7.4.4 畜禽粪便能源化
畜禽粪便能源化手段主要有两种：一种是进行厌氧发酵生产沼气，为生产生活提供能源，同时沼渣和沼液又是很好的有机肥料和饲料。另一种是将畜禽粪便直接投入专用炉中焚烧，供应生产用热。据报道，英国萨福克郡建立的艾伊鸡粪发电站，装机容量达12.5 MW，每年可以消耗鸡粪12.5万t。
我国常采用畜禽粪便经厌氧发酵产生沼气获取能源的“利用方式”。沼气的主要成分是甲烷，它是一种发热量很高的可燃气体，其热值约为37.84 KJ/L。沼气是一种优质气体燃料，可供做饭、取暖燃烧用，也可用于发电，具有显著的能源效益。沼气发酵是沼气微生物在厌氧条件下，将有机质通过复杂的分解代谢，最终产生沼气和污泥的过程。由于沼气发酵除要求厌氧外，还要求水中有机质的含量和种类、环境的温度和酸碱度等条件的相对稳定，发酵时间较长（以天计算），一般发酵装置的容量为日污水排放量的2～4倍，故一次性投资较大。但是，沼气发酵能处理含高浓度有机质的污水，自身耗能少，运行费用低，而且沼气是极好的无污染的燃料，沼渣、沼液也是极好的肥料和饲料，因此被广泛应用。
沼气厌氧发酵技术不断改进，已由最初的水压式发展到较先进的浮罩式、集气罩式、干湿分离式和太阳能式等池型；开始应用干发酵、两步发酵、干湿结合发酵、太阳能加热发酵等发酵工艺新技术；由小型沼气池逐步向发酵罐、大中型集中供气沼气发酵工程发展（图7.2）；发酵温度采用常温（10～26℃）、中温（28～38℃）和高温（48～55℃），气压有低压式、恒压式等多种形式。
图7.2 沼气工程
沼气工程在有效处理粪污的同时，还能获得大量沼气。猪粪中温（35～38℃），装置产气率达1.7～2.2 m3/（m3·d）；猪粪常温（18～25℃），装置产气率达1.5～2.0 m3/（m3·d）；猪粪低温（9～13℃），装置产气率达0.2～0.3 m3/（m3·d）；奶牛粪，装置产气率达1.2～1.5 m3/（m3·d）；鸡粪高温塞流工艺，装置产气率达3.0～3.6 m3/（m3·d）。部分畜禽场沼气工程的产气水平见表7.11。
表7.11 部分畜禽场沼气工程的产气水平
续表
农业部于1999年制定了《大中型畜禽养殖场能源环境工程建设规划》，并在华南沿海、长江三角洲特别是环太湖、环渤海湾等规模化畜禽养殖集中地区，组织实施了大中型沼气示范工程，2000年至2002年共投资5 400万元，新建沼气工程260处，现全国已有畜禽粪便处理沼气工程1 500多处。目前，采用沼气工程治理畜禽粪便的基本上都是大中型畜禽场，一般养猪场饲养规模在5 000头以上，奶牛场规模在100头以上，鸡场规模在20 000羽以上。这些沼气站主要集中于经济发达的近郊和农场局所属的国营农场。