畜禽糞污資源化利用方案及經(jīng)濟(jì)性分析

湯毅暉

中國船舶集團(tuán)公司第七二六研究所

0 引言

中國是傳統(tǒng)畜牧養(yǎng)殖大國，養(yǎng)殖在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)中占比較大，但對環(huán)境影響和破壞日益突出，制約了規(guī)?；倪M(jìn)一步發(fā)展。2018年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全國畜禽糞污年產(chǎn)生量約38億t，其中約18億t直接排泄，而養(yǎng)殖過程產(chǎn)生的20億t污水量，廢棄物及污水利用率卻不到40%。此外，養(yǎng)殖場糞污隨地堆積，污水任意排放，不僅污染周圍環(huán)境，導(dǎo)致疫病的發(fā)生和傳播，也影響?zhàn)B殖場本身的衛(wèi)生防疫，降低了畜產(chǎn)品質(zhì)量。因此，抓好畜禽糞污資源化利用是保證畜產(chǎn)品有效供給、改善農(nóng)村居民生活環(huán)境、促進(jìn)畜牧業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。本文以某年處理80萬t畜禽糞污資源化利用項(xiàng)目，提出了廢棄物資源化、減量化、無害化與生態(tài)化的解決方案，對化解當(dāng)?shù)匦笄菁S污染與生態(tài)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的矛盾，對改善農(nóng)村生活環(huán)境和居民健康，作出了有益的嘗試。

1 政策法規(guī)

2017年，中央一號文件出臺，明確提出了大力推行高效生態(tài)循環(huán)的種養(yǎng)模式，加快畜禽糞污集中處理，推動規(guī)模化大型沼氣健康發(fā)展；農(nóng)業(yè)部印發(fā)了《畜禽糞污資源化利用行動方案（2017-2020年）》，為以畜牧大縣和規(guī)模養(yǎng)殖場為重點(diǎn)、以農(nóng)用有機(jī)肥和農(nóng)村能源為主要利用方向提供了有力支撐；國家發(fā)展改革委和農(nóng)業(yè)部聯(lián)合印發(fā)了《全國農(nóng)村沼氣發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，明確了農(nóng)村沼氣發(fā)展按種養(yǎng)結(jié)合、生態(tài)循環(huán)、綠色發(fā)展的要求，大力推動果（菜、茶）沼畜種養(yǎng)循環(huán)發(fā)展。2019年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、財(cái)政部又頒布了《關(guān)于做好2019年畜禽糞污資源化利用項(xiàng)目實(shí)施工作的通知》，根據(jù)養(yǎng)殖規(guī)模和廢棄物處理情況給予一定補(bǔ)助和獎勵(lì)。

2 項(xiàng)目方案

本項(xiàng)目地處遼中區(qū)，年處理糞污80萬t，年產(chǎn)沼氣720萬m3。按此規(guī)模，國內(nèi)已有的經(jīng)驗(yàn)是建立沼氣發(fā)電+沼氣提純。但本項(xiàng)目分析認(rèn)為項(xiàng)目所在地周邊20 km內(nèi)養(yǎng)殖場較多，可提供足夠的糞污原料，沼氣發(fā)電運(yùn)行穩(wěn)定，并網(wǎng)電價(jià)明確，發(fā)電余熱可滿足沼氣發(fā)酵和生活用熱，且目前沼氣提純補(bǔ)貼政策不明確、產(chǎn)品銷量及價(jià)格不穩(wěn)定、冬季需額外熱源補(bǔ)充系統(tǒng)用熱等，為此本項(xiàng)目采用沼氣發(fā)電+有機(jī)肥方案：收集養(yǎng)殖場糞污進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，再經(jīng)脫硫等預(yù)處理后用于發(fā)電，發(fā)酵產(chǎn)生的沼渣用于生產(chǎn)固態(tài)有機(jī)肥，沼液通過管網(wǎng)輸送至就近農(nóng)田消納，打造了一個(gè)有機(jī)生態(tài)循環(huán)產(chǎn)業(yè)。

項(xiàng)目采用先進(jìn)的預(yù)處理、中溫厭氧、沼氣發(fā)電技術(shù)，將畜禽糞污最大限度地實(shí)現(xiàn)無害化、減量化、資源化。項(xiàng)目引進(jìn)DCS自動控制系統(tǒng)，做到無人值守智能卸料控制，組合多種除臭工藝，點(diǎn)面源全覆蓋，使臭氣排放達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目包括2臺1 MW沼氣發(fā)電機(jī)組，年處理畜禽糞污80萬t，年發(fā)電1 598萬kWh。厭氧發(fā)酵后的沼渣與其他輔料一起用于生產(chǎn)固態(tài)有機(jī)肥，年產(chǎn)2萬t，年產(chǎn)液態(tài)有機(jī)肥10萬t。

DCS系統(tǒng)主要包括預(yù)處理單元、厭氧發(fā)酵單元、出料及固液分離單元、沼氣凈化儲存單元、沼氣發(fā)電單元、有機(jī)肥加工單元、加熱單元。各養(yǎng)殖場的糞污統(tǒng)一收集后進(jìn)入沼氣站接收池，再經(jīng)鏡面篩分為濃液和清液，分別送入濃液發(fā)酵罐和清液發(fā)酵罐厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生沼氣，沼氣再發(fā)電，余熱用于物料增溫。厭氧發(fā)酵出料經(jīng)固液分離后，沼渣用于生產(chǎn)固態(tài)有機(jī)肥，沼液通過管網(wǎng)輸送至就近農(nóng)田消納。沼氣工藝流程圖和沼氣發(fā)電系統(tǒng)圖見圖1、2。

3 項(xiàng)目效益分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

項(xiàng)目靜態(tài)總投資約1億元，年產(chǎn)沼氣720萬m3、發(fā)電量1 598萬kWh、沼液66．59萬t、固態(tài)有機(jī)肥2萬t、液態(tài)有機(jī)肥10萬t，實(shí)現(xiàn)年銷售3 031．5萬元、凈利潤467．4萬元、財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率8．67%、投資回收期10．96年，實(shí)現(xiàn)了畜禽糞污資源綜合利用，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，見表1。

表1 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表

3.2 能源效益

沼氣發(fā)電解決了當(dāng)?shù)赜秒妴栴}，節(jié)約了用電成本，減輕了環(huán)境污染，提高了當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)供電能力。

沼氣的主要成分是甲烷，約占所產(chǎn)生沼氣的50%～70%。每立方米沼氣的發(fā)熱量為20 800～23 600 kJ，每立方米純甲烷的發(fā)熱量為35 900 kJ，即1 m3沼氣完全燃燒后能產(chǎn)生相當(dāng)于0．7 kg標(biāo)準(zhǔn)煤提供的熱量。項(xiàng)目年處理沼氣720萬m3，年節(jié)約5 040 tce。

圖2 沼氣發(fā)電系統(tǒng)圖

3.3 社會效益

該項(xiàng)目成為治理區(qū)域有機(jī)廢棄物的示范帶動工程，社會效益顯著，解決了農(nóng)業(yè)廢棄物和養(yǎng)殖場糞污污染問題，實(shí)現(xiàn)了畜禽糞污無害化處理，沼渣、沼液是優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥，有助于改善土壤質(zhì)量，增加土壤肥力，減輕污染，促進(jìn)水土資源的合理利用和生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)。

3.4 生態(tài)效益

畜禽糞污經(jīng)中溫厭氧發(fā)酵處理后，產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)可再生能源沼氣，有利于緩和溫室效應(yīng)和凈化空氣，CO2減排達(dá)12 862 t，對COD的減排也具有重要意義。

4 結(jié)論

本項(xiàng)目對畜禽糞污進(jìn)行綜合處理，產(chǎn)生沼氣清潔能源用于發(fā)電，沼渣加工為固態(tài)有機(jī)肥，沼液施用于農(nóng)田，真正實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和廢棄物資源化、減量化、無害化與生態(tài)化，有效化解了畜禽糞污染與生態(tài)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的矛盾，對農(nóng)村科技化、生態(tài)化、綜合化有著良好的示范作用。