秸稈雞糞混合原料沼氣工程效益分析

蔣山 李暉 戴順利

摘要以淮南雞糞秸稈混合原料沼氣工程為例，重點(diǎn)對(duì)該工程的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益進(jìn)行分析。結(jié)果表明，該工程各項(xiàng)財(cái)務(wù)盈利能力指標(biāo)較好。工程的實(shí)施將大力推進(jìn)沼氣發(fā)展和新農(nóng)村建設(shè)，成為生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要途徑，綜合效益顯著，值得大力推廣。

關(guān)鍵詞秸稈；雞糞；沼氣；效益分析

中圖分類(lèi)號(hào)S216.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)0517-6611（2017）30-0191-02

AbstractTaking Huainan biogas project for chicken manure mixed with straw as an example，the economic，ecological and social benefits from biogas project were analyzed.The results showed that the financial profitability of the biogas project was feasible.This project will promote the new countryside construction.Furthermore，it is an ideal way for the ecological agriculture development.Thus，this model is worth popularizing due to the good comprehensive benefit.

Key wordsStraw；Chicken manure；Biogas；Benefits analysis

秸稈是重要的清潔可再生能源，據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，2015年我國(guó)主要農(nóng)作物秸稈理論資源量為10.4億t，可收集資源量為9.0億t，秸稈綜合利用率為80.1%[1-2]。秸稈主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，富含大量的碳（C）、氮（N）、鉀（K）、磷（P）、微量元素等營(yíng)養(yǎng)成分，可作為土壤有機(jī)肥原料[3]。大量研究指出，秸稈和畜禽糞便混合發(fā)酵能有效解決畜禽污染和秸稈過(guò)剩問(wèn)題[4]，逐漸成為秸稈綜合利用的重要模式之一。筆者以淮南秸稈雞糞混合原料沼氣工程為例，重點(diǎn)分析工程的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。

1工程概況

工程所在地為安徽淮南毛集實(shí)驗(yàn)區(qū)，全區(qū)農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量達(dá)13萬(wàn)t，秸稈結(jié)構(gòu)性過(guò)剩問(wèn)題是制約區(qū)域現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。同時(shí)，淮南麻黃雞養(yǎng)殖廠規(guī)模將達(dá)40萬(wàn)只，如果處理不當(dāng)，產(chǎn)生的大量糞污將對(duì)周邊農(nóng)村生活和生產(chǎn)環(huán)境造成影響[5]。

該工程以雞糞和秸稈為原料，采用中溫?zé)o沼液外排的高濃度濕發(fā)酵工藝，發(fā)酵料液總固體物（TS）濃度為10%～20%，池容產(chǎn)氣率≥1.2 m3/（m3·d），厭氧消化率75%～85%；產(chǎn)生的沼渣作為有機(jī)肥原料，沼液回流利用達(dá)到零排放。工程建成后，年產(chǎn)沼氣43.8萬(wàn)m3，有機(jī)肥約650 t，為養(yǎng)殖場(chǎng)和附近農(nóng)戶提供生產(chǎn)生活用能，同時(shí)減少糞污和秸稈對(duì)周邊環(huán)境的污染。

2工程原理工藝

2.1沼氣特性

沼氣是一種混合氣體，主要成分是甲烷（CH4），通常占總體積的50%～70%；其次是二氧化碳（CO2），約占總體積的25%～40%[6]。CH4的熱值很高，達(dá)到36 840 kJ/m3，CH4完全燃燒時(shí)產(chǎn)物為二氧化碳和水，并釋放出熱能，是一種清潔燃料。由于沼氣中CH4含量的不同，沼氣的發(fā)熱值在20 930～25 120 kJ/m3，抗爆性能好[7]。

2.2工程工藝

工程的工藝流程如圖1所示，雞糞和秸稈（粉碎至5 cm）投入預(yù)處理和調(diào)質(zhì)一體化裝置完成原料的預(yù)處理后，采用無(wú)沼液外排的高濃度濕發(fā)酵工藝進(jìn)行厭氧發(fā)酵。厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣經(jīng)脫水、脫硫凈化裝置后，進(jìn)入輸氣管道用于養(yǎng)殖場(chǎng)和附近農(nóng)戶生活用氣。沼氣通過(guò)儲(chǔ)氣柜和高壓儲(chǔ)罐儲(chǔ)存，以保證供氣的穩(wěn)定性；產(chǎn)生的沼渣經(jīng)固液分離后，用于有機(jī)肥料的生產(chǎn)。

2.3工程主要構(gòu)筑物和設(shè)備

該工程主要構(gòu)筑物有：厭氧發(fā)酵罐、雞糞集料池、秸稈原料庫(kù)、原料預(yù)處理池、沼液池、沼氣凈化間、控制室、有機(jī)肥加工車(chē)間、有機(jī)肥倉(cāng)庫(kù)等（圖2）。

該工程主要設(shè)備有：粉碎機(jī)、進(jìn)料器、出料器、脫硫塔、脫水塔、攪拌器、潛污泵、貯氣柜、高壓儲(chǔ)罐等。

3效益分析

3.1經(jīng)濟(jì)效益分析

工程預(yù)算總投資460.00萬(wàn)元，其中土建工程143.70萬(wàn)元、儀器設(shè)備268.00萬(wàn)元；工程建設(shè)其他費(fèi)用22.20萬(wàn)元；工程建設(shè)預(yù)備費(fèi)26.10萬(wàn)元（不計(jì)漲價(jià)預(yù)備費(fèi)）。項(xiàng)目計(jì)算期為10年，其中建設(shè)期為1年，投產(chǎn)后第1年達(dá)到設(shè)計(jì)能力的70%，投產(chǎn)后第2年達(dá)到設(shè)計(jì)能力的100%。

工程建成后年產(chǎn)沼氣量為43.8萬(wàn)m3，按1.8元/m3計(jì)，年收入為78.84萬(wàn)元；年產(chǎn)沼渣肥650 t，按920元/t計(jì)，年產(chǎn)值為59.80萬(wàn)元。工程建成后達(dá)產(chǎn)年年總收入138.64萬(wàn)元。

按照《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)》的計(jì)算方法[8]，該工程全部投資財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率（EIRR）為8.99%，超過(guò)設(shè)定的8%財(cái)務(wù)基準(zhǔn)收益率；該工程全部投資財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值（ENPV）大于0（21.17萬(wàn)元）；該工程投資回收期（Pt）經(jīng)計(jì)算為7.88年（含建設(shè)期1年）；該工程總投資收益率（ROI）為6.73%。

同時(shí)，通過(guò)盈虧平衡分析，該工程生產(chǎn)能力達(dá)到設(shè)計(jì)能力的63.02%，即可實(shí)現(xiàn)保本經(jīng)營(yíng)，達(dá)到當(dāng)年的盈虧平衡。以銷(xiāo)售收入、經(jīng)營(yíng)成本和固定資產(chǎn)3個(gè)因素為例，通過(guò)增加或減少10%、5%的單因素變化，對(duì)EIRR指標(biāo)進(jìn)行敏感性分析（圖3）。分析結(jié)果表明，銷(xiāo)售收入和固定資產(chǎn)的變動(dòng)對(duì)EIRR指標(biāo)影響最大，而經(jīng)營(yíng)成本的變動(dòng)影響相對(duì)較小。

綜上，從工程的財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)的各項(xiàng)指標(biāo)來(lái)看，該工程各項(xiàng)財(cái)務(wù)盈利能力指標(biāo)較好。

3.2環(huán)境效益分析

3.2.1提供清潔能源。

沼氣是優(yōu)質(zhì)清潔的生活燃料，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)村燃?xì)饣挠行緩?。沼氣的使用可減少環(huán)境污染，提高生活質(zhì)量[9]。工程建成后為養(yǎng)殖場(chǎng)和附近農(nóng)戶提供穩(wěn)定持續(xù)的燃?xì)夤?yīng)。

3.2.2改良土壤，增加農(nóng)田肥力，減少農(nóng)藥污染。

沼渣是沼氣發(fā)酵后剩余的固體物質(zhì)，富含有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)、多種氨基酸、酶類(lèi)和有益微生物[10]；同時(shí)可使土壤質(zhì)地疏松、保墑性能好、酸堿度適中，能起到改良土壤的作用[8]。另外，沼渣是緩速兼?zhèn)洹踩咝У挠袡C(jī)肥料，可用于天然果樹(shù)園林和項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，滿足作物生長(zhǎng)的需要[9]，有效提高農(nóng)作物的質(zhì)量和產(chǎn)量。

3.2.3改善生態(tài)環(huán)境。

沼氣不僅是低碳清潔能源，而且在生產(chǎn)過(guò)程中利用各種有機(jī)廢棄物，減少大氣污染物和溫室氣體的排放[10]。對(duì)提高空氣質(zhì)量、改善生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮積極作用。

3.3社會(huì)效益分析

據(jù)估算，工程建成后年產(chǎn)沼氣43.8萬(wàn)m3，可替代312.84 t標(biāo)準(zhǔn)煤。農(nóng)戶利用沼氣做飯，每月費(fèi)用約30元，如用液化石油氣則需80元左右，大大減輕居民的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

秸稈雞糞的收購(gòu)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、發(fā)酵等過(guò)程均需要大量勞動(dòng)力，工程建設(shè)能夠提供就業(yè)機(jī)會(huì)，增加農(nóng)民收入，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

畜禽糞污經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵處理后，抑制了有毒有害病菌的生長(zhǎng)，有效地改善了養(yǎng)殖場(chǎng)周?chē)沫h(huán)境衛(wèi)生[11]。

4結(jié)論

從經(jīng)濟(jì)效益分析結(jié)果來(lái)看，總投資收益率為6.73%；全部投資財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率為8.99%；財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值為21.17萬(wàn)元；全部投資回收期為7.88年，含建設(shè)期1年。該工程各項(xiàng)財(cái)務(wù)盈利能力指標(biāo)較好。

從環(huán)境社會(huì)效益來(lái)看，通過(guò)工程實(shí)施，在高效利用秸稈的同時(shí)處理養(yǎng)殖污染，并提供清潔能源和有機(jī)肥，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的內(nèi)部循環(huán)，帶動(dòng)農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)業(yè)和畜禽養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展。

秸稈雞糞產(chǎn)沼氣是資源—產(chǎn)品—廢棄物—再生資源，變廢為寶的生態(tài)經(jīng)濟(jì)循環(huán)模式，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益的有機(jī)結(jié)合，能夠促進(jìn)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的新農(nóng)村建設(shè)，在沼氣工程建設(shè)和資源循環(huán)利用工程中具有很好的參考價(jià)值和推廣作用。

參考文獻(xiàn)

[1]

韋茂貴，王曉玉，謝光輝.中國(guó)各省大田作物田間秸稈資源量及其時(shí)間分布[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，17（6）：32-44.

[2] 國(guó)家發(fā)展改革委辦公廳，農(nóng)業(yè)部辦公廳.關(guān)于印發(fā)編制“十三五”秸稈綜合利用實(shí)施方案的指導(dǎo)意見(jiàn)的通知[A].2016-11-24.

[3] 季立仁，李布青，葛昕.雞場(chǎng)沼氣工程設(shè)計(jì)若干問(wèn)題的探討[J].中國(guó)沼氣，2016（1）：68-71.

[4] 趙玲，王聰，田萌萌，等.秸稈與畜禽糞便混合厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣特性研究[J].中國(guó)沼氣，2015，33（5）：32-37.

[5] 馬泉智.畜禽糞便沼液預(yù)處理及磷酸銨鎂法回收磷的研究[D].北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京），2013.

[6] 黃丞.沼氣脫硫脫碳系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工藝研究[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

[7] 李布青，葛昕.秸稈沼氣工程設(shè)計(jì)若干問(wèn)題的探討[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（5）：354-357.

[8] 國(guó)家發(fā)展改革委，建設(shè)部發(fā)布.建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)[M].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2006.

[9] 李布青，代學(xué)猛，代永志，等.農(nóng)作物秸稈厭氧發(fā)酵制沼氣工程設(shè)計(jì)研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（9）：268-270.

[10] 李子富，余敏娜，范曉琳.德國(guó)沼氣工程現(xiàn)狀分析[J].可再生能源，2010，28（4）：141-144.

[11] 張燕，王惠生，王清，等.以沼氣為紐帶的農(nóng)業(yè)模式效益分析：以牛家峪村為例[J].農(nóng)機(jī)化研究，2012，34（8）：187-191.