規(guī)模化豬場(chǎng)不同糞污處理的機(jī)理及經(jīng)濟(jì)分析

問(wèn) 鑫

（北京大偉嘉生物技術(shù)股份有限公司，410329）

規(guī)模化豬場(chǎng)不同糞污處理的機(jī)理及經(jīng)濟(jì)分析

問(wèn) 鑫

（北京大偉嘉生物技術(shù)股份有限公司，410329）

隨著生豬養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展，由其帶來(lái)的環(huán)境污染已經(jīng)引起了社會(huì)各界的關(guān)注。選擇一種經(jīng)濟(jì)可行的糞污處理模式，是當(dāng)今養(yǎng)殖業(yè)的重要關(guān)注點(diǎn)。本文通過(guò)對(duì)三種主要的規(guī)模化豬場(chǎng)糞污處理模式的原理、處理效果及相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)進(jìn)行詳細(xì)闡述，旨在通過(guò)經(jīng)濟(jì)效益層面為養(yǎng)殖戶或養(yǎng)殖企業(yè)在糞污處理模式的選擇上提供一定的參考。

糞污處理；堆肥；厭氧發(fā)酵；好氧生物處理；經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

1 前言

生豬產(chǎn)業(yè)是畜牧業(yè)發(fā)展的重要組成部分之一，是菜籃子工程的重點(diǎn)項(xiàng)目，同時(shí)也是提高人們生活水平、滿足市場(chǎng)供應(yīng)需求、維護(hù)國(guó)家食品安全戰(zhàn)略的重要產(chǎn)業(yè)。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的最新數(shù)據(jù)顯示，2015年我國(guó)豬肉產(chǎn)量相比2014年下降3.3%，為5487萬(wàn)噸，全年生豬出欄量達(dá)到70825萬(wàn)頭，同比下降3.7%，年末生豬存量45113萬(wàn)頭，下降3.2%，是2009年以來(lái)的最低量。造成我國(guó)生豬出欄及存欄量下降的主要原因有三個(gè)：一是2015年1月1日，新《環(huán)保法》正式施行，3月國(guó)務(wù)院提出農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃，隨后農(nóng)業(yè)部提出要對(duì)畜禽糞便資源化利用、4月16日，水十條出臺(tái)、11月28日農(nóng)業(yè)部發(fā)布關(guān)于促進(jìn)南方水網(wǎng)地區(qū)生豬養(yǎng)殖不佳調(diào)整優(yōu)化的指導(dǎo)意見(jiàn)，同時(shí)對(duì)一些地區(qū)進(jìn)行了養(yǎng)殖總量的控制，導(dǎo)致了生豬存欄量增長(zhǎng)受到抑制。二是隨著食品安全事故的不斷曝光，消費(fèi)者對(duì)食品安全的日益重視，政府和民眾對(duì)食品安全都加大了監(jiān)管力度，導(dǎo)致存在食品安全隱患的豬場(chǎng)逐步被淘汰。三是環(huán)保令的強(qiáng)勢(shì)出現(xiàn)直接導(dǎo)致了豬場(chǎng)環(huán)保成本的提高，在此過(guò)程中，各豬場(chǎng)也面臨著激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。面臨著這三大難題，生豬行業(yè)急需轉(zhuǎn)型升級(jí)，選擇一種效果顯著的、低成本的、資源化的糞污處理模式是有效擊破限制生豬產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸的重要方式之一。

從文獻(xiàn)資料上看，不同的領(lǐng)域的專家對(duì)糞污處理模式的優(yōu)劣有著不同的理解，每個(gè)人定義的側(cè)重點(diǎn)不同，總結(jié)其不同的理解可以發(fā)現(xiàn)，大家對(duì)值得推廣的糞污處理模式有以下幾個(gè)要求：投資成本合理、運(yùn)行成本可控、糞污排放達(dá)標(biāo)、生態(tài)平衡、資源可循環(huán)利用的高效率糞污處理模式等。國(guó)家針對(duì)豬場(chǎng)環(huán)保提出了許多相應(yīng)的要求和標(biāo)準(zhǔn)，如：《畜禽場(chǎng)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(NYT/388)、《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB13 O78)、《病死及死因不明動(dòng)物處置辦法》、《畜禽養(yǎng)殖業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)》、《水污染防治法》、《大氣污染防治法》、《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)分類管理名錄》和《獸藥管理?xiàng)l例》等，為豬場(chǎng)環(huán)保進(jìn)行了相應(yīng)的規(guī)范。筆者根據(jù)對(duì)不同糞污處理模式的進(jìn)行相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，旨在尋求一種經(jīng)濟(jì)可行的糞污處理模式，指導(dǎo)各養(yǎng)殖場(chǎng)根據(jù)其自身經(jīng)濟(jì)情況和豬場(chǎng)污染情況選擇合理的糞污處理模式。

2 豬場(chǎng)糞污處理模式

通過(guò)豬場(chǎng)糞污處理模式的作用機(jī)理的研究，通常可將其分為物理處理法、化學(xué)處理法、物理-化學(xué)處理法和生物處理法四類。以物理、化學(xué)及物理-化學(xué)為原理的處理途徑主要有燃燒、固液分離、堿處理、酸化處理、曝氣等；以生物方式為原理的處理途徑主要有堆肥、人工濕地、厭氧消化和好氧消化等。而在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，大多是將不同的處理途徑結(jié)合起來(lái)，以達(dá)到更加有效的處理糞污的目的，例如，在進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣前，大多會(huì)采用固液分離將糞便過(guò)濾出來(lái)，再將剩余糞污進(jìn)行厭氧處理,厭氧處理后的廢液會(huì)再次通過(guò)人工濕地處理，以達(dá)到可排放的標(biāo)準(zhǔn)。目前，比較常用的糞污處理模式一般分為以下幾種。

2.1 推肥

堆肥是一種可控制的生物降解和轉(zhuǎn)化過(guò)程。通過(guò)利用大自然中的細(xì)菌、放射菌、菌類等微生物，將廢棄物中的有機(jī)物通過(guò)生物、化學(xué)等途徑，轉(zhuǎn)換、分解成穩(wěn)定的腐殖質(zhì)或土壤改良劑的方法，稱為堆肥法。

堆肥過(guò)程是一種由多種微生物參與、對(duì)畜禽糞便和屠體中有機(jī)物進(jìn)行的復(fù)雜生化反應(yīng)過(guò)程。所有影響微生物活性的因素都將對(duì)堆肥化進(jìn)程和產(chǎn)品的質(zhì)量造成影響，如溫度、水分、pH 值、C/N、通氣量等。現(xiàn)代化的堆肥技術(shù)大多是指好氧堆肥，歐盟定義堆肥化時(shí)僅限于好氧堆肥。其是在有氧條件下，堆肥材料中的微生物或額外添加的微生物將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水的過(guò)程。與其他糞污處理相比，該模式的占地面積很小，僅為厭氧發(fā)酵池的1/10，不但堆肥結(jié)束后可用作肥料，資源化利用，同時(shí)在堆肥過(guò)程中還可有效的減少糞污產(chǎn)生的惡臭，降低大氣污染；缺點(diǎn)是需要增氧、通風(fēng)設(shè)施提供好氧條件，此外，堆肥周期長(zhǎng)，一般在30-45天左右。Ishii等（2000）通過(guò)變性梯度凝膠電泳法（DGGE）對(duì)堆肥過(guò)程中微生物菌群的變化進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)堆肥過(guò)程分為四個(gè)不同的階段：常溫階段（0-4d）、高溫階段（4-13d）、冷卻階段（13-32d）和腐熟階段（32-45d），如圖 1 所示。

圖1 豬場(chǎng)糞污堆肥原理示意圖

2.2 厭氧發(fā)酵

厭氧發(fā)酵技術(shù)在上世紀(jì)60年代興起于國(guó)外許多發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)該技術(shù)的基礎(chǔ)研究、設(shè)備研究和技術(shù)處理研究方面取得了巨大成功。而我國(guó)則是在70年代引進(jìn)厭氧發(fā)酵技術(shù)并迅速將該技術(shù)的應(yīng)用向工業(yè)化生產(chǎn)模式發(fā)展。

厭氧發(fā)酵技術(shù)的主要原理是：有機(jī)物質(zhì)在特定的厭氧環(huán)境下，厭氧微生物將有機(jī)物分解，分別轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳的過(guò)程。厭氧發(fā)酵技術(shù)是一個(gè)復(fù)雜的微生物學(xué)范疇的過(guò)程，在分解有機(jī)物質(zhì)過(guò)程中，多種微生物相互作用，共同完成對(duì)各種有機(jī)化合物分解、消化的過(guò)程。不同的研究這對(duì)厭氧發(fā)酵的原理有不同的看法，但目前被普遍認(rèn)可的厭氧發(fā)酵原理是Brynat在1967年時(shí)提出的四階段理論，即水解階段、產(chǎn)酸發(fā)酵階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段，如圖2所示。

圖2 豬場(chǎng)糞污厭氧發(fā)酵原理示意圖

水解階段是通過(guò)產(chǎn)酸菌水解酶的催化作用，使纖維素、淀粉等的共價(jià)鍵斷裂，從而水解為單糖并進(jìn)一步形成丙酮的過(guò)程，水解階段對(duì)有機(jī)物組分、環(huán)境溫度和PH有較高的要求；產(chǎn)酸發(fā)酵階段是在產(chǎn)酸發(fā)酵類微生物的作用下將蛋白質(zhì)水解為氨基酸，形成有機(jī)酸的氨，而脂類物質(zhì)則被水解為甘油、乙酸、丙酸和乙醇等；第三階段即產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段主要由產(chǎn)氫和產(chǎn)乙酸階段組成，首先產(chǎn)氫菌群將產(chǎn)酸發(fā)酵階段產(chǎn)生的丙酸、長(zhǎng)鏈脂肪酸和乙醇等分解為乙酸、氫氣和少量二氧化碳，然后產(chǎn)乙酸菌則可將糞污或有機(jī)物中的糖類物質(zhì)通過(guò)糖酵解過(guò)程分解為乙酸；產(chǎn)甲烷階段則是通過(guò)產(chǎn)甲烷菌將三階段的產(chǎn)物氫氣、二氧化碳及一氧化碳、甲酸、甲醇等物質(zhì)轉(zhuǎn)化成甲烷。作為厭氧發(fā)酵的最后一個(gè)階段，產(chǎn)甲烷菌的數(shù)量、種類、活性對(duì)沼氣的產(chǎn)氣量起到重要作用，因此，在厭氧發(fā)酵階段，控制發(fā)酵過(guò)程的水分、溫度、原料、PH和發(fā)酵池的密閉性是厭氧發(fā)酵的關(guān)鍵。厭氧發(fā)酵過(guò)程中的微生物種類復(fù)雜，對(duì)溫度的要求也各有不同，但一般情況下20-35℃的常溫發(fā)酵最為適宜，盡管發(fā)酵溫度在52-58℃時(shí)，產(chǎn)氣效率最高，但有機(jī)質(zhì)的分解也最快，若不能及時(shí)供應(yīng)原料，則產(chǎn)氣持久性難以保障，而發(fā)酵溫度在10℃以下時(shí)，則會(huì)大大降低產(chǎn)氣效率，增加糞污消解的時(shí)間。厭氧發(fā)酵過(guò)程中的關(guān)鍵是維持產(chǎn)甲烷菌的高活性度，而產(chǎn)甲烷菌只有在中性或微堿性的條件下才能適應(yīng)，因此一般情況下厭氧發(fā)酵的發(fā)酵液應(yīng)當(dāng)控制在6.5-8.0為宜。此外，產(chǎn)甲烷菌是嚴(yán)格的厭氧型細(xì)菌，因此控制好發(fā)酵池的密閉性也是至關(guān)重要的，如果發(fā)酵池漏氣，則會(huì)對(duì)產(chǎn)甲烷菌的正常生命活動(dòng)造成巨大影響。

豬場(chǎng)厭氧發(fā)酵液是豬糞、尿及其他生活污水經(jīng)過(guò)厭氧反應(yīng)，在特定的溫度、濕度、酸度等條件下經(jīng)過(guò)發(fā)酵后剩余的消化液體，通常被稱為沼液。厭氧發(fā)酵技術(shù)處理規(guī)模化豬場(chǎng)糞污，既改善了環(huán)境污染，同時(shí)又能產(chǎn)生可利用資源，但其因?yàn)閰捬醢l(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的大量沼液、沼渣未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，發(fā)酵完成后的沼液沼渣需要大量的土地和長(zhǎng)時(shí)間的消納，因此為許多豬場(chǎng)帶來(lái)了巨大的困擾。盛婧等（2015）研究了養(yǎng)殖場(chǎng)糞污通過(guò)厭氧發(fā)酵技術(shù)處理后，產(chǎn)生的廢棄物所需土地消納的匹配面積，結(jié)果表明，糞污厭氧發(fā)酵處理模式下，糧油作物地、果樹地、蔬菜地每公頃分別可消納35-37頭、8-17頭、53-67頭豬產(chǎn)生的糞污。因?qū)φ右旱睦砘匦圆涣私舛鴮?dǎo)致的盲目施肥或過(guò)量施肥的現(xiàn)象比較普遍，導(dǎo)致土壤中的重金屬、磷以及硝酸鹽的含量超標(biāo)，造成土壤污染。魏世清等（2014）研究表明，經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵處理的豬場(chǎng)糞污，CODCr的去除率為81.2%-95.0%，BOD5去除率達(dá)到了81.3%-96.2%，但沼液中的銅、鋅、汞和砷分別超標(biāo)41%，26.5%，60%和280%。余丹妮等（2015）監(jiān)控了10個(gè)規(guī)模化豬場(chǎng)的厭氧發(fā)酵糞污處理系統(tǒng)，豬場(chǎng)糞污中的分別為1057.6-3873.7mg/L和1847.8-5515.4mg/L，而經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵處理后的水中的CODCr和BOD5的濃度分別降低至266.7-1420.4mg/L和534.4-2490.2mg/L，降幅分別達(dá)到了63.33%-90.09%和54.82%-87.06%，但根據(jù) 《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18596-2001）五日生化需氧量和化學(xué)需氧量的排放量不能超過(guò)150mg/L和400mg/L。此外，厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的廢水通常是高氮低碳的廢水，在厭氧消化過(guò)程中，部分有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)氮，氨氮不但沒(méi)有消解、降低，反而會(huì)增加，高達(dá)700-800mg/L。由此可見(jiàn)，僅僅使用厭氧發(fā)酵處理豬場(chǎng)糞污，還不足以達(dá)到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，還需進(jìn)行后續(xù)處理。

目前，以厭氧發(fā)酵技術(shù)為核心的糞污處理工藝主要有“厭氧+還田模式”、“厭氧+自然生態(tài)處理模式”和“厭氧+好氧處理模式”。“厭氧+還田模式”是指將厭氧后的沼液直接進(jìn)行農(nóng)田灌溉，該模式有污染物零排放、減少土地種植成本、運(yùn)行成本低等優(yōu)勢(shì)，但所需的土地面積較大，以滿足對(duì)廢液的消納和有害氣體釋放等大氣污染問(wèn)題。“厭氧+自然生態(tài)處理模式”是指將固液分離、厭氧發(fā)酵后的沼液和沼渣通過(guò)人工濕地、氧化塘等系統(tǒng)進(jìn)行處理。該模式比較適用于清糞工藝為干情糞，用水量小的小規(guī)模豬場(chǎng)，此外在氣候溫暖，土地面積寬廣且租賃成本低的地方更適合該處理模式。但該模式在冬季時(shí)受氣溫影響大，處理效果差，并且存在污染地下水的風(fēng)險(xiǎn)。從處理效果、占地面積、受氣候影響小等角度來(lái)說(shuō)，“厭氧+好氧處理模式”具有明顯優(yōu)勢(shì)，但該模式具有投資大、能耗高、運(yùn)行費(fèi)用高、設(shè)備維護(hù)管理成本高等制約因素，更適合規(guī)模較大的豬場(chǎng)采用。

2.3 好氧生物處理

規(guī)模化豬場(chǎng)糞污廢水處理主要是利用環(huán)境微生物采取生物處理技術(shù)，鑒于微生物代謝過(guò)程中對(duì)氧氣的不同需求情況及代謝過(guò)程，可將其分為：好氧微生物、厭氧微生物和介于兩者之間的兼性微生物。因此，采取的生物處理技術(shù)也相應(yīng)分為好氧生物處理、厭氧生物處理和兼性生物處理。

好氧生物處理工藝是好氧微生物和兼性微生物聯(lián)合利用廢水中的有機(jī)物，在生物酶的作用下進(jìn)行生化反應(yīng)，將有機(jī)物最終轉(zhuǎn)化為CO2、H2O、NH3或 NO2、NO3、磷酸鹽和硫酸鹽等，微生物從被徹底分解的有機(jī)物中獲取能源來(lái)不斷繁殖。好氧處理過(guò)程基本無(wú)害、不產(chǎn)生臭味物質(zhì)、有機(jī)物轉(zhuǎn)化速率快、處理時(shí)間短和效率高。好氧生物處理分為：活性污泥法和生物膜法；近年來(lái)規(guī)模化豬場(chǎng)糞污廢水處理使用的典型好氧生物處理法有：氧化塘、生物轉(zhuǎn)盤 （Rotating Biological Contactors，RBC）、間歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactors,SBR）膜生物反應(yīng)器（Membrane Bio-Reactor，MBR）。

氧化塘源于荷蘭，又叫氧化渠，是活性污泥法的一種。氧化塘通常為橢圓、封閉的溝渠；其核心工藝在于對(duì)污水的處理為循環(huán)混合流動(dòng)式的。一般采用低負(fù)荷延時(shí)曝氣方式進(jìn)行，不斷進(jìn)出水，不設(shè)置初級(jí)沉淀池；在曝氣裝置中，通過(guò)定位處理后污水和活性污泥混合液，表現(xiàn)出曝氣和推動(dòng)，在封閉的渠道里發(fā)生持續(xù)的循環(huán)流動(dòng)，使污泥呈懸浮狀態(tài)，便于與污水混合，最終經(jīng)過(guò)二級(jí)沉淀池/固液分離器來(lái)實(shí)現(xiàn)泥水的分離，提高污水凈化的效果（段琦琦，2016）。常用的氧化塘類型有：卡羅賽爾式（Carousel）氧化塘、奧貝爾（Orbal）氧化塘、合建式氧化塘（包括BMTS式、船式和側(cè)溝式）、交替式（A、D、VR和T型）和半交替式氧化塘（DE型）。目前氧化塘技術(shù)在處理豬場(chǎng)污水方面得到有效的應(yīng)用。劉建國(guó)等（2004）采用T型氧化塘工藝處理規(guī)模化豬場(chǎng)糞水時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)反硝化與硝化時(shí)間比為0.40時(shí)，出水水質(zhì)中COD、BODS、NH3-N和SS含量均能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，且對(duì)高濃度氨氮豬場(chǎng)糞水脫氮效果較好。張?jiān)鰟俚龋?013）研究發(fā)現(xiàn)，采用氧化塘/人工濕地復(fù)合系統(tǒng)可使養(yǎng)殖池水體中COD、TN、TP、SS和葉綠素a的去除率達(dá)到(38.3%～59.4%)、(20.5%～60.2%)、(43.9%～58.7%)、(66.7%～95.2%)和(15.7%～50.7%)，且夏季效果更為明顯。隨著對(duì)出水水質(zhì)的嚴(yán)格要求，污水處理技術(shù)不斷發(fā)展，氧化塘的工藝不斷改進(jìn)，且還與其他糞污處理技術(shù)進(jìn)行組合，以達(dá)到更好的去污效果。

生物轉(zhuǎn)盤是從60年代開(kāi)創(chuàng)到現(xiàn)在的工藝，是一種高效的生物膜法處理廢水技術(shù)。生物轉(zhuǎn)盤是由盤片、接觸反應(yīng)槽、轉(zhuǎn)軸和驅(qū)動(dòng)裝置組成 （圖3）。在接觸反應(yīng)槽中注入污水、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)置驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤使盤片交替和空氣與污水接觸，一段時(shí)間后盤片上附著含大量微生物的生物膜，生物膜交替和空氣與污水接觸，從中不斷獲得氧氣和污染物，由好氧菌將其分解；隨膜厚度的不斷增加，因膜與盤轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的切應(yīng)力，流動(dòng)水層將不斷增厚的生物膜沖走以長(zhǎng)新的生物膜，以此往復(fù)來(lái)達(dá)到凈水的目的。崔東亮等（2016）發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)盤是作為生物轉(zhuǎn)盤的核心部件，其材料品質(zhì)嚴(yán)重影響去污率，聚乙烯網(wǎng)狀材料作為轉(zhuǎn)盤掛膜材料具有較好的實(shí)用性。韋真周等（2016）運(yùn)用生物轉(zhuǎn)盤工藝對(duì)污水中COD、SS、NH3-N和TP的除率分別是85.47%、94.68%、84.48%和78.33%。

圖3 生物轉(zhuǎn)盤構(gòu)造圖

間歇式活性污泥法又稱序批式活性污泥法，是由活性污泥法曝氣池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排除系統(tǒng)組成。污水和活性污泥進(jìn)入曝氣池成混合液，進(jìn)行曝氣（活性污泥與污水充分接觸，吸附污水中的懸浮和膠體物）并通入足夠的溶解氧氣，微生物氧化分解污水中的有機(jī)物后混合液進(jìn)入二沉池，采用重力沉淀法去除有害菌體，使活性污泥與澄清水分離，部分活性污泥不斷回流到曝氣池，澄清水流出。SBR工藝常用于處理豬場(chǎng)沼液，在較低氨氮濃度（NH3-N為250 mg/L）的沼液中，可直接采用SBR工藝，NH3-N去除率可達(dá)到90%。但當(dāng)氨氮濃度大于500 mg/L時(shí)，去除效果難以達(dá)到預(yù)期。為了達(dá)到更好的污水處理效果，多采用組合方法和工藝處理糞污。林霞等（2015）研究發(fā)現(xiàn)，若直接采用SBR工藝處理ABR消化液，COD去除率范圍在30～60%，NH3-N可達(dá)到70%以上，但與排放標(biāo)準(zhǔn)相比仍有一定差距。而使用組合工藝pH調(diào)節(jié)-曝氣吹脫-沉淀-SBR處理厭氧工藝ABR消化液時(shí)，出水水質(zhì)可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。鄧良偉（2001）采用水解-SBR工藝處理規(guī)模化豬場(chǎng)糞污試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，水解(HRT=2.0～6.0h)對(duì)豬場(chǎng)糞污中SS、COD、BOD5及TP去除效果較好，SBR工藝對(duì)水解后NH3-N去除能力相當(dāng)高。

3 豬場(chǎng)不同糞污處理模式的經(jīng)濟(jì)分析

規(guī)模化豬場(chǎng)糞污防治項(xiàng)目在前期的建設(shè)及后期的運(yùn)行過(guò)程中，選擇經(jīng)濟(jì)效益合理的技術(shù)是減少豬場(chǎng)對(duì)周邊環(huán)境污染的必要條件。如果糞污防治的前期投資建設(shè)成本過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致企業(yè)無(wú)法承擔(dān)高額的建設(shè)費(fèi)用；而如果糞污防治的運(yùn)營(yíng)成本過(guò)高，會(huì)影響該技術(shù)的持續(xù)性使用，企業(yè)依然難以承擔(dān)。

根據(jù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)體系可將糞污處理項(xiàng)目分為投資成本、運(yùn)行成本及運(yùn)行效益三個(gè)方面作為經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)的指標(biāo)，如圖4所示。投資成本，即項(xiàng)目設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)建設(shè)、設(shè)備安裝、工藝選擇等方面投入的資本；運(yùn)行成本，即項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的人工成本、設(shè)施運(yùn)行成本、設(shè)備折舊成本、設(shè)備維護(hù)成本等正常費(fèi)用，運(yùn)行成本的多少?zèng)Q定了該項(xiàng)目的可持續(xù)性；運(yùn)行效益，即在項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程中，產(chǎn)生的一些可利用資源轉(zhuǎn)化為一定的經(jīng)濟(jì)效益。

圖4 經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)組成

堆肥模式的成本主要來(lái)自于運(yùn)營(yíng)成本和管理成本兩方面，其中運(yùn)營(yíng)成本包括了原料、設(shè)備控制、設(shè)備維護(hù)、場(chǎng)地等；管理成本則包括了堆肥的生產(chǎn)記錄、供應(yīng)商談判和銷售記錄等。而堆肥模式的主要經(jīng)濟(jì)效益則是通過(guò)出售有機(jī)肥料所獲得的利潤(rùn)，有機(jī)肥不僅可用于農(nóng)作物的使用，還可用于果木、花卉的種植，銷售渠道廣泛。根據(jù)畜禽糞便排泄系數(shù)可知，一頭豬每天產(chǎn)生糞便2.0kg，排泄尿液3.3kg，根據(jù)其飼養(yǎng)周期199天計(jì)算，每頭豬每年產(chǎn)生糞便為398kg，排泄尿液為656.7kg。譚小琴（2003）測(cè)定了一個(gè)年出欄萬(wàn)頭豬場(chǎng)的堆肥模式的經(jīng)濟(jì)效益，該豬場(chǎng)（存欄5000頭），每年約產(chǎn)生干糞3300噸，采用干清糞工藝則每天產(chǎn)生的污水總量為40噸，每年產(chǎn)生污水總量為14600噸。根據(jù)該實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果，1噸秸稈可處理9.5噸糞污，同時(shí)可產(chǎn)生0.45噸有機(jī)肥，而該豬場(chǎng)一年可消耗1500噸秸稈并產(chǎn)生1550噸有機(jī)肥，除去折舊、維修、電費(fèi)、人工費(fèi)、秸稈原料費(fèi)、銷售、管理等費(fèi)用成本，生產(chǎn)1噸有機(jī)肥的成本為231元，而有機(jī)肥的市場(chǎng)價(jià)格則為300元/噸，則每噸有機(jī)肥可獲利370元左右的利潤(rùn)，年利潤(rùn)達(dá)到10萬(wàn)余元。

與堆肥模式相比，厭氧發(fā)酵的運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)相對(duì)來(lái)說(shuō)更加復(fù)雜，因此，厭氧發(fā)酵模式的投資成本、運(yùn)營(yíng)成本及管理成本比堆肥模式的成本高，主要來(lái)自于設(shè)備購(gòu)買、設(shè)備維護(hù)、設(shè)備管理及人員成本。但與此同時(shí)，厭氧發(fā)酵模式的效益來(lái)源更加多樣化，包括沼氣產(chǎn)熱、沼氣發(fā)電、沼液和沼渣制作的肥料等。Nolan等（2012）調(diào)查了英國(guó)某500頭母豬場(chǎng)采用厭氧發(fā)酵糞污處理模式產(chǎn)生的效益，通過(guò)沼氣發(fā)電，該豬場(chǎng)每天可得利潤(rùn)為188歐元/天，年收益約為6.8萬(wàn)歐元，通過(guò)沼氣產(chǎn)熱每天可節(jié)約46.5歐元，每年可節(jié)約燃?xì)饣蚱拖募s1.7萬(wàn)歐元。程璜鑫（2013）調(diào)查了湖北某3000頭母豬場(chǎng)的厭氧發(fā)酵模式的投資成本和經(jīng)濟(jì)效益，該場(chǎng)在沼氣工程系統(tǒng)及豬場(chǎng)內(nèi)排污系統(tǒng)改造、沼液貯存和輸送管網(wǎng)等環(huán)節(jié)共投入360萬(wàn)元，因此帶來(lái)的相關(guān)經(jīng)濟(jì)效益有兩個(gè)方面：沼氣，該豬場(chǎng)每天可產(chǎn)生沼氣1840m3，用于豬場(chǎng)內(nèi)部的取暖和發(fā)電，每年可減少135萬(wàn)元左右的燃煤和電費(fèi)；沼渣，通過(guò)厭氧發(fā)酵工程后的沼渣作為有機(jī)肥，每年可產(chǎn)生41.5萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。盡管前期投資較高，但根據(jù)調(diào)查可知，該豬場(chǎng)的環(huán)保投資2-3年即可全部收回并產(chǎn)生持續(xù)的經(jīng)濟(jì)效益。

好氧生物處理模式的投資成本與運(yùn)行成本與厭氧發(fā)酵模式相似，都比堆肥模式更加復(fù)雜，但好氧生物處理在運(yùn)行成本尤其是管理成本和技術(shù)人員成本等方面要低于厭氧發(fā)酵模式。而在運(yùn)行效益方面，好氧生物處理沒(méi)有例如有機(jī)肥、沼氣、沼液等直接產(chǎn)生效益的資源，其在運(yùn)行效益方面，更多的是通過(guò)將處理后的廢水用于農(nóng)田灌溉并因此減少農(nóng)田本身所用的水及肥料或是用于種植青飼料喂豬節(jié)約飼料而產(chǎn)生的間接效益。某500頭母豬場(chǎng)采用了好氧生物處理豬場(chǎng)糞污并將處理后的廢水用于灌溉農(nóng)田，每年可節(jié)約5萬(wàn)元的化肥成本。遼寧丹東某豬場(chǎng)將好氧處理后的廢水灌溉串葉松香草并將其用于喂豬，1頭豬可節(jié)省精料25kg，約40余元，年出欄萬(wàn)頭豬場(chǎng)產(chǎn)生的間接效益則達(dá)到了40余萬(wàn)元；廈門某養(yǎng)殖公司用廢水灌溉種植的狼尾草做成青飼料喂豬，每頭豬每天可減少精料飼喂0.5-1.0kg，且豬只健康程度提高，減少了添加劑和藥物的使用，平均每頭豬的毛利可提高40.54元，該年出欄萬(wàn)頭豬場(chǎng)種植了6.7公頃狼尾草，每年節(jié)約開(kāi)支40萬(wàn)元左右。連海明（2010）對(duì)比了堆肥模式、厭氧發(fā)酵模式和好氧生物處理模式的經(jīng)濟(jì)效益分析并將各模式的收益按照每頭基礎(chǔ)母豬來(lái)折算，結(jié)果表明，同樣規(guī)模的豬場(chǎng)采用堆肥、厭氧發(fā)酵、好氧生物處理的模式下，每頭母豬產(chǎn)生的效益分別為76.9元、39.8元和87.04元。

綜上所述，堆肥模式通過(guò)有機(jī)肥產(chǎn)生的效益雖然較低，但由于其投資成本小，管理環(huán)節(jié)簡(jiǎn)易，所以堆肥模式的經(jīng)濟(jì)效益居中；厭氧發(fā)酵模式雖然可通過(guò)沼氣發(fā)熱、沼氣發(fā)電、沼液施肥等方面產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，但因其前期投資成本高，管理過(guò)程復(fù)雜以及土地對(duì)沼液的消納能力有限等因素的影響，該模式產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益最低；而好氧生物處理模式投資成本、管理成本和運(yùn)行后的間接效益相抵消后，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)。

4 小結(jié)

對(duì)規(guī)模化豬場(chǎng)的不同糞污處理模式的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)是最直觀的一種評(píng)價(jià)方式，也是各個(gè)養(yǎng)殖公司、環(huán)保公司最關(guān)注的。但是僅僅通過(guò)經(jīng)濟(jì)效益層面去判斷一種糞污處理模式還是非常片面的，糞污處理的核心在于它對(duì)糞污處理的效果，其次才是糞污處理后產(chǎn)生的額外效益。因此評(píng)價(jià)不同的糞污處理除了從經(jīng)濟(jì)層面判斷外，還應(yīng)當(dāng)從環(huán)境層面、技術(shù)層面、社會(huì)層面等綜合判斷，不僅要考慮糞污處理帶來(lái)的效益，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)綜合考慮能源耗竭、全球變暖、環(huán)境酸化、富營(yíng)養(yǎng)化、技術(shù)可靠性、操作安全性、資源化、減量化和公眾滿意度等多個(gè)角度綜合判斷。因此，如何制定一套全面的規(guī)模化豬場(chǎng)糞污處理模式綜合評(píng)價(jià)體系，是未來(lái)養(yǎng)殖業(yè)工作的重點(diǎn)。

（略）