畜禽粪便，当我们一直强调治理，强调达标排放或者零排放时，是一种为治而治的被动思路。而实际上，以用为治，在利用过程中自然而然就实现了治理的效果，是更好的思路。

　　程序：必须摒弃治理畜禽粪污是为了达标排放的观念

中国农业大学生物质工程中心教授程序

　　6月28日，在2017湖南猪业博览会暨高峰养猪论坛上，中国农业大学生物质工程中心教授程序表示，畜禽粪便的资源化与其治理是相辅相成的，必须彻底摒弃将畜禽粪便看作是“污染物”、治理是为了“达标排放”“污水”的观念。应在循环利用和资源化过程中，自然而然地实现畜禽粪便的价值，从而推动畜禽粪便的治理。

　　我国引进尚未“过关”的粪污处理技术和设备

　　“发达国家在上世纪相继走上大规模、封闭式饲养畜、禽的道路。”程序介绍，一直到上世纪90年代末，发达国家特别是美国的集约化养殖场处理畜禽粪污的普遍做法，是在畜禽场内/旁设大规模的类似化粪池的粪污塘。污染地上/下水，土壤和空气的危害显而易见。他表示，不幸的是，恰恰是在发达国家粪污处理尚未“过关”时，我们开始大量引进他们的集约化养殖场成套设备与技术，而粪污处理问题则被遗忘。事实上，畜禽粪便污染造成严重的环境问题，在发达国家早已露头，但在相当长时期内，并未得到重视和妥善解决。

　　正是这种规模化导致我国的污染问题日益突出。程序介绍，我国现有大型规模化养猪场(年出栏500头以上)40万家，规模化奶牛场(年存栏200头以上)10万家，每年形成的畜禽粪便量高达38亿吨。以所含养分量计算的有效处理率不足四成，造成严重的面源污染：进入水体的COD(化学需氧量)排量占全国COD排放总量的44%-48%。在我国，主要由农业面源(畜禽粪污和过量施氮、磷化肥)污染引发的水体富营养化态势在上世纪末已极为严重，表现为江、河水质急剧恶化，湖泊的蓝绿藻疯狂生长，以及沿海海水的赤潮与浒苔。大量含磷的粪便进入水体，使湖泊和河流地表水含磷率普遍超过200 μg/L，是欧盟标准最高允许浓度的8倍以上。据环保监测数，当前我国Ⅳ类至劣Ⅴ类污水水体占总水体的比例高达34% (2010年时更高达48%)，其中劣Ⅴ类黑臭水体占9.7%。

　　“必须充分重视规模化养殖必然会引发的厩粪污染问题。”程序认为，沼气和生态工程是最佳的对策。

　　沼气工程存在大量问题

　　然而，我国养殖场对沼气的利用让人堪忧，很多都成了补贴工程、形象工程。程序介绍，上世纪80年代末畜禽养殖开始规模化后，沼气工程顺理成章地成为养殖场尤其是“菜蓝子工程”大、中型养殖场处理粪污的主要手段。 但在当时，畜禽粪污问题尚未引起农业主管部门的重视，一系列问题长期得不到解决，沼气一直未能改变农户沼气那种“小打小闹”的形象。一系列与养殖场配套的大、中型沼气工程也始终未能摆脱效率低下、缺乏经济动力、边建边停工/关张、“久推”而“不广”的窘境。令人遗憾的是，上世纪90年代中期以来，国家和地方财政虽也陆陆续续资助了上千个畜禽养殖场沼气工程，但都未能取得显著的成效。近年来对这些工程的调查发现，大部分已报废或处于停工状态。真正能正常满负荷运转的，只能以个位数计。

　　是什么问题导致的呢？程序表示，现存的沼气工程普遍存在着下列一个或数个致命性的问题：因为原料和技术的原因导致产气量低，形不成利用规模；沼气只能低值利用甚至放空白白烧掉；沼液、沼渣量过大，成为难以处理的包袱；设计落后，建造质量低下；故障频发；没有良好的商业化运行、经营模式。许多沼气工程只是养殖场的附属，而非独立企业。因此可以因“保”养殖场排污而心安理得于长期亏损，靠补贴过日子。

　　而大、中型养殖场沼气工程的一个致命缺陷，是沼气原料采用完全的粪污。其产沼气量低下，特别是水冲粪式养殖场的原料，干物质浓度非常低，不可能规模化产出沼气。由此导致产出的问题是沼气形成不了商品，只能就地、低值使用甚至白白烧掉。因而绝大多数沼气工程不具备经济上的可持续性。其次是大量的沼液的处理难题。采用粪便尤其是水冲式粪液作原料的，埋下了沼液过多的祸根，周边农地的面积远远无法消纳如此的量。再者，绝大多数与养殖场配套的大、中型沼气工程一直是“环保主导”的思路，为了符合“污水” 达标排放的要求，包括将COD，氨氮含量，总磷含量大幅度降低，设计了一系列为脱氮和脱磷服务的设施。先天性地造成造价过高，运行成本过高和资源严重浪费。程序表示， 在只有高的投入，没有或很少产出的前提下，养殖场不可能有使用大、中型沼气工程的积极性，更不可能用好它。

　　除了投入和消纳难题，产出效益问题也是同样突出。程序介绍，我国磷资源匱乏，低品位磷居多，因此曾长期不得不以每年千万吨的规模进口氮、磷化肥特别是磷含量高的复合肥。生产氮肥所必需的氨，是极其耗费能源的合成过程；而为了排放“达标”而实施脱氮，却是耗费能源去完成与合成氨相反(将铵态氮降解为氮气)的分解过程。因此，仅仅为了达标排放而设计脱氮和脱磷流程，是一种被动思维，造成资源的极大的浪费。此外，因沼气量少，又无法经济地运输，只能就地利用，作为炊事、照明的能源，价值低下。沼气工程的经济效益很差。

　　基于这些原因，程序认为，结果只能是这些年来，与养殖场配套的大、中型沼气示范工程在各种财政补贴下不断新建；而同时，已建工程又不断地因故障停工甚至毁弃。畜禽粪便沼气处理和利用模式不断“示范”了20来年，却始终无法推广。

　　农户沼气向产业沼气转变

　　然而，沼气作为一个有效处理粪污的手段，目前仍被推广，如何解决问题是当前最重要的问题之一。程序认为，要想使沼气摆脱多年来人们心目中“小打小闹”和“土”的形象，以及改变投入大、产出小、靠补贴过活的“公益性”、“事业”、和“经济上不可持续”局面的出路在于：1、观念/定位变革。以商品化、规模化的产业沼气替代自给自足式的小沼气；变“公益性事业”定位为环保、经济“双赢”的企业；2、模式转变。包括产品的多样化和高值化，运行方式转变；3、原料/技术/工艺/装备创新。用畜禽粪便与多种产沼气潜力高的原料(如有机废弃物和高浓度有机废水、秸秆、能源作物)混合发酵，从而大幅提高产气率；采用新工艺(如以秸秆为主要原料，沼液几乎完全用于接种)以大幅减少沼液的形成。

　　程序指出，依靠畜禽粪便制造沼气是完全可行的，但指望完全使用人畜粪便作原料大量产出沼气则是不现实的。沼气要从挥发性有机质转化而来，而人、畜、禽粪便的挥发性有机物含量很低。因此，为了扩大沼气产出，宜采用畜、禽粪便与干物含量高的原料，如青贮秸秆、厨余垃圾，屠宰下脚料等混合发酵。当采用秸秆特别是干秸秆与畜、禽粪便混合发酵时，不但利用了后者营养物质和生物活性物较多的优势，而且还通过大幅度提高干物质(TS)和发酵液回流(接种)等，大幅度减少沼液的形成。从根本上解决当前大、中型沼气工程沼液过多、消纳难的负担。

　　针对我国沼气界长期存在的问题，程序表示，其团队在2007年就提出与“农户沼气”相对应的“产业沼气”概念，主张要实现自给向商品、小池向大工程、事业向企业的战略性转折。其后又进一步明确，转变成产业沼气的最终产物就是生物天然气(生物甲烷)。

　　产业沼气是否就可以实现高产出呢？程序介绍，沼气工程产品的高值化利用，首先是沼气的高值化。当前最有效的途径是在规模化生产沼气前提下将其提纯，使其甲烷含量超过90%，从而成为与天然气同质的生物天然气。能够并入天然气管网，或用作车用燃料替代汽、柴油。而每1m3低值利用的沼气只值0.5元左右；1 m3 沼气可提炼0.5-0.6m3生物天然气，而每1m3生物天然气价值为3.2-5.5元。

　　程序举例，2011年，中国农业大学生物质工程中心与广西武鸣安宁淀粉厂合作建成的日产1.2万m3车用生物天然气厂。产品供应南宁市出租车。车用天然气价是4.95元/m3。每行驶1km比用汽油省0.3元，每月可比烧汽油多收入2000-3000元。

　　沼气提纯精制为生物天然气是很有吸引力的途径。但企业要想赢利，如何经济地提纯以控制成本是关键。 国、内外的经验是，除非企业的沼气日产量达到1万立方米以上，否则上提纯设备的投资和运行费用都过大。而事事上中、小沼气工程今后会越来越多，其日产气能力只是在几百至两三千立方米之间。因此，在大、中型沼气工程数量将有大的增长的未来,如何避免每个沼气场都自建沼气提纯装置从而造成投资沉重负担、同时又能实现在一个地区能有相当规模生物天然气产出。就是一个必须解决的问题。否则，这些分散的、小规模的沼气只能照旧被低值利用甚至白白浪费掉。

　　对此，程序表示，采用分散生产沼气— 就地初加工为沼气水合物—拉运到提纯厂集中加工—集中销售方式，可能是一条符合农村实际、有中国特色的沼气工程路子。

　　沼气工程存在大量问题

　　然而，我国养殖场对沼气的利用让人堪忧，很多都成了补贴工程、形象工程。程序介绍，上世纪80年代末畜禽养殖开始规模化后，沼气工程顺理成章地成为养殖场尤其是“菜蓝子工程”大、中型养殖场处理粪污的主要手段。 但在当时，畜禽粪污问题尚未引起农业主管部门的重视，一系列问题长期得不到解决，沼气一直未能改变农户沼气那种“小打小闹”的形象。一系列与养殖场配套的大、中型沼气工程也始终未能摆脱效率低下、缺乏经济动力、边建边停工/关张、“久推”而“不广”的窘境。令人遗憾的是，上世纪90年代中期以来，国家和地方财政虽也陆陆续续资助了上千个畜禽养殖场沼气工程，但都未能取得显著的成效。近年来对这些工程的调查发现，大部分已报废或处于停工状态。真正能正常满负荷运转的，只能以个位数计。

　　是什么问题导致的呢？程序表示，现存的沼气工程普遍存在着下列一个或数个致命性的问题：因为原料和技术的原因导致产气量低，形不成利用规模；沼气只能低值利用甚至放空白白烧掉；沼液、沼渣量过大，成为难以处理的包袱；设计落后，建造质量低下；故障频发；没有良好的商业化运行、经营模式。许多沼气工程只是养殖场的附属，而非独立企业。因此可以因“保”养殖场排污而心安理得于长期亏损，靠补贴过日子。

　　而大、中型养殖场沼气工程的一个致命缺陷，是沼气原料采用完全的粪污。其产沼气量低下，特别是水冲粪式养殖场的原料，干物质浓度非常低，不可能规模化产出沼气。由此导致产出的问题是沼气形成不了商品，只能就地、低值使用甚至白白烧掉。因而绝大多数沼气工程不具备经济上的可持续性。其次是大量的沼液的处理难题。采用粪便尤其是水冲式粪液作原料的，埋下了沼液过多的祸根，周边农地的面积远远无法消纳如此的量。再者，绝大多数与养殖场配套的大、中型沼气工程一直是“环保主导”的思路，为了符合“污水” 达标排放的要求，包括将COD，氨氮含量，总磷含量大幅度降低，设计了一系列为脱氮和脱磷服务的设施。先天性地造成造价过高，运行成本过高和资源严重浪费。程序表示， 在只有高的投入，没有或很少产出的前提下，养殖场不可能有使用大、中型沼气工程的积极性，更不可能用好它。

　　除了投入和消纳难题，产出效益问题也是同样突出。程序介绍，我国磷资源匱乏，低品位磷居多，因此曾长期不得不以每年千万吨的规模进口氮、磷化肥特别是磷含量高的复合肥。生产氮肥所必需的氨，是极其耗费能源的合成过程；而为了排放“达标”而实施脱氮，却是耗费能源去完成与合成氨相反(将铵态氮降解为氮气)的分解过程。因此，仅仅为了达标排放而设计脱氮和脱磷流程，是一种被动思维，造成资源的极大的浪费。此外，因沼气量少，又无法经济地运输，只能就地利用，作为炊事、照明的能源，价值低下。沼气工程的经济效益很差。

　　基于这些原因，程序认为，结果只能是这些年来，与养殖场配套的大、中型沼气示范工程在各种财政补贴下不断新建；而同时，已建工程又不断地因故障停工甚至毁弃。畜禽粪便沼气处理和利用模式不断“示范”了20来年，却始终无法推广。

　　农户沼气向产业沼气转变

　　然而，沼气作为一个有效处理粪污的手段，目前仍被推广，如何解决问题是当前最重要的问题之一。程序认为，要想使沼气摆脱多年来人们心目中“小打小闹”和“土”的形象，以及改变投入大、产出小、靠补贴过活的“公益性”、“事业”、和“经济上不可持续”局面的出路在于：1、观念/定位变革。以商品化、规模化的产业沼气替代自给自足式的小沼气；变“公益性事业”定位为环保、经济“双赢”的企业；2、模式转变。包括产品的多样化和高值化，运行方式转变；3、原料/技术/工艺/装备创新。用畜禽粪便与多种产沼气潜力高的原料(如有机废弃物和高浓度有机废水、秸秆、能源作物)混合发酵，从而大幅提高产气率；采用新工艺(如以秸秆为主要原料，沼液几乎完全用于接种)以大幅减少沼液的形成。

　　程序指出，依靠畜禽粪便制造沼气是完全可行的，但指望完全使用人畜粪便作原料大量产出沼气则是不现实的。沼气要从挥发性有机质转化而来，而人、畜、禽粪便的挥发性有机物含量很低。因此，为了扩大沼气产出，宜采用畜、禽粪便与干物含量高的原料，如青贮秸秆、厨余垃圾，屠宰下脚料等混合发酵。当采用秸秆特别是干秸秆与畜、禽粪便混合发酵时，不但利用了后者营养物质和生物活性物较多的优势，而且还通过大幅度提高干物质(TS)和发酵液回流(接种)等，大幅度减少沼液的形成。从根本上解决当前大、中型沼气工程沼液过多、消纳难的负担。

　　针对我国沼气界长期存在的问题，程序表示，其团队在2007年就提出与“农户沼气”相对应的“产业沼气”概念，主张要实现自给向商品、小池向大工程、事业向企业的战略性转折。其后又进一步明确，转变成产业沼气的最终产物就是生物天然气(生物甲烷)。

　　产业沼气是否就可以实现高产出呢？程序介绍，沼气工程产品的高值化利用，首先是沼气的高值化。当前最有效的途径是在规模化生产沼气前提下将其提纯，使其甲烷含量超过90%，从而成为与天然气同质的生物天然气。能够并入天然气管网，或用作车用燃料替代汽、柴油。而每1m3低值利用的沼气只值0.5元左右；1 m3 沼气可提炼0.5-0.6m3生物天然气，而每1m3生物天然气价值为3.2-5.5元。

　　程序举例，2011年，中国农业大学生物质工程中心与广西武鸣安宁淀粉厂合作建成的日产1.2万m3车用生物天然气厂。产品供应南宁市出租车。车用天然气价是4.95元/m3。每行驶1km比用汽油省0.3元，每月可比烧汽油多收入2000-3000元。

　　沼气提纯精制为生物天然气是很有吸引力的途径。但企业要想赢利，如何经济地提纯以控制成本是关键。 国、内外的经验是，除非企业的沼气日产量达到1万立方米以上，否则上提纯设备的投资和运行费用都过大。而事事上中、小沼气工程今后会越来越多，其日产气能力只是在几百至两三千立方米之间。因此，在大、中型沼气工程数量将有大的增长的未来,如何避免每个沼气场都自建沼气提纯装置从而造成投资沉重负担、同时又能实现在一个地区能有相当规模生物天然气产出。就是一个必须解决的问题。否则，这些分散的、小规模的沼气只能照旧被低值利用甚至白白浪费掉。

　　对此，程序表示，采用分散生产沼气—就地初加工为沼气水合物—拉运到提纯厂集中加工—集中销售方式，可能是一条符合农村实际、有中国特色的沼气工程路子。