吳淑靜，張敬中，劉太記

（1.欒川縣巡察工作數(shù)據(jù)中心，河南 欒川 471500；2.洛陽市畜牧良種繁育推廣中心；3.河南省畜牧總站）

國(guó)內(nèi)外養(yǎng)殖場(chǎng)糞尿等廢棄污染物的綜合利用工程技術(shù)主要有兩大類，即生態(tài)農(nóng)業(yè)循環(huán)利用型和生態(tài)能源綜合利用型系統(tǒng)工程。畜禽糞污資源化利用生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈模式是綜合兩類工程技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，按照生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)能量流和物質(zhì)流的循環(huán)規(guī)律而設(shè)計(jì)的一種生態(tài)工程系統(tǒng)，其原理是使某一生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢棄物（如圈舍的沖洗水等），通過技術(shù)處理在生產(chǎn)過程中得到充分的循環(huán)利用，從而提高資源化利用率。該模式目前在我省大型規(guī)模生豬養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物處理中廣泛推廣應(yīng)用。筆者依據(jù)典型場(chǎng)生產(chǎn)應(yīng)用情況對(duì)該技術(shù)工藝模式的生產(chǎn)效益進(jìn)行評(píng)估分析。

1 工藝流程

畜禽糞污資源化利用生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈模式主要有肥料化處理循環(huán)利用、能源化處理循環(huán)利用、基料化處理循環(huán)利用等。其中肥料化、能源化循環(huán)利用型生態(tài)工程應(yīng)用最為普遍。在廢棄物綜合利用與污染物治理工程中，不僅使養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物排放得到有效控制，而且對(duì)環(huán)境污染狀況有明顯的改善，提高了生豬養(yǎng)殖生產(chǎn)過程的環(huán)境福利。該模式工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

1.1 節(jié)水減排

通過現(xiàn)代信息技術(shù)，建立由圈舍信息采集傳輸、大數(shù)據(jù)處理和智聯(lián)控制三部分構(gòu)成的智能化節(jié)水減排控制系統(tǒng)，建立不同飼養(yǎng)管理階段的生理管理運(yùn)行曲線、數(shù)據(jù)指標(biāo)，直接和各用電設(shè)備關(guān)聯(lián)，進(jìn)行高效精準(zhǔn)啟停，實(shí)現(xiàn)智能化精準(zhǔn)喂料、精準(zhǔn)飲水、精準(zhǔn)用電、精準(zhǔn)通風(fēng)、精準(zhǔn)用藥、精準(zhǔn)供暖，最大限度減少養(yǎng)殖廢棄物產(chǎn)排。

1.2 除雜沉砂

養(yǎng)豬場(chǎng)糞污通過管道自流到沼氣站集水池，糞尿等廢棄物先經(jīng)過格柵，清除污水中較大的雜物，同時(shí)進(jìn)行沉砂。去除糞污中的砂石，有利于后序處理，減少管道的堵塞，保證糞污自流順暢。經(jīng)除雜沉砂之后的糞污進(jìn)入集水池。

1.3 固液分離

進(jìn)入集水池的糞污泵入固液分離裝置，經(jīng)固液分離后，糞渣、未消化的飼料和豬毛等進(jìn)入集糞池，進(jìn)行烘干發(fā)酵等無害化處理，用作有機(jī)肥出售。

1.4 酸化分解

經(jīng)固液分離后的污水進(jìn)入酸化調(diào)節(jié)池進(jìn)行調(diào)節(jié)，增加了廢水的可生化性，利于后序處理。

1.5 厭氧發(fā)酵

污水通過泵站進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵罐，采用中溫厭氧發(fā)酵降低污水中的有機(jī)物濃度，同時(shí)通過厭氧菌作用產(chǎn)生沼氣。冬季氣溫較低，在厭氧發(fā)酵罐內(nèi)設(shè)置溫水循環(huán)管路，以提高厭氧消化效率。

1.6 凈化處理

沼氣采用干法脫硫，在常溫下含有H2S的沼氣通過脫硫劑床層，沼氣中的H2S 與活性物質(zhì)氧化鐵接觸，生成硫化鐵和亞硫化鐵，然后含有硫化物的脫硫劑與空氣中的氧接觸，當(dāng)有水存在時(shí)，鐵的硫化物又轉(zhuǎn)化為氧化鐵和單體硫。經(jīng)過脫硫和再生過程多次循環(huán)，直至氧化鐵脫硫劑表面大部分被硫或其他雜質(zhì)覆蓋而失去活性為止。

1.7 沼氣利用

沼氣儲(chǔ)存于貯氣柜，脫水脫硫并調(diào)節(jié)壓力后經(jīng)阻火器供給沼氣利用設(shè)施。低溫季節(jié)利用沼氣熱水鍋爐產(chǎn)生的熱量供厭氧發(fā)酵罐增溫、洗消設(shè)施設(shè)備加溫及人畜用水取暖；高溫季節(jié)為有機(jī)肥生產(chǎn)中糞污烘干、造粒、生產(chǎn)生活用能提供能源。

1.8 沼渣利用

固液分離的固糞、沼渣從溫室式固糞發(fā)酵間一端進(jìn)入，使用移動(dòng)翻拋發(fā)酵加工方法，連續(xù)翻動(dòng)加入菌劑的畜禽糞便，使其發(fā)酵、脫臭，出來時(shí)變?yōu)榘l(fā)酵好的有機(jī)肥，可供林木、蔬菜、水產(chǎn)養(yǎng)殖作為固態(tài)有機(jī)肥使用，實(shí)現(xiàn)“養(yǎng)-種-能”綜合利用。

1.9 沼液利用

結(jié)合養(yǎng)殖場(chǎng)實(shí)際，沼液選擇回流浸泡秸稈進(jìn)行二次中溫厭氧發(fā)酵；通過管線送入田間貯肥池灌溉農(nóng)田、果園、林地；制作液態(tài)營(yíng)養(yǎng)液用于作物浸種、葉面噴施肥、殺蟲劑，水溶肥用于高效農(nóng)業(yè)種植。

2 主要工程設(shè)施

圍繞技術(shù)工藝設(shè)計(jì)流程，按照《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18596-2001）及河南省畜禽糞污資源化利用建設(shè)規(guī)范參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，配套設(shè)施。以自繁自養(yǎng)年出欄20 000頭、年均產(chǎn)仔2.2窩、生產(chǎn)節(jié)律13批、養(yǎng)殖周期168 d、育肥豬出欄體質(zhì)量60 kg/頭的養(yǎng)豬場(chǎng)為例，主要建設(shè)內(nèi)容包括兩座1 300 m3的厭氧發(fā)酵罐、集水池90 m3、酸化池150 m3、貯氣柜500 m3、沉淀池150 m3、沼液田間貯存池25 000 m3及新建固體糞便堆放、發(fā)酵間1 000 m2。

2.1 厭氧發(fā)酵池

池體砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為地埋式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池為圓柱形，池內(nèi)半徑7.3 m，高度7.5 m，采用C20砼及Ⅰ級(jí)鋼筋制作磚砌體，墊層采用厚度20 cmC15砼，地基承載力特征值要求大于120 kpa。

按生豬長(zhǎng)年存欄數(shù)12 000頭測(cè)算，每天的糞污排放量為140 000 kg，豬糞尿污水經(jīng)過人工清理和用水沖欄后，采用二相式發(fā)酵方式，干物質(zhì)含量約為8%，池內(nèi)裝料為84%，滯留期為15 d，厭氧發(fā)酵池容積應(yīng)為：V=（140 000×8%×15）/（8%×1 000×84%）=2 500 m3。

所以修建2座1 250 m3的厭氧發(fā)酵池，即可滿足要求。

2.2 集水池

集水池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池頂加蓋，格柵井與集水池均為地下池。

豬場(chǎng)日排糞尿污水140 t，按每日排污2 次，集水池容積應(yīng)為70 m3。

2.3 沉淀池

沉淀池為地下式池，采用圓形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，沉淀池容積140 m3，池內(nèi)半徑4 m，高度2.8 m，主要對(duì)固液分離出水起過濾沉淀的作用。

2.4 酸化池

酸化池容積為140 m3，污水滯留時(shí)間為5 h，酸化池內(nèi)設(shè)排泥管道。

2.5 貯氣柜

濕式貯氣柜采用圓形結(jié)構(gòu)，半地上池式，水封池為鋼筋混凝土，鐘罩為鋼絲網(wǎng)水泥結(jié)構(gòu)。

2.6 田間貯存池

沼液在田間貯存池貯液設(shè)計(jì)期為6 個(gè)月180 d，沼液貯存池設(shè)計(jì)尺寸為：長(zhǎng)80 m×寬62.5 m×高5 m。采用護(hù)坡形式，土工膜鋪底，水泥砂漿砌筑，磚砌池壁，水泥砂漿抹面，保證池底不滲漏。按照沼液10%的蒸發(fā)量計(jì)算，所需沼液貯存池的容積為V=140×180×90%=22 680 m3，貯存池容積應(yīng)取2 500 m3。

2.7 固糞發(fā)酵間

建設(shè)900 m2的固體糞便堆放、發(fā)酵間，設(shè)計(jì)尺寸為：長(zhǎng)30 m×寬30 m。發(fā)酵間采用“人”字形屋頂、磚混結(jié)構(gòu)；發(fā)酵間屋檐高4.2 m，屋頂凈高2.3 m。主要構(gòu)建筑物如表1所示。

表1 主要構(gòu)建筑物列表

3 主要設(shè)備

3.1 格柵

格柵設(shè)于集水池前，設(shè)置2 道格柵，粗格柵柵條間隙為30 mm，用于去除大型雜物；細(xì)格柵柵條間隙為10 m，用于去除中小型雜物，并在格柵處設(shè)置工作平臺(tái)。污水過柵流速為0.6 m/s，格柵傾角為65°，利于污水自流。

3.2 固液分離裝置

固液分離裝置根據(jù)被分離物料的性質(zhì)、流量、脫水要求，經(jīng)技術(shù)、成本比較后選用；固液分離裝置應(yīng)方便廢渣的貯存、運(yùn)輸。

3.3 氣水分離器

氣水分離器2 臺(tái)，滿足設(shè)計(jì)參數(shù)：一是氣水分離器內(nèi)的供氣壓力大于2 kPa；二是氣水分離器的壓力損失小于100 Pa；三是氣水分離器簡(jiǎn)體高度為直徑的4～6倍；四是氣水分離器設(shè)有自動(dòng)排水裝置。

3.4 凝水器

在工藝出氣管的最低點(diǎn)設(shè)置2臺(tái)冷凝水集水器。

3.5 沼氣流量計(jì)

采用膜式流量計(jì)，適用于20～30 m3/h沼氣流量計(jì)2臺(tái)。

3.6 水泵

每個(gè)發(fā)酵罐選用同一型號(hào)提升泵4臺(tái)、厭氧進(jìn)料泵4臺(tái)、潛水泵2臺(tái)。主要工藝設(shè)備、管道如表2所示。

表2 主要工藝設(shè)備、管道列表

依據(jù)《給排水工程概預(yù)算與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)手冊(cè)》及建設(shè)部（1996）建標(biāo)字第628號(hào)文《市政工程可行性研究報(bào)告投資估算編制辦法》進(jìn)行評(píng)估，估算范圍包括工程項(xiàng)目所需固定資產(chǎn)投資：即建筑工程、設(shè)備購(gòu)置、安裝工程、配套輔助設(shè)施以及土地租賃等所需費(fèi)用。

4 投資估算

保持技術(shù)工藝正常運(yùn)行建設(shè)總投入資金1 353.01 萬元，其中土建投資723.4萬元，設(shè)備投資517.86萬元，管理費(fèi)、勘察設(shè)計(jì)費(fèi)、招標(biāo)費(fèi)等費(fèi)用31.75萬元。投資估算表如表3、表4、表5所示。

表3 土建投資估算表

表4 設(shè)備投資估算表

表5 其他投資估算表

5 效益分析及評(píng)價(jià)

5.1 效益分析

5.1.1 評(píng)價(jià)依據(jù)

國(guó)家計(jì)委和建設(shè)部頒發(fā)的《經(jīng)濟(jì)建設(shè)項(xiàng)目評(píng)價(jià)方法與參數(shù)》（第三版）、建設(shè)期1年、經(jīng)營(yíng)期10年、行業(yè)基準(zhǔn)收益率取8%計(jì)算。

5.1.2 收入估算

規(guī)模：日處理豬糞尿污水達(dá)140 t，年處理豬糞污為51 100 t，年生產(chǎn)固體有機(jī)肥3 000 t，沼液35 000 t。

沼氣：年產(chǎn)沼氣279 000 m3，每立方米沼氣按1.5 元計(jì)，則每年沼氣收入為41.85萬元。

固體有機(jī)肥：年產(chǎn)3 000 t，每噸按400元計(jì)，則每年固體有機(jī)肥收入為120萬元。

沼液肥料：年產(chǎn)35 000 t，每噸按35元計(jì)，則每年沼液肥料收入為122.5萬元。

正常年份收入合計(jì)為284.35萬元。

5.1.3 成本估算

原材料費(fèi)：主要為厭氧菌種采購(gòu)，年消耗額為6.5萬元（含運(yùn)輸費(fèi)）。

工資及福利費(fèi)：滿足設(shè)計(jì)規(guī)模運(yùn)營(yíng)時(shí)，需人員5人，其中每年每人工資、福利費(fèi)、津貼等平均標(biāo)準(zhǔn)3萬元，年需工資福利費(fèi)15萬元。

水、電燃料動(dòng)力等費(fèi)用：正常年份每年水、電燃料動(dòng)力等費(fèi)用支出為8萬元。

固定資產(chǎn)折舊費(fèi)：房屋等建（構(gòu)）筑物折舊期限20年，設(shè)備折舊年限10年，殘值均為5%，按直線折舊法折舊，年折舊費(fèi)83.56萬元。

遞延資產(chǎn)攤銷費(fèi)：攤銷年限5年，按年等額攤銷，年攤銷費(fèi)6.35萬元。

維修費(fèi)：包括沼氣、辦公家具、管道等設(shè)備維修，平均每年維修費(fèi)為12.5 萬元。

管理費(fèi)用：每年支出為4.5萬元。

平均年總成本費(fèi)用136.41萬元。

5.1.4 利潤(rùn)分析

平均年利潤(rùn)總額為147.94萬元。

5.2 效益評(píng)價(jià)

5.2.1 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

從財(cái)務(wù)分析數(shù)據(jù)可以看出，只要達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模，則收回所有投資需8.6年，財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率（FIRR）為13.21%＞8%，財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值（FNPV）34.88 萬元＞0，說明該技術(shù)模式經(jīng)濟(jì)效益可觀。

5.2.2 生態(tài)效益評(píng)價(jià)

5.2.2.1 改善水域環(huán)境

通過該技術(shù)工藝應(yīng)用對(duì)糞尿廢棄物進(jìn)行有效利用，減少用水量，降低糞便污水對(duì)環(huán)境污染影響，且每年減少項(xiàng)目企業(yè)排污費(fèi)約4萬元。

5.2.2.2 保護(hù)大氣環(huán)境可減少因直接田間施肥產(chǎn)生的甲烷排放而引起的溫室效應(yīng)。每處理1 頭豬（存欄）的糞便可以減排甲烷4.18 kg，相當(dāng)于87 kg CO2的溫室效應(yīng)。

5.2.2.3 有機(jī)肥提質(zhì)增效

可以提供大量的優(yōu)質(zhì)肥料，推動(dòng)林果業(yè)和種植業(yè)的發(fā)展。沼肥是優(yōu)質(zhì)高效的有機(jī)肥，不僅可以促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)和改良土壤，而且可以增強(qiáng)農(nóng)作物的抗旱、抗凍和抗病蟲能力。施用沼肥能使糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物和果樹增產(chǎn)，增產(chǎn)幅度一般在8%～25%。沼液浸種可以提高種子發(fā)芽率和成苗率，提高抗病、抗逆能力；沼渣栽培蘑菇，生物學(xué)轉(zhuǎn)化率可達(dá)15%～30%；沼肥水稻育秧單產(chǎn)比常規(guī)高出17.5%～24.3%；用沼液、沼渣噴施臍橙和甜柚，比施化肥增產(chǎn)25%以上。總之沼氣發(fā)酵與種植、養(yǎng)殖相結(jié)合，經(jīng)濟(jì)效益可成倍增長(zhǎng)。

5.2.2.4 提高土壤肥力

沼肥富含作物生長(zhǎng)所必需的氮、磷、鉀等元素，是一種優(yōu)質(zhì)農(nóng)家肥，而且病菌、蟲卵大部分被殺死，是理想的無公害肥料，具有無污染、高效、培肥地力的作用。

5.2.2.5 改善周圍衛(wèi)生環(huán)境

豬糞便既是肥料，又是制取沼氣的發(fā)酵原料，更是疾病的傳染源，是有益又有害的物質(zhì)。糞便中含有寄生蟲卵、腸道致病菌和病毒，能傳播血吸蟲、鉤蟲、蛔蟲等寄生蟲病和傷寒、痢疾、傳染性肝炎、脊髓灰質(zhì)炎等細(xì)菌、病毒性疾病。如果糞便處理不當(dāng)，不僅損失肥效，污染環(huán)境，而且孳生蚊蠅、傳播疾病，危害人畜健康。用厭氧發(fā)酵池發(fā)酵處理畜禽糞便，可殺蟲滅菌。據(jù)測(cè)定，血吸蟲卵在常溫沼氣發(fā)酵條件下7～22 d被殺滅；鉤蟲卵經(jīng)過50 d死亡率為75%，經(jīng)過93 d 全部死亡；蛔蟲卵經(jīng)過90 d 死亡率為75%；傷寒桿菌存活時(shí)間僅為30 d。由于污染物得到大大降解，有利于豬場(chǎng)職工和周圍農(nóng)民的健康；使用沼氣代替煤炭，可減少煙塵和二氧化硫的排放；使用沼肥作為肥料和餌料，發(fā)展綠色食品，有利于消費(fèi)者的身體健康。

5.2.3 社會(huì)效益評(píng)價(jià)

該技術(shù)工藝模式符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，且運(yùn)行穩(wěn)定、自控簡(jiǎn)單、操作方便、運(yùn)行成本低，采用固液分離、綜合治理、糞污處理等工程措施控制規(guī)模化養(yǎng)豬污染，為其他規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)提供了示范作用。通過廢棄物綜合利用，使豬場(chǎng)有機(jī)排放物對(duì)環(huán)境造成的污染得到有效治理，并生產(chǎn)出高品位能源和優(yōu)質(zhì)肥料，可以實(shí)現(xiàn)資源綜合利用，多次增值，是實(shí)施農(nóng)牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的理想形式，既為企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)燃料、節(jié)約能源，又為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供高效的有機(jī)肥料，改善生態(tài)環(huán)境。綜上分析，畜禽糞污資源化利用生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈模式形成了顯著示范效應(yīng)，具有積極的推廣意義。