111-6.19规模化猪场废弃物减量化、资源化综合治理技术研究与示范

国家科技支撑计划项目

建 议 书

项目名称：规模化猪场废弃物减量化、资源化

综合治理技术研究与示范

建议单位：湖北省科学技术厅

二○○八年六月十五日

项目概况表

项目名称 经费需求 实施周期 规模化猪场废弃物减量化、资源化综合治理技术研究与示范 0.24（亿元） 3（年） 其中国拨0.12（亿元） ■重大项目 □重点项目 □能源 □资源 □环境 ■农业 □材料 □制造业 □交通运输 所属领域 □信息产业与现代服务业 □人口与健康 □城镇化与城市发展 □公共安全与其他社会事业 □明确列入《纲要》环境领域综合治污与废弃物循环利用优先主题 项目与《纲要》的衔接性 □基本属于《纲要》 领域 优先主题的范畴 □其他（请说明） 项目与重大工程、重大装备、□是 工程的关键配套技术 行业重点业务□没有明确的依托工程 工作或引进消化吸收项目的□其他（请说明） 结合性 项目与部门□需求提出单位：湖北省科技厅 （地方）科技□其它（请说明） 需求的衔接 创新类型 □原始创新 ■集成创新 ■引进消化吸收再创新 明确列入《纲要》农业领域农林生物质综合开发利用优先主题 项目完成时的□形成自主研发能力 ■形成规模生产能力 应用类型 ■局部试点示范 □较大范围推广应用 项目组织单位牵头组织单位建议：湖北省科学技术厅 的建议 其他组织单位建议： 编写说明

1．项目建议应符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》（以下简称《纲要》）重点领域及其优先主题的任务，支撑实施最新或国家重大战略部署，并符合《国家科技支撑计划管理暂行办法》规定的立项要求。

2．各有关部门、地方及有关单位结合本行业、本地区等发展需求，提出项目建议，正式行文并同时通过科技部门户网站（www.most.gov.cn）上的“国家科技计划项目申报中心”报送科技部。

3．报送项目建议书时，应一并附上《国家科技计划项目概算申报书》。

一、项目立项的必要性及需求分析

1、项目技术攻关的必要性和当前经济社会发展急需的程度

中国是生猪生产大国，2006年生猪出栏达6.8亿头，生猪养殖场（年出栏50头以上）183万个，规模化生猪养殖场（年出栏3000头以上）6354个，占世界总量的50%以上，猪肉消费占我国肉类消费的67%左右。特别是近期的猪肉价格上扬，加快了养猪业迅猛发展，而规模化养猪业为保障食物安全、改善人民生活、农业增效、农民增收等都做出了重大贡献。养猪业已成为我国农业和农村经济的支柱产业。

然而，在规模化、集约化养猪业的不断发展同时，生猪生产与资源环境之间的矛盾日益尖锐，养猪废弃物已成为一大公害，极大地制约了养猪业的发展。如何从根本上缓解生猪生产与资源环境约束矛盾，建立循环可持续的适应不同规模不同地区的养猪污染物处理及资源化利用模式，有效减少养猪粪便对农村造成的环境污染压力，切实推进资源节约、环境友好的现代农业发展和新农村建设，已成为当前亟待研究和解决的重大课题。

在全国农业和农村经济发展第十一个五年规划中，中央提出要把“发展农村循环经济，转变农业增长方式，降低农业生产成本”作为基本任务，并将“大力推进节地、节水、节肥、节药、节种、节能，发展低投入、低消耗、低排放和高效率的农业循环经济”作为解决“三农”问题的基本方针。全国畜牧业发展第十一个五年规划中指出，“坚持经济、社会、生态目标并重，大力发展以秸秆养畜、畜禽粪便资源化利用为核心的循环经济。” 在2007年7月和12月，国务院两次紧急下达了关于促进生猪生产发展稳定市场供应的意见，明确提出要搞好生猪养殖的治污减排工作，支持规模场、养殖小区的粪污处理和沼气池等基础设施建设。

养猪业排放的废弃物具有排放量大、有机物浓度高、氨氮和磷含量高、等特点，这些废弃物既是环境的污染源，也是农业的资源。

排放量大、有机物浓度高：我国目前畜禽养殖业COD的排放量远远超过工业与生活污水的排放量之和，成为首要有机物污染源。据测定一个干清粪工艺的万头猪场年排粪量4000吨左右，年猪尿污水排放量20000吨左右，废弃物的排放当量相当于一个5－8万小城镇人口的污染排放当量。

氨氮和磷含量高：在生猪养殖过程中，只有80%的饲料能被食用，而其中又只有30-40%的氮磷营养元素能被有效吸收，投料70%以上的氮磷被排出。一个万头猪场每年通过粪污排出氨氮约21吨和磷约17吨。

环境污染源:猪场废弃物中的高浓度有机物和高氨氮造成水体污染和营养化，同时粪污中还含有大量病菌、寄生虫卵，加之猪场散发的恶臭等，所有这些污染物对大气、水体、土壤都会造成严重污染，极大地制约着养猪业的可持续发展。

农业资源:粪便中含有大量的生物质和丰富的氮、磷等营养物质，是宝贵的生物质资源。一个万头猪场的废弃物潜在资源，可年生产沼气约73万立方米，折原煤近880吨，是很有价值的生物质能资源。一个万头猪场的废弃物潜在的有机肥和各种堆肥可替代部分化肥，年减少化肥使用量1000-1500吨。

多年来我国投入了大量的人力、物力、财力治理养猪污染和资源利用废弃物，也建造了一些综合治理工程。但是多数规模化养猪场仍然没有足够的环保配套设施和资源化利用设施。而现有的处理工艺和资源利用技术往往存在一些问题，如：

（增加与收运集中处理的现状问题和空白点）

（1）被动式处理养猪废弃物的模式，缺乏源头减量化技术。 （2）技术单一、缺乏多种技术有效集成、不能同时去除养猪废弃物中多种污染物，不能系统的进行资源化利用。

（3）大型工业化立式沼气池常常存在装臵建设成本高、运行维护费用高等问题。

（4）现有的养猪污水处理技术存在建设和运行成本高、维护费用高，只注重去除氮、磷，不能有效回收其营养物质。

（5）污水还田模式（直接施用于土地）存在土地使用面积大、病源微生物传播和臭气污染、有毒有害物质在土壤中的累积等问题，对环境的污染风险大。

（增加与收运集中处理的现状问题和空白点）

（6）猪粪有机肥无害化程度不高，产品质量不稳定；养猪业和农肥生产业缺乏有效的合作经营机制。

针对上述问题，本项目将国内相对成熟的单元技术进行优化整合，开展技术集成创新，形成符合低利润养猪行业推广采用的污染治理和资源化综合利用成套组合技术，包括养猪污染源头减量控制技术；沼气-堆肥组合技术、高附加值生物有机肥和沼气等资源利用技术；低成本污水处理技术等，达到减量显著、经济高效、能耗低、少维护、多功能综合治理的目的，从根本上解决养猪业环境污染和资源利用的问题，为农牧业发展和新农村建设奠定工程技术基础

项目与《纲要》优先主题的衔接性：本项目立足猪场废弃物减量化、资源利用和综合治理，与《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》中提出的农业领域农林生物质综合开发利用，生态农业技术与模式，综合治污与废弃物循环利用等优先主题直接衔接。《湖北省“十一五”科技发展规划纲要》也明确将畜禽养殖业废弃物综合利用关键技术列为优先主题。国家环保部己将畜禽污染防治作为当前乃至今后几年内的重点工作之一，在己颁布的《畜禽养殖污染防治管理办法》中明确提出了“畜禽养殖污染防治实行综合利用优先，资源化、无害化和减量化的原则”。

项目与地方需求的结合度：湖北省是我国养猪大省和种猪科技

强省，2006年全省养猪业产值（按当年价计算）达到357.21亿元，占畜牧业产值的62.1%；全省猪肉产量为256.47万吨，占全省肉类总产量的78.1%。2007年湖北省生猪出栏3790万头，存栏2705万头，是我国生猪养殖主产区之一。万头以上的规模猪场500个左右，3000头至10000头的猪场近900个，规模化养殖出栏量占总出栏总量的38%。全省猪场年排粪量2000万吨左右，年猪尿污水排放量1.15亿吨左右。但与之配套的环境处理技术、设施严重滞后，无害化处理率不足10%。规模化畜禽养殖所造成的环境污染问题已日益突出，特别是大中型养猪场，由于其粪便排放量大，造成严重的空气和水体污染，直接影响到畜产品质量和人畜安全，制约着湖北省生猪产业的可持续发展。

因此，针对湖北省生猪产业发展的优势地位，如何解决养猪废弃物污染治理及资源化利用问题，缓解生猪产业发展与资源环境的矛盾，促进湖北生猪产业又好又快发展，已成为亟待要破解的课题。2007年武汉城市圈成为“全国资源节约型和环境友好型社会建设综合配套改革试验区”，启动本项目能直接为“两型社会”建设提供一个改革试验典型案例。

2、分析说明项目实施能够产生的重大经济、社会效益

养猪废弃物排放量大，污染负荷高，若单纯以处理为目的，建设投资和运行费用高，企业负担重。本项目立足于养猪场废弃物的减量化、资源化、无害化，以污染物的综合治理以及废弃物的资源化利用为目的，对国内外先进技术进行集成创新，采用养猪废弃物源头减量，利用废弃物生产沼气和生物有机肥、基于低成本回收氮、磷的污水处理等，建立几种不同综合治理模式的工程示范，以及适应不同条件的多元化资源化技术的优化集成，在解决养猪废弃物污染题的同时，又

生产出优质的绿色生物有机肥、清洁能源，还能增加养猪业的收入用以补贴污染治理的运行费用。项目实施不仅具有重大的环境社会效益，而且能够取得一定的经济效益，为湖北省集约化、规模化养猪业的可持续发展和循环经济模式的尽早建立，提供切实可行的路径和解决方案。

本项目实施后，将基本解决重点区域养猪场对周围环境的污染问题，明显改善项目实施区农业生产和人民生活的环境质量，有利于推进资源节约型、环境友好型新农村建设；有利于转变湖北省生猪产业发展方式，提高生猪产业市场竞争力，促进生猪产业的可持续发展，有力推动项目所在地农村经济和相关行业的发展。项目实施具有显著环境效益、社会效益和一定的经济效益。

二、项目目标及主要任务

1．主要目标

依据“减量化、资源化、无害化”的原则，产学研结合，通过规模化猪场废弃物减量化、资源化综合治理关键技术研究与集成创新，开发出低成本、少维护、低能耗、经济有效的成套技术及设备，形成适应不同地区、不同规模、不同模式的废弃物综合治理示范工程及其相应技术标准，为规模化养猪场废弃物综合治理与资源化利用提供技术支撑。

2．研究与开发任务与内容

开展生猪养殖废弃物源头减量及生物发酵床养殖、大型化全量废弃物沼气能源利用、区域型生物有机肥制备及配套的污水达标处理等三种模式的关键技术研发与集成创新，形成低成本、少维护、低能耗、经济有效的综合治理成套技术及设备，建立相应的示范工程及技术标准。项目设臵三个专题，各专题研究重点与开发内容分述如下。 专题一：废弃物源头减量和生物发酵床养猪技术集成与示范

通过生猪粪污排放减量控制与生物发酵床养猪技术的研究、集成与组装，建立不同地区、不同层次、不同规模养猪场进行不同标准的废弃物减量化和生物发酵床养猪技术典型示范。

1）技术路线

通过生猪粪污排放减量控制与生物发酵床零排放养猪技术的研究、集成与组装，针对不同地区、不同层次、不同规模养猪场进行不同标准化的废弃物减量化和生物发酵床养猪技术典型示范，建立猪场废弃物完全化处理的标准化、成熟适宜的工程化处理模式和样板。

标准化饲养管理技术 粪污排放减量控制成套 技术集成与创新 低蛋白营养调控技术（酶 日粮平制剂、有机微量元衡技术 素和益生素等）

复合发酵菌素的驯化筛选 有机垫料 小气候环境配方优化与配制 控制技术 生物发酵床零排放养殖 有机肥 除臭技术 集成与创新 不同地区、不同规模的废弃物源头减量和生物发酵床养猪技术集成与示范

2）研究重点与开发内容

（1）适应中南地区、不同规模、不同模式的生猪发酵床零排放健康养殖模式工程化技术示范。

（2）生猪发酵床零排放养殖废弃物减量化技术集成与创新 低蛋白日粮平衡的配制技术、废弃物减量的营养调控技术、生猪标准化饲养管理与小气候环境控制技术、生态型标准化猪舍规划与设计等技术集成与创新。

（3）生猪发酵床零排放除臭技术集成与创新

开展微生物除臭技术及其产品的研制与应用组装，建立畜禽场环境气体污染控制的新途径与新方法。

（4）生猪发酵床零排放垫料配制与优化

针对本地资源，开展零排放生物发酵、发酵床垫料开发、配方优化、复合发酵菌素的驯化筛选应用与组装。

（5）（补充生物垫床温湿度控制技术） 3）考核指标

（1）建立总规模不少于3万头（出栏）废弃物源头减量和生物发酵床示范基地3个；

（2）示范场粪尿中氮、磷排泄量分别降低30%、40%以上；粪污

基本上在发酵床中原位达到无害化处理，发酵床的废弃垫料可以直接作为有机肥料；

（3）通过项目实施，万头（出栏）规模化猪场年增收节支6%以上；

（4）形成猪场废弃物减量化控制成套技术1套；形成适应湖北省不同环境条件的猪场生物发酵床零排放养殖模式2－3种；

（5）申报国家专利2－3项，编制标准2－3项，开发新菌剂1－2种。

专题二：废弃物全量沼气生产及燃气供给技术集成与示范

针对大型规模化养猪废弃物的全量转化以及新农村建设清洁燃料的需求，研究集成大型产沼/堆肥一体化反应器联合运行技术、养猪污水物化和生化处理技术、氮和磷资源回收技术，实现废弃物全量沼气生产、生物有机肥制备、污水达标处理、新农村沼气燃气安全供给，并建立相应的示范工程。

1）技术路线

初级有机肥 生物质堆肥并保温 暗河式反应器 饱和滤料 和沼渣 生物质滤料沼液预处理 养猪废弃物 沼气净化 锅炉余热 加热 沼气储存 工业与生活燃气 氨吹脱 IBR工艺 过滤消毒 达标排放

2）研究重点与开发内容 （1）大型产沼堆肥一体化反应器

研发暗河式沼气反应器（3000m3）上叠臵堆肥反应床的产沼/堆肥一体化反应器。

（2）大型产沼/堆肥一体化反应器的联合运行技术研究 研发暗河式反应器机械振动进出料与混合机构，优化暗河式反应器中原料的传质方式，实现平稳进出料和均温厌氧发酵。

（3）沼液物化和生化处理技术

通过自动化生物质过滤器，回收沼液中的氮、磷，并利用IBR（间歇曝气生物反应器）技术处理吸附后的污水。低能耗高效去除沼液中的氮、磷。

（4）高品质燃气供给及农村燃气管网安全性研究

优化沼气净化工艺，保证燃气品质。设计燃气供给管网，研究农村燃气管网安全管理机制，实现管网安全运行。

3）考核指标

（1）建成存栏1.5万头规模化养猪废弃物沼气生产与800户沼气燃气供给、沼液处理及沼渣制备少量有机肥料的示范工程。

（2）每万头猪年产沼气不少于50万m3，比同类工程沼气产量提高15%以上，产沼/堆肥一体化反应器的保温/加热成本比常规中温发酵工艺减少25%，单位造价减少20%以上；沼液中氮、磷回收率分别达到40%和50%，沼液处理后达到《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596—2001），运行成本与现有主流养猪污水处理工艺相比降低30%；年产自用初级有机肥5000t；投资回收期为8年。

（3）形成大型产沼/堆肥一体化反应器成套技术与设备。 （4）形成IBR污水处理反应器1台。

（5）申报专利2—3项，形成产沼/堆肥一体化反应器技术标准。 专题三：区域型废弃物制备生物有机肥及污水处理技术集成与示范

以一定区域内的若干万头规模化猪场和中小型养殖场为对象，建立生物有机肥生产基地，对经固液分离后的固体废弃物进行收运集中，制备生物有机肥，同时就地建立满足固液分离产生的污水处理设施，实现废弃物集中资源化利用与污水综合治理技术集成与示范，形成相应的设计规范及运行规程。

课题1、基于固液分离的生物有机肥生产技术集成与示范

针对规模化养猪场收运集中的粪便进行无害化处理及资源化利用，通过复合多功能菌发酵接种剂应用于粪便好氧堆肥生物处理中，实现快速发酵处理及深加工，使之转化为环保、安全的生物有机肥。在既有技术基础上，进行技术集成创新，包括复合多功能菌发酵菌剂优化及低成本稳定性扩繁技术、发酵工艺过程优化及自动控制、规模化有机无机复混肥生产工艺及技术、专用复合肥配方及产品质量稳定性控制等技术。以半径30km为收运范围，建立年产2万吨生物有机肥及系列肥生产线，建成标准化生产示范样板，形成废弃物堆肥质量国家标准及湖北省农用废弃物肥料资源化生产技术指南。

1）技术路线

污水处理 菌剂、调整材料、供氧、控温 温度、水分控制 粪便收运系统 固液分离 一体化设备 一次发酵 （过程控制） 二次发酵 （腐熟） 生物有机肥 低温干燥及控制 肥料加工 2）研究重点与开发内容 （1）发酵菌剂优化及扩繁技术

对发酵菌剂进行优化，增强发酵菌剂种类组成、组合比例的稳定性，进行复合培养条件下选择性培养基的筛选，确定最佳发酵菌剂产业化生产工艺及参数，进行低成本、稳定性好、产业化的扩繁生产技术研究。

（2）发酵工艺优化及过程控制技术

优化发酵及生产工艺，建立发酵参数数字控制模型，对发酵三要素（水分、供氧量、温度）实现过程自动控制，提高发酵能力和效率。从配料，到布料、发酵、翻堆到出料过程实施全流程监控，自动监测水分、通气、温度等，并自动进行曝气和臭气处理。

（3）生物有机肥系列产品开发：

快速干燥和有机肥造粒技术及设备，集成生物、有机、无机三元颗粒复混肥料成套生产技术和设备，开发适合不同种植作物和水产养殖品、不同模式的生物有机肥产品，确定最佳配比组合；通过产品应用试验和效果分析，形成产品质量标准；

3）考核指标

（1）在半径为 30km的区域范围内，建立存栏3万头的生猪固

体废弃物收运系统，年产生物有机肥2万吨规模化生产线。

（2）技术经济指标：堆肥时间、无害化指标（虫）、肥效标准、能耗指标、处理率、无臭、

制肥成本生产成本比现工艺(?那种工艺)降低10％以上，投资回收期6年。

（4）开发生物有机肥系列产品3-4个

（5）申请专利1－2项, 形成收运技术规程产品使用技术规范。形成废弃物堆肥质量国家标准及湖北省农用废弃物肥料资源化生产技术指南。

课题2、基于固液分离的污水处理技术集成及示范

研发以生化处理为核心，少维护、低成本、经济高效，能有效去除多种有毒有害物质的养猪污水处理技术；重点围绕污水无害化处理、沼气综合利用、氮磷为主的营养物质回收利用等方面进行技术集成，形成经济、实用、高效的养猪场废弃物资源化成套技术，应用于规模化养猪场，建成符合国家相关产业政策的示范工程。

1）技术路线

养猪场 固 生物堆肥 废弃物固液分离 液 生物厌氧 消化 燃气、供暖 生产生物有机肥 沼渣 沼气 种植无公害 蔬菜、水果 生物质沼 液 仿生态氧化沟 水冷式、水暖式空调循环用水2）研究重点与开发内容

（1）养猪污水处理技术研发与集成

污水厌氧消化 筛选和制备能在厌氧条件下去除多种污染物的微生物菌剂，建立经济高效的养猪污水厌氧消化装臵及贮气设备的工程示范。

养猪污水后处理复合系统 优化氧化沟的沟端面形状、沟体结构，采用最佳水力停留时间和布水方式；选用经济高效的岩矿材料和工业废渣，构建地质快速渗滤微生态系统，确定适宜工艺参数，通过滤料与微生物联合作用对N、P和重金属进行有效去除；选用喜磷好氮、能在不同季节生长的地表植物（牧草）和微生物，回收氮磷等营养物质。

（2）资源化利用关键技术

多级人工地质 快速渗滤系统 中水回用

综合利用技术 选用经济高效的脱硫剂及新型的脱硫装臵；优化沼气输配送系统，采用适合不同自然环境和地理条件的沼气能源利用方式；实现沼渣、沼液的资源化利用。

3）考核指标

（1）在半径为 30km的区域范围内，建立总规模3万头（存栏）的多个污水处理系统。建设集约化污水处理的沼气生产系统，实现每万头猪污水年产沼气量不低于5万m3。

（2）废水处理工艺成本低于传统工艺30%以上；处理工艺的能耗与传统工艺相比减少50％以上，污水处理后排放达到《畜禽养殖业污染排放标准》指标要求。

（3）开发1-2项节能减排新技术，申请1-2项专利， 制定基于固液分离的养猪污水处理技术指南

戴处要求：

投入产出比！！、经济效益、达标程度、

基础：示范工程，已取得效果、数据

项目需求：总体需求

3．项目的技术关键、技术难点、创新点

专题一：废弃物减量化和生物发酵床技术研发与示范

1）技术关键

（1）猪场废弃物排放源头减量技术； （2）高效除臭微生物优化筛选技术； （3）生猪发酵床零排放垫料配制与优化技术。 2）技术难点

利用本地资源，零排放生物发酵床垫料配方的进一步优化，复合发酵菌素的驯化、稳定性、生物安全评价及进一步优化筛选技术。

3）创新点

（1）多学科、产学研紧密结合，从猪舍规划设计、饲养工艺、饲养管理、日粮营养调控等开展生猪发酵床零排放养殖废弃物减量化技术集成和引进创新，节约资源，提高产品转化效率，减少废弃物的产生；

（2）针对湖北地区气候特点和资源条件，优化筛选出合适的零排放生物发酵床垫料配方，实现生猪养殖真正意义上的粪污零排放。 专题二、废弃物全量沼气生产及燃气供给技术集成与示范

1）技术关键

（1）大型产沼/堆肥一体化立体反应器联合运行技术，厌氧发酵过程与好氧堆肥过程的关联控制技术；

（2）低成本的大型卧式反应器中温发酵节能加热管路长寿命运行技术；

（3）低能耗高效沼液处理技术。 2）技术难点

（1）粪污在大型暗河式反应器中厌氧消化，出料等节点技术。 （2）高N、P沼液生物质滤料预处理以及低成本IBR污水处理技术。

3）创新点

（1）建立了低成本的产沼/堆肥一体化立体反应器，并开发了好氧堆肥对沼气池的生物法保温技术。

（2）运用生物质材料多孔性的吸附过滤特性，回收养猪污水中的氮、磷和有机物。

专题三：废弃物制备生物有机肥料及污水处理技术研究与示范

课题1、养猪场固废生物有机肥生产研究及示范 1）技术关键

（1）粪水固液分离一体化设备一套及收运接口技术指南； （2）复合菌剂的低成本高稳定性扩繁技术；发酵条件及工艺参数优化技术；

（3）猪粪抗生素拮抗生物制肥技术。 2）技术难点

粪水固液分离一体化设备及发酵工艺中发酵三要素（水分、供氧量、温度）过程控制技术。

3）创新点

（1）移动式粪水固液分离一体化设备； （2）发酵菌剂低成本扩繁技术； （3）3-4种不同养分的专用复合肥配方。 课题2、养猪场污水处理研究及示范 1) 技术关键

（1）开发产气稳定、沼渣清理容易、成本低的厌氧发酵沼气生产和贮气装臵；

（2）筛选和制备既能适应养猪污水高浓度有机物的复杂环境，又能高效降解养猪污水中多种污染物、提高产气率的微生物制剂。

2) 技术难点

少维护、低成本、经济高效，能有效去除多种有毒有害物质和回收氮、磷等营养物质的养猪污水综合后处理技术。

3) 创新点

（1）集仿生态氧化沟技术（IEOD）和多级人工地质快速渗滤（MAGRI）于一体的养猪污水后处理复合系统的构建；

（2）形成能有效利用清洁能源、自然光能、水资源和养猪场废弃物中有用物质的综合利用技术；

（3）汇集化学、生物等领域的先进分析检测和监测技术，建立完善的猪场废弃物和养猪污水水质评价体系。

4．项目、人才、基地统筹计划

通过项目实施，培养学术带头人3～5人，研究生15-20人，培训企业技术骨干20人，建立一支多学科、产学研紧密结合的规模猪场废弃物处理与资源化利用研究与开发创新团队。建立2个年存栏1万头以上以及养殖小区一批几千头生猪的中小型规模的不同模式的生猪健康养殖、废弃物资源化无害化综合治理典型示范基地。

项目实施基地湖北健康(集团)股份有限公司建有1.5万头集约化养殖场；浠水县华盖牧业有限公司建有万头种猪场育肥场，其周边还建有若干万头种猪场和大量中小型养猪场；武汉合缘绿色生物工程有限公司在浠水县华盖万头猪场附近建年产2万吨生物有机肥生产线。

三、相关领域国内外技术现状、发展趋势及国内现有工作基础

1．国内外技术现状与发展趋势、专利等知识产权及相关技术标准情况分析

1）国内外技术现状与发展趋势

（1）猪场废弃物减量化与生猪发酵床技术现状 ①. 猪场废弃物减量化现状

一个万头猪场在中等营养水平下，每年摄入氮164吨，排出氮107吨，吸收率35%；摄入磷40吨，排出31吨，相当于118吨磷酸氢钙，且吸收率仅22.5%。对饲料中的氮磷的利用率极低，造成对不可再生的磷矿物资源的极大浪费和环境的污染。

近年，人们为促进环保畜牧业的发展和废弃物减量化，通过营养调控降低粪尿污染物排放做了大量研究和实践，综合来看，主要包括：改良生猪品种，缩短饲养周期；采用低蛋白日粮，使用合成氨基酸及植酸酶降低粪尿中氮磷的排出量；使用复合酶制剂和益生素等，提高饲料转化率，降低不可消化营养素的排出量；使用有机微量元素，降低微量元素的排出量。如添加植酸酶0.08 %，减少60 %的磷酸氢钙，猪粪尿磷排泄量减少了30～34%；添加复合酶0.05 %，饲料蛋白质降低1～2 %，猪粪尿氮排泄量减少20～28 %。

②. 生猪发酵床技术现状

这种技术是根据微生态理论和生物发酵理论，以谷壳、锯末、枯草菌和酵母菌等复合微生物发酵菌制成混合有机物垫料，铺垫在猪舍里，猪的排泄物渗入有机垫料，经微生物作用被迅速降解、消化，利用猪的拱翻习性进行粪便的翻埋，便于新旧垫料的更新及好氧、厌氧菌的交替，从而达到免冲洗猪栏、无臭味、零排放，从源头实现环保、无公害养殖目的。在此过程中，猪的排泄物混入有机垫料中，与复合微生物发酵菌有机结合，通过发酵即可制成优质的生物活性有机肥，既消纳了大量的秸杆、稻草、木屑等农业废弃物，促进农业资源的循环利用，又可以根本解决畜禽粪便无害化处理的问题，大大改善农村、

农业生态环境，形成人与动物、自然和谐相处的生态农业系统。

从1992年开始，日本鹿儿岛大学的专家教授就开始对厚垫料发酵的土著菌和相关养猪技术进行系统的研究，建立起基本的技术规范，被广泛地称为厚垫料养猪技术。韩国赵汉圭先生充分吸收日本几位专家的研究成果，创造性地提出了自然农业概念，较全面地概括了自然养猪的关键技术。目前，日本自然农业协会、山岸协会、鹿儿岛大学以及韩国自然农业协会都在大力推广和应用这项技术，日本60%以上养猪场使用该技术。

2005年4月份生物发酵零排放养猪技术在福建莆田试验饲养，在试饲养过程中引起了省环保局领导的高度重视。2007年4月福建省环保局派出代表团前往日本实地考查了本技术在日本的使用状况后，在福建省大范围内推广，效果显著。2006年下半年，山东省在泰安肥城和枣庄薛城建立生物发酵零排放养猪技术试验点，对新兴的生物发酵零排放养猪技术在育肥等阶段的应用方面进行系列研究。2007年下半年国家家畜工程技术中心在所属猪场开始开展发酵床零排放工艺初步研究。

零排放工艺是目前规模猪场粪污处理的发展趋势，国外相关报道和成功例子较多，年综合处理费用约15万元，且社会效益巨大，我国也有些省份引进了此项技术。但是，在高效发酵菌剂的筛选、夏季猪舍内有害气体浓度及垫料温湿度控制、适于特定环境条件的垫料配制技术，生物安全性以及相应配套的猪舍建筑设计等方面仍需深入研究。

（2）猪场沼气发酵与供气技术现状 ①. 猪场沼气发酵技术现状

目前，国内对畜禽粪污的沼气工程按照设计规范大致分为两种模式：即能源生态型和能源环保型。

能源生态型是指猪场粪便污在不经固液分离的情况下，直接将猪粪、尿以及污水经过厌氧发酵，其厌氧出水沼液经过后处理系统，作

为农田的液体有机肥，沼渣定期排出后，经干化作为固体有机肥。使用该技术路线可产生大量的沼气（按1万头规模的猪场每天排出粪污水80-100吨，工业化沼气工程每天可产生2000-2500立方米沼气）。

能源环保型是指猪场粪便污水在经过固液分离后，污水中COD从原来的20000mg/L可降至5000-7000mg/L，污水经过沼气发酵和进一步处理后可达标排入环境水体，一个存栏1万头的猪场每天排放的废水经发酵可产生两百多立方沼气，,可提供70户五口之家日常生活燃料。固体用于生产有机肥，1万头猪场可日产5-6吨有机肥原料。使用该技术路线的厌氧发酵及后处理的造价和运行成本大大降低，减轻了后处理的负荷。

两种处理模式的核心技术之一均是沼气，前者主要用于处理固体物和回收大量沼气利用，后者主要用来处理污水和回收少量沼气。

我国规模化畜禽场粪污厌氧处理工程的兴建起始于70年代末，早期建池容积约50～100m3，多采用地下常温消化池，其消化装臵产气率较低一般约0.2～0.3m3/(m3?d)。1985年我国开始引进一些国外技术，采用地上式消化池，但多为复合床反应器(即AF+USAB)，又称UBF。发酵温度提高到25℃左右，产气率有所提高。在20世纪90年代前后，杭州、上海等地新建了几个畜禽粪污厌氧反应池,其产气率为1.0m3/(m3/d)左右，最高可达1.5～2.0 m3/(m3/d)。目前我国养猪场粪污厌氧生物处理工程多采用中温消化(30～35℃)和常温消化，装臵产气率与发酵温度和发酵工艺有关。通常中温消化时，其装臵的产气率为0.5～1.5 m3/(m3/d)，常温消化时，其装臵的产气率为0.5～1.0 m3/(m3/d)，生产的沼气用于生活和生产用能。近年来，湖北省的厌氧消化技术经多学科、多部门的科研攻关，取得了较大的进展。在禽畜粪便的处理方面，先后兴建了容积分别为200-800m3的沼气工程，湖北省这些大中型沼气工程实现了工厂化产气，商品化供气，使能源建设上了一个新的台阶。

目前，养猪废弃物治理的主要设备投资发生在沼气设备系统。我国大规模沼气工程主要是在原有农村户用立式沼气罐的基础上简单

放大，放大到几百上千立方米的沼气池容积时，设备造价高，其投资长时间难以收回。例如，国内最大的畜牧养殖业马鞍山沼气发电工程总投资3400万元，其中沼气池投资占70%。需要约14年的时间。兴望农牧沼气示范工程建设项目，是农业部2005年批准建设的种猪场大型沼气发电能源环保型示范工程，年处理猪粪25000吨，工程总投资278万元。其中沼气池投资占66%，收回投资成本所需要的时间约为11年。南洋农畜业有限公司投资305万元修建成套沼气发电设备用以处理其每年生猪产生的3600余吨粪尿。其中沼气池投资占65%，该项目收回成本也大约需要10年。

目前，我国大型沼气池主要为立式结构池体主要位于地上，冬季气温低时沼气池产气少甚至不产气。目前对沼气池保温的技术方法及措施主要有覆盖电热膜+保温层的技术方法，尽管这种方法能够解决冬季沼气池的保温问题，但以消耗高品位电能为代价，节能性、经济性并不理想。目前也有利用太阳能加热沼气池保温、增温的方法，但是对于大规模的沼气池需要配臵大规模的太阳能热水器，运行成本高，维修调控困难。这些保温方法不适合企业规模小、利润薄的养猪业采用。由于立式沼气池单体池容有限，建立大型沼气站时往往需要十个甚至几十个单体立式沼气池组合，单元设备及管网系统复杂，运行维修对技术管理要求高，很多养猪场技术力量薄弱，难以维护这种复杂的沼气设备系统。

近年来在湖北省科技厅资助下成功研发了一种暗河式垃圾产沼技术。此技术针对解决高水分生物质进行沼气生产的难题，对我国地坑式产沼技术进行了发展和创新，将传统立式沼气反应器改为卧式结构，解决了原为流态化进料出料的关键技术，为沼气生产规模化铺平了道路，获得国家发明专利一项。并在襄樊市建立了暗河式猪粪产沼技术示范，该示范连续稳定运行四年，产生的沼气用于炊事燃气，取得良好的环境效益和经济效益。

同时近年来国内外还出现了一种厌氧发酵新工艺——红泥塑料厌氧发酵工艺，该工艺采用半混合式气搅拌近中温发酵，采用的主要

材料——红泥塑料具有耐腐蚀、抗老化，气密性好，吸热性能优的特点；红泥塑料贮气采用低压式柔性贮气技术，与高压贮气相比，具有成本低、安全、运输方便等特点。整套工艺构造简单、安装、拆卸容易，减轻了常规地埋式沼气工程混凝土浇筑池体，特别是密封层施工的难度和强度，省工省时。目前，该技术已在台湾80%以上的规模化养猪场得到成功应用，在国内也已经成功应用于100多家规模化畜禽养殖场（主要是养猪场）沼气工程。

因此，本项目选择暗河式垃圾产沼和红泥塑料厌氧发酵工艺二种沼气发酵技术作为分别对应于前述二种模式的沼气发酵技术作为攻关课题和示范的沼气工程。

②. 猪场沼气供气技术现状

沼气供气是我国最早的沼气利用技术，原来主要独家独用，现在逐步发展到集中供气，它对我国新农村炊事能源供给有着重要意义，将发挥重要作用。例如，武汉市黄陂区鸡粪生产沼气集中供气用于500户居民的炊事燃气。

通过将沼气脱硫、脱碳、脱氮、脱焦、除尘、脱水等处理，可以将沼气转变成高品质的天然气，其技术可靠、投资成本低。处理后的气体的主含量和热值不低于高品质天然气（天然气的热值约为32000～35000KJ/ m3，1m3天然气的热值相当于1.3kg标准煤），而在各类杂质含量均好于普通天然气。处理后的价值在沼气的基础上提高20%以上。可谓“精制天然气”，可给经营者和使用者带来很大的经济效益和社会效益。

目前沼气供气利用技术已趋成熟。各猪场应根据产沼气规模及周边农户的居住情况，因地制宜的选择合适的沼气利用方式。本项目直接选用适宜的沼气供气技术及设备，不作为课题攻关内容。

（3）猪场废弃物生物有机肥生产现状

随着人们生活水平的提高、城市化进程的加快、科技的进步和市场竞争的加剧，畜禽养殖业基本完成了一个从农户分散经营向规模

化、集约化和专业化经营的演变和发展。规模化畜禽养殖业在提高生产效率、降低生产成本和提供优质畜禽产品的同时，也由于生产的过分集中没有过多的土地消纳畜禽粪便资源而对生态环境造成负面影响。与此同时，集约化畜禽养殖场也对附近居民的生产、生活和健康带来了很大的影响。

在畜禽粪便的处理方面研究最多的是堆肥法。堆肥化系统按需氧程度分，有厌氧和好氧堆肥；按温度分，有中温和高温堆肥；按技术分，有露天和机械密封堆肥。习惯上都按好氧和厌氧来区分。目前常规堆肥存在的问题是处理过程中的氮损失，不能完全控制臭气，而且堆肥需要的场地大，处理所需要的时间长。国内外在探索快速堆肥以及除臭等方面已积累了大量的技术和经验。

我国生物有机肥产业化开发起步较晚，EM、BYM的引进催生了我国生物有机肥产业的兴起。我国生物有机肥确立了以有机废弃物的资源化利用为基础、产业化生产为途径、产品商品化转化为目的的发展思路，立足中国特色，技术、工艺、设备、微生物的研究开发与产业化同步推进，在生物有机肥发酵工艺水平、装备水平及产业化生产等方面都取得一定的成绩。

在微生物技术方面新进展主要是高温堆肥微生物接种剂和菌肥研制和应用。一是接种剂提高原料降解速度的研究。二是接种剂提高肥效及生产菌肥的研究。三是接种剂提高堆肥综合效果的研究。

目前，我国生物肥料行业发展也已初具规模，然而由于微生物品种相对单一、生产过程的参数控制不全、行业工程装备水平较低，已成为制约行业快速发展的关键，生物有机肥技术发展趋势将从解决上述问题入手来促进行业的发展。①强化功能性复合微生物菌剂的研究与开发，微生物菌剂的发展将朝着菌株复合、品种多样方向发展。②建立适合企业生产和质量控制的过程控制参数模型，是保证企业产品特色、稳定产品质量的关键。

（4）猪场污水综合治理现状

目前，养殖场污水的处理模式有还田模式、自然处理模式和达标排放处理（工业化处理）模式。

还田模式指将污水直接施用于土地。虽然该模式具有简单、经济等优点，但存在土地使用面积大、病源微生物传播和臭气污染等问题，长期应用可导致氮、磷和有毒有害物质在土壤中的累积，并可能通过径流污染周边水环境。该模式虽然工艺简单、成本低，但存在处理效率低，处理不完全的特点，对环境的污染风险大，已不能适应现代集约化养殖行业的污水处理要求。

自然处理模式指采用氧化塘、自然土地处理或人工湿地系统和人工快渗系统等自然处理手段。我国大部分养猪企业以自然处理模式为主，即经简单发酵后直接排入氧化塘。在澳大利亚和东南亚一些国家，畜禽粪便污水一般不经厌氧处理而直接进入氧化塘。这种方式污水停留时间长，主要依靠水力植物吸收等途径去除污水中的污染物。人工湿地和人工快渗己被国内外(尤其是国外)越来越广泛地应用于处理各种城市、工矿业和农业污水。近年来，湿地处理技术和人工快渗技术也逐渐被用来处理养猪污水，能去除BOD5、TSS、NH3-N、TN、TP、COD、病原微生物和有毒有害物质。近年来也有关于湿地对重金属等去除效果良好以及人工快渗对氮、磷的去除效果较好的报道。

达标排放模式（工业化处理模式）是指采用厌氧、好氧、厌氧-好氧等工艺处理养殖污水以达标排放为目的的一类方法，是欧美国家的主要处理方式。目前国内外用于处理养猪污水的厌氧工艺主要有厌氧滤器（AF）、上流式厌氧污泥床（UASB）、复合厌氧反应器（UASB＋AF）、 EGSB膨胀颗粒污泥床反应器、升流式污泥床反应器（USR）、升流式厌氧污泥床过滤器（UBF）、CSTR（完全混合式厌氧消化器）、半混式厌氧反应器等。根据发酵温度又可分为近中温发酵、中温发酵和高温发酵。发酵装臵所采用的材料包括钢筋混凝土、玻璃钢和搪瓷钢板等。这些技术在国内已有成功应用，如蒙牛乳业集团畜禽沼气工程采用的CSTR中温发酵工艺、湖北武汉汉南坛山畜牧公司采用的是半混式气搅拌厌氧中温发酵工艺，采用拼接式搪瓷钢板作为发酵装臵

材料。这些厌氧处理技术能有效去除养猪污水中的病原微生物和大部分有机物，但常常存在装臵建设成本高、运行维护费用高，或产沼气率不够稳定、受季节影响较大等问题，处理成本与效率往往难以两者兼顾。

目前养殖业污水主要处理工艺有厌氧处理、厌氧+好氧处理、好氧处理三种工艺。一般情况下，猪场污水BOD值很高，并且好氧处理的费用较高，所以很少完全采用好氧的方法处理猪场污水。

在美国、日本、德国等一些国家，对养猪污染的防治一般采用达标排放模式。而我国养猪业废弃物治理技术相对落后、资金不足、粪便配套处理设施严重滞后，直接采用国外模式显然不符合我国国情。因此，研发集成一套经济高效、低能耗、少维护、能有效去除有毒、有害物质残留等污染物、又能有效回收氮、磷等营养物质的适合我国国情的养猪污水处理组合工艺，并实现工程化应用，是我国养猪业可持续发展亟待解决的问题。

2）知识产权现状

根据查新检索，国内外有关畜禽养殖或养猪污染物控制、废弃物综合利用的学术文献较多，已经授权或公开的专利也有近百余项，主要围绕在养殖污水处理中各环节，比如沼气的生产和利用以及养殖污水的末端处理等，废弃物的综合利用主要集中在生物堆肥方面。

3）技术标准现状

近年来，国家十分重视畜禽养殖污染物的治理和废弃物综合利用。先后制定一系列标准和管理办法，如2001年颁布了国家环境保护总局第9号令《畜禽养殖污染防治管理办法》，HJ/T81－2001《畜禽养殖污染防治技术规范》、GB18596－2001《畜禽养殖业污染物排放标准》。2006年农业部出台的NY/T 1222-2006《规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范》、NY/T 1221-2006《规模化畜禽养殖场沼气工程运行、维护及其安全技术规程》。在有机肥生产方面，2005年颁布了国家农业行业标准（NY 884—2004） 生物有机肥国家标准和《复混

肥料(复合肥料)》国家标准GB15063—2001、《有机-无机复混肥料》国家标准GB18877—2002。

上述标准主要针对畜禽养殖污染的防治技术、污染物的常规指标（COD、BOD、N、P等）作出规定和限制。而对畜禽养殖废弃物中的其它有害物质，还没有明确的排放限量标准。在有机肥生产方面，国外主要针对堆肥和固体废弃物-污泥制定了重金属含量的限量标准, 但对商品有肥和有机- 无机复混肥中的有毒有害物质的标准少。国内有关有机肥或复合肥的标准主要规定了有机-无机复混肥料的技术要求、试验方法、检验规则、标识、包装、运输和贮存。

我国生物肥料的研究应用和国际上一样，制订和实行了相关标准。1994年制订第一个生物肥料行业标准NY227-1994，形成了包括通用标准、使用菌种安全标准、产品标准、方法标准和技术规程5个方面的行业标准体系。

2．国内现有工作基础（主要从国内技术基础、研发力量等方面阐述项目立项的成熟性）

1）技术基础

（1）猪场废弃物减量化及生物发酵床技术基础

自“九五”以来，国家家畜工程技术研究中心技术依托单位华中农业大学、湖北省农科院畜牧所在湖北省重大科技攻关计划和国家支撑计划项目的支持下，在粪污处理微生物制剂的筛选及鉴定方面开展了较多的前期研究，已从土壤中分离出数种除氨、除磷、降解胶体蛋白、油脂、纤维素、除臭的菌种包括细菌和放线菌，初步建立了优化的优势菌的发酵条件。同时，针对不同地区地理和资源条件，开展了相应的农牧一体化生态养猪模式研究，提出了猪-沼-有机复合肥-果（菜、茶、烟叶）、猪-沼-菌-有机复合肥-牧草等模式，取得了良好的经济效益和社会环境效益。

在国家“十一五”科技支撑计划项目和湖北省“十一五”重点科技

攻关项目支持下，华中农业大学初步开展了无污染的生物发酵床养猪研究。通过在猪舍中加生物发酵垫料、在饲料中增加有益菌、酶类，日增重每天提高74.13g,每kg增重耗料减少0.35kg料，粪中粗蛋白含量、氨态氮含量、磷含量、钙含量、空气硫化氢含量分别降底11.50%、49.57%、23.78%、46.15%、0.0064mg/m3。

在国家“十一五”科技支撑计划项目支持下，华中农业大学开展了猪场废弃物无害化和资源化利用研究，建立了猪粪自动控制静态强制通风堆肥工艺1套。湖北省农科院畜牧所开展了粪便低成本发酵处理生产有机肥技术研究，取得鉴定成果“生猪生态循环养殖与废弃物资源化利用模式研究与示范”1项，研究、设计出了以发酵猪粪为主要原料的生物有机复合肥配方。

（2）猪场沼气发酵与供气技术基础

目前我国养殖粪便综合利用工程案例较多，工程技术水平有了很大的发展。现代产沼技术涌现出多种新型高效发酵工艺和设备。随着发酵工艺流程的完善,与之相配套的设备也获得很大改进。沼气的净化、储存及输送和利用设备进一步发展。已开发出一批可行的脱硫技术,脱硫效果可达到城市煤气H2S含量的标准。沼气的储存普遍采用钢制湿式气柜。干式气柜沼气的输送除选用罗茨风机、空气压缩机、氮氢气体压缩机外,还研制出沼气专用压缩机作升压设备。输气管路的材质也已多样化,以塑代钢、以铸代钢已经在一些工程中实现。

在湖北省科技厅的资助下，华中科技大学发明了“暗河式沼气生产技术”（国家发明专利,专利号：ZL2004100133762）,是一种大型工业化的沼气生产新技术。它将传统立式沼气反应器改为卧式结构，易于大型化，能够保证发酵原料在沼气池中有足够的停留时间，有机物的沼气转化率高于常规发酵，原料能源转化率高、无害化效果好。同时，卧式沼气池外部可以覆盖堆肥原料，利用堆肥产生的温度对沼气

池进行保温。该技术解决了原料流态化进出和沼气池越冬的关键技术，为沼气生产规模化铺平了道路。已成功地应用于生产实践,宜城雪灾克服了早期发酵工艺出料困难,保温,产气率低的弱点。华中科技大学主编了以沼气发酵为技术核心的两项国家行业标准“粪便处理厂设计规范”（CJJ64 -2008）和“粪便处理厂运行维护及其安全技术规程”（CJJ/t30-2008）。

（3）猪场生物有机肥生产技术基础

目前，在微生物发酵菌剂方面，国内建立了复合微生物技术研发平台，并部分实现了工业化生产，其中，一些复合微生物菌剂已开始在畜禽粪便处理中得到应用。摸索出适合中国国情的堆肥发酵方式，适合于不同的规模化生产企业采用；开发了适合不同生产规模的原材料预处理、布料、翻堆、曝气、造粒、干燥等生产设备；基本建立了生物有机肥生产控制参数；产品应用范围不断扩大。

在生物肥料研究开发领域，许多高校和研究机构正在与产业界合作，采用产、学、研相结合的开发形式，使科研成果迅速产业化，开发出各种多功能生物肥料，在农作物上使用，具有良好的经济效益。

华中科技大学长期从事粪便堆肥及生物发酵等方面的研究，2006年承担了湖北省科技攻关计划招标项目“畜禽场的废弃物处理与利用技术研究”（项目编号2006AA201B04），将畜禽粪便无害化处理和资源化利用，转化为生物有机肥，取得良好的应用示范效果。产品经过中试生产，获得一套较完善、先进的生产工艺技术参数。进行了堆肥过程控制中的温度变化标准曲线研究。在指导农用废弃物资源化利用和生物有机肥生产中发挥了积极作用，湖北省京都环保工程有限公司应用该项技术进行了畜禽粪便堆肥年产1000吨初级有机肥料的生产线建设，销售价格1000元/吨，取得了显著的技术和经济、环境效益。同时华中科技大学主编了系列生活废弃物堆肥方面的技术标准，目前在编的国标为《有机废弃物堆肥质量要求》、《堆肥处理系统设备技术

要求》和行业技术标准《垃圾生物处理工程建设评价标准》。

武汉合缘绿色生物工程有限公司是湖北省最早开展利用畜禽粪便生产生物有机肥的企业之一，公司利用酵素菌对畜禽粪便进行生物处理，自主研发的“合缘”牌酵素菌生物有机肥、酵素菌生物有机复合肥、酵素菌生物有机鱼肥等产品通过湖北省科技厅的科技成果鉴定，总体技术在国内同业研究中居领先水平。获国家发明专利。目前已申请专利7项，获专利证书4项。酵素菌生物有机肥连续五年被农业厅列入省春、夏、秋播主推产品；酵素菌生物有机鱼肥应用技术被省农业厅纳入2006年、2007年和2008年科技进村入户水产养殖技术之一在全省重点推广，被科技部列入火炬计划项目，纳入省水产推广中心2007年、2008年水产养殖推介产品。

合缘公司在自主创新的基础上，注重“产、学、研”相结合，与华中科技大学等科研院所进行技术合作。

(4）猪场污水处理技术基础

中国地质大学（武汉）紧密结合国家目标和社会发展需要，在污染控制与资源化工程建设方面，先后承担并完成了包括国家科技支撑计划、“863”计划课题、国家自然科学基金、省部级重大科技攻关项目等百余项，获国家、省部级科技进步奖10余项。如国家科技支撑计划项目“南水北调工程若干关键技术研究与应用”， “863”计划课题“黄姜皂素水污染控制技术及工程示范”，完成的湖北省重大科技攻关项目“城镇污水深度处理关键技术及示范研究”，以及“零价铁与微生物顺序处理印染废水新技术研究”、“受污染河流净化的人工湿地—渗滤反应床技术试验研究”课题，其成果已成功应用于生活污水处理，脱氮除磷效果显著，示范工程最高达1万吨/天（深圳观阑河），水质满足中水回用一级（A）标准。同时还完成了污染控制与资源化研究国家重点实验室开放课题“利用微波无电极灯光解水中有毒有机物的机制研究”，武汉市科技攻关计划项目“印染废水深度处理新技术与新设备研究-铁还原耦合地质渗滤法”等，为本课题的实施提供了有益的借鉴。先后建立了年产50吨黄姜皂素清洁生产和水污染控制技术示

范工程（补充运行结果）（湖北竹溪县）、生活污水CRI示范工程（深圳白花洞）等。

华中科技大学长期以来在城市污水、工业废水处理工艺技术和设备研发领域开展了大量的研究，积累了大量的研究成果和丰富的经验。取得两项专利：①激波传质厌氧生化集装设备，专利号：ZL01133644.7；②隐吸双喷激波传质喷射器，专利号：ZL01252372.0。在“九五”与“十五”期间完成科研项目12项，其中国家级4项，省部级5项；获得省、部级科技进步奖9项，专利3项。主持完成“十五”863课题“城市污水生物生态处理技术与示范”，在生物-生态、物化-生态联合工艺方面，研究积累了一批低能耗城市污水、工业废水处理的关键技术。主持完成的工业废水中难降解有机物的理化处理技术、高浓度的有机废水处理的UBF技术和工程示范（应用结果，运行数据）等方面，积累了许多可以供本项目借鉴的研究工作基础。

（2）研发力量

华中科技大学是教育部重点大学，是首批列入国家“211工程”重点建设和“985工程”建设的大学。学校有教授近1000人，副教授1300余人。其中，院士18人，长江学者45人。有一个国家光电实验室，有“煤燃烧实验室”等5个国家重点实验室,5个国家工程研究中心。华中科技大学环境科学与工程学院现有教职工102人，其中，院士1人，教授22人（博导10人），副教授20人，博士、硕士研究生200余人。学院试验用房面积近8000平方米,设备资产总值近1300余万元，学院专业涵盖生态、生命、化学、材料、机械、工程、医学等领域等领域，具有学科交叉的优势，构筑了新的环境科学研究与工程体系。项目组在固体废弃物处理、生物堆肥及污水处理方面有一批研究成果，处于全国领先水平。目前，学院在研科研项目70多项，其中国家自然科学基金和国家、省部级重点项目20多项，科研经费3000多万元。

国家家畜工程技术研究中心是1996年由科技部批准组建，2000年10月通过国家评估验收，2002年通过运行评估。技术依托单位为华中农业大学和湖北省农业科学院。近五年来，“中心”共主持承担了

国家重大基础性研究、重大科技攻关及引进项目39项，省部级重大科技攻关和基础性研究项目53项；取得科技成果34项，其中获奖成果10项(国家级奖励1项，省部级奖励9项)，制定国家、行业标准6项；获国家一类新兽药证书2项，国家二类新兽药证书1项，国家三类新兽药证书3项；申请专利10项，获授权专利7项；审定新品种1个；推广重大科技成果16项，其中2项被列入国家级科技成果重点推广计划，1项被列为科技部等5部委新产品推广计划，1项被列为湖北省新产品计划。“中心”现有专门从事养猪科研推广和成果转化的共50人，大专以上学历人员占95％，其中，中国工程院院士2人，具有高级职称的19人，中级职称5人，具有博士学位的10人，硕士学位的8人，具有极强的新技术、新产品开发能力，是我国重要的规模养猪科技成果与系列产品的集成地、扩散源和孵化器。

中国地质大学（武汉）在世界自然基金会-汇丰银行长江项目的资助下，成立了“畜禽清洁生产与清洁发展机制研发中心”，致力于畜禽废弃物综合治理与资源化利用技术的研发，形成了一支知识结构合理，以中青年博士、教授、博导为学术带头人的老、中、青相结合实践经验丰富的环境工程领域学术队伍。

四、技术、经济效益分析、推广应用及产业化前景

1．技术、经济、社会效益分析

1）技术效益分析

(1)减量化养殖模式、新养殖技术和工艺的组装集成与产业化示范等方面将取得重要进展，为推进动物健康养殖和猪场废弃物源头减量积累重要的技术基础。

(2)猪场沼气利用技术建造制肥、制气一体化立体反应器，堆肥位于卧式沼气反应器之上，利用堆肥产生的温度对沼气池进行保温，能够有效利用堆肥产生的热量，减少沼气池保温的能源消耗。

(3)猪场废弃物生物有机肥生产技术是在现有发酵菌剂基础上，筛选适合猪粪堆肥的高效菌剂，并应用到本项目之中，进行低成本的

扩增技术研究，降低生产成本；同时对发酵工艺技术参数进行优化、调整，达到提高发酵能力和质量目的；对生产设备进行技术改造和创新等，实现废弃物的资源化和生物有机肥的高效、优质，实现单位生产成本降低50-80元/吨。

(4)猪场污水处理技术是目前规模化猪场普遍采用的传统污水治理工艺主要分为厌氧发酵工艺和好氧处理两个环节，与传统工艺相比，能源环保型污水治理工艺各个环节的技术指标都有较显著的优势，具体指标对比如表2和表3所示。

表2 厌氧发酵工艺主要技术指标对照表

传统钢筋混凝土厌氧发酵工艺 对比项目 红泥塑料厌氧发酵工艺 建设和运行成本 基建施工 池体密封性 沼气压力 排渣、除泥 安全性能 发酵温度 前者低于后者30%以上 安装容易、建设工期短 好 压力恒定（约350Pa） 方便，不需要清池 可靠 近中温发酵 能有效利用太阳能，保温费用较低 8-12天 基建工期长 易产生缝漏 压力波动大（0-6500Pa） 困难，需要清池 较难控制 中温发酵或常温发酵 不能利用太阳能，保温费用高 12-14天 保温费用 水力停留时间

表3 好氧处理工艺主要技术指标对照表

对比项目 IEOD+MAGRI好氧处理工艺 好 达标排放 传统好氧处理工艺 处理效果 出水要求 建设成本 运行费用 日常维护 较好 达标排放 前者低于后者 低 基本不需要维护 既能有效去除污水中氮、较高 较难 氮、磷去除与回收 磷，又能有效回收利用氮、磷等营养物质 能有效去除氮，但磷去除效果差，不能有效资源回收利用 （改为文字归纳） 2)预期经济效益分析

专题一：废弃物减量化和生物发酵床技术研发与示范

生物发酵床零排放养猪与传统技术养猪相比，每头生猪可节约用料、用水、用电、用煤约50元，节约兽药、疫苗费用大约10元，节约劳动力成本20元，增加销售收入40元，增收节支总量可达110元，万头猪增收节支110万元，收益十分明显。

专题二：废弃物全量沼气生产及燃气供给技术集成与示范 （1）投资成本分析（按生猪存栏1.5万头计算）

3000 m3暗河式沼气池及动力设备150万元，堆肥保温及锅炉余热加热系统20万元；污水处理系统90万元；沼气净化及1200 m3储气柜80万元；燃气管网建设费用160万元。合计500万元。

（2）年运行效益分析 收益：

日产沼气2400 m3，用于沼气集中供气（新农村炊事及工业用气），按1元/ m3计算,年收益87.60万元；年产初级有机肥料5000吨，按400元/ m3计算,年收益200.00万元。总收益287.60万元。

运行成本（人工、药剂、维修均以计入）：

沼气生产成本：0.1元/m3，日产沼气2400 m3，年成本8.76万元。 初级有机肥生产成本：300元/吨，年产初级有机肥料5000吨，成本150万元。

污水处理成本：3.0元/吨，日处理污水300吨，年成本32.85万元。

合计：191.61万元

年运行效益为:287.60-191.61=95.99万元。 （3）财务盈利能力分析

盈利能力可通过“现金流量表（全部资金）”来反应，在按1元/m3燃气销售价格的前提下，财务内部收益率FIRR为10.84 %，财务净现值（FNPV，I=8%）为40.41 万元，投资回收期（静态）为8.02年；投资回收期（动态）为 9.55年.设定行业基准收益率为8%，则财务内部收益率大于行业基准收益率，财务净现值大于零，因此从财务上来说是可行的。

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