畜禽糞污資源化利用方案及經濟性分析

湯毅暉

中國船舶集團公司第七二六研究所

0 引言

中國是傳統畜牧養殖大國，養殖在農業經濟中占比較大，但對環境影響和破壞日益突出，制約了規?；倪M一步發展。2018年統計數據顯示，全國畜禽糞污年產生量約38億t，其中約18億t直接排泄，而養殖過程產生的20億t污水量，廢棄物及污水利用率卻不到40%。此外，養殖場糞污隨地堆積，污水任意排放，不僅污染周圍環境，導致疫病的發生和傳播，也影響養殖場本身的衛生防疫，降低了畜產品質量。因此，抓好畜禽糞污資源化利用是保證畜產品有效供給、改善農村居民生活環境、促進畜牧業綠色可持續發展的重要舉措。本文以某年處理80萬t畜禽糞污資源化利用項目，提出了廢棄物資源化、減量化、無害化與生態化的解決方案，對化解當地畜禽糞污染與生態農業可持續發展的矛盾，對改善農村生活環境和居民健康，作出了有益的嘗試。

1 政策法規

2017年，中央一號文件出臺，明確提出了大力推行高效生態循環的種養模式，加快畜禽糞污集中處理，推動規?；笮驼託饨】蛋l展；農業部印發了《畜禽糞污資源化利用行動方案（2017-2020年）》，為以畜牧大縣和規模養殖場為重點、以農用有機肥和農村能源為主要利用方向提供了有力支撐；國家發展改革委和農業部聯合印發了《全國農村沼氣發展“十三五”規劃》，明確了農村沼氣發展按種養結合、生態循環、綠色發展的要求，大力推動果（菜、茶）沼畜種養循環發展。2019年，農業農村部、財政部又頒布了《關于做好2019年畜禽糞污資源化利用項目實施工作的通知》，根據養殖規模和廢棄物處理情況給予一定補助和獎勵。

2 項目方案

本項目地處遼中區，年處理糞污80萬t，年產沼氣720萬m3。按此規模，國內已有的經驗是建立沼氣發電+沼氣提純。但本項目分析認為項目所在地周邊20 km內養殖場較多，可提供足夠的糞污原料，沼氣發電運行穩定，并網電價明確，發電余熱可滿足沼氣發酵和生活用熱，且目前沼氣提純補貼政策不明確、產品銷量及價格不穩定、冬季需額外熱源補充系統用熱等，為此本項目采用沼氣發電+有機肥方案：收集養殖場糞污進行厭氧發酵產生沼氣，再經脫硫等預處理后用于發電，發酵產生的沼渣用于生產固態有機肥，沼液通過管網輸送至就近農田消納，打造了一個有機生態循環產業。

項目采用先進的預處理、中溫厭氧、沼氣發電技術，將畜禽糞污最大限度地實現無害化、減量化、資源化。項目引進DCS自動控制系統，做到無人值守智能卸料控制，組合多種除臭工藝，點面源全覆蓋，使臭氣排放達到一級標準。項目包括2臺1 MW沼氣發電機組，年處理畜禽糞污80萬t，年發電1 598萬kWh。厭氧發酵后的沼渣與其他輔料一起用于生產固態有機肥，年產2萬t，年產液態有機肥10萬t。

DCS系統主要包括預處理單元、厭氧發酵單元、出料及固液分離單元、沼氣凈化儲存單元、沼氣發電單元、有機肥加工單元、加熱單元。各養殖場的糞污統一收集后進入沼氣站接收池，再經鏡面篩分為濃液和清液，分別送入濃液發酵罐和清液發酵罐厭氧發酵后產生沼氣，沼氣再發電，余熱用于物料增溫。厭氧發酵出料經固液分離后，沼渣用于生產固態有機肥，沼液通過管網輸送至就近農田消納。沼氣工藝流程圖和沼氣發電系統圖見圖1、2。

3 項目效益分析

3.1 經濟效益

項目靜態總投資約1億元，年產沼氣720萬m3、發電量1 598萬kWh、沼液66．59萬t、固態有機肥2萬t、液態有機肥10萬t，實現年銷售3 031．5萬元、凈利潤467．4萬元、財務內部收益率8．67%、投資回收期10．96年，實現了畜禽糞污資源綜合利用，具有較好的經濟效益，見表1。

表1 主要技術經濟指標表

3.2 能源效益

沼氣發電解決了當地用電問題，節約了用電成本，減輕了環境污染，提高了當地電網供電能力。

沼氣的主要成分是甲烷，約占所產生沼氣的50%～70%。每立方米沼氣的發熱量為20 800～23 600 kJ，每立方米純甲烷的發熱量為35 900 kJ，即1 m3沼氣完全燃燒后能產生相當于0．7 kg標準煤提供的熱量。項目年處理沼氣720萬m3，年節約5 040 tce。

圖2 沼氣發電系統圖

3.3 社會效益

該項目成為治理區域有機廢棄物的示范帶動工程，社會效益顯著，解決了農業廢棄物和養殖場糞污污染問題，實現了畜禽糞污無害化處理，沼渣、沼液是優質有機肥，有助于改善土壤質量，增加土壤肥力，減輕污染，促進水土資源的合理利用和生態環境的良性循環。

3.4 生態效益

畜禽糞污經中溫厭氧發酵處理后，產生優質可再生能源沼氣，有利于緩和溫室效應和凈化空氣，CO2減排達12 862 t，對COD的減排也具有重要意義。

4 結論

本項目對畜禽糞污進行綜合處理，產生沼氣清潔能源用于發電，沼渣加工為固態有機肥，沼液施用于農田，真正實現了農業可持續發展和廢棄物資源化、減量化、無害化與生態化，有效化解了畜禽糞污染與生態農業可持續發展的矛盾，對農村科技化、生態化、綜合化有著良好的示范作用。