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畜禽糞便是畜禽排泄物的總稱，是糧食、農作物、秸稈和牧草等形態生物質的轉化形式，主要包括畜禽排出的糞便、尿及其與雜草和沖洗廢污水的混合物。隨著國家政策的大力扶植和養殖業技術水平的不斷提高，我國畜禽飼養量不斷增加，畜禽糞便排放量也必然增加，由此造成的環境污染將會更加嚴重。

沼氣是有機物經微生物厭氧消化而產生的可燃性氣體，由于這種氣體經常產生于沼澤地和池沼中，因此稱為沼氣。沼氣是多種氣體的混合物，其中甲烷(CH₄ )含量通常在55%～70%之間，其余為二氧化碳和少量的氮、氫和硫化物，是一種良好的氣體燃料，其特性與天然氣相似，可以完全代替汽油或柴油進行發電。隨著大型沼氣工程的大量建設和沼氣綜合利用的不斷發展，沼氣發電技術逐漸被廣泛利用，這種技術是將厭氧發酵處理產生的沼氣用于裝有綜合發電裝置的發動機上，以產生電能和熱能。沼氣發電技術是實現畜禽糞便、農作物秸稈、有機生活垃圾以及生活污水等各類生物質資源能源化利用的有效途徑之一，具有高效、節能、安全和環保等綜合效益。

1 畜禽糞便處理的必要性

隨著人們生活水平的不斷增加，人們對畜禽產品的需求量不斷增大，國家興建了許多集約化的畜禽養殖場，由此產生了大量的畜禽糞尿不經處理就排放到環境中，不僅污染了地表水和地下水，而且也會導致病原菌的擴散，對畜禽及人類的健康構成威脅，因此，變廢為寶，將畜禽糞便無害化和資源化，最大限度地滿足環境的可接受性和經濟上的可行性，成為人們追求的目標。

1.1 對土壤的影響

畜禽糞便中富含有農作物生長所需的營養元素，如有機物和氮、磷、鉀等養分，還含有鈣、鎂、硫等多種礦物質及微量元素，在滿足作物生長需要的同時， 對提高土壤肥力 改良土壤性質和增加作物產量都有很好的作用。

但由于畜禽糞便的產生量過大，如大量使用糞便作為肥料會危害農作物土壤 表面水和地下水水質 2003 年全國畜禽糞便產生量約31． 9 億t， 超過農業廢棄物的 60%，是工業廢棄物的3． 2倍，且畜禽糞便中含有大量的氮 磷 鉀和部分重金屬元素，處理不當容易造成對土壤 水源空氣的污染， 危害人類健康。

1.2 對水體的污染

畜禽糞便淋溶性極強，遠遠超過化肥的淋溶性，若不及時采取措施， 便會污染地表水， 進而通過土壤滲濾污染地下水，畜禽糞便中含有大量的有機物氮、磷、鉀等營養元素，同時含有大量的致病菌等污染物，還伴有惡臭氣味我國每年畜禽糞便總量超過10億 t，其中有25%的畜禽糞污流失到水體中未經處理的高濃度有機廢水的集中排放，大量消耗水體中的溶解氧， 使水體變黑發臭；水中N、P等營養物促使水體富營養化，或使地下水中的硝態氮或亞硝氮濃度增高，這些因素是造成江河湖泊水體污染的重要原因之一。

1.3 對空氣的污染

畜禽糞尿中含有碳水化合物和含氮有機化合物，在有氧和無氧條件下都可分解有機碳水化合物在有氧條件下分解生成二氧化碳和水并釋放熱能，在無氧條件下分解不完全，產生甲烷、有機酸和各種醇類，這些物質略帶臭味和酸味。

氮沉降是構成當前環境危害的重大因素，它可造成酸雨、水體富營養化，甚至導致同溫層臭氧濃度的變化。

畜禽糞便大量堆積發酵產生的有害氣體，含有氨、硫化氫、甲基硫醇等，嚴重影響空氣質量。這些氣體不僅使人產生不愉快的感覺，而且引起家畜的呼吸道疾病，使動物的免疫力下降，影響畜禽產品質量。

1.4 造成寄生蟲、有害微生物的傳播

畜禽糞便中含有大量的病原微生物和寄生蟲卵，如不及時處置，會滋生蚊蠅，使環境中的病原種類增多，病原菌和寄生蟲蔓延、這些病原微生物和寄生蟲卵進入水體，會使水體中病原種類增多，菌種和菌量加大，且出現病原菌和寄生蟲的大量繁殖和污染，導致水傳染病的傳播和流行，特別是在人畜共患病時，會引發疫情，給人、畜帶來災難性危害。

1.5 藥物殘留污染

畜禽在養殖過程中都需要添加飼料，飼料中通常添加一定量的藥物添加劑，添加劑的過度使用和濫用藥物添加劑的現象越來越普遍，許多藥物添加劑會隨畜禽尿液排出，混合在糞便當中這種糞便廢棄物若不經任何有效處理就作為肥料施用，其中的藥物添加劑被植物吸收后殘留在其組織中，最終會對人畜產生毒副作用

2 畜禽糞便沼氣發電技術的行業現狀

沼氣發電始于上世紀70年代初期，沼氣發電一個系統工程，它包括沼氣生產，沼氣凈化與儲存，沼氣發電及上網等多項單元技術的優化組合

2.1 國外沼氣發電技術現狀

沼氣發電行業在國外發達國家受到了廣泛的重視和積極的推廣，如美國的能源農場。德國的可再生能源促進法的頒布，日本的陽光工程，荷蘭的綠色能源等。德國是目前世界上沼氣工程發展最為成功的國家之一，在該國《可再生能源法》等相關法律、法規的引導和刺激下，沼氣主要用于發電上網。截止至 2008 年，德國已建成沼氣工程3900處，總裝機容量達1400MW，其中裝機容量在2MW 的沼氣廠有40家，最小裝機容量為50kW。美國在沼氣發電領域有許多成熟的技術和工程，處于世界領先水平，裝機容量已達7.5MW，現有61個填埋場使用內燃機發電。捷克Tedom 公司生產的燃氣內燃發電機目前已遍布歐洲地區，其產品的顯著特點是將發電、供熱于一體，機體內部包含了發動機、發電機，余熱回收換熱裝置，及自控系統。

2.2 我國畜禽糞便沼氣發電技術現狀

沼氣發電行業在我國起步于20世紀80年代初期，有30年的歷史，在這期間，我國有大量的技術人員對沼氣發電技術進行研究及沼氣發電設備的開發。1998 年全國沼氣發電量為1，055，160kW·h在此期間，先后有一些科研機構進行過沼氣發動機的改裝和提高熱效率方面的研究工作。2003年我國已有100多個沼氣發電項目，裝機容量達3936kW北京高碑店污水處理廠采用的就是沼氣內燃發電機組，其中有7臺進口發電機組，3臺500 kW的山東勝動機械廠生產的發電機組。

3 發展沼氣發電需要解決的問題

3.1 發電機技術問題

我國對沼氣發電機的研究起步較晚，初期主要是改裝小功率內燃機為雙燃料式或全燒沼氣式沼氣發動機90年代中期以后，隨著一些大型沼氣工程、垃圾填埋場的建成，沼氣發電已具有穩定的充足的氣源，促成了沼氣發電技術研究的逐步深入，使沼氣發動機的性能得到較大改善，發電機組的單機功率也有所增大不過，目前國內已在使用的國產沼氣發電機組，在燃料發電效率上以及部分零件壽命上與國外先進機組相比有一定差距，從而影響其發展進程。

3.2 發電機余熱利用效率低

沼氣發電機在發電的同時，產生出大量的熱量，煙氣溫度一般在550℃左右 通過利用熱回收技術，將燃氣內燃機中的潤滑油 中冷器 缸套水和尾氣排放中的熱量充分回收利用，一般從內燃機熱同收系統中吸收的熱量以90℃的熱水形式供給熱交換部分使用，用于冬季采暖以及生活熱水。據有關資料表明，效率較高的沼氣發電機，只能把沼氣總含能量的30%左右轉化為電能，并可把總含能量的40%左右以余熱的形式回收，其余的能量以各種形式被損失掉，如果將這部分損失掉的能量加以充分回收利用，將為我國北方發展沼氣工程提供有力的技術保障。

3.3 市場法規不夠規范

沼氣作為一種新興能源正被各個國家重視，但由于我國起步較晚，致使沼氣發電技術相對落后，使沼氣發電市場不規范，沒有相應的較為完善的行業標準，也不利于其商業化開發和利用由以上分析可以看出，采用厭氧發酵技術生產沼氣能源是處理大型養殖場畜禽糞便的國際主流方法，但由于我國發展沼氣發電起步時間較晚，技術相對落后，導致我國沼氣發電技術相對落后隨著國家的重視，加之國內許多科研學者加大對這一行業的研究，在原料供給、設備技術研發、沼氣產量等發面都會得到提升，這將會使沼氣發電行業有大的發展。可想而知，在若干年后，我國也會出現國際沼氣發電行業先進國家的情景。可以預見，沼氣發電產業的形勢越來越好，發展空間越來越大。