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养殖场 沼气工程利用困境及治理对策
时间 : 2019-10-25 浏览量 : 68

山东GOGO体育平 台工程有限公司已在沼气工程领域深耕十年,有着丰富的行业经验,生产各种沼气设备,承接大 中小各种规模的沼气工程,承建黑膜沼气池红泥膜沼气池等各种软体沼气池及双膜气柜、集雨窑等,同时生产加工各类液袋水囊、桥梁预压水袋、森林消防水袋、可拆卸游泳池等,欢迎新 老客户洽谈合作,共谋发展!


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摘自《中国沼气》第5期 王火根 黄弋华 张彩丽


1现状及问题

随着农 村城镇化建设以及农业技术的革新,畜  禽养殖 规模化速度不断加快,畜禽污水粪便等废弃  物的产 量也在迅速上升。根据农业部2017年统  计1,当前我 国每年畜禽粪污产生量约38亿吨综  合利用率不足60%。未经处 理的废弃物任意排放  不仅给农村的水源、土壤及 大气环境等带来严重影  响还造 成资源的巨大浪费。这些废弃物如果能够  加以合 理利用则是一笔宝贵的资源,如饲料化利用  提供给养殖业,肥料资 源化提供给作物,或生物能源利用,能源化进行双膜气柜沼气发电或向农 村乡镇集中供应双膜气柜沼气。畜禽粪 污资源化受到政府的高度关注。200年,国家每年投入6000万元用 于畜禽养殖场双膜气柜沼气工程建设,来解决 一些重点养殖区域规模养殖场对周围环境的污染问题;2007年国家环保总局出台《关


于加强 农村环境保护工作的意见》,通过发 展农村户用双膜气柜沼气来解决农业废弃物任意排放问题:2016年8月,农业部在《关于推 进农业废弃物资源化利用试点的方案》中鼓励 各地探索农业废弃物资源化利用的有效治理模式;2017年6月,国务院出台了《关于加 快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》,明确要 构建种养循环发展机制来推进畜禽养殖废弃物资源化利用。在政策的推动下,各地涌 现了许多各具特色的畜禽粪污治理模式,尤其是以规模化畜禽  养殖场 双膜气柜沼气工程为纽带的循环农业模式,实现了种  植业、养殖业 和双膜气柜沼气产业的循环发展2-3。但是,从  现在文 献和笔者江西省调研情况来看,农业废弃物  综合利 用还存在许多问题。根据江西省环保部门  2015年对江西省325个规模 猪场调研结果可以看  出,仅49.3%的养殖 场拥有污染治理设施,82%以  上的大 型农场建设有污水处理存储设施,大约20%


左右的 规模猪场采用先进技术和有效的废物管理处  理模式,基本满 足达标排放要求;还有一半左右的规  模农场,尽管建 有废物存储和处理设备,由于利用成  本(日常维护、运行费用等)较高,粪污处理设施或  年久失修、或久放不用,存在主观、客观废弃现  象4;规模猪场中,仅有20%的养殖场真正实现了  种养结合;大多养 殖场在建设双膜气柜沼气项目时,都配有沼  气发电机组,然而由 于现阶段发电上网门槛高、输送  困难,所发电 量仅用于维持场区生活生产,普遍存在  用电盈余现象。根据笔者2017年对江西进贤县汇  得能双 膜气柜沼气发电工程调研来看,双膜气 柜沼气发电率实际只有

产能的30%

2原因分析

2.1工程收益低,缺乏双 膜气柜沼气产业激励政策

双膜气 柜沼气工程建设初期一次性投资大,收益周期性

长。而且,双膜气柜沼气、沼渣和 沼液利用程度低,导致其经

济效益较低,使双膜 气柜沼气工程无法走上市场化的道路,而  缺乏市 场化经营又导致无法为副产品进行市场定

位,双膜气 柜沼气自用或免费供户,沼渣沼 液也是免费给农户  使用,由于规 模养殖场一般远离农户居住区,如果进 行销售基本没有农户购买,如果沼 渣沼液加工成有机肥的,又需要 额外的资金投入。企业是赢利为目的的,一般环 保工程都不具备盈利特征,使得养 殖企业在双膜气柜沼气工程项目的建设运行没有主动性(建设的 目的更多是因为环保压力),有个别 企业因养殖行情不好或其他原因,将养殖场出租或关闭,致使在建工程被停工,建好的 工程未发挥多大效益就被弃用闲置。而国家 补贴相较于巨大的初期投资来说比例较小,大比例 补贴往往只针对示范单位。此外,由于双 膜气柜沼气工程发电质量和稳定性差等,大部分 的双膜气柜沼气发电企业无法享受上网发电政策的优惠,项目建设对

般的养 殖企业没有吸引力

2技术支撑弱,技术指导不到位,管理滞后

无论在控源减排、清洁生产、无害化处理,还是在 资源化利用技术等方面,缺乏特殊的服务、研究和推广力量,造成养 殖场对废弃物处理效果不佳。目前各 养殖场建设的大中型双膜气柜沼气工程的生产运行管理模式基本是养殖场自己管理,操作管 理人员大多由畜禽养殖场内部工作人员兼任,尽管一 些管理人员参与了职前技术培训,却因缺乏责任心,在日常 运行操作管理中操作失误的现象时有发生,导致双 膜气柜沼气工程运行成本增加。养殖企 业的强项是养殖,不具备


双膜气 柜沼气工程运行的专业基础及管理基础。基本不会设

置双膜 气柜沼气项目专职的运行人员处理猪粪和对双膜气柜沼气发电  机组进行维护。一且双膜气柜沼气设备出现故障后,由于没

有专业人员现场服务,导致双 膜气柜沼气工程往往被废弃,养

殖企业 建设的双膜气柜沼气项目使用率普遍较低。另外,个

别建设 单位为争取项目,在项目 申报时立下保证承

诺,但当项目批复下达后,就出现拖三拉四,不守规

章制度,想尽办 法来改变建设方案和设计规模、偷工

减料压缩成本

2.3资金缺口大,政府扶持少

现今,各行业 双膜气柜沼气工程建设的资金来源主要是

自有资金和政府补贴,银行等 金融机构的作用没有

充分发挥出来。在没有 政府资金扶持的情况下

型养猪 场业主由于无充足资金建立配套设备,一般都 是建设一个污水池对养殖废弃物进行简单处理。考虑到 养殖污染来源多、范围广、治理成本高,在地方 财政还不是很富裕的情况下,很难划拨出资金用  于畜禽 养殖产生的污染,致使畜 禽养殖废弃物污染  的水体 和土壤的治理效果很不理想。目前江西省

养殖基 本以中小规模养殖为主,本身的 抗风险能力就差,养殖过 程受市场波动会造成养殖规模变动,养殖场 的双膜气柜沼气工程抗风险能力更差(规模变 动造成原料总量的变化)

2.4环保法 律执行力度不严

国家针 对各行业的废弃物的排放和治理制定了

系列相 关的环保政策法规,并对双 膜气柜沼气工程等配套措施也做出了相关规定。特别是近年来,已经实 了一系列的畜禽养殖场建设标准化项目,从粪污 治理设施建设和使用成效来看,效果不是特别理想。《畜禽规 模养殖污染防治条例》、《环境保护法》和其  他相关 法律法规对养殖污染控制和防治做出了一些规定,但落实 到地方时实际情况效果较差。目前,江西省 通过环评审批的养殖场数量共1062家,占全省 畜禽规模养殖场总数的12%;通过“三同时”验收的养殖场数量共280家,占全省 畜禽规模养殖场总数的3%;补办环 评审批的养殖场数量共363家,占全省 畜禽规模养殖场总数的4%;仍有80%左右的 畜禽养殖场执行环境影响评价制度不到位“。由于养殖场分布点多、面广、位置偏僻等原因,加上环 保监督人员数量较少、执法懈怠等原因,环保部门对生  猪养殖场废弃物处理、双膜气 柜沼气工程的检查和监督无法跟上日益增长的企业数量和环保需求3


第三方治理内在机理

十八届三中全会提出“推行环 境污染第三方治  理,建立吸 引社会资本来保护生态环境的市场化机  制”。实施畜 禽粪污资源化第三方治理模式可以通  过专业 化服务和集约化管理来降低建设成本、维护  成本,能够合 理配置公共资源和公共设备,克服畜禽  粪污资 源化管理过程中的资源闲置、技术不足及经  济效益不佳等弊端,从而改 变公共设备运营的“僵  尸”状态6-7。科斯认为,环境污 染治理效率问题是由治理污染收益与治理成本相抵的差额来决定的。当存在外部性时,通过政 策调整来重新分配已界定权利可以降低甚至能消除外部性,从而改善社会福利。因此,重新配 置产权或许可以推动农业生产中分工与专业化的发展。杨格认 为分工和专业化是解  决环境污染,实现政 府监管向市场转变的一种重要  机制,但取决 于这一市场规模的大小,如果市场达到  定规模,专业化 可以大大提升治理效率。威廉姆  森认为 在交易过程不确定性、交易频率和资产专用


性这三 个交易特性高低程度不同,与其相 匹配的市场规制结构也不同。他认为 产业链中的中间性经济  组织,可能会比市场更有效。罗必良认为,在环境 污染治理过程中存在交易成本时,若不能 通过确权或产权细分调整来改善治理效率,那么可 以选择恰当的产权交易装置与当前的生产模式进行匹配。所谓“交易装置”包含三层含义:其一是通过B交易来改善A交易,即迂回交易;其二是 选择交易成本较低的B交易替 代交易成本较高的A交易,即替代交易;其三是A交易难以独立运行,故通过B交易的 匹配来改善交易效率,即匹配交易0。在畜禽 粪污资源化过程中,第一方是政府,其需要 向社会提供绿色的生态环境;第二方是养殖企业,其生产 行为产生了大量的粪污;第三方 是专业化的畜禽粪污资源  化服务公司。第三方 治理的关键之处在于通过政府  引导,以市场 化为原则把禽粪污资源化服务公司  引进生态环境的治理。第三方 治理通过政府主体与  畜禽粪 污资源化服务公司的合作,来解决 在畜禽粪污治理过程的碎片化问题,从而更 好地为农村提供


公共产品和公共服务。因此,在废弃 物资源化过程中,通过培 育农业经营主体,政府对 废弃物资源化的关键节点进行政策支持,第三方 治理企业通过建立大型双膜气柜沼气发电及有机肥生产信息平台,以农业 合作社方式将分散、小规模 养殖和种植的农户联合起来,实现区 域内种养结合的农业循环生态经济模式。图1为养殖 户废弃物处理环节外包行为的“产权交易一分工”的内在机理。

畜禽废 弃物资源化利用模式案例分析

2018年5月,笔者调 研了位于江西省新余市渝水区罗坊镇的江西正合环保工程公司的大型双膜气柜沼气工程项目,主要包括6000户双膜 气柜沼气集中供气站、罗坊南英2台1.5MW双膜气 柜沼气发电特大型双膜气柜沼气工程、病死畜


禽无害化处理中心、10万吨有机肥生产厂、现代生  态循环 农业示范园区等5部分,并与公司负责人就  罗坊镇 双膜气柜沼气工程的数据和材料深入交流,文中所有  双膜气 柜沼气工程数据属实。沿气有 关数据和其他可再生能  源数据 来源于公共统计。

4.1“N2N”区域生 态循环农业模式概述

该模式采取“政府引导、企业主导、市场运作的方式,以“农业废 弃物收储运特大型双膜气柜沼气工程有  机肥生产”为核心,建设“两个中心,一个平台,四套体系,五个产业,”通过农 村有机废弃物资源化循环为纽带,处理上游污染问题,带动生态农业发展,进而带 动下游农产品种植、深加工、生态农 业观光等产业的发展(见图2)。


4.1.1农业废 弃物资源化处理中心和有机肥生产中心

以农业废 弃物资源化处理中心和有机肥生产中心为纽带,采用第 三方农业废弃物污染治理模式,通过特 大型双膜气柜沼气工程建设将周边养殖业及种植业进行无缝耦合,推动区 域农业循环可持续发展。

4.1.2智能型 物联网监测管理平台建设

以互联网+技术为核心,结合先 进的物联网技术,建设智 能型物联网监测管理平台,平台集成对养殖场粪便处理,农业生 产及产品质量监控,废弃物 处理中心及有机肥厂智能化远程监控与管理,双膜气柜沼气用


户用气安全,网络远 程监控及预警等多项职能,确保  核心工 程体系的良好运行。

4.1.3构建的四大体系建设

政策保障体系:区域生 态循环农业园区建设,牵涉到上游养殖企业,下游种植企业,需要整 合一个区域的种养殖资源,非一个企业能够推动,要想顺 利实现生态循环,需要政 府的引导和宣传,资金支持,畜禽规 模养殖污染防治条例制度作为保障,严格执法。

收储运体系:围绕农 业废弃物资源化处理中心,建设农 村有机废弃物收储运体系,收集的可用于厌氧发酵的生物质废物,主要包括:规模化畜禽养殖场


产生的 畜禽粪便及病死猪、水稻种 植产生的水稻秸  秆等。根据原 料特征配备特殊的原料收集储运车,  合理建 设厌氧发酵原料贮存转运场,确保大 型双膜气柜沼气  站厌氧 发酵原料的稳定供应。  有机肥配送体系:依托有机肥生产线,根据有机  农业、有机果业需求,建设有 机肥配送物流网络和沼液输送管道,保障区 域范围内有机肥的良好供应。

农产品商贸体系:在加快 发展有机农业的基础上,利用互联网资源,大力推 进有机农产品物流商贸互联网平台建设,以互联网+方式,促进农业生产方


式转型升级,加快高 端有机农产品进入市场,最终打 造绿色有机品牌。

4.1.4五个产业体系

建立以 大型双膜气柜沼气工程为纽带的生态农业产业体  系(即五环产业模式),以规模养殖业为龙头,以蔬  菜生产、水稻和 果园种植为基础,以有机肥料生产为  驱动,形成绿色饲料、清洁能源、肥料生产的良性循  环,带动周 边相关产业和加工业的发展,详细流程如图3所示。


4.2“N2N”区域生 态循环农业模式效益分析  新余渝 水区罗坊镇规模化双膜气柜沼气发电工程项目是  由江西 正合环保工程公司采用PP模式于2016年投资8583.68万元兴 建的大型废弃物处理中心。项目CSTR厌氧发酵罐总容积200m,年处理20万吨废弃物,2台1.5MWh发电机组,年产双膜气柜沼气912万m3,双膜气 柜沼气主要用于发电并网,年产沼渣肥2.8万吨,沼液肥15万吨,下面就 这一项目收益情况进行分析。

4.2.1经济效益分析

是双膜 气柜沼气供气和发电。双膜气 柜沼气利用采取两种方式,第一种采用集镇供气,供气管 道已由政府铺设完  成,工程所 产双膜气柜沼气部分用于罗坊集镇及周边乡村  6000户居民生活用气,经统计,6000户居民平均每  天用气量大概为1200m3,年用气量为43.8万m3,


每立方 双膜气柜沼气售价为2.2元,集中供 气带来的收益为96.36万元。

剩余双膜气 柜沼气主要用于发电并网,根据江西省批复政策,双膜气 柜沼气发电收购价格为0.589元·kWh(含发电政策补贴)12。项目发电机组为2台1.5MW双膜气柜沼气发电机,单位双 膜气柜沼气可发2.2kW·m3,根据双 膜气柜沼气发电安全生产要求和经验数据,按照发电机组每运行30~40天须进行临时检修(单位检修耗时大约5-7天),发电机 组每天发电时间大约为20h,则发电 机组全年运行时间约为6000h,年发电量约为1800万kW,年发电收益为1060.2万元。

二是有机肥收益。有机肥 收益主要包括沼液和沼渣两种。经测算,40万头存 栏生猪每年大概产生  20万吨粪污,每吨粪 污大概可以产生0.14吨沼渣,  0.75吨的沼液,则每年可生产2.8万吨固态有机肥,15万吨的沼液。有机肥每吨以市场价600元计  算,则固态 有机肥产生的收益为1680万元;而对于

量大且 业内公认难以处理的沼液,一是通 过集成膜浓缩分离技术,将沼液 分离成高浓度液态肥和可达标排放的中水,二是通 过运输车送到果园和蔬菜基地。按照目 前沼液销售的价格每吨10元计算,企业可 从沼液中实现年收入为150万元

三是病 死猪处理补贴收益。根据国 家对养殖环节病死猪无害化处理给予每头80元的补助政策,公司年 处理病死猪每年大约为2万头,扣除养殖场成本每头10元,公司收益为140万元。

四是成本分析。工程运 行成本主要包括人力成本,管理费用,财务费用,制造成本。根据工艺要求,本项目配置45名专职 工作人员维护系统的运行管理,其中财务部2人,发电部(外包),综合部6人,原料部15人,有机肥生产部15人,安全生产部2人,行政人员5人。按人均年收入6万元计,全年需薪资费用270万元。管理费用一年大概为400万元,财务费用一年大概为300万元,制造成本一年大概为1700万元。

从上面 收益及成本可知,这一项目的利润为330.56万元,具体计算如表1所示


4.2.2生态效益分析

由于第 三方废弃物资源化企业对周边的达到使用要求的养殖企业所产生的养殖废弃物免费进行全量化处理,在环保 政策及平台信息监测的背景下,倒逼养 殖场使用合格的饲料和兽药,推广绿色生产技  术;采用清洁化生产,实现养 殖废弃物无害化、减量化(为达到 全量化处理的粪污浓度要求,企业在 养殖生产过程中的减少使用水量的过程)、资源化。养殖企 业的后端问题不仅不再制约企业发展,而还可以变废为宝,为双膜 气柜沼气工程获得免费的发酵原料。

另外,双膜气 柜沼气工程是一项清洁性的工程,可以很好


的排放,还可以 减少村户对林草资源的破坏,保护生  态环境。根据1kg猜粪产生60.30gC0D计算  头猪一天产生猪粪2kg,年存栏40万头猪目产猪粪  8001,年产猪粪29.2万t,则减排COD131761,减排

有机农 业是我国当前农业发展的主导方向国民经济和公众需求具有重要的战略地位和现实意义。而有机 食品是一个发展潜力巨大的高端产业

随着消 费者健康和环保意识的增强,有机食品产业  将获得更大的发展,通过有机肥料的使用,将减少甚  至不再使用化肥(农田土壤板结)和农药(沼肥具有  驱虫杀虫的功效,幼虫和 虫卵的致死率为90%以上,属于绿色生物杀虫剂)的使用,恢复种植业生态  循环,在整合 区域内的各农业种植龙头企业和农民  合作社的资源,实现标准化生产,全程监控,建立可  追溯系统,食品质 量和食品安全可得到保障,从而打 造出绿色食品品牌。  装机容量2x1.5MWh的双膜 气柜沼气发电工程一系列  流程带 来直接就业人数158人,同时该 双膜气柜沼气工程年生产沼液肥15万t,可供00无公害 农产品生产基地用肥,根据5t沼液肥相当于硫酸铵10kg过磷酸钙8kg,氯化钾3kg来计算,15万t沿液肥相当于硫酸铵150吨,过磷酸钙120t和氯化钾45  。2017年国内 市场化肥硫酸铵、过磷酸钙、氯化钾 平均价格分别为每吨3.98万元,3.03万元,.69万元,则施用 养殖场提供的免费沼肥,农户可节约化肥支出1126.65万元;按照每 头猪每天平均排尿2k来算,40万头存 栏规模的生猪养殖场一年污水减排量可达29.2万

5发展建议

5.1加强环境执法力度,提高养 殖企业排污的收费

培育畜 禽粪污第三方治理的良好市场环境,需要畜 牧和环保部门加强环境执法力度,提高养殖企  业排污的收费标准,倒逼养 殖企业提高环保意识或引导规模养殖企业主动剥离废弃物治理业务,这样才 能凸显第三方治理在原材料收集成本上和专业技  术上的比较优势,提升第 三方治理企业的在市场竞争中的优势,这样才 有更多的产业投资将参与双膜气柜沼气项目开发、建设及运营。项目资金将由“国家补贴+业主自筹”逐渐向“产业投资+产业基金+金融


资本+政策补贴”等融资模式转变  2方同的 以大降低政府监管行政产一  从从新余罗坊“N2N“区域生 态循环农业模式运  化行数果来看,P式不仅 提升了政策扶持资金的参考  使用效率,还转换 政府的监管角色,政府可以通过环[1  境治理 合同将责任移交给第三方合作伙伴,通过合  作伙伴 每天提供的禽畜粪污收集信息就可以监管到  周边各 养殖户的污处理情况轻松完成上级的考(2  核任务目标。  3产品将 由单一双膜气柜沼气转向多元和增值产品

生产高 附加值产品是双膜气柜沼气工程提高经济效益  现长期盈利的关键。据统计,双膜气 柜沼气收益占整个沼14  气工程产品收益的30%左右,而通过沼渣沼液深加

工生产商品有机肥,能够实现70%左右的收益。因

此,双膜气 柜沼气经营业主将更加注重双膜气柜沼气、沼渣和沼液的深  加工,如:管道天然气、灌装天然气、车用燃气、化工原料、生态有机肥、作物营养液等,依托绿 色能源和有机农业,通过自 有产品升值来体现双膜气柜沼气、沼渣和 沼液的高附加值。因此,大力开 展双膜气柜沼气沼渣和沼液应  用技术 的试验示范工作,是未来五到+年双膜 气柜沼气产业的重要推广课题,也是双 膜气柜沼气工程拓宽市场,提高其经济效益,实现长 期盈利的根本保障1。

5.4经营管 理将由重建轻管向专业化管理过渡  随着双 膜气柜沼气工程规模化效益的凸显,超大型 双膜气柜沼气工程将会越来越多,专业化 分工也必将越来越明确  建专业 化经营管理团队是实现双膜气柜沼气工程收益的关  键节点。通过市 场化推广会让更多的企业认识到未  来双膜 气柜沼气工程经营管理的发展方向,为双膜 气柜沼气工程的专  业化和 市场化经营管理奠定基础,为自身成长和长  期可持 续经营提供新动力,进而推 动农业废弃物第

方治理 产业的快速发展  5.5产业出 路将由单一产业升级到全产业链打造  通过整 合多种原料资源、扩大工程规模、多渠道  项目融资、专业化 经营管理必将会有效促进双膜气柜沼气工  程的市场化经营。双膜气 柜沼气工程建设将不只是为了级解  能源及环境压力,更重要 的是实现投资价值,保证工  程长期盈利。这必将 需要整合种植业、养殖业、工业  生产、市政、环保企业、能源企业、双膜气 柜沼气企业等所有沼  气工程 上下游的产业资源,打造双 膜气柜沼气产业的“循环


经济产业链”,使双膜 气柜双膜气柜沼气工程的投资价值通过给上下游产业带来突破性的提高而得以实现效益最大化


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