丹麦的畜禽粪污利用经验

丹麦作为世界养猪强国在业界已是有口皆碑，不到600万的人口却可年出栏生猪约3000万头，从种源到猪肉均行销全球。可你是否想过，在领土面积不大、环保政策甚严的欧洲，丹麦又是如何处理畜禽粪污的呢？

近期由丹麦农业、食品与生物集群（Food & Bio Cluster Denmark）编撰的介绍沼气行业先驱——丹麦的经验与案例的一份报告引起了笔者的注意，其中的主要篇幅都是在讲沼气生产如何应用于畜禽粪污处理。

沼气对中国百姓来说也并不陌生。这种清洁能源曾一度风靡于各地农村，并获得了国家政策的大力扶持。但随着农村生产结构的调整，沼气生产的原料不足、缺乏合理管理、新型能源蓬勃发展等诸多因素，造成了大量的沼气设施已然荒废。

随着我国养猪的集约化、现代化发展，沼气工程重新成为一些规模猪场的粪污处理选择，但其应用的覆盖面显然已不及立式发酵罐、智能分子膜等新型热门技术。

为何丹麦的选择是看起来并无太多创新的沼气技术？其与世界其他各国包括中国早有应用的沼气项目又有何异同？我们就此与丹麦农业、食品与生物集群负责人Claus Gunge取得了联系并获得了其报告的下载和使用授权。

1 政策引领

据介绍，仅从养猪来看，丹麦便已是全球畜禽饲养密度最高的国家之一。此外，丹麦周围包括波罗的海在内的自然环境十分脆弱。这两大因素叠加，促使丹麦一直在寻求发展符合环境安全的畜禽粪污处理技能和创新技术。

畜禽粪便一直被认为是丹麦的一项重要资源。该国每年产生的畜禽粪便约为3500万吨，相当于580万丹麦居民每人每年占有6吨畜禽粪便！

但直到1980年代初，畜禽粪便在丹麦还仅仅只被认为是一种天然的农作物肥料。在作物高产和能源低价的压力下，1960-70年代畜禽粪便还曾一度被矿物肥料所取代。到了1985年，由于日益严重的养分流失和水质问题，丹麦政府启动了NPO计划。

NPO计划要求养殖面积与牲畜数量适当平衡，并规定了农场需要确保的最低畜禽粪便存储能力。存储过程中还要防止臭气的扩散，要么新鲜的粪便能够及时得到处理。从那以后，欧盟和丹麦政府更加严格的规定刺激了技术的发展。如今其畜禽粪便中大量氮和磷的利用效率几乎和矿物肥料相当，既减轻了氮磷对环境的影响，也降低了农民购买肥料的成本。

除了畜禽粪污的影响，丹麦亦禁止将有机废物弃置于垃圾堆填区，并提出到2023年要实现厨余垃圾100%回收的国家目标。于是，把能源生产和处理粪便及有机废物联系在一起的沼气生产成了丹麦的一项主要选择。

目前，丹麦许多养猪户和奶农均会使用畜禽粪便生产沼气，其中大多数生产都是通过农民合作社所有的工业规模沼气厂进行的。2012年以来，随着补贴计划的实施，丹麦沼气产量迅速增长，2020年总产量达到约20兆焦耳。预计2023年这一可再生天然气将占据丹麦天然气网络的30%。其每年用于生产沼气和肥料的生物质超过1100万吨。

此前，丹麦生产的大部分沼气都用于电力生产。而如今，越来越多沼气经过提纯净化后进入了天然气网络，代替化石天然气用于工业、交通运输、供热和供电。

与此同时，沼气产量增加以及极低的天然气价格，大幅提高了补贴计划的成本，丹麦政府已决定从2020年起停止2012年批准的新沼气厂补贴计划。不过，其有望制定并实施一项全新的可再生天然气计划，将生物甲烷和氢气、甲烷气等其他绿色燃气都囊括在内。这将有助于确保相关技术在丹麦继续扩大应用范围、提高效率。

丹麦之所以更重视可再生天然气而非直接利用沼气发电，是因为可再生电力在丹麦的能源系统中占据了很高比例——其已是世界领先的风能和风力涡轮机生产国家，而且丹麦正逐渐面临需要利用风能和太阳能以外的其他可再生能源发电的情况。因为按照该国的目标，其将争取在2050年前实现碳中和（比中国提前了10年），而只有这类绿色气体才能为需要高温的重工业供电。

2 生产应用

丹麦有专门从事沼气厂设计和沼气厂组件生产的公司。生物质预处理方案、消化池、搅拌罐和提纯净化设备是沼气厂的主要组成部分，其设计和功能对沼气厂的生产效率和经济效益至关重要。

高温厌氧消化是丹麦使用最广泛的沼气生产技术。粪便固液分离通常是一项独立的技术，不过许多粪便固液分离机都会与沼气生产装置相连，作为消化池处理前或消化池处理后的一道工序。

丹麦生产的沼气基本都使用了大型集中连续搅拌槽反应器（CSTR），沼气厂会配备联合发酵和提纯净化设备，将生产出的可再生天然气直接输入天然气网络。

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