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1、粪污处理技术10万头猪场沼气发电的经济分析随着农村经济的发展，养猪业以较快的速度向集约化方向发展，但随之产生了猪场的环 境保护、猪粪尿及猪场污水处理的问题。猪场污水处理的最好方法是采用生态学及生物 学处理，在生物学处理过程中，需要经过厌氧发酵，厌氧发酵过程中污水中的有机物分 解产生沼气及含氮、磷等物质。沼气是极好的能源物质，其热值较高，燃烧后仅产生二氧化碳和水。如果猪场中沼 气的产量充足，就可以作为发电的能源。据我国的技术条件，沼气发电仍需辅以15%的 柴油，余者皆为沼气，因此可节省大量柴油，这对解决我国能源缺乏，改变农村面貌， 改善农民生活质量有重大意义。为探讨利用猪场污水处理过程中产生沼气
2、进行发电的可行性，本文以深圳市农牧实 业有限公司绿美特农业园10万头养猪场（下称深绿园猪场）已经实践了 6年利用沼气发 电的实例，进行经济分析并探讨其可行性。一、厌氧发酵及沼气发电的设备与装置1、发酵池污水厌氧装置有很多类型，可根据猪场规模、所要求的发酵效率及投资能力等综合 因素考虑。深绿园猪场的养猪规模大，污水处理量也大，因此采用了 1700立方米的钢 筋混凝土卧式发酵池，日处理污水可达850立方米，产气量随气温变化，冬季产气少一 些，但不低于500立方米，最高可产1500立方米以上。2、脱硫塔、贮气罐、输送装置除发酵池（包括固液分离池、调节池）外，沼气要经过脱硫塔入贮气罐，再进入发电 机系
3、统，为防腐蚀，输气管一般用塑料管比较好。3、发电设备发电设备为1台改装后的柴油发电机（现增为2台），每台功率为100KW。二、设备投资设备投资包括：1、发酵装置、脱硫塔及管道共投资71万元。2、贮气罐为18万元。3、100KW发电机（包括改装的二手55KW柴油机）8.4万元。总计投资97.4万元。此投资额包括污水处理及发电两个部分。按年产10万头肥猪计算，一次性投资每 头猪仅占9.7元；分10年摊销，10年共生产100万头，则每头猪年支出仅为0.97元。三、运行情况及成本分析本项目运行至今已6年多，运行一直良好，运行成本较低。厌氧发酵部分全部采用 自流方式，只需1人操作，发电部分也只有3人，其
4、中包括发电机管理及维修。沼气发电在启动时要用一部分柴油，耗油量为柴油发电的15%，发动机启动后，就 不再需要柴油。根据6年多的运行成本分析如下（按年算）。1、柴油成本 根据测算，每千瓦时电需耗用柴油0.073升，按时价3.3元/L计算， 其柴油成本为：3.3元/升X0.073升= 0.241元。2、人工成本 按3人管理计算：技工1人，年工资1500元/月X12 = 18000元； 管理人员1人，年工资1500元/月X12 = 18000元；工人1人，年工资800元/月X12 = 9600元。合计：45600元，按年发电量48万KWh计算，每千瓦时电人工成本为0.095 元。3、润滑油（机油）支
5、出 据测算，每千瓦时电耗机油0.012元。4、修理费 每千瓦时电平均支出修理费0.021元。5、折旧摊销 总计投资97.4万元，按10年期限摊销完毕，每年沼气发电量48万 KWh时计算，每千瓦时电应承担折旧费用0.203元。以上合计，每千瓦时电实际成本为0.572元，其中折旧费占总费用的35.49%。如 果将污水处理的费用也摊销一部分折旧费，则发电费用至少可减少0.1元，发电成本则 为0.472元/KWh。在折旧费用中，猪粪尿处理的全部费用都计入沼气发电之内，实际 上沼气发电仅是猪场污水处理的一种副产品，因此发电成本还有很大的降低潜力，为了 计算方便未将污水处理的费用分出。四、讨论1、本文主要
6、讨论猪场污水处理过程中利用沼气发电的可行性，因此不包括污水处 理的效果。本文的分析结果认为，利用猪场污水厌氧发酵处理产生的沼气，可作为能源 进行发电，费用仅为0.47 0.57元/KWh，低于国家电纲的0.6 0.9元/KWh，而且这 个费用包括了整个猪场的污水处理成本，如充分发挥猪粪尿及污水产沼气的潜力，成本 还可降低，因此经济上切实可行。2、在建立污水厌氧消化池时，成本的降低空间也较大，万头以下的猪场及农村的 小型猪场，完全可以用其它建筑材料代替，关键是厌氧池要耐一定压力，不漏气即可。3、利用柴油发动机改造成沼气发动机的技术已经过关，这是一项专门的技术，据 深绿园猪场6年的使用结果证明这项
7、技术是完全可行的。4、深绿园猪场的经验证明，猪场污水完全可以利用厌氧发酵技术处理，产生的沼 气可进行发电，发电量很大程度上可满足猪场用电需要，当然还取决于猪场规模及厌氧 发酵技术、原料及自然条件等。规模小于100头的猪场产沼气量少，是否有适合的发电 机与之配套，需另行研讨，但所产沼气可作为热源毫无异议。5、猪场污水采用厌氧发酵技术进行处理，既可控制污染，又可产生沼气供猪场和 农户使用，同时降低污水处理及保护环境的成本，一举多得，这也是建立生态养猪业中 的一个重要环节。从生产流程控制猪场的环境污染1头90公斤左右的商品猪日排粪量约2.2公斤，尿量2.9公斤，污水20-30公斤从生产流程控制猪场的
8、环境污染背景：随着养猪行业低利润化，以户养为主的传统饲养方式在发达的珠三角、长三 角等养猪发达的地区已基本上被规模化、工厂化养殖所替代。规模化猪场饲养规模大， 集约化程度高，有利于提高生猪的饲养技术、防疫能力和管理水平；与传统方式相比， 规模化饲养能大大提高生长速度和饲料转换率，从而有利于降低猪场的饲养成本，增加 企业的经济效益。然而集约化养殖场却存在着诸多环境方面的隐患。它们每天要向外部 环境排放大量粪尿等污染物，已渐渐地成为重要的非工业污染源。据测算，1头90公斤 左右的商品猪日排粪量约2.2公斤，尿量2.9公斤，污水20-30公斤（约含0.6-1.0 公斤的总固体）。这些粪尿污水若得不到
9、及时处理，任其随意排放就会污染周围环境， 特别是猪场附近的土壤生态系统。本文从生产流程角度谈谈控制猪场污染物的方法，供 同行参考。从规划设计角度减少环境污染的途径过去许多集约化猪场过多考虑运输、销售等生产成本而忽视其对环境的潜在威胁， 往往将场址选择在大中城市的城郊或靠近公路、河流水库等环境敏感的区域，以致产生 了严重的生态环境问题，现在不得不重新面临搬迁。因此建场时一定要把猪场的环境污 染问题作为优先考虑的对象，将排污及配套设施规划在内，充分考虑周围环境对粪污的 容纳能力。在场址的选择上，应尽量选择在偏远地区、土地充裕、地势高燥、背风、向 阳、水源充足、水质良好、排水顺畅、治理污染方便的地方
10、建场；同时最好能与当地的 立体农业相互促进，变废为宝，达到生态农业综合、持续、稳定地增长。从营养角度减少环境污染的途径饲料安全是畜产品安全的前提和保障，在有条件的养殖场内最好采用膨化和颗粒加 工技术，破坏或抑制饲料中的抗营养因子及有害物质和微生物，以改善饲料卫生，提高 养分的饲料转化率，减少粪尿排泄量。如果加工工艺控制不当，饲料添加的各种化学物 质在粉碎、输送、混合、制粒、膨化等过程中会发生降解反应和氧化还原反应而生成一 些有毒有害物质，对饲料及环境极易造成二次污染。因此我们必须非常注意各类添加剂 在猪饲料中的合理应用。在猪日粮中近2/3的磷是以植酸磷和磷酸盐的形式存在的。 由于猪体内缺乏能有
11、效利用植酸磷的各种酶，所以在加工时必须大量添加无机磷以满足 猪的生长所需。如果在饲料中添加植酸酶就可以将植酸磷水解为游离的正磷酸和肌醇而 被吸收，从而提高磷的利用率，间接缓解磷对环境可能造成的污染。另外在配制日粮时 可采用低蛋白质一氨基酸平衡的“理想蛋白质”模式，在饲料中辅助添加益生素、酶制 剂、酸化剂、氨化抑制剂、吸附剂、纤维素或寡糖以及除臭剂等，可以大大减少猪粪尿 中氮、磷和臭素的排出量。有资料表明，添加一定量的益生素，能够调节猪胃肠道内的微生物群落，促进有益菌的生长繁殖，使饲料在猪消化道的降解率上升15%,同时能提 高氮的沉积率，使排放到环境中的氮源减少15%25%,从而减轻氮对环境可能
12、造成的 污染。从饲养管理角度减少环境污染的途径幼龄猪在低温影响下磷的排泄量会提高，而且会使骨骼发育不全；相反在超过 37.8C的高温环境中机体钾离子和碳酸盐的排泄量会增加而不利于猪的正常生长。因此 我们必须为猪生长发育提供适宜的环境，采取合理组群、及时处理猪场粪尿、定期消毒 等措施；同时根据每日营养需要提供定量的饲料，尽量做到不浪费，以减少猪对饲料的 摄入量。这样一来就可在一定程度上减少猪场粪污的排放量，减少蛆蝇蚊螨等害虫的繁 殖，而且可以降低猪尤其是仔猪的发病率。此外，猪场内的老鼠、苍蝇等都可造成饲料 营养损失或在饲料中留下毒素，还会传播各种传染性疾病。在养殖场内我们应当尽可能 消灭它们，以
13、减少其对生产造成的损失。从生物净化角度综合治理环境污染为了控制猪场对周围环境造成的污染，我们应当采取经济有效、方便可行的方法， 遵循“无污化、资源化、低成本、高效率”的原则逐步削减污染物，使猪场周围的土壤、 水体及大气自然生态系统免受污染。但到目前为止，单一处理方法如好氧生物处理、厌 氧生物处理等远没有达到人们所追求的理想效果。杭州灯塔养殖总场的综合生物处理法 处理猪粪污水，已取得了良好的效果，其污水处理工艺基本流程为：猪粪污水一格栅一 浓污水集水池一固液分离机一沉淀池一调节池一UASB厌氧池一配水池一SBR好氧池一混 凝沉淀池一达标排放。几点建议1、由于近年来人们普遍担心动物体内细菌对抗生素
14、的耐药性会通过食物链转移给 人体，美国几乎冻结了对新型抗生素的审批。我国抗生素的使用虽然有法可依，但执行 和执法力度还有待改善。笔者认为我国应该对目前中国养殖场的耐药性和抗药性展开全 方位的调查，制止非法和滥用抗生素的不良行为，逐渐停止或部分停止在饲料中使用人 用抗生素，鼓励开发如氟苯尼考、杆菌肽锌等畜禽专用的药物和饲料添加剂，同时利用 一些天然的途径如酶制剂、酸化剂、中草药、甘露寡糖以及先进的管理技术来减轻养殖 场特别是猪场对土壤和水体生态系统的环境压力。2、为了从根本上缓解猪场对环境造成的污染，建议对猪场生产的全过程包括设计、 修建、饲料加工、饲养、粪污处理等环节进行周密跟踪监测，以便及时
15、发现和排除新污 染物对生态系统可能造成的危害。在修建时按照粪水分离工艺进行合理规划，在饲料加 工中添加环保型饲料添加剂与畜用防臭剂，在饲养上采用先进的饲养管理技术，将猪粪 便单独收集，尽量减少冲洗用水，在污染治理上因地制宜充分利用当地自然条件选择不 同的工艺流程，以减少排泄物及其气味的污染，全面统筹兼顾经济效益、社会效益以及 生态效益，实现畜牧业的可持续发展。牛粪处理新工艺研制成功南京航空航天大学材料科学和技术学院的崔益华教授，近年来同合作伙伴研制了牛粪气 化前置处理工艺和装备，完成了牛粪气化系统工艺流程的设计并申请了专利。日前，已 在江苏省南京市郊禄口镇一村成功安装应用了这种设备。随着奶牛养
16、殖规模的不断发展，一头牛一天会产生40至50公斤的粪便，越来越多 的牛粪成为困扰奶牛养殖的一大问题。据了解，江苏省一天会产生1.5至2.5万吨的牛 粪。大量牛粪不仅破坏了土壤结构，还污染大气和地下水源，造成严重的环境问题。崔益华教授说，经过甩干、脱水的牛粪，完全可以取代秸秆，并且比秸秆燃料更干 净，气体燃烧原照样烧菜做饭。如利用牛粪和污水进行沼气发电，初步估计，处理1万 头牛的粪便大约能产生100万瓦电力。拥有3万多头奶牛的南京奶业集团，已看中了这 项技术，准备在国家科技部的主项支持下，在南京养殖基地建设“牛粪综合处理中心”， 并在全省进行示范。天津：畜禽粪便90%无害化处理由天津市农业局、宁河原种猪场联合国家农业部、中国科学院等部门兴建的宁河原种猪 场大型养殖场综合环保项目，已经基本完成。该项目通过引进、
