【《养殖场废弃物处理系统环境影响评价分析案例》5300字】

养殖场废弃物处理系统环境影响评价分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u14763养殖场废弃物处理系统环境影响评价分析案例 1300931.1环境影响评价结果和分析 169871.1.1全球变暖潜势 1137761.1.2环境酸化潜势 2151531.1.3富营养化潜势 39461.1.4化石燃料消耗潜势 4230311.2综合环境影响分析 5232321.3贡献度分析 6217091.4综合水消耗指标分析 771341.5环节优化和技术改进 8265461.6研究结论 91.1环境影响评价结果和分析1.1.1全球变暖潜势图SEQ图\*ARABIC4养殖场两废弃物处理系统全球变暖潜势（GWP100）Figure5Globalwarmingpotentialofthetwosystems（GWP100）养殖场废弃物处理两系统均呈现正的全球变暖潜势，每千头猪的废弃物处理过程中，LC系统全球变暖潜势为319.7732KgCO2-eq，AI系统为2351.333KgCO2-eq。其中养殖场废弃物处理系统中五个阶段均增加全球变暖潜势；避免无机肥的施用和能源利用阶段因减少二氧化碳和氮氧化物的排放，全球变暖潜势为负值。两系统内各阶段之间差异很大，尤其是前处理阶段，AI碳排放量为LC的62.53倍，其中前处理阶段的AI深坑储存排放的CH4和NH3是主要贡献者。前处理阶段，LC为干清粪模式，固体粪便在少水条件下室内储存后运出，液体粪便短暂停留即进入厌氧消化反应器，减少了曝露空气的时间。AI系统水冲粪模式，粪污深坑储存，温度高且为厌氧环境，其可挥发性固体物质浓度高造成甲烷大量排放（IPCC,2006）。LC系统，室外覆盖储存阶段氮氧化物的排放增加了全球变暖潜势。室外储存阶段，LC固态粪便堆肥储存，AI沼液沼渣（混）因厌氧发酵产气效率高，消耗了大量可挥发性固体，且在室外储存阶段露天堆制并且存在天然硬皮覆盖，故氮氧化物排放量低（LCN2O:AIN20=2.926:1）。AI深坑储存排放大量甲烷和氨气，可见不添加底物进行发酵，任由其深坑堆制只会产生氮素流失和二氧化碳排放。故优化改进应合理减少粪污贮藏时间，或者加盖储藏，避免气体逸散。1.1.2环境酸化潜势图SEQ图\*ARABIC5养殖场两废弃物处理系统环境酸化潜势Figure6Environmentalacidificationpotentialofthetwosystems养殖场两废弃物处理系统不同程度增加酸化效应，其中LC系统为9.161054KgSO2-eq，AI系统为20.08534KgSO2-eq。AI系统酸化污染严重的阶段是前处理阶段和还田阶段，可见粪污的深坑储存，其处于液封厌氧环境，微生物发酵会产生大量的氨气逸散到空气中。而且在沼肥还田阶段大量氮氧化物和氨气释放也会造成酸化效应。两系统还田过程中，LC沼液和AI沼渣沼液（混）中的氨气排放主要由总有机氮含量决定，而厌氧发酵中氨化反应让总有机氮在总氮中占比不同程度增加，故LC沼液和AI沼渣沼液（混）氨气排放增加。且LC沼液滴灌还田有着一定的减氮作用，故其酸化效应较AI沼液有一定程度的削减。两系统在前处理阶段都应减少发酵副产物和气体逸散，在沼肥还田阶段都应合理堆制，减少气体逸散，如对沼液的储存应加盖遮蔽，对固体堆肥应勤翻肥制肥。此外，储存阶段也存在潜在渗流污染，应合理储藏，减少下渗。1.1.3富营养化潜势图SEQ图\*ARABIC6养殖场两废弃物处理系统富营养化潜势Figure7Eutrophicationpotentialofthetwosystems养殖场废弃物处理两系统均增加富营养化潜势（EP），其中LC系统为2.35KgPhosphate-eq，AI系统为1.22KgPhosphate-eq，特别是氮氧化物和氨气的贡献明显，其中尤其关注沼肥还田阶段中磷元素的淋失，对此可进行减量施肥，避免大面积铺肥，从而削减磷的流失。综上可见同一气体对多个环境效应产生影响，大多集中在前处理、室外储存和沼肥还田阶段。可见猪粪污的含氮量和挥发性固体量大，极易出现氮氧化物、甲烷和氨气的逸散，增加环境影响风险。在前处理阶段，厌氧环境和高温长时间堆制是环境影响的根源，室外存储阶段的减排则要回溯前期厌氧发酵阶段甲烷的生产过程，提高发酵产气效率，充分消耗可挥发性固体。沼肥还田阶段要深翻，减量多次追肥，减少磷的淋失，在沼肥归田替代无机肥料和沼气发电减少火力发电的两避免过程中，两系统环境影响潜势均为负值。沼气发电反馈猪场，减少新疆高能耗火电的使用量；同时沼肥还田代替了无机肥料，避免了施用过程中的气体排放。1.1.4化石燃料消耗潜势图SEQ图\*ARABIC7养殖场两废弃物处理系统化石燃料消耗潜势Figure8Fossilfuelconsumptionpotentialofwastedisposalsystemsinlivestockfarms由图8可见，养殖场废弃物处理两系统均产生正向的化石燃料消耗潜势（ADPfossil），其中LC系统为667.75MJ，AI系统为141.58MJ，AI系统的化石燃料消耗潜势（ADPfossil）最低。其中前处理环节，LC系统为57.60MJ·t-1，AI系统为187.20MJ·t-1，AI系统耗电量大，与其使用电力设备抽泵沼液回流冲洗有关。厌氧发酵阶段，二者化石燃料消耗潜势（ADPfossil）趋近。而差异化环节是避免能源使用阶段，AI系统化石燃料消耗潜势为-783.62MJ，较之LC系统的-307.85MJ，有效补偿化石燃料的消耗，实现最终整体AI系统的化石燃料消耗潜势（ADPfossil）的降低。可见AI系统的沼气产气量大，发电效率高，沼气发电能避免能源的使用，降低化石燃料消耗潜势。AI系统自动化发酵设备能有效提高发酵速度，提升产气效率，对于化石燃料的消耗起到很好的补充效应，有效节能减排，补偿火力发电的环境影响，故AI系统的自动化发酵设备能在避免能源生产使用这一环节中降低环境影响潜势。1.2综合环境影响分析图SEQ图\*ARABIC8养殖场废弃物处理两系统综合环境影响Figure9ComprehensiveEnvironmentalImpact（CEI）oftheTwoSystems据图9可见，LC系统的综合环境影响（ComprehensiveEnvironmentalImpact,CEI）更小，是更符合绿色可持续发展目标的生产模式。AI系统的综合环境影响是LC系统的2.48倍，特别是在环境酸化（AP）和温室气体排放（GWP）两项环境影响类型中。在温室气体排放（GWP）方面，AI系统是LC系统的7.36倍。在环境酸化（AP）方面，LC系统的比AI系统降低52.33%。其中，贡献度最高的是环境酸化（AP）影响类型，其对氮氧化物和氨气敏感。而前处理阶段则是氮氧化物和氨气排放的高峰环节。其次是全球变暖影响类型，其对氨气和氮氧化物敏感，前处理阶段和室外储存阶段分别是AI和LC系统的关键环节。1.3贡献度分析GWPAPEPADPfossilLGWPAPEPADPfossilLCAILCAILCAILCAI图SEQ图\*ARABIC9养殖场废弃物处理两系统各阶段环境影响类别贡献度Figure10Contributionofenvironmentalimpactcategoriesineachstageofthetwosystems将两系统五个环节四种环境影响类型进行各环节的贡献度分析，进而识别两系统在各环境影响类别中的关键环节和关键物质。两系统厌氧发酵均为其化石燃料消耗的关键环节。LC系统的全球变暖潜势的关键环节为室外存储过程，贡献率达60.89%，其中N2O为关键物质，环境酸化和富营养化潜势都是沼肥还田作为关键环节。而环境影响潜势最大的AI系统在全球变暖、环境酸化和富营养化潜势中都是前处理作为关键环节，其关键物质均为氨气和氮氧化物。可见养殖场废弃物处理过程中，关键环节是前处理阶段，关键物质是氨气和氮氧化物。1.4综合水消耗指标分析图SEQ图\*ARABIC10养殖场废弃物处理两系统消耗水、补偿水和综合水对比Figure11Comparisonofwaterconsumption,compensationwaterandintegratedwaterofthetwosystems图11可见，两系统各阶段水消耗量综合对比研究中，每处理千头猪废弃物，LC系统消耗水8.8t，AI系统6t，较之降低31.82%；LC系统补偿水8.50t，AI系统1.89t，较之降低42.45%；LC系统综合水0.30t，AI系统1.11t，较之增长了2.69倍。由此可见，虽然LC系统前期直接耗水量巨大，但是沼液滴灌还田的补偿水弥补了精细化沼气工程的水消耗，导致LC系统综合水消耗量最小，节水效益显著。图12可见，两系统在各阶段的消耗水和补偿水对比研究。消耗水的关键环节是前处理阶段，主要源于冲洗水在夏季高温环境中消耗量剧增。LC系统消耗水8t，AI系统6t，降低了25%。AI系统前处理阶段耗水量少的原因在于其利用沼液回流冲洗粪污，节约水资源。补偿水的关键环节是避免无机肥使用阶段。避免无机肥施用阶段中，LC系统补偿水8.24t，比AI系统增多了91.50%，约增多一倍之多。这因为LC沼液滴灌还田的水分利用率高，水资源补偿效应显著。避免能源生产使用阶段的水补偿作用源自沼气发电的能源节水效应。AI系统发电量高，水补偿作用显著，沼气发电补偿用水量达0.65吨，是LC系统的2.5倍之多。可见自动化厌氧发酵设备是能显著增加产气效率和发电效率，进而减少火力发电，有助于节能节水。图SEQ图\*ARABIC11养殖场废弃物处理两系统各阶段水消耗量对比Figure12Comparisonofwaterconsumptionineachstageofthetwosystems1.5环节优化和技术改进养猪场废弃物处理模式的各个环节有待优化以减少环境影响，促进系统向绿色节水、可持续发展方向转型升级，见表15。表SEQ表\*ARABIC5养猪场废弃物处理工程的低碳发展优化改进措施Table15Optimizationandimprovementmeasuresforlowcarbondevelopmentofpigfarmwastedisposalproject阶段环节优化优化依据前处理1.干清粪，干粪暂时储存。2.粪污深坑储存，深坑加盖（稻草、塑料膜或油类物质）。LC干清粪模式，减少曝露和副反应，LC碳排35.035＜AI碳排2190.9（单位KgCO2-eq）。厌氧发酵1.一体化控温厌氧发酵（太阳能保温+地下管网保温+沼气冬季供热）；优良接种物；合理持续供料，维持最佳进料浓度；驯化解决氨抑制。2.沼气干燥脱硫。3.沼液沼渣固液分离。AI一体化发酵装置，产气发电效率高。AI产气44＞LC产气112（单位Nm3）。LC沼液沼渣固液分离，利于后续沼液滴灌还田。室外储存1.干粪沼渣露天堆肥，防渗流，勤翻动。2.沼液露天储存，防渗流。室外储存阶段，避免渗流污染。沼肥还田1.干粪沼渣播撒还田，快速翻土和深层注入，减量施肥。2.沼液过滤滴灌还田，沼液过滤消毒净化、重金属除污和添加无机盐。LC沼液滴灌还田，综合水分利用率高。LC沼液61.8%＞AI沼液渣（混）32.4%。沼气发电脱硫标准，减少泄露。沼气脱硫，减少SO2释放。前处理阶段要采取干清粪模式，对剩余粪污快处理，稳存放，因为其直接影响后面环节的反应底物和条件，可对其深坑加盖（稻草、塑料膜或油类物质）来阻挡气体排放。厌氧发酵阶段应选取优良的接种物，缩短启动时间，提高甲烷的产量质量。合理持续供料，维持在最佳进料浓度，用驯化等手段解决氨抑制，并合理调控PH值减少游离氨。此外要考虑厌氧发酵过程中酸化阶段可能产生的H2S，光化学氧化后催化氧化产生SO3，故要沼气干燥脱硫。最后为提升产气效率应采取自动化厌氧发酵模式，节能节水。室外储存阶段应做好防渗流工作，避免通过土壤渗透污染区域内的浅层地下水或沿地表径流污染地表水体ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>刘畅</Author><Year>2017</Year><RecNum>601</RecNum><DisplayText>(刘畅and涂国平,2017)</DisplayText><record><rec-number>601</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="xztazex21ts90oe9epep9r5hwrpt5rxtxt9d"timestamp="1620234057">601</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>刘畅</author><author>涂国平</author></authors></contributors><auth-address>南昌大学管理学院;南昌大学中国中部经济社会发展研究中心;</auth-address><titles><title>农村沼气工程能源消耗及环境影响的LCA分析</title><secondary-title>西南师范大学学报(自然科学版)</secondary-title></titles><periodical><full-title>西南师范大学学报(自然科学版)</full-title></periodical><pages>47-53</pages><volume>42</volume><number>06</number><keywords><keyword>环境影响分析</keyword><keyword>能源消耗</keyword><keyword>LCA分析</keyword><keyword>沼气能源</keyword></keywords><dates><year>2017</year></dates><isbn>1000-5471</isbn><call-num>50-1045/N</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>（刘畅和涂国平,2017）。另外应减少露天曝露的时间，合理堆肥，勤翻，因为堆肥渗流对富营养化影响巨大ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Prapaspongsa</Author><Year>2010</Year><RecNum>317</RecNum><DisplayText>(Prapaspongsaetal.,2010a)</DisplayText><record><rec-number>317</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="xztazex21ts90oe9epep9r5hwrpt5rxtxt9d"timestamp="1574256821">317</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>TrakarnPrapaspongsa</author><author>PerChristensen</author><author>JannickH.Schmidt</author><author>MikkelThrane</author></authors></contributors><auth-address>AalborgUniversity,DepartmentofBiotechnology,Chemistry,andEnvironmentalEngineering,Sohngaardsholmsvej57,9000Aalborg,Denmark;;AalborgUniversity,DepartmentofDevelopmentandPlanning,Fibigerstræde13,9220Aalborg,Denmark</auth-address><titles><title>LCAofcomprehensivepigmanuremanagementincorporatingintegratedtechnologysystems</title><secondary-title>JournalofCleanerProduction</secondary-title></titles><periodical><full-title>JournalofCleanerProduction</full-title></periodical><volume>18</volume><number>14</number><keywords><keyword>Pigmanure</keyword><keyword>Integratedtechnologysystems</keyword><keyword>Anaerobicdigestion</keyword><keyword>Combustion</keyword><keyword>Spreadingtechniques</keyword></keywords><dates><year>2010</year></dates><isbn>0959-6526</isbn><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>（Prapaspongsaetal.,2010）。沼肥还田阶段，对于干粪和沼渣的播撒还田，首先要用快速翻土和深层注入的方法替代传统的播撒方式，从而减少氨气的排放，另外要合理减量施肥，减少磷的淋溶对环境的影响；对于沼液过滤的滴灌还田，则要考虑沼液的过滤消毒净化和重金属除污。沼气发电首先要脱硫达到标准，此外要减少因装置造成的沼气泄露。1.6研究结论在两养殖场废弃物处理系统对比研究中，环境酸化（AP）、全球变暖（GWP）和富营养化（EP）分别为主要环境影响类型。主要由于氮氧化物在前处理阶段的储存和堆肥阶段的排放导致。系统关键环节是前处理和室外储存阶段，关键物质是氨气和氮氧化物。在综合环境影响分析中，LC系统综合环境影响较小，AI系统的综合环境影响（CEI）是LC系统2.48倍，其中贡献度最高的环境影响类型是环境酸化（AP）和温室气体排放（GWP）。在养殖场废弃物处理系统节水效益评价研究中，LC模式更符合节水标准。对比分析消耗水、补偿水和综合水，LC系统虽然前期直接耗水量巨大，但是沼液滴灌还田的补偿水弥补了精细化沼气工程的水消耗，导致LC系统综合水消耗量最小，综合节水效益显著。AI系统也存在节水效应，主要体现在：前处理阶段利用沼液回流冲洗粪污，消耗水降低；避免能源使用阶段，发电量高，其上溯能源节水效应显著，补偿水高于LC系