目前我国畜禽场沼气工程产气水平及效益分析

目前我国畜禽场沼气工程产气水平及效益分析

畜禽场沼气工程是以畜禽场的粪便为原料，在隔绝氧气的条件下，通过微生物的作用，将其中的碳元素分解为可燃气体（沼气）的一种转换装置。一个完整的沼气工程应同时具备消除污染、产生能源和综合处置三大功能，也就是说，畜禽粪便和污水经过厌氧消化后，既可获得优质能源（沼气），又能处理废弃物、净化环境，还可进行生物质资源的多层次利用和综合利用。这也是畜禽场兴建沼气工程的基本目的和要求。从中国近几年所建设的沼气工程来看，上述要求已基本达到。

首先，是已形成较完善的具有多种功能的系统。目前常规的流行工艺系统一般由以下五大部分组成，即：

①前处理装置，包括预处理池、调节池、增湿装置和固液分离设备等装置。这些装置对于保证沼气工程系统的稳定运行具有重要作用。

②厌氧消化器，如AF、USR、UASB等消化装置已被广泛应用，显著地提高了工程系统技术功能的发挥。

③沼气的收集、贮存及输配系统。它包括气水分离、净化脱硫、贮气输气和沼气燃烧等设备。这对于保证向用户提供高质量的燃料和保证高效率地使用具有关键性的作用。

④沼液后处理装置，如发酵液沉淀池、好氧厌氧处理设施以及废液的排放设施等，是确保达标排放不可缺少的组成部分。

⑤沼渣处理系统，包括发酵后固体残余物的干燥、固液分离和制造颗粒肥料和饲料等设备，改善了整个工程的经济性和实现资源的综合利用。总之，工艺系统的完善和设备的不断改进，为保证工程系统技术功能的发挥奠定了基础。

其次，产气功能不断改善，已基本达到实用水平。据估计，当前中国正在运行的畜禽场沼气工程每天每立方米产气达0.4立方米。这一水平比农村家用沼气池的产气水平提高了3倍。近年来兴建的一些沼气工程，由于一般都采取了加热增温的措施，产气率普遍较高。

表1、中国部分畜禽场沼气工程的产气水平

第三，降低污染，效果明显。

沼气工程的环境功能主要体现在以下几个方面：

（1）大量的畜禽粪便和污水得到处理，在一定程度上减轻了对于环境的污染。据估计，目前全国一年经由大中型沼气工程处理的有机粪水达600多万吨。

（2）畜禽粪水中的有害物质大部分得到了消除。目前，各类消化装置有害物质的去除率。

（3）有利于消灭病虫害。大量的实践证明，凡是修建了沼气工程的畜禽场，由于粪水排放得到控制，蚊蝇和寄生虫疾病大大减少，卫生和环境条件明显改善。

表2、畜禽场大型沼气工程有害物质功效

第四，综合处理功能取得实际经济成效。目前已实现并取得成效的综合功能主要有以下几方面：（1）利用固液分离设备及其相关设备，将畜禽污水制成再生饲料以供畜禽养殖业使用，每出售1吨再生饲料可获得100~1000元的收入；

（2）将畜禽粪便污水制成颗粒肥料用以作为果园和花卉种植的高级有机肥料，每吨可获得80~100元的收入；

（3）沼液用于农田肥料和无土栽培，既可替代化肥，又能增产增肥，具有无公害栽培的良好效果；或通过好氧厌氧处理设施，还可实现无害化排放。

表3、中国部分沼气工程财务分析

由表3可以看出，这类工程的收益主要来自以下方面：

（1）出售沼气；

（2）出售颗粒有机肥；

（3）制造再生饲料；

（4）沼液用于农田替代化肥和增产增收；

（5）避免环保罚款。

但同时这类工程建设的投入费用也很大，投入产出相比较其综合效益有好有坏，情况比较复杂。一般来说工程的经济性与工程所在地区的价格水平关系比较密切。举例来说，上海星火农场沼气工程经济效益所以较好，主要由于沼气价格较高，其价格水平几乎是浙江杭州浮山养殖场的5倍。此外，这类工程经济性的高低在很大程度上还受到工程规模的制约，亦即养殖场规模的限制。

一般而言，工程规模小，难以获得经济效益。目前中国畜禽场沼气工程的规模绝大多数在100~1000立方米以下，属于中小型规模。这意味着这些沼气工程如果按照市场经济的机制运行，在经济上都缺乏获益的能力，这一点已为众多实践所证实，但具体情况还是需要具体分析，也不能一概而论。

下面首先以杭州西子养殖场沼气工程为典型案例，按照成本、效益分析方法的要求作初步分析，以说明其经济上的可行性。

杭州西子养殖场是浙江省西子电梯集团公司创办的养殖基地，年产商品猪10万头，第一期规模为1万头。猪场采用国内一流的饲养工艺和设备，配套建设有饲料厂、屠宰厂、养鳖厂、鱼场、无公害蔬菜园及果园。解决了粪便对环境的污染，开发新能源，1996年该养殖场兴建了大型沼气综合利用工程，采用目前国内流行的工艺路线，将回收资源、开发能源、保护环境与改善生态环境有机地结合起来，为从根本上解决能源、资源和环境问题创造了条件。

1、项目概况

该养殖场采用固液分离、厌氧消化、好氧处理和生物净化的工艺流程（如图1）。

图1、杭州西子养殖场新能源示范工程工艺流程

（1）猪场每天排放的猪粪和冲洗污水由刮粪机收集流入调节池，由搅拌机混合均匀，酸化24小时，以提高厌氧消化系统的效率。将酸化后的猪粪污水进行固液分离，每天分离出残渣2.8吨，外运作为肥料或鱼饲料。

（2）经固液分离的粪液流入计量池，冬季用蒸汽加温，然后泵入500m³的上流式厌氧罐，采用20℃~30℃近中温发酵，滞留期5天。

（3）厌氧出水进入气浮池进行泥水分离，厌氧污泥回流入计量池，再泵入厌氧罐，使之保持充足的菌种。澄清沼液用于无公害蔬菜、草坪、果园液肥灌浇及鱼塘综合利用。多余沼液进入间歇曝气

池进一步去除COD和BOD；再经生物净化，达到排放标准。

（4）工程进入正常运行后，从厌氧罐和间歇曝气池排出剩余污泥经脱水再配入部分磷和钾肥，制成复合有机肥。

（5）厌氧发酵产生的沼气，经过脱水、脱硫和计量后进入储气柜，沼气供发电和锅炉燃气使用。

2、项目投资

其主体设备和建筑物的工程投资概算为241.35万元，包括建设期利息总投资为281.45万元，其中土建工程48.4万元。

3、沼气利用

工程平均日产沼气500立方米。30立方米用于食堂炊事燃气，其余用于沼气发电（50千瓦），日发电850千瓦时，用于养殖场生产用电、污水处理站用电和办公楼及生活用电。

4、沼液利用

污水处理站日产沼液100吨。用于无公害蔬菜培育、鱼塘和草坪灌溉。当沼液消耗不尽时，再进行曝气、生物净化，其中COD、BOD含量分别只有200mg/L和60mg/L，符合排放标准，然后再将这些净化后的水送回猪舍用作冲洗水。一般情况下，约50吨沼液用作液体肥料，灌溉农作物和养鱼池；另外，50吨沼液经耗氧处理和生物净化后用作冲洗水。

5、沼渣利用

固液分离机每天可产饲料2.8吨，供250亩鱼塘养鱼或用于菜地肥料。

6、项目效益

该项目的收益共计65.5万元/年，其中：沼气收入20.5万元/年（含发电收入），其它副产品收入33.0万元/年，减少环保罚款12万元/年，项目运行成本合计为：21.59万元/年。

从本质来说，畜禽场沼气工程是一种能源环境的综合性工程，其特点是在处理畜禽粪便过程中，既可以获得有效的能源，又可得到优质有机肥料、饲料和其它有机物质，促进经济的增长，而且对生态环境具有清洁和保护作用，已得到社会的欢迎和接受。