工农业生产之有机排泄物开发利用的新观念\新理念\新思维\新方法\新途径

一、摒弃“废弃物”观念

从自然生态平衡的观点出发，自然界的物质、能量循环总是处在动态平衡之中。各类生态植物也是处在周而复始的运动和转换状态。各类植物都具有自己特殊的收集系统和太阳能贮存库，都在时间上和空间上遵从各自的循环规律进行光合作用，将太阳辐射能转换成化学能贮存于植物的机体内，然后经过动物的生命活动转换为动物体能。因此说，生物生产(植物生产和动物生产)是生态系统全部功能(生物生产、能量流动、物质循环和信息传递)的最基本功能。近代的农副产品加工业的发展，又使得这种功能得以延伸和深化。但是人类的生产活动经常会造成上述循环过程某些环节的相生或相斥，当一些物质或能量过速或过度积累、密集化时。就导致循环过程失调和失去平衡，从而造成对环境的危害和对人类自身生存的威胁，由此也就生产了所谓“废弃物”的概念和环境污染问题。

从辩证唯物主义观点看，一切物质、物种都是资源，物质是不灭的，它只有形态的变化，而无本质的改变。因此，合理地调整生产过程中的相生与相斥关系，就能够使一个生产过程的排泄物转变为另一个生产过程的输入物，我们称之谓“无废弃物生产过程”，或者叫作“资源化过程”。

从上述论点出发观察和分析问题，废弃物的概念只是生产动态过程过程中的一个相对的物质转换形态，一切物质均可采用合理转化的途径，使之成为人类赖以生存的有用的物质资源。摒弃“废弃物”观念是现代人类文明生产的飞跃，即“循环经济”模式(生态经济模式)。

常规的经济运转模式是：

而循环经济的运转模式则是：

二、多层次、多功能、高效率、高效益的将有机物质转化为高回报率的产品(或高附加值的商品)

工、农业生产排泄的有机物质，一般均具有燃料、肥料、饲料、工业原料四种功能，这些有机排泄物均是太阳能量的转换形态――光合作用的产物，即碳水化合物(C6H1206)；应该充分调动其“四料”功能，最大限度地发挥其能流与物流潜力。遵循自然界的规律，要促进相生性，制约相斥性，调动其互补性，即资源互补、能量互补、技术互补、资金互补和效益互补、从而实现“功能”与“效益”的高度和谐与统一。充分发挥互补效应是技术开发路线优劣的重要体现，衡量的标准和尺度。

三、现代化治理工、农业生产有机排放物。应建立在当今最先进的科学与技术的优化和集成理念上

现代科学与技术，某种意义上就是集成与组合，是知识、技术、人才的集成与融合，是变单环技术为链条技术或网络技术，集大成与一体。采取“两多、两高”的治理方案，就是以高科技为支撑，实施“五E工程”新途径。所谓“五E工程”是指英文五个“E”打头的名词概念：①生态环保工程(Ecology)，②能源工程(Energy)，③管理工程(Engineering)，④电子技术与信息工程(Electronic)，⑤经济工程(Economy)。目前世界各国实施生态环保与能源工程建设，十分重视和确保“五E工程”的高度集成和谐与统一。

实施“五E工程”的目标，就是要达到“五化”要求，即力争实现上述资源的减量化一无害化一资源化一产品化一商品化，以商品经济为导向，加大商品市场运作的力度，最终达到三个效益(生态环保、社会和经济效益)的高度和谐与统一。

环能工程建设的终极目的是要“合情、合理、合法”，合情则顺民心、顾民意、得人　心；合理则符合自然规律、科学规律、经济规律、于事畅通；合法，依规章、法律办事，则社会安定，发展有保障。

四、建立“五新”理念

高浓度有机排放物的治理方针应充分体现五个“新”字，即“新材料、新技术、新工艺、新设备、新产品”。

现以我们的集约化养殖场粪污治理科研成果和示范工程为例加以阐述。

1、为了协调、融合农业发展八个自然要素的关系(土、水、肥、能、光、热、气、微)，确保实现可持续农业发展的四项目标(持续稳定增长的劳动生产率、持续稳定增长的土壤肥力、健康协调的农村生态环境、资源的合理利用与保护)，孙金世教授提出了“种植、养殖、加工、沼气、肥料”五环产业并举和互补的生态农业良性循环模式，以期达到“高产、高效、优质”农业发展的目标。(图2五环产业并举和互补型生态农业良性循环模式图，图3五环产业链无废弃物生产过程、循环经济运行模式图)。

2、治理与开发项目的技术关键、系统特色及特点：

1)全新观念，视畜粪水为可再生资源，以系统工程的观点，全方位、多层次、多功能、多途径、快速率、高效率的开发利用有机生物质资源：

2)系统的技术特色是集成式，优化组合国内外成功的、先进的实用技术，将粪水的“四料”功能充分发挥出来，并不断开发出新产品；

3)系统规划的立足点是，以种植业为基础，养殖业为龙头，再生沼气能源开发为纽带，有机复合肥料生产为驱动，建立完善的“气、肥共生体系”，形成肥料、生物质再生能源相生、互补的生态环境良性循环。切实达到各个生产环节的功能互补、效益互补。(图4.制气、制肥生产工艺流程图)

4)系统内的设施、设备多功能性，一机多用和一体化运行，极大地提高了其利用率，降低工程造价，有利提高人员素质和整体管理水平，减小系统日常运行成本。

3、技术优势储存及创新点：图3五环产业链无废弃物生产过程、循环经济运行模式图

1)具备全套的粪水厌氧发酵处理工艺、技术和装备，确保全年稳定、高效生产优质沼气。工程规模可因时因地制宜的根据用户要求，分期、分步实施集成和组合，滚动发展，机动灵活，降低市场风险冲击；

2)国内领先水平的粪水预处理工艺流程，独家创意的控制发酵物料适宜的恒定温度、浓度、酸碱度和均匀度，合理的碳氮比(C／N)和营养比例(四度一比)。保证精料入厌氧发酵罐，有利提高装置的产气率和有效利用率，设计容积产气率可达2m3／(m3・d)以上，且气质、热值较高：

3)系统中的相关设施、设备及材料先进、技术可靠、经济合理。

a)厌氧沼气发酵罐、匀化罐、贮液罐采用搪瓷钢板组装材料，结构简单、坚固、耐腐蚀、安装快捷、成本相对低廉，布局紧凑，故障率小，维修方便，运行费用低，寿命可到25～30年，性价比、产投比、人机比等经济、合理。(单位容积平均造价：500～600元／m3)。

b)挤压螺旋粪水固液分离机，分离效率达20m3／h(≥8％TS)，分离后沼渣含水率达50％，分离机匹配功率仅4KW，主部件的材质为强化不锈钢，并且镀有耐腐蚀、抗磨损涂料，使用寿命达15年以上，(图4.FAN挤压螺旋分离机工作流程图)

c)纯燃沼气发电供热联产机组，功率100Kw的机 组每小时可同时生产电能100Kwh，耗沼气量为40～50m3门00Kwh；且机组运行可以远距离计算机联网遥控；产生的电能与热能为沼气发酵与肥料加工提供能源保障。

d)沼气发酵罐保温，采用导热系数低，材质耐用，防潮性能好的新型材料、结构合理，且价格低；确保在北方寒冷地区(环境温度-10℃以下，昼夜温降≤0.5℃)保温效果良好；

e)研制和加工的“换热加温装置(兼加温与搅拌物料用)，获国家实用新型专利201020654600.7，确保昼夜及全年恒温高效产气，提高了用气保证率。系统的生产用能(发酵物料加温、肥料烘干、机电设备用电)基本上使用自产的沼气，产投比合理，达4：1-5：1。

f)沼气终端利用技术优化组合，力争三脱(脱水、脱硫、脱CO2)一体化，三热(燃气锅炉热水、热风、烟气余热)一体化，最终达到提高沼气热值(QJ)、燃烧热效率(η)和热综合利用效率(E1)；

q)粪水厌氧中沼气发酵后的渣液，经固液分离后，可分别制取固体及液体有机、生物、无机三维复合粉料。该类肥料具有五个“结合”，三个“目标”的特点，即①有机与无机营养结合，②大量元素与微量元素结合，⑧长效(缓效)与短效(速效)结合，④肥效与药效结合，⑤植物体内酶激活与土壤肥力有效性相结合，从而实现该类肥料的高效化、多功能化与无害化目标。而且生产该两类肥料所使用的沼渣液载体中的有害细菌95％被杀灭，便于施用，且具有极好的改良土壤理化性状的功能。生产该两类肥料的全套工艺、技术和设备均为自行设计与定点厂加工，填补了国内该领域的空白，其中某些设备达到国内领先水平。如节能型立式重力逆风低温烘干机，三脱(H2O、H2S、CO2)一体化装置，塔式沉降装置，生物扩培罐及酸化罐，以及液体有机复合肥生产线全套设备等(获国家实用新型专利201020654885.4)。

h)生物膜装置(获国家实用新型专利201020654872.7)、压料板装置(获国家实用新型专利201020654901.×)、网箱塞流式发酵装置(获国家实用新型专利201020654911.3)、自控装置(温控、液位、搅拌等)，折叠膜式贮气系统装置等均为本系统工程中的新设计思路和首创。

总之，本工程项目为消除粪水面源污染以及资源浪费，使其同步产生多种效应和互补，是实现现代循环经济模式和保障农业的可持续发展切实可行的途径。此种模式同样适用一切工农业生产的高浓度有机排泄物的治理、资源化和深层次利用。