2015-2020年陕西宝鸡典型村镇低碳循环社区生态规划设计
摘要：
本文通过分析陕西宝鸡市典型村镇发展现状、农村的种植业和养殖业分布格局、环境污染现状和关注度等实际制约村镇未来发展的因素，参考生态规划领域的既有成果，设计出了一种典型村镇低碳循环社区的生态规划。借鉴生态工业园区和循环经济的设计思路，通过对村镇园区内的种植业，养殖业，生产加工业，能源利用的合理布局，并合理控制各产污节点的污染排放来达到低碳循环的效果。同时在园区内部实行村长（镇长）的园区家长式管理制度，对于各畜禽场，种植区，生产加工业进行管理，使其生产要素分配和污染排放更加有秩序。通过提高农业项目吸引力和提供更多就业岗位来合理解决农村劳动力流失的失衡现状。本文具体以凤翔县来说明。
this paper analyzed the current situation of the development of typical villages and towns in baoji of province shaanxi , including some restriction factors for the future development .such as rural distribution patterns of planting and breeding, present situation and the attention of environmental pollution . And referring to other advance design in the field of ecological planning, designed a kind of typical rural ecological planning of low carbon recycling community.with Reference for ecological industrial park and circular economy, the implement is based on rational distribution of villages and towns of the park's planting, breeding, production processing, energy utilization, and reasonably controls the producing pollution emissions . to achieve the effect of the low carbon recycle. At the same time the park is managed with a system of village head (mayor) paternalism, for each livestock and poultry,planting, production processing, making the allocation of factor of production and pollution emissions more orderly. By improving the attraction of agricultural project and providing more jobs ,it can solve the imbalance situation of rural labor force loss.
正文：
规划背景
1.1典型村镇的主要产业发展现状
陕西省市传统的农业大省，农业和农村一直是政府工作的重中之重。以凤翔县为例，县域经济来源主要是农村地区的经济作物-线辣椒。2008年陕西省线辣椒种植面积4~5万hm2产值22500~30000元每hm2，给当地的经济发展做出了很大贡献并成为当地的一个支柱产业。以宝鸡市为例：年种植1.6万hm2到2万hm2 生产椒干4万t左右，由于种植线辣椒良好的收益也吸引很多年轻人留在家乡承包土地大面积种植【1】。但今年来由于销售渠道和销售信息的不畅通，线辣椒的市场前景并不乐观，导致线辣椒的栽培面积逐年减少。很多年轻人更愿意躲避在农村面朝黄土背朝天的辛苦劳作而出外打工。现存的种植业基本只集中在冬小麦的粮食生产上，产量较低只能基本提供日常饮食所需。前几年政府为了绩效工程引进了大量的温室大棚，但是由于后续技术的支持不到位，使得温室大多达不到高产的效果以至于闲置浪费。
前些年陕西农村地区兴起一股家庭养殖奶牛和布尔羊的高潮，一时间大量村民变卖家产或是通过借贷投资奶牛和布尔羊。一些农户也因此获得相当可观的利益。但是好景不长，这个新兴产业就衰败了，由于农户的不规范的养殖手法，使得奶牛的奶品质量不过关失去销售渠道，资金链断裂。原本金贵的奶牛不的不当普通肉牛价格卖出。一时间很多农户几乎倾家荡产。吸取这个教训，到现在为止很多农村地区不在发展养殖业，甚至谈牛色变。
如今凤翔县的县域GDP主要来源于当地的几个类似于东岭集团旗下的重工业工厂，这些工厂在拉动经济的同时也带来了大量的环境污染，几年前东岭集团大量排放金属铅造成附近长青镇铅污染，当地青少年均有不同程度的铅中毒。但政府碍于经济需求的因素，对于这些重金属污染 事件的处理措施并不令民众满意。
1.2 典型村镇的环境污染现状以及对此的关注度
凤翔县现今的农业环境污染现状并不是很严重，大气，水体，土壤等环境因子基本未受到污染的侵扰。但是从农村地区的生活垃圾来看，其主要的处理方式为集中焚烧，此种处理方式对大气环境带来了一定的影响，焚烧不充分产生的恶臭气体和排放的二氧化碳严重影响了村名的居住环境。同时农村冬季取暖主要靠传统的土炕，这种取暖方式产生的粉尘和烟雾严重污染了大气环境，傍晚的农村基本处于烟雾的环绕中 。其次农村的人粪尿基本用于还田，农民对于农田的可纳污能力并无关注。对于农家肥使用的注意事项也并不了解。
现今，农村基本上摆脱了传统的薪柴作为能源的使用方式，也不再使用传统的炊锅做饭。基本上依赖各种家用电器，随之而来的供能方式只能是电能。以典型的四口之家的用电费用举例，从2000年左右的每月十几块钱到现在的每月的100多块钱。而国家电网供应的电费单价基本维持不变，电费的增加主要来自于农村供能方式的转变。
1.3 农村基层政府管理和农村留守儿童和留守老人现状
由于传统农业收入微薄，相当大比例的年轻人或是有劳动能力的中年人都选择了外出打工来养家糊口，如今的农村留守儿童和留守老人现象非常严重，儿童的教育问题因此得不到应有的重视，很多青少年初中毕业便辍学外出打工，到了一定年龄在结婚生子，又留下一大批留守儿童，如此已形成一种恶性循环，导致大量村镇失去了原有的风貌，变成一座又一座的空镇。很多乡村的小学遇到了找不到学生无法开课的尴尬问题，甚至面临相邻村镇学校合并的状况，而且村委会的管理也存在很大问题，大多村官思想固化在自己任期内更愿意安于已有现状不想改革，根本不能为村民带来应有的服务，而大多数村民对村政府根本不报以期望，使得村委会形同虚设。
基于以上对于农村现状的描述，我认为如今陕西省宝鸡市的典型村镇的产业发展并不合理，传统的农业特色并没有得以发挥，靠重工业入驻拉动经济发展的产业布局是不合理的，不但不能真正改变农民的生活状况，还会带来不必要的环境污染，县域经济要发展，必须从根本的农业点上出发，真正解决三农问题才是政府的绩效所在。所以，探究一种典型村镇低碳循环社区生态规划设计是很有必要的。借鉴生态产业园区和循环经济的概念，通过对村镇园区内的种植业，养殖业，生产加工业，能源利用的合理布局，并合理控制各产污节点的污染排放来达到低碳循环的效果。同时在园区内部实行村长（镇长）的园区家长式管理制度，对于各畜禽场，种植区，生产加工业进行管理，使其生产要素分配和污染排放更加有秩序。通过提高农业项目吸引力和提供更多就业岗位来合理解决农村劳动力流失的失衡现状。
设计方案论证及说明
2.1 术语及定义说明
低碳【2】（low carbon ）、循环经济【2】（cyclic economy）、工业生态学【2】（Industrial ecology，简称IE）、 生态工业园区【2】等概念解释均来自于搜狗词条，迫于文章字数限制，作者在此不再赘述。
耕地畜禽承载能力Livestock supporting capacity of cropland：参考陈天宝等发表的《基于氮素循环的耕地畜禽承载能力评估模型建立与应用》【3】文章中定义，指在农区同时满足作物生长发育氮肥的合理需求和降低环境面源污染风险的客观要求，农牧结合、种养平衡的循环经济生产模式下，一定面积耕地某段时间适宜承载畜禽的数量。
畜禽养殖场和畜禽养殖小区（《畜禽养殖场（小区） 环境守法导则》【4】）：本导则所称畜禽养殖场和畜禽养殖小区，是指符合《中华人民共和国畜牧法》中第三十九条规定条件，并达到省级人民政府划定的规模标准和备案程序的畜禽养殖场所。采用《畜禽养殖污染防治管理办法》第十九条规定的标准，是指常年存栏量为 500 头以上的猪、3 万羽以上的鸡和 100 头以上的牛的畜禽养殖场，以及达到规定规模标准的其他类型的畜禽养殖场。
内分泌干扰物（Endocrine Disrupting Chemicals，EDCs）：参考《日本养殖业中内分泌干扰物的控制与管理》【5】 中内容，定义为一类在环境中存在的能干扰人类或动物内分泌系统诸环节并导致异常效应的物质，养殖业所产生的内分泌干扰物主要包括天然及合成激素以及二噁英等持久性有机污染物，在畜禽排泄的粪尿中大量存在。
2.2 规划总体说明
基于以上定义的概念，设计出一种典型村镇低碳循环社区生态规划，此规划适合于农村集中居住的典型村落，人口规模500-1000左右。其主要的工艺流程图如下：
太阳能
太阳能
沼气工程畜禽养殖小区
沼气工程
畜禽养殖小区
农户使用
农户使用
沼气
沼气
贮存售卖
贮存售卖
沼渣
沼渣
制作有机肥
制作有机肥
沼液
沼液
养藻 还田
养藻
污水处理厂
污水处理厂
图一 典型村镇低碳循环社区生态规划流程图
2.3 规划的特色与创新点
2.3.1 改变传统的养殖散户模式，园区内部实行村长（镇长）的园区家长式管理制度
传统的养殖模式基本为散户养殖，每户基本养殖规模很小，集约化程度比较低。对畜禽舍的环境控制也并不关注，产生的畜禽粪便基本为露天堆积，使得整个村镇臭气熏天。同时农户与农户之间并没有有效的信息交流。而采用此种规划下的镇低碳循环社区的概念，就可以使整个农业园区成为一个有机整体，方便信息的交流。各地区根据当地的优势畜禽产品确定养殖类型，园区内部实行村长（镇长）的园区家长式管理制度，使得园区内部管理和污染排放更加秩序化，按照国家现已发布的畜禽养殖业污染物排放总量制定园区内部的排放规则。由园区家长和各养殖场主共同监督执行。此种管理制度将村民和村政府形成有效联系，也使得村政府不在形同虚设。
2.3.2 集约化的畜禽养殖小区可以有效减少边际成本，通过合理分配各生产要素。可以达到降低资源浪费的效果。通过有效的信息交流，农业园区内部可以共享公共资源。
2.3.3 低碳循环产业链，减少环境污染
从流程图可以看出，整个产业链形成了一个能源和资源的闭路循环，外界输入的能量只有太阳能。而园区输出的却是整个产业的产品和利润。通过上一产业的废物流入下一产业作为能源或是原料，整个园区大大减少了污染物的排放。同时通过沼气的利用，可以大大减少当地村民对于国家电力的依赖程度。利用种养平衡的概念确定养殖小区规模，保护农田生产力。在各生产工艺利用清洁生产的概念从源头减少污染物的产生。
2.3.3园区为当地的居民提供了大量的就业岗位，同时有很大利润的产业可以吸引很多年轻有志的青年人留在家乡发展。解决当地的人口老龄化现状。
2.4 各流程的工艺说明
2.4.1 畜禽养殖小区
2.4.1.1规模与选址的控制方法
根据加拿大的标准以及李国学（1999）对畜禽场气味污染的研究，畜禽场150 米周边会产生严重气味污染。中小型畜禽场会对周边2～3 公里范围、大中型畜禽场会对周边4～6 公里范围内的居民和水源地产生环境影响。本规划要求应分析厂址周围污染源对项目的不利影响以及项目产生的污染源对周围环境可能造成的影响，按照《畜禽业污染防治技术规范》中的要求判断场区的选址是否可行。
根据上海农科院测定，如果用于还田，1 个标准畜禽单位 这里设定 1 头猪为标准畜禽单位，则根据产生粪尿中所含全氮水平折合，1 头牛约合
这里设定 1 头猪为标准畜禽单位，则根据产生粪尿中所含全氮水平折合，1 头牛约合10 个标准畜禽单位，15 只家禽约合1 个标准畜禽单位
2.4.1.2 畜禽养殖小区进行污染治理工程和沼气工程的经济可行性分析
表1.畜禽场进行污染治理工程和沼气工程经济可行性分析
第一次污普
HJ497
畜禽养殖污染防治管理办法
建设项目环境影响评价分类管理名录
数量
净利润/元
数量
净利润/元
数量
净利润/元
数量
净利润/元
生猪
500
128875
300
77325
500
128875
3000
773250
奶牛
100
399542.5
50
199771.25
100
399542.5
500
1997712.5
肉牛
200
/
100
/
100
/
600
/
蛋鸡
20000
233700
4000
46740
30000
350550
100000
1168500
肉鸡
50000
111287.5
4000
8903
30000
66772.5
100000
222575
2.4.1.3清洁生产要求下，各类污染防治要求
温室气体的减排
根据联合国粮农组织的报告《牲畜的巨大阴影：环境问题与选择》中的数据显示每年由牛、羊、骆驼、马、猪和家禽排放温室气体的二氧化碳当量占全球排放总量的18％【6】。牛、羊等牲畜在生长过程中排放的大量甲烷，畜禽粪便在处理过程中产生的氧化亚氮，畜禽场内因燃烧活动产生的二氧化碳，沼气工程产气后续处置不当产生的沼气等都是主要的温室气体。因此本规划中畜禽场内减少化石燃料的燃烧；沼气工程产气不得随意排放到大气中，尽量贮存售卖获得一定经济效益；对于反刍动物较多，畜禽甲烷排放比重较大，而畜禽排泄物氧化亚氮比重较小的养殖场，应重点推广减少畜禽胃肠发酵甲烷排放的饲养技术(如秸秆氨化、青贮)等。
废水污染源中的内分泌干扰物和激素
研究表明，环境中雌激素的主要来源为污水处理厂和畜禽养殖业。其中，90%的雌激素来自于畜禽养殖业【7】，畜禽养殖场中，雌激素主要来源于人工合成激素类兽药和畜禽动物自身分泌。经畜禽代谢后，激素大多随畜禽粪便的土地利用进入农田，最终进入食物链系统，造成鱼类雌性化、物种断代以及食物链中断【8】。潜在威胁已超过农药和杀虫剂等传统有机污染物。因此畜禽养殖场雌激素污染控制应受到足够重视。
氨气、硫化氢等恶臭污染防治的具体的保护措施
合理搭配口粮，在饲料使用添加剂，减少有害气体的产生；采取固液分离与干清粪工艺相结合的设施，使粪、尿、污水及时排出，减少有害气体的产生；在粪便和垫料中，添加各种具有吸附功能的添加剂，减少有害气体的产生；采取科学的通风换气方法，保证气流均匀，及时排除舍内的有害气体。
舍内总悬浮颗粒物和可吸入颗粒物控制措施
饲料车间和干草车间应远离畜舍且处于畜舍的下风向；提倡使用颗粒饲料或拌湿饲料；禁止带畜干扫畜舍或刷拭畜禽；翻动垫料要轻，减少尘粒的产生；适当进行通风换气，并在通风口设置过滤帘，保证舍内湿度，及时排出和减少颗粒物及有害气体【9】。
二次污染
参照吕文魁等在发达国家畜禽养殖业环境政策与我国治理成本分析研究【10】中的国外标准，畜禽粪便如果采取还田的方式，则应根据本场区土地对畜禽粪便的消纳能力，施入适量的有机肥料、规划施用粪肥的时间（例如，只在耕作季节施入动物粪肥）、规定裸露土地上粪肥使用方法等方式，降低可能造成的超过土地消纳能力的二次污染。在还田之前，必须首先进行无害化处理，按照NY/T1168《畜禽粪便无害化处理技术规范》进行。同时必须配套建设具有相应处理加工能力的粪便污水处理设施或机制。根据其饲养量建设粪房，尽量建设化粪池。化粪池规模至少要达到可贮存6个月排出的固液废弃物。粪便贮存设施的密封性要好，不能产生径流和渗透。
表二 发达国家对于畜禽场粪便管理的相关规定
国家
丹麦
英格兰
芬兰
法国
德国
荷兰
意大利
挪威
苏格兰
瑞典
最低储存时间粪量
6-9
4
12
4-6
6
6
4-6
8-10
6
8-10
防止氨逸失的加盖贮存
有
无
无
无
无
有
无
无
无
有
允养的最多牲畜（牛，头/公顷）
2.3
2.5
3
2.5
2.5
N施用量，kg/公顷*天
250
170
110
170-150
250
秋季施用规定
禁止
允许
允许
允许
禁止
禁止
允许
限制
允许
限制
2.4.2 沼气工程
沼气工程部分主要是解决畜禽养殖小区生产的畜禽粪便和其他废水污染物，用上一环节的污染物作为沼气工程的有机物原料来生产沼气、沼渣、沼液。其中沼气作为当地农户使用、贮存售卖和一部分作为维持沼气工程中温发酵的能量来源。而沼液部分分为直接还田和养藻使用两种途径。沼渣主要用来制作加工有机肥。关于沼气使用配合沼气池冬季加温的分配问题，作者之前做过的改进北方典型100m3混凝土沼气池的加热方式 ，太阳能-沼气能连用加热，富余能量烘干沼渣制作有机肥。以下通过一个设计实例计算说明：
沼气池容积：100m3
池温：可保持在30-32℃，池容产气率 可达0.5m3/m3.d
使用户数：21户，每户供气1.5m3/d
年产沼渣：54000㎏=12420元
系统各部分温度热量控制
阀2常开，即太阳能热水一直循环，当T1<30，警报器会鸣叫，则需要人为调控
T1<30且T2<32时，阀2关闭，阀1，S1，S2开启
T1<30且T2>32时，阀2，阀1，S1，S2开启
T1>32时，阀1，S1，S2关闭
由于混凝土散热系数较大，附加20mm厚聚氨酯保温
热量需求Q = 池体散热Q1 + 进料热损失 Q2
Q1=上下罐底散热+池壁散热+水压间散热
经计算：Q1=423*2+2284+471 Q2=273kJ 则：Q=311399kJ/d
沼气池日产气量：0.5*100=50m3/d
富余气量：50-21*1.5=18.5m3
冬季：太阳能不工作时，加热需沼气量=18m3
夏季：优先使用太阳能，可集热264416kJ/d，任需3m3/d沼气用以辅助加热，则有18.5-3=15m3/d的沼气量用以烘干沼渣。
按照沼气池面积布置太阳能板 10m*5m*2.3*
仰角α=25°
辅热设计：沼气锅炉按照0.2t配置，保证热量来源
制取固体有机复合肥料：以夏季为例：每日可生产安全水分14%的有机复合肥0.3t ，年产54t。每日烘干沼渣能耗：16200kcal。需沼气量：4 m3《 15 m3 。即年产54t固体有机复合肥料有相当大保证率
通过此计算实例证明，沼气作为当地农户使用、贮存售卖和一部分作为维持沼气工程中温发酵的能量来源。而多余能源用来烘干沼渣制作加工有机肥是完全可行的。并且有相当可观的利润。同时可以在一定程度上摆脱农村家庭做饭对于电能的依赖性。
2.4.3 沼液养藻以调节元素失衡比，便于污水处理厂处理
随着养殖业的迅猛发展,畜禽粪便发酵产生大量沼液,属高污染物,无法直接排放至环境中。随着废水养殖微藻技术的出现,利用沼液进行小球藻的培养,不仅对其进行无害化处理、资源化利用,而且降低微藻生物能源生产成本,实现废物的能源化利用。【11】
上一环节沼气工程所产生的沼液并不是在任何时段都可以排入农田施肥，所以多余沼液必须有合理的处置手段，而微藻养殖为解决此问题带来了转机。
全球正面临着能源紧张及其价格持续上涨的危机，微藻是具有替代石油等化石能源潜力的生物质资源,可用于生产运输用燃料。因此大规模养殖微藻将会给当地村民带来相当可观的利益。同时引进微藻养殖新技术可以吸引农村年青人留在家乡发展。
2.4.4 种植区
从流程图中可以看出，种植区的肥料来源包括：沼气工程所产沼液、养藻废水，养殖小区废水三种，但在经过种养平衡计算规模的前提下，种植区不会出现耕地畜禽承载力失衡的生态问题。导致作物陡长、倒伏、晚熟或不熟，造成减产甚至毒害作物出现大面积腐烂的现象。同时种植区可以发展当地的特色经济作物，提高农民的经济收入。
2.5结论
2.5.1 经过以上正文中对于各工艺环节的论述和必要的计算说明，本低碳循环社区生态规划设计是完全可行的，并且符合清洁生产和循环经济的相关产业要求。通过园区家长的管理，各环节排污也能得到有效控制。符合可持续低碳经济的发展要求。
2.5.2 由于时间仓促，作者查阅的资料有限。本规划的很多方面还停留在概念阶段，对于具体的实施要求并不详尽。同时也没有经过实地调研，对于规划的可行性未知。
参考文献
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[2] 来源：搜狗词条
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[10] 吕文魁,王夏晖,李志涛.发达国家畜禽养殖业环境政策与我国治理成本分析.农村水污染控制机制与政策示范研究专刊,2011:22-26
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