续阶段核查之用。 七，项目核查和认证 项目业主的监测工作是否按p d d 原定的监测计划执行，仪表测量和减排量 计算结果是否准确、记录是否完整无误，都需由另一家d o e ( 不同子审定项目 的d o e ) 进行核查。项目业主根据对交易c e r s 需要，在一段时期后，可请d o e 进行核查。d o e 在通过核查后，需要另外出具一份认证报告。 八，c e r s 签发 项目业主同样需要委托d o e 向e b 申请c e r s 的签发。而d o e 则在向e b 递交的认证报告中提请c e l l s 签发。1 5 天后若e b 未作出重审的决定，则c e r s 签发成功。至此项目业主拿到被e b 承认的c e i l s ，可以和购买方进行碳交易。 l o 第2 章我国的c d m 现状 i 1 确认参与条件和模式 上 i 2 编写c d m 项目设计书 第3 章我国养殖业的现状 第3 章我国养殖业的现状 3 1 我国养殖业发展概况 3 1 1 我国养殖业概要 我国畜牧业生产自菜蓝子工程实施以来发生了巨大变化，无论是畜禽养殖 规模还是产值均发生了质的飞跃，肉类产量以每年1 0 以上递增，奶类和禽蛋递 增率也在1 0 以上。1 9 8 6 年我国的禽蛋产量首次超过美国，1 9 9 1 年肉类产量首 次超过美国，以后连续几年保持世界第一。1 9 9 7 年各种畜禽出栏数达到7 亿多 头( 大牲畜) ，1 9 9 8 我国肉、蛋、奶总产量分别高达5 5 1 4 万吨、2 2 2 0 万吨和 1 1 0 6 万吨，分别占全球肉、蛋、奶总量的2 5 6 、4 1 9 和2 0 2 。2 0 0 5 年我国 生猪肉产量5 0 1 0 6 万吨，占肉类总产量6 4 8 ，年末存栏5 0 3 亿头，其中能 繁母猪4 8 9 3 万头，当年出栏6 0 6 亿头n 5 1 。 3 1 2 我国养殖业的特点 进入9 0 年代以来，在引进国外先进技术设备和种质资源的基础上，我国畜 禽养殖业得到了迅速发展，畜禽业的集约化程度也越来越明显。其中在养猪和 养鸡业中这种集约化趋势更加明显。据统计资料，1 9 9 9 年全国出栏在5 0 头以上 的商品猪专业户和猪场已发展到8 1 2 万个( 户) ，出栏肉猪1 1 1 2 1 8 万头，占 全年全国生猪出栏总数的2 1 4 ；养殖规模在3 0 0 0 - 9 9 9 9 头的养殖场已达2 3 6 8 个，1 - 5 万头规模的养殖场6 3 5 家，5 万头以上的有6 家。广东省的集约化养猪 业已占全省生猪总量的9 0 以上，江苏省规模饲养肉猪的比例也占全省的1 9 以 上，而苏州、无锡两市规模养猪比例则高达5 5 ，肉鸡规模饲养量已占全省的 5 0 以上。1 9 9 8 年河南省各类养殖专业场( 户) 已达到5 5 万个，所出栏的生猪、 羊、牛和家禽分别占各自出栏总量的2 4 、1 6 、1 2 5 和4 0 ；存栏猪、肉牛和 肉羊分别占各自存栏总量的1 7 5 、8 2 和1 2 4 。在规模养殖蓬勃发展的基础 上，一些地方的畜牧业已步入了产业化的轨道，涌现出了一些辐射带动能力较 强的龙头企业。 总体而言，我国养殖业的发展已具有以下明显特点n 射： 1 2 第3 章我国养殖业的现状 ( 1 ) 畜禽养殖业已成为农村经济的重要支柱产业和新的经济增长点 据统计，1 9 4 9 年我国畜牧业总产值仅为3 3 7 亿元( 按1 9 5 7 年不变价格计 算) ，占农业总产值的1 2 4 ，发展到1 9 8 8 年才突破2 0 。但是，到了1 9 9 3 年 我国畜牧业总产值已达到2 6 8 6 7 7 亿元( 按1 9 9 1 年不变价格计算) ，占农业总 产值的2 7 7 ，1 9 9 5 年畜牧业产值高达6 0 4 5 亿元。河南省1 9 9 8 年畜牧业产值 占农业总产值的比重达到了3 6 1 。如河南省鹤壁市永达食业公司，年出栏3 0 万只肉鸡规模的养殖场就有1 0 0 多家，极大地促进了当地畜牧业的发展。 ( 2 ) 畜禽养殖规模和集约化程度越来越高 近十多年来，畜禽养殖业得到了巨大发展，已由过去的农村副业发展成为 独立的行业，集约化程度越来越高。从8 0 年代开始，养猪由散养开始变为集约 化饲养，并在许多大中城市( 如北京、上海、南京、广州、杭州、深圳等地) 已相继建成万头规模的养猪场。1 9 9 0 年全国2 0 万只以上的蛋鸡场已超过2 0 0 个， 年产1 0 0 万到1 0 0 0 万只肉鸡的大型肉鸡场在北京、上海、吉林、河南、辽宁等 地也相继建成投产。 ( 3 ) 畜禽养殖场逐渐成为城填的一部分 为了搞好“菜蓝子工程”，各级政府都高度重视畜牧业的发展。发展的初 期养殖场多建设在交通方便但人口较少的地区。后来，通过招商引资等途径引 进了许多发达国家的技术和设备，先后在城市郊区兴建了大批生产周期短、便 于机械化生产的大型、特大型现代化养殖场。随着城市的发展和人口的增加， 许多养鸡场已与周边村填居民区日益接近甚至已成为城填的一部分。这些集约 化养殖企业向城市近郊和人口密集的地区转移，一方面极大地改善了城填居民 的生活水平，但是另一方面由于城市周围没有充足的土地利用养殖场产生的畜 禽粪污，不仅造成资源的极大浪费，同时也产生了严重的环境污染问题。 3 1 3 我国养殖业的污染问题 以养猪场为例，1 个万头猪场，年产粪尿3 万t ，全年可向周围排放约1 0 0 - - - 1 6 0 t 氮和2 0 3 3 t 磷，如采用水冲清粪，l 头猪的日污水排水量约3 0 k g ，即1 头猪年产污l o t 。猪场粪污废水的有机物、悬浮物、氨氮含量极高，并含有大量 的病原菌和散发出浓烈的异味。猪粪尿的物质构成见表3 1 ，成猪的排泄量和污 染负荷见表3 2 。尤其在“菜篮子”工程的启动，大多规模化养猪场为了运输方 1 3 第3 章我国养殖业的现状 便、供应及时、减少成本，选择在大中城市郊区和人口稠密地区建场。由于运 输和施用不便，导致粪肥还田的困难，绝大多数养猪场的粪污水没有得到及时 处理和利用，直接排入或径流流入江河湖泊，导致水体水质的严重污染。近几 年来不断出现的畜禽疫情， 已严重影响到人类健康和社会稳定，也制约了畜禽 业的进一步发展。因此，必须对粪污水进行处理和生态化综合利用，彻底解 决规模养殖业的污染问题。 表3 1 猪粪尿的物质构成 表3 2 成猪的粪尿排泄量和污染负荷量 排泄量b o d 5 s s 项目 l d 浓度g l 负荷量g l 浓度g 几负荷量g l 猪粪 3 6 31 8 92 2 36 6 9 猪尿 351 5 4 51 4 猪粪尿63 32 0 4l1 77 0 0 冲洗水5 77 54 7 31 05 7 0 3 2 我国养殖业污染物处理现状 国内外对规模化养殖场粪水的处理方法主要有综合利用和处理达标排放两 大类。综合利用是生物质能多层次利用、建设生态农业和保证农业可持续发展 的好途径。但是，目前由于中国养殖场饲养管理方式落后，加上综合利用前厌 氧处理的不到位， 常使粪水在综合利用的过程中产生许多问题，如废水产生量 大、成分复杂、处理后污染物浓度仍很高、所用稀释水量多受季节灌溉影响等。 对于处理达标排放的来讲，虽然国内外所用的工艺流程大致相同，即固液分离 一厌氧消化一好氧处理。但是，对于中国处于微利经营的养殖业来讲，建设粪 污处理设施所需的投资太大、运行费用过高。所以中国绝大部分规模养殖场畜 禽粪便污水基本上未经处理即排放，对周围水质、空气、土壤造成了极其严重 的污染，不仅对养殖场畜牧业工作人员的身体健康产生危害，而且直接影响畜 禽养殖的防疫卫生，制约了养殖业的持续健康发展。同时，堆放的粪便产生大 1 4 第3 章我国养殖业的现状 量甲烷并排向外界大气。因此，探寻设旌投资少、运行费用低和处理高效的养 殖业粪污处理方法，已成为解决养殖业污染的关键所在。 3 2 1 养殖业污染物处理方法 一、现阶段广泛应用的主要处理工艺 ( 1 ) 厌氧、兼性氧化、曝气、氧化沟粪污处理法，其工艺流程见图3 1 。 图3 1 厌氧、兼性氧化、曝气、氧化沟粪污处理法 ( 2 ) 初沉、厌氧( 或化粪) 、还田 采用初沉、化粪、还田法，尿液和冲洗水入初沉池、化粪池后排入农田或 鱼塘，其工艺流程见图3 2 。 粪尿，冲洗水。 集水池或 泵。厌氧池或化粪池 酵解液。 农田或 初沉池酵解溢流鱼塘 图3 2 初沉、厌氧、还田法 ( 3 ) 多级沉淀、氧化塘 粪尿液和冲洗水汇入水池集水池，由泵抽入两套并联的三级沉淀池，沉淀 池内沉渣定期清理，晒干还田，溢流至氧化塘。其治理工艺流程见图3 3 。 1 5 第3 章我国养殖业的现状 图3 3 多级沉淀、氧化塘粪污处理法 ( 4 ) 好氧法 有多种好氧法被应用于处理猪场污水，如活性污泥、生物滤池、生物转盘、 接触氧化、氧化沟、s b r 、a 0 等，其大致处理工艺如图3 4 。 曝气2 0 世纪7 0 年代日本采用好氧间歇曝气技术对养猪废水进行了 有效治理、并开发出一系列相关设备。近年来澳大利亚在传统鼓风曝气装置上 又开发出简单实用的多种浅层射流曝气装置。总体而言，养殖业污染控制领域 中的好氧技术正朝着高效、实用、经济、操作简便的方向发展。 接触氧化该技术早已被用来处理各种不同浓度的有机污水，其本质是 利用填料上的微生物对有机物进行氧化分解，从而实现对污水的净化。英国近 年采用该技术对猪粪浆进行了处理，并开发出结构和性能很好的新型填料，其对 c o d 的去除率达9 0 以上，对b o d 也有较高的去除效果。 s b r序批式活性污泥法是基于传统的f i1 1 d r a w 系统改进并发展起 来的一种间歇式活性污泥工艺，近年来已被广泛用于城市污水、食品加工废水 等的处理。试验结果表明，猪粪水经过固液分离、厌氧消化两级处理后进入s b r 好氧系统，其对c o d 的去除率可达7 0 ，对b o d 的去除率可达8 0 以上，出 水可达标排放。 接触氧化和生物转盘的处理效果好于活性污泥：生物淤泥的处理效果也很 好，但易于堵塞；氧化沟、s b r 、a o 均属于改进的活性污泥法；氧化沟出水 水质好、产泥量少，可对污水进行脱氮处理，但它的b o d 负荷小、处理水量小、 占地面积大、运行费用高；s b r 法自动化控制程度高，能够对污水进行深度处 理，其缺点是b o d 负荷较小；a o 法是一种具有去除b o d 和脱氮双重作用的 1 6 第3 章我国养殖业的现状 活性污泥处理工艺。规模化养猪场日排放污水量并不很大，但有机物浓度很高， 因此选择接触氧化、生物转盘等b o d 负荷较大的好氧处理工艺较为合适。 达标废水排放叫沉淀池3 卜_ 叫混凝池卜叫好氧池3r - 叫沉淀池2r 叫好氧池2 图3 4 猪场废水好氧处理工艺流程 ( 5 ) 土地处理系统( l a n dt r e a t m e n ts y s t e m ) 土地处理系统是利用土地来净化污水，土壤之间的、孔隙具有截留、滤除 水中悬浮颗粒的性能。主要包括： 快速渗滤系统( r a p i di n f i l t r a t i o ns y s t e m s ) ，是以补给地下水，使污水再 生为目的的系统。适用于渗透性能十分良好的土壤。 慢速渗滤系统( s l o wr a t es y s t e m s ) ，适用于渗透性能良好的土壤和蒸发量 小的地区。n e l s o n ( 1 9 9 5 ) 等发现近河森林地下水中氨的去除率因土壤排水种类 及土壤排水系统在水平面下的深度而变化，与一年中的时间变化无关。更多的 研究集中于废水灌溉对土壤环境的影响。 地表径流系统( o v e r l a n df l o w ) ，适用于地面具2 8 9 6 坡度的、透水性 较差的粘土和重粘土地块，污水在地块高端散布开后，沿地面均匀漫流，在下 段设集水渠。 ( 6 ) 生物稳定塘( 氧化塘) ，是一种利用天然或人工整修的池塘进行污水生 物处理的构筑物。其对污水的净化过程与天然水体的自净过程很相似。污水中 的有机物通过水中微生物的代谢活动而被降解，溶解氧由藻类通过光合作用和 塘面的复氧作用提供或通过人工曝气法提供。 ( 7 ) 人工湿地系统，是一种模拟自然界湿地借助其生物多样性对水进行自 然净化的办法，它由水生植物、碎石煤屑床、微生物等构成。污水流经湿地发 生过滤、吸附、置换等物理过程及微生物吸收、降解等生物作用，从而达到净 化水质的目的。其流程大体为图3 5 所示。廖新悌等( 1 9 9 5 ) 研究了人工湿地对 猪场污水净化的效果，测试表明：b o d 去除率为8 8 0 4 ，c o d 去除率为8 8 5 6 ， 1 7 第3 章我国养殖业的现状 s s 去除率为9 0 7 7 ，硫化物去除率为8 8 2 9 ，铜化物去除率为9 5 7 4 ( 但 排出物中铜仍然很高，为0 2mg l 尚未达到国家排放标准，从另一方面说明， 饲料中一些微量成分过量的添加给废物处理带来了麻烦，造成环境的污染) 。 粪 图3 5 人工湿地处理猪场污水的工艺流程 ( 8 ) 还田模式 畜禽粪尿还田作肥料是一种传统的、经济有效的粪污处置方法，可以实现 畜禽粪尿零排放( 如图3 6 ) 。生猪分散户养殖或小规模集中饲养方式的粪污处 理均是采用这种处置方法。人工首先将干粪或吸收粪尿垫草清扫出畜禽舍，清 扫出的干粪外销或堆沤后生产有机复合肥。用少量的水冲洗舍中残存的粪尿并 贮存于贮粪池中，在施肥季节向农田中施用。 外销或生产 有机复合肥 图3 6 粪污还田模式工艺流程图 灌溉农田 ( 9 ) 干燥减量法 所谓干燥减量法就是将猪粪便通过干燥处理脱水，将其总量减至最低限度 的种处理方法，但干燥减量处理的资金投入大、生产成本偏高。常用的干燥 处理方法有： 自然干燥：自然干燥就是将新鲜的畜禽粪摊在水泥地面或塑料布上，随时 第3 章我国养殖业的现状 翻动，让其自然干燥。 高温干燥：畜禽粪中含水量较高，约为7 0 7 5 。有条件的可通过高温 快速干燥机进行加热，在短时间内使其含水量降到1 3 以下。此法快速，灭菌 彻底，但养分损失大，成本也高。 低温干燥：将畜禽粪运入有机械拌和气体蒸发的干燥车间，装入干燥机 中，在5 0 温度下烘干，使含水量降至1 3 以下，便于贮存和利用。 机械处理：将收集的猪粪泵入振动筛，然后通过加压使固体和液体分离。 热喷处理：这种方法公认为“爆米花”。先将猪粪便日晒，使水分含量降 到3 0 ，然后装入热喷机中，在压力为8k g ，温度为1 2 0 左右的蒸气中 蒸3 4m i n ，在压力增加至1 2k g 时，突然喷放，即成热喷猪粪，似鱼粉样， 具有消毒、灭菌、除臭、膨松、味香、适口性好等特点。 ( 1 0 ) 好氧堆肥法 好氧堆肥法是把农业有机废弃物处理成再生利用资源的一种有效办法。在 畜禽粪便处理利用方面，德国、日本、加拿大、韩国等发达国家大多数养殖场 采用无害化处理技术生产有机肥。国内过去主要利用干燥减量法处理畜禽粪便 生产有机肥，处理工艺要求资金投入大、能耗高，畜禽粪便未经腐熟，大田施 用后易引起作物“烧苗 ，制约了有机肥产业化开发，所以大多数养殖场还是 采用生粪直接施用。近几年来湖北、北京、上海等地相继开展有机肥生物发酵 菌株选育、生产工艺和肥效等研究工作，并在堆肥过程的控制参数、配套机械 装置应用及堆肥产品的腐熟指标研究等方面获得大量试验资料，部分研究结果 开始生产试用。国内目前开发应用的槽式翻堆机多为单槽旋耕式或搅拌式，堆 肥高度一般在6 0 c m 以下，处理规模常受发酵场地限制。 二、现阶段比较先进的处理工艺 随着畜牧业的发展，环境污染也日益严重，人们对各种处理工艺的研究 也日益深入，在最初的厌氧塘、化粪池、好氧系统等传统处理工艺的基础上， 近年来相继开发了一系列新型厌氧处理反应器和处理工艺。目前应用于猪场废 水处理的先进厌氧工艺有：第一代厌氧反应器的普通消化池( 沼气池)； 第 二代的厌氧过滤器、上流式厌氧污泥床；新兴起的第三代的上流污泥床一过滤 器、内循环式厌氧反应器、厌氧膨胀颗粒污泥床反应器和厌氧序批间歇式反应 器等高效生物处理工艺。 ( 1 ) 普通厌氧消化池( a n a e r o b i cd i g e s t e r ) 1 9 第3 章我国养殖业的现状 普通厌氧消化池( 沼气池) 也称完全混合式厌氧消化池( 如图3 7 ) ，是 目前应用最广的厌氧处理装置，可用于处理悬浮物固体浓度很高的城市污水、 污泥、人畜粪便、植物残体和发酵废渣等，也可用于各类有机物含量高的废水。 沼气池具有投资省、工艺简单、操作方便、产气率高等优点；但需要搅拌使池 内物料充分混合，而且处理效率不高。目前，沼气池在国内农村小型猪圈中 应用已经得到普遍推广，并成为农村“生态家园 建设的核心部分。由于适合 中国的国情，大中型沼气池也越来越多地应用于规模化猪场废水处理工程。 图3 7 厌氧消化工艺流程图 排曲 ( 2 ) 厌氧过滤器( a n a e r o b i cf i l t e r ，简称a f ) 1 9 6 9 年由美国斯坦福大学m c c a r t y 等首先提出厌氧过滤器，2 0 世纪8 0 年 代初以来，a f 在美国、加拿大等国被广泛应用于处理各种有机废水。我国于2 0 世纪7 0 年代末期开始引进并进行了改进。a f 是一种内部填充有微生物载体的 厌氧生物反应器，利用附着生长在填料上和填料间隙的微生物吸附降解有机物， 并产生沼气。a f 较传统厌氧反应器，容积负荷和处理率提高，并在常温下可以 处理低浓度废水。但由于容易出现堵塞问题，并且因