环境管理-生命周期评价的生猪规模化养殖环境影响分析
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青 岛 科 技 大 学 本 科 毕 业 设 计 (论 文)
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______年 ___月 ___日
基于生命周期评价的生猪规模化养殖环境影响分析
张培栋 王礼庆 1309010103 环境与安全工程 环境科学 131 20XX 6 18
基于生命周期评价的生猪规模化养殖环境影响分析
摘要
近几十年来,我国畜牧业快速发展,取得了诸多瞩目成就,但随着产业的发展和规模化程度的不断扩大,畜牧业污染也使我国的生态环境承受者巨大压力。
本文采用生命周期评价的原理,以一头出栏生猪(体重为100kg)为研究对象,对生猪规模化养殖进行环境影响评价。
本文主要从农作物种植、饲料加工、饲料原料运输、生猪饲养、废物(粪便)处理阶段来建立数据清单。
根据生猪养殖过程中排放的N2O、CO2、CH4、CO、NO3、SOx、NOx、SO2、NH3等污染物,将生猪规模化养殖造成的环境影响分为全球变暖、环境酸化、水体富营养化三类,计算得到环境影响潜值分别为769.2 kgCO2eq/FU、5.14 kgSO2eq/FU、0.82 kgPO43-eq/FU。
其中CO2对全球变暖的贡献最大占85%,主要与生猪饲养过程中呼吸排放有关。
NH3对环境酸化、水体富营养化的贡献最大,分别占53%和59%,主要与农作物种植和生猪肠道发酵有关。
对三种环境影响潜值进行标准化和加权评估,酸化的环境影响负荷最大,其次是全球变暖,最后是水体富营养化,分别占总影响的55.65%、39.09%、5.25%。
在生猪养殖的不同阶段中,种植阶段对环境的影响最大,占38.26%,主要与化肥的大量施用和农作物污染排放有关;其次是生猪饲养阶段,占35.38%,占12.83%,主要生猪代谢与柴油的消耗量有关。
废物处理阶段和饲料加工阶段相对较少,分别占7.71%和5.84%,与处理工艺有关。
关键词:畜禽养殖;生猪;规模化;生命周期评价
Environmental impact analysis of large scale
pig breeding based on life cycle assessment
ABSTRACT
In recent decades, the rapid development of animal husbandry in our country has made many achievements, but with the development of the industry and the expansion of the scale degree, the pollution of Animal husbandry has brought a lot of ecological environment pressure. In this paper, with a slaughter of live pigs as the object of study, the principle of life cycle assessment was used to evaluate the environmental impact of large-scale pig breeding.
In this paper, the list of data about fertilizer production, crop cultivation, feed raw materials transportation, pig breeding and waste disposal was concluded. According to the pig breeding process emissions of N2O, CO2, CH4, CO, NO3, SOx, NOx, SO2, NH3 and other pollutants,the environmental impact of pig scale farming is divided into three categories: global warming, environmental acidification and eutrophication of water and the environmental impact potential was 769.2 kgCO2eq/FU, 5.14 kgSO2eq/FU, 0.82 kgPO43-eq/FU respectively . Among these, CO2 have the greatest contribution to global warming, accounting for 85%,it is mainly related to respiratory emission during the process of feeding pigs. The contribution of NH3 to environmental acidification and eutrophication of water bodies was the largest, accounting for 53% and 59% respectively,mainly related to crop planting and pig intestinal fermentation. After standardized and weighted, acidification is the most important for environmental impact, followed by global warming, and the eutrophication of water. The total impact was 55.65%, 39.09% and 5.25% respectively. During each phase of the planting,the planting stage had the greatest impact on the environment, accounting for 38.26%,mainly related to the heavy use of chemical fertilizers and the discharge of agricultural crops. the breeding stage of pig breeding and the period of feed transportation accounts for 35.38% and 12.83% respectively,it is mainly related to pig metabolism and the consumption of diesel fuel. The treatment phase and feed processing phase were relatively few, accounting for 7.71% and 5.84%, it is mainly related to the treatment process.
KEY WORDS: Livestock and poultry breeding; Pig; Scale; Life cycle assessment
目录
1前言 (1)
1.1研究的背景与意义 (1)
1.1.1研究的背景 (1)
1.1.2研究的意义 (1)
1.2生命周期评价 (2)
1.2.1生命周期评价的起源 (2)
1.2.2生命周期评价简介 (2)
1.2.3生命周期评价的意义 (3)
1.3生命周期评价在养殖业的国内外相关研究 (3)
1.4研究思路 (4)
2生猪规模化养殖生命周期评价 (6)
2.1目标和范围的定义 (6)
2.1.1研究目标 (6)
2.1.2研究的范围 (6)
2.1.3功能单位的确定 (6)
2.2生命周期清单分析 (7)
2.2.1原料系统 (7)
2.2.1.1作物种植阶段 (7)
2.2.1.2饲料加工阶段 (8)
2.2.1.3原料饲料运输阶段 (8)
2.2.2养殖系统 (9)
2.2.3废物处理系统 (10)
2.2.3.1厌氧发酵阶段 (10)
2.2.3.2沼气发电阶段 (10)
2.2.3.3沼渣沼液综合处理 (10)
2.3清单分析结果 (10)
2.3.1饲料作物种植阶段的清单分析 (10)
2.3.2饲料加工阶段的清单分析 (11)
2.3.3饲料运输阶段的清单分析 (11)
2.3.4生猪饲养阶段的清单分析 (11)
2.3.5废物处理阶段的清单分析 (12)
2.3.6 清单分析结果 (12)
2.4环境影响评价 (13)
2.4.1生猪养殖污染物特征化分析 (13)
2.4.2影响潜值的标准化 (15)
2.4.3加权评估 (17)
2.5结果解释与比较 (17)
2.5.1结果解释 (17)
2.5.2本研究结果与Simpro8计算结果的比较 (18)
3结论与建议 (21)
3.1结论 (21)
3.2建议 (21)
.................................................................................................... 错误!未定义书签。
附录 . (25)
致谢 (26)
1前言
1.1研究的背景与意义
1.1.1研究的背景
畜牧业作为我国传统农业的组成之一,自古以来都在国民经济中占有重要地位,是社会发展的重要支柱。
早在春秋时期我国便有了兽医科学,对猪、牛、羊等进行拴养、栏养和放养,还发明了阉割技术[1]。
畜牧业经历了历朝历代发展至今,已经成为了我国的支柱产业。
畜牧业已经从主要以家庭为单位的小规模经营模式走出来,不断向着规模化,集约化,标准化的新型畜牧业转变。
我国幅员辽阔,有着丰富的畜种资源,世界上的畜禽物种在我国都可繁衍,同时我国人口基数大,对肉奶禽蛋的需求量也大。
自改革开放以来,国家大力支持畜牧业的发展,畜牧业产值不断增长,在农业的比重显著增加。
20XX年中国畜牧业总产值为29780.38亿元[2],占同年第一产业增加值的48.9%。
我国畜牧业在满足人民需求,实现人民增收,促进国家经济发展起到了重要作用。
近几十年来,我国经济实力增强,人民生活水平提高,对畜牧产品需求增加,再加上科学技术不断进步和国家政策的大力支持等因素,促使我国畜牧业快速发展。
主要表现在规模化程度不断扩大,生产产品数量增多,产品质量不断提高。
1980年,我国肉类总产量1205.4×104t,畜牧业产值354.2亿元。
20XX年,肉类总产量8625.04×104t,畜牧业产值29780.38亿元,产值增加到了84倍。
到20XX年,畜牧业生产形式基本稳点,全年猪牛羊禽肉产量8364万吨。
其中,猪肉5299万吨、牛肉717万吨、羊肉459万吨、禽肉1888万吨、禽蛋3095万吨、牛奶3602万吨[2]。
目前,我国人均肉类产量已经居于世界前列。
生猪养殖业在我国畜牧业中占有重要地位,猪肉产量在我国畜牧业产品产量占据第一位,同时我国是世界上猪肉生产和消费的大国,生猪出栏量居世界第一位。
生猪养殖大体上分为规模化和散户养殖两种基本模式。
年饲养数量方面,规模化至少在1500头左右,散户在300头以内;投入资金方面,规模化一般在80万以上,用于基础设施建设和种猪购置等,散户投入几万元以内,用于购置能繁育的母猪一头或数头;养殖设施方面,规模化配套完善的养殖设施,散户养殖设施简陋或缺乏。
生猪养殖关系到国民生活,猪肉消费量约占我国城乡居民肉食类消费量的65%[3]。
我国生猪产业目前的发展状况可以归为以下几点:
(1)饲养范围广泛,区域间存在差异。
除新疆,西藏,青海,宁夏等地不适合饲养之外,各省市都有规模,数量不同的饲养量;
(2)规模化程度不断提高。
改革开放为生猪规模化养殖提供了条件。
(3)散户养殖在仍然占据多数。
生猪饲养业在我国是传统产业,生猪养殖一般是家庭经营的副产业,虽然散户数量比重下降,单还是占多数。
1.1.2研究的意义
近几十年以来,随着人们对畜牧产品需求的增加和畜牧养殖规模的不断扩大。
由畜牧业带来的农业种植压力也越来越大,而我国面临农业资源紧张的问题,耕种面积不能满足当前的发展需要。
并且,在生产过程中过度开发土地,农业种植使用化肥、农药、农用塑料薄膜对环境有重大影响。
所以对畜牧业进行环境影响评估,确定饲料生产环节的环境影响,有利于在确保农业生态环境不被破坏,减少污染的情况下发展畜牧业。
畜牧业在不断发展壮大的同时,其所带来的污染也越来越严重。
畜禽排泄物的大量堆积,对大气、水、土壤造成严重危害。
畜禽动物排放的CO2
、COD、TN、TP、NH3-N 等是导致全世界环境暖化、水体富营养化、环境酸化的重要原因之一。
20XX 年联合国粮农组织发布的《畜牧业长长的阴影环境问题与解决方案》指出,若将畜牧业饲料生产用地及养殖场土地占用引起的土地用途变化考虑在内,全球畜牧业分别占人类活动所排放CO2、N2O、CH4和NH3总量的9%、65%、37%和64%[4]。
在我国,由于畜牧业的规模较其他国家大,且与发达国家相比在管理经营,技术方法,废物处理等方面的不完善,畜牧业对我国生态环境,人民的健康安全,社会的发展进步有着重大威胁。
对畜牧行业进行环境影响评价,在减少污染,促进人类与环境友好相处方面具有重要意义。
畜牧业作为我国传统农业之一,走出高效、安全、资源节约、环境友好的畜牧业现代化发展道路是建设特色农业的目标之一。
本文选择畜牧业中的生猪养殖业作为研究对象,采用生命周期评价的方法对生猪规模化养殖进行环境影响分析,以期对建设现代畜牧业提供帮助。
1.2生命周期评价
1.2.1生命周期评价的起源
生命周期评价最早出现于60年代末、70年代初。
1969年,美国中西部资源研究所(MR)针对可口可乐公司的饮料包装瓶进行的评价研究,从原材料的生产和加工到废弃物处理与处置整个全过程进行了定性和定量分析,得到了塑料瓶包装比玻漓瓶包装更有利于环境的结论[5]。
这种方法被当时研究人员称为资源和环境状况分析,到1974年由美国环保局提出早期LCA的研究框架,至此生命周期评价开始[6]。
生命周期评价起初应用于工业企业,随着可口可乐公司这个经典案例不断推广,人们对生命周期评价的认识也在不断加深中,且不同行业和组织对其概念的认识度和理解度也有所不同。
1990年,SEATC(国际环境毒理学与化学学会)第一次主持召开了关于生命周期评价方面的国际性研讨会[7]。
在这次研讨会上,生命周期评价(LCA)的概念第一次被详细的提出。
1993年,ISO(国际标准化组织)正式将生命周期评价纳入ISO14000国际标准体系。
1.2.2生命周期评价简介
生命周期评价(Life Cycle Assessment,LCA)也被称为生命周期分析。
生命周期是指一个产品从原材料提取加工、产品制造销售、产品使用维修保养,至产品回收利用和废弃销毁的整个过程。
生命周期评价的思想是意图在源头消灭或者减少环境污染问题,不是出
现环境问题后再去解决环境问题。
一个 LCA 研究包含四步:
(1)定义研究的目标与范围
(2)生命周期清单 (LCI )阶段,建立产品生命周期内全部环境输入输出模型。
(3)生命周期影响评价(LCIA )阶段,理解全部输入和输出的环境相关性。
(4)研究结果的阐述。
其关系图如下:
图1-1生命周期评价基本框架
Fig.1-1 Basic framework of life cycle assessment
1.2.3生命周期评价的意义
生命周期评价采用定性和定量分析的方法,在工业企业的管理,政府部门政策的实施和环境保护等方面具有重要意义:
(1)生命周期评价克服传统环境评价的局部性和片面性。
在做决定的过程中更加倾向于于环境保护。
(2)生命周期评价重在全面认识物质转化过程中的环境影响。
不是只考虑污染物的排放,还包括物料的产生和能源的消耗以及对环境造成的破坏作用。
将生命周期的各个阶段联系起来,加强过程控制,防止污染跨介质转移,通过全过程控制,实现污染预防。
(3)采用生命周期对企业的产品或工艺进行评价,有利于工业企业实现经济的增长,工作效率的提高和环境保护工作的到位。
以便企业实施可持续发展战略,促进企业健康发展。
(4)生命周期评价应用范围广泛,可以使用于不同的情况,可以对有相同环境行为的不同地区进行比较,在使用者进行决策时提供理论支持。
1.3生命周期评价在养殖业的国内外相关研究
白林[8]等人在20XX 年将情景分析法和生命周期方法相结合,对四川丘区种典型的养猪生产情景进行了生命周期污染物排放和资源消耗分析。
分析了猪肉生产过程(原料生产、
运输和养猪生产过程)的主要阶段的环境影响。
研究结果表明:散养模式中富营养化和酸化效应最为严重;而集约化模式水资源的消耗量比较大。
裴忠良[9]对集约化猪场粪便处理进行生命周期评价,分析了我国目前常用的两种猪场粪便处理方式——猪粪好氧堆肥和厌氧发酵。
将猪粪好氧堆肥全生命周期分为三个阶段,堆肥阶段、翻堆阶段、废水处理阶段;同样将猪粪厌氧发酵全生命周期也分为三个阶段,厌氧发酵阶段、沼气发电阶段阶段、沼液沼渣处理阶段。
得出两种粪便处理方式整个生命周期中对环境系统的压力大小。
刘鸣达[10]等采用生命周期评价对辽宁地区育肥猪生产的环境影响进行分析,以 1 000 头出栏育肥猪的规模化养殖场为功能单位,得到污染物排放清单分析,并分析其环境影响。
结果表明,以1000头育肥猪生产的生命周期环境影响综合指数为56.59,环境影响大小依次为富营养化、酸化、全球变暖,在此情景中,生命周期环境影响综合指数为56.59,影响大小依次为富营养化、酸化、全球变暖,并提出种养结合、改善饲料结构等方法降低环境影响。
应翔[5]利用生命周期评价方法对宁海规模化养殖场和萧山规模化养殖场的各种指标进行了分析,考察了地理位置、养殖技术和环境影响三个指标及其其六个子指标:耕地畜禽负荷、母猪年生产力、死亡率、经济效益、富营养化、全球暖化和环境酸化,综合评定了宁海养殖模式更符合可持续发展要求。
Mogensen等[11]分析比较了猪肉和牛肉的生产过程,得到牛肉生产比猪肉生产造成环境影响大的结论。
Hayo M.G.van der Werf等[12]人应用生命周期评价的方法对法国猪浓缩饲料生产和运输的环境影响进行了分析,提出优化作物饲料原料生产过程的施肥成分,尽可能用更多当地生产的饲料原料的结论。
Graham等[13]以加利西亚自治区为例对生猪规模化养殖进行了生猪生命周期评价,提出改进饲料结构,有利于减轻环境污染的结论。
基于对国内外文献的归纳与总结,发现现有研究多集中于规模化养殖系统、畜禽粪便处理方式、动物福利等方面,在环境影响类别上以单一的环境影响类别为主,缺乏对不同环境影响类型之间的比较,而且缺乏对生命周期评价商业软件计算所得数据的可行性判别。
1.4研究思路
本文通过实地调查和查阅有关文献资料,获取相关的数据清单,确定生命周期评价系统边界,进行生命周期清单分析和影响评价,确定生猪规模化养殖的环境影响。
本文研究的技术路线如图1-2所示。
图1-2技术路线Fig.1-2 Technical route
2生猪规模化养殖生命周期评价
2.1目标和范围的定义
2.1.1研究目标
调查生猪规模化养殖情况,分析生猪的整个规模化养殖模式和其整个生命周期对环境的影响,找到对环境影响最大或较大的阶段,确定环境影响负荷,为降低规模养猪场的环境影响,提出合理的建议。
2.1.2研究的范围
评价范围是对所评价目标确定其系统边界。
评价范围一般包含原料获取、产品生产加工、产品运输销售、产品使用产品和回收及废弃处理。
根据本文评价对象,其研究范围如下图:
图2-1系统边界
Fig.2-1 System boundary
原料系统主要是生猪规模化养殖饲料原料的的种植过程,饲料生产过程,饲料加工过程和饲料运输过程,考虑施用的化肥、饲料运输消耗的柴油和饲料加过程消耗的电力等。
养殖系统是生猪成长育肥过程,考虑饲料、电和排泄物等。
废物处理系统则是考虑粪便的处理,采取厌氧发酵的工艺。
2.1.3功能单位的确定
生命周期评价选取的功能单位为一头生猪(100kg)。
其他饲料投入、电力和燃煤消耗、产品输出、污染物排放均基于每处理1头生猪(100kg)的对应值。
2.2生命周期清单分析
根据本文所定的系统边界可知需要分析的清单如下表2-1。
表2–1清单分析类型
Table 2-1 lists the analysis types
项目作物种植饲料加工与运输生猪饲养粪便处理
输入化肥(N肥、P肥、K
肥)、种子
柴油、电力、玉米
大豆、小麦、电
麦麸、豆饼、玉米、
电
粪便、电
输出大豆、玉米、小麦、CO2、
CH4、N2O、CO、NO3-、
SOx、NOx、HC
豆饼、玉米、麦麸、
CO2、CH4、CO2、CO、
SOx、NOx、
CO2、CH4、CO、SOx、
NOx、NH3、粪便
CO2、CH4、CO、SOx、
NOx、SO2
2.2.1原料系统
生猪在饲养过程中,采用的是饲料可以分为粮食类,糠麸类,饼粕类,糟渣类等,成分有玉米、小麦、大豆高粱、蚕豆米糠、麦糠、红薯藤糠、花菜子饼、花生饼、棉子饼、大豆饼、糠糟、醋糟、粉渣、蚕蛹、鱼粉、骨粉、青浮萍等以及一些矿物质。
其中,猪用精饲料成分如下表:
表2-2猪饲料成分[14]
Table 2-2 pig feed ingredients[14]
种类玉米豆饼麦麸菜籽棉粕鱼粉其他矿物含量70% 9% 7% 4% 4% 2% 4%
从表中可以看出,猪饲料中玉米,豆饼,麦麸占主要成分,而棉粕、鱼粉和其他矿物其占比例较少。
本文选取在饲料成分中占大多数的玉米、小麦、大豆这三种成分,从作物种植阶段,饲料加工阶段和饲料原料运输阶段来建立清单。
2.2.1.1作物种植阶段
种植玉米、小麦、大豆,所消耗的化肥主要有氮肥、钾肥、磷肥。
生产过程中排放的污染物主要有HC、CO、SOx、NOx、CO2等,其排放数据如表2-3所示。
表2-3化肥生产过程中污染物排放[10]
Table 2-3 Pollutant emission data during fertilizer production[10]
化肥
排放系数(g/kg)
HC CO SO x NO x CO2
N 0.58 4.29 5.20 32.32 10366 P2O50.08 4.75 0.83 2.81 1585
K2O 0.04 0.35 0.16 1.17 662
由于全国各个地区土地的耕种能力不同,作物的产量不同,本文仅考虑作物对化肥的消耗量,从而分析单个地区就更有意义,故选取山东省作物种植情况,来确定玉米、大豆、小麦的单位面积产量。
根据山东省统计年鉴知,20XX年山东玉米的产量为6462kg/hm2,小麦的产量为6176kg/hm2,大豆的产量为2540kg/hm2。
表2-4单位面积耗肥量(kg/hm2)[15]
Table 2-4 Fertilizer consumption per unit area (kg/hm2)[15]
种类氮(N)肥磷(P2O5)肥钾(K2O)肥
玉米236 82 45
大豆211 55 18
小麦109 44 21 农作物种植阶段污染物排放量,如下
表2-5三种农作物种植阶段的污染物排放量[16]
Table 2-5 The pollutant emissions from three crop growing stages[16]
作物种类
污染物排放量(g/kg)
N2O NO x NO3NH3
玉米 1.093 1.182 1.450 3
大豆0.14 1.989 — 2.9
小麦0.369 0.827 —0.245
2.2.1.2饲料加工阶段
饲料是生猪养殖过程中的主要投入产品,种植作物转化为饲料需要进行加工处理。
饲料加工主要分为4个阶段,破碎、混合、膨化和压制成颗粒。
在这个过程中主要消耗电力,而电力在生产过程中主要的排放的污染气体有CO2
、SO2、NOx、CO。
根据调查,破碎l t 猪饲料耗电20kWh;混合1t猪饲料耗5kWh;膨化1t猪饲料耗电45kWh;将1t猪饲料压制成颗粒,要耗电20kWh。
经计算,加工1kg饲料需要消耗电力0.09kwh。
根据表2-6电力污染物排放系数可以算出,功能单位所需饲料污染物的排放量。
表2-6电生产污染物排放系数(kg/kwh)[17]
Table 2-6 Electricity production and bustion pollutant emission factors
(kg/kwh)[17]
污染物类别CO2SO2NOx CO CH4
排放量 1.07 9.99×10-3 6.46×10-3 1.55×10-3 2.60×10-4 2.2.1.3原料饲料运输阶段
原料需要运输到养殖厂进行加工,饲料在加工完成后,需要从饲料厂运输到养殖厂。
在运输阶段的所产生的环境影响,只考虑汽车尾气排放部分,而对于运输过程中对周围环
境造成的破坏和饲料及原料的损耗等都不予以考虑。
假设饲料及饲料原料全部来自周边地区(省内或者临近县市),运输平均距离为100km。
在运输过程中,只考虑公路运输,假定使用的能源为柴油。
经调查运输车型载重量为5t,平均每100km耗10L。
育肥猪生长期间,料运输天数平均为60d。
由此根据表2-7柴油生命周期排放表可计算得出运输过程中气体排放量。
表2-7柴油生命周期污染物排放表(kg/L)[17]
Table 2-7 Pollutant emission schedule for diesel life cycle(kg/L)[17]
污染物类别CO2SOx NOx CO CH4
1.43×10-2 1.43×10-2 1.43×10-2 1.43×10-2 1.43×10-2 1.43×10-2
2.2.2养殖系统
规模化生猪养殖系统是一个复杂的系统,有着完善的管理体系。
它包含了种猪育肥,母猪配种、妊娠、分娩,仔猪的断奶,成长、育肥、出栏等过程。
在本研究中,由于母猪在妊娠分娩阶段所需饲料和能源有所不同,且种猪一般不作出栏生猪处理,故只考虑出栏生猪对造成环境影响。
生猪在养殖过程中,主要消耗饲料和电力,排放的污染物主要包括自身的排泄物和由自身呼吸作用而排放的温室气体。
假定一头生猪从仔猪到出栏时间是150天,出栏每头生猪增重100kg,生猪育肥期间使用精饲料,根据肉料比3:1,可知,每头生猪消耗的饲料为300kg。
从表3-1饲料成分来看,玉米、豆饼、麦麸这三种成分占大多数,其余成分含量较少,忽略不急。
豆饼折算成大豆的系数为1.19[18],麦麸折算成小麦的系数为6.67[19]。
则功能单位对玉米,大豆,小麦的消耗量为210kg,32kg,140kg。
因取暖、照明、畜禽舍中各类设备运转等产生的电费、煤费,分别为每头猪5.19元、1.90元。
煤价以600元/吨进行核算。
根据山东省物价局20XX,山东省电网销售电价表知,农业生产用电在35千伏以下时,电价为0.545元/kWh。
故一头生猪对电和煤炭的消耗量分别为9.52kWh,23.86MJ。
对规模化养殖场进行调查,根据刘丹对规模化养殖场猪舍的NH3排放量测定得到平均每头每天4.584g[20],则功能单位排放的NH3为687.6g。
据IPCC 在1997年的报告,一头猪在整个生命周期内因肠道发酵而排放的甲烷量为 1.5kg[21],在养猪生产中,经测定每头猪由呼吸产生的CO2平均为43L/h,故功能单位由呼吸产生的CO2排放量为304.07kg。
表2-8 燃煤污染物排放表(g/MJ)[22]
Table 2-8 Coal pollutant emission list(g/MJ)[22]
项目CO2SO2NO x CO
煤生产0.1253 0.00115 2.98×10-4 1.6×10-5燃烧91.96 0.57 0.20 0.09
2.2.3废物处理系统
好氧堆肥和厌氧发酵是当前畜禽粪便处理工艺应用最广泛的两种方式,是其本身处理粪便过程中造成的污染也是我们不可忽视的。
畜牧业产生的最大污染物是动物粪便,对动物粪便的合理处理对生态保护具有重要意义。
本文选取厌氧发酵处理工艺进行分析,采用的粪便处理方式为干清粪方式。
畜禽粪便的处理分为厌氧发酵、沼气发电、沼渣沼液综合处理三个阶段。
据原国家环境保护总局推荐的排泄系数,计算得粪便产生量为196.27kg /FU[23]。
2.2.
3.1厌氧发酵阶段
本阶段主要产生的有害物质为CO2和CH4。
为了便于计算,过程消耗的电能和沼液沼渣处理过程中消耗的电能放在一起计算。
表2-9猪粪中的主要成分含量(%占鲜重)[9]
Table 2-9 Content of main ponents in swine manure(Accounting for
fresh weight)[9]
化学成分水分有机物总氮总磷总钾含量72.63% 21.95% 0.947% 0.5158% 0.4155% 根据上表可知猪粪中干物质的含量TS约占18%,根据猪粪的产气量为0. 42 m3 /kg(以干物质计)[24],可计算出沼气产量为14.84 m3/FU。
CH4约占沼气的60%,则功能单位CH4的产量8.9m3/FU。
CO2占35%,则功能单位CO2的产量为5.19m3/FU。
在标准状况下,1m3CH4等于0.714kg,1m3CO2等于1.977kg。
2.2.
3.2沼气发电阶段
沼气中的甲烷是其主要的可燃成分,空气中遇火燃烧,并释放出大量热量。
在一个标准大气压零摄氏度的条件下,1立方米沼气(甲烷)理论发热值为23到27兆焦耳,使功率为1千瓦的内燃机工作2小时,发电为2千瓦[25]。
故发电量为17.81kWh/FU假定用于发电的甲烷充分燃烧,根据1kg甲烷的完全燃烧CO2的产生量为2.75kg。
在沼气发电的过程中,H2S气中含量每立方米要少于20mg[26]。
假设沼气经过净化能满足发电的要求,则沼气燃烧产生SO2 量为558. 68 g/FU。
2.2.
3.3沼渣沼液综合处理
沼气发酵后一部分物质被沉淀下来,部分就是沼渣和沼液。
此阶段产生的污染物主要是由曝气过程中消耗电力产生的,此过程和厌氧发酵阶段消耗的电力一起计算,据调查可知搅拌和曝气消耗电力19.6kWh/FU。
由于沼气发电阶段产生了电力,此厌氧发酵情景电力总消耗量为1.79kWh/FU。
2.3清单分析结果
2.3.1饲料作物种植阶段的清单分析。