一、技術概述
（一）項目基本情況
河北安平縣總面積505平方公里，耕地面積47萬畝，是一個農業大縣、生豬養殖大縣，2018年出欄生豬82萬頭，年產黃桿總量15萬噸、畜禽糞污102萬噸。農業生產過程中產生的大量農作物秸稈和畜禽糞污，是重要的具有巨大潛力的生物質資源。
河北京安生物能源科技股份有限公司通過畜禽糞污沼氣發電、秸稈沼氣提純生物天然氣項目、沼渣沼液生產有機肥項目、生物質熱電聯產項目，按照“廢棄物+清潔能源+有機肥料”三位一體的技術路線，可對安平縣畜禽養殖廢棄物實現整縣推進，農作物秸稈進行全量化利用。將養殖、沼氣、沼渣、沼液和種植技術進行優化結合，做到資源多級利用，物質良性循環，形成沒有污染的可持續發展的循環農業生態系統厭氧發酵制沼氣，生物質直燃發電，城市集中供熱，有機肥生產等產業，形成了完整的“氣電熱肥”聯產模式。
圖1 廠區航拍圖
京安模式不僅能夠提高畜禽養殖者經濟收入、變廢為寶，滿足養殖戶用能、用肥的需求，實現畜禽糞污的資源化和農作物秸稈全量化利用，提升畜禽養殖者、種植戶積極性，而且能夠促進農業和農村經濟可持續發展，是貫徹落實生態文明建設、綠色發展理念的具體有效措施。
（二）技術基本情況
1、畜禽糞污低濃度糞水高效產沼氣技術。自主研發了“一種能夠提高低濃度物料厭氧發酵效率的厭氧發酵系統”的專利技術，厭氧發酵菌捕捉回收，可有效解決低濃度的糞污制備沼氣給養殖場帶來的“投資成本高、產氣效率低、維護費用高、運行天數少”的難題。沼氣容積產氣率可達到1.13Nm3/m3.d，經過凈化增壓后通過內燃機進行發電上網，發電效率42%以上，余熱利用效率43%以上，項目的總體熱效率達到了85%以上。
2、農作物秸稈資源化利用VPF技術。豎向推流式秸稈厭氧消化技術采用中高溫連續發酵工藝，原料一般為純秸稈、稻草、植物莖葉等生物質，先經機械粉碎投入攪拌池配料，然后用泵打入發酵罐發酵，罐內物料濃度可達15%以上，池容產氣率高。采用上進料下出料工藝，罐內無須設置機械攪拌，工藝能耗少。能使1公斤干秸稈產出0.4立方米沼氣，池容產氣率可達2m3/（m3·d），原料利用率高。
（三）技術示范推廣情況
低濃度糞水高效產沼氣技術應用于河北省安平縣河北京安生物能源科技股份有限公司年出欄20萬頭豬場糞污綜合治理2MW沼氣發電工程項目, 該項目被農業部、財政部列入“畜禽糞污等農業農村廢棄物綜合利用試點項目”。
（四）提質增效情況
沼氣發電工程。年處理畜禽糞污30萬噸，年發電1512kWh，全部并入國家電網，實現發電收入1134萬元。解決了年存欄10萬頭豬場糞污資源化利用問題。年可減少CO2排放10.8萬噸；沼氣發電剩余沼液沼渣做為基質，可制備多種配方有機肥料，根據不同季節，不同植物，不同生長期進行肥料調整，形成多樣性多元化多用途功能肥料，投資2000萬元建設的養農有機肥廠投產運行，年產生物有機肥固肥5萬噸，液體肥20萬噸，年有機肥銷售收入1300萬元。
提純生物天然氣項目。建設厭氧發酵罐6座，共30000 m3，通過利用畜禽糞污和秸稈進行混合厭氧發酵，生產沼氣提純成生物天然氣，可實現秸稈和畜禽糞便綜合治理利用。該項目配套建設青儲50000m3，年可消納玉米秸稈7萬噸，可處理畜禽糞污10萬噸，年可生產沼氣1152萬立方米，提純生物天然氣6360000 m3，鋪設中低壓輸氣管網182KM，可供周邊8595戶居民取暖和炊用，即可覆蓋供氣范圍內所有工商業用戶。
生物質熱電聯產項目。項目于2016年8月開工建設，2017年8月份投產運行，年可發電2.4億度，供熱55萬吉焦，年耗秸稈約28萬噸，年替代標煤10萬噸/年，全年可減少CO2排放約26萬噸。生物質直燃發電廠以廢棄秸桿、廢棄果樹枝等為原料，實現發電并網，余熱供應縣城居民供熱，已取得政府特許經營許可，供應面積為130萬平方米，發電產生的草木灰，應用有有機肥廠生產生物有機肥。項目持續盈利。
（五）技術獲獎情況
1. 低濃度糞水高效產沼氣技術。應用于大型養殖場糞污治理工程，該項目獲得了國家科技進步獎三等獎。隨著熱電氣肥聯產生態循環模式的實施推廣，糞污將得到有效治理，畜禽場周圍的環境衛生將因此得到很大程度的提高，農村環境得到改善,減輕霧霾污染。通過沼氣發電廠的運行，將可靠先進的高效厭氧沼氣發電和余熱回收技術，廣泛應用于農業廢棄物資源化利用項目中。
二、技術要點
（一）打造政府支持體系
當地政府給予糞污收集中心一定的收儲運補貼。一是通過農業園區建設打通糞污資源化利用通道。二是環保倒逼生物天然氣入戶機制。結合政府“藍天行動”，京安股份公司在安平鎮、兩洼鄉兩個鄉鎮實施“煤改氣”項目，并通過補貼農戶初裝費及壁掛爐、灶具購置費，促進天然氣入戶。
（二）創新運營模式
京安股份公司以先進的農牧業廢棄物資源化利用技術為依托，通過沼氣發電項目、沼渣、沼液生產生物有機肥項目、生物天然氣項目及生物質熱電聯產項目，對京安養殖場及安平縣域內畜禽糞污、廢棄秸稈等農牧業廢棄物進行綜合治理，全量化利用，整縣推進，通過發酵制沼、沼氣發電，生物質直燃發電，城市集中供熱，產生綠色電能、余熱回收利用，沼渣沼液及草木灰生產有機肥等產業。沼液通過水肥一體化、噴灌、滴灌等農田水利工程施用于農業種植，京安公司在安平縣內及周邊建設98座液肥加液站（圖2），覆蓋11.2萬畝作物；沼渣肥通過大戶使用、協議利用機制實現還田；高端沼液肥通過定制開發，實現定向銷售。
圖2 液肥加液站
（三）建立利益聯結機制
通過承擔安平縣畜禽糞污資源化利用試點項目，開創糞污以質定價的先河，糞污集中處理中心采用糞污分級定價收集模式，糞污濃度（即含固率TS），干清糞需要保證在20%以上，水泡糞保證在3-8%。糞污濃度大于8%，公司按10-50元/T收購；糞污濃度小于3%，養殖場支付20元/T的處理費；糞污濃度3-8%，免費收集。最后交由公司糞污處理中心處理。
秸稈回收建立秸稈收儲運專業隊伍，打通經紀人、秸稈收儲隊伍、農機合作社、秸稈綜合利用企業的利益聯結機制，實現多方共贏。
（四）成熟技術工藝
該模式以京安養殖場及安平縣域內畜禽糞污、廢棄秸稈等農牧業廢棄物為原料，通過厭氧發酵制沼氣、沼氣發電，產生綠色電能，余熱回收利用，沼渣沼液生產有機肥，沼氣提純生物天然氣，生物天然氣供應農村清潔能源（圖3）。形成了完整“氣、電、熱、肥”聯產生態循環京安模式（圖4）。
（五）利用模式
該模式現已初步形成了兩種可復制可推廣的技術路線：一是畜禽養殖廢棄物資源化利用。在全國大力推行糞污制沼的環境下，研發總結低濃度有機廢水高效厭氧發酵制取沼氣以及其他涉及生產、維護、肥料制作的專利技術十余項，解決了沼氣生產波動大的難題，實現了全天候持續穩定產氣，成為河北省率先利用畜禽糞污發電并網的沼氣發電企業。二是提純生物天然氣項目，通過畜禽糞污和青儲秸稈混合發酵產生沼氣，提純生物天然氣。實現了沼氣發電、沼氣入戶、沼渣、沼液生產有機肥等多元化利用。
結合縣政府“氣代煤”項目，供應安平縣城關鎮、兩洼鄉共23個村，8595戶居民炊用、取暖用氣，以及所屬范圍內工商業用戶、教育園區供應生物天然氣，供應生物天然氣價格，居民氣價為2.5元/立方米，非居民氣價夏季2.95元/立方米，冬季3.5元/立方米。提純后的生物天然氣通過CNG加氣站供應車用。于2018年10月取得了河北省住房和城鄉建設廳頒發的《燃氣經營許可證》
三、適宜推廣區域
該模式適宜農作物秸稈資源豐富地區、養殖發達地區，比如河北省、山東省、河南省等。生物燃氣生態循環農業模式的推廣區域應符合當地規劃和行業布局，還應考慮地域資源、區域地質、交通運輸和環境保護等要素。中心紐帶生物然氣工程選址，要考慮原料運輸半徑及運輸成本。最好靠近大型養殖企業。適宜農作物大面積種植區域，秸稈禁燒壓力大，秸稈綜合利用途徑缺少地區。沼肥儲存池修建靠近農田澆灌施用地附近，以利于沼肥就地使用。糞污收集要專用密封車輛，防止撒漏、臭味以及病原體交叉傳染，滿足生產防疫的要求。
注意事項
“氣電熱肥”聯產生物質能近零碳利用模式，需要建立在近養殖場5公里范圍內的鄉鎮，可有效利用管網收集養殖場糞便，減少原料運輸成本。打通縣域50公里范圍內農作物秸稈收儲運用通道，建立收儲運體系，政府支持，企業參與、經紀人主動的收儲模式。
