污水处理工程在养猪场应用经济效益评价

一、 我国各地的养殖业环保形势十分严竣

 

 

 

 

随着2003年大中华地区和东南亚国家出现的非典灾难以及2003年1月23日最先在广西隆安县丁当镇发生的H5N1亚型高致病禽流感，使人们越来越重视从根本上防治类似传染病的各种环保技术。2004年的缺水与缺电从本质上看都与环保和能源密切相关。人口增加和工厂过度消耗能源就破坏了森林，破坏了森林就使水源干枯，从而影响水电。一个大力发展可产能源的环保技术的最佳时机已经到来。大型养殖场的发展所带来的环境污染问题不容忽视， 就我公司做过的工程，广东江门市鹏飞畜牧有限公司存栏5600头而言，大型猪场的排放粪便水COD（化学耗氧量）超过最新的《畜禽养殖业污染排放标准》20倍，（7400~8300/400）BOD（生物耗氧 量）超标24倍(3700~4100/150)，SS（水中悬浮物）超标3倍(570~580/200)，污染十分严重。环保部门对养殖场的排污处罚各地不尽相同，但从趋势来看将会愈加严格。近年来国家和地方政府为此已经专门下达了限期治理的文件。因此，养殖企业如何利用环境政策尽快尽早推动大中型沼气工程的发展，如何更好地使用国家的排污费和科技开发研究经费，这是养殖企业亟需研究和制定的重要政策。

 

表1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

表2

1、处理养猪场废水的五种模式

a.三级化粪池+15~50亩鱼塘（原始的处理方式）

b.沉淀池+曝气池+15~50亩鱼塘（传统的有动力曝气处理方式）

c.大中小型沼气池（环形厌氧池）

d.沉淀池+环形厌氧池（传统的老式沼气池）+自然接触好氧池+15亩鱼塘

e.沉淀池+环形厌氧池（传统的老式沼气池）+小动力曝气池池+15亩鱼塘

 

在这里我们重点介绍一种可产能源的环保技术环形生活污水高效净化沼气装置，该技术已于2004年3月2日获得国家发明专利证书。下面我们先来看一下老式沼气工程的技术功能特性。畜禽场沼气工程是以畜禽场的粪便为原料，在隔绝氧气的条件下，通过微生物的作用，将其中的碳元素分解为可燃气体（沼气）的一种转换装置。一个完整的沼气工程应同时具备消除污染、产生能源和综合处置三大功能，也就是说，畜禽粪便和污水经过厌氧消化后，既可获得优质能源（沼气），又能处理废弃物、净化环境，还可进行生物质资源的多层次利用和综合利用。这也是畜禽场兴建沼气工程的基本目的和要求。

 

首先是已形成较完善的具有多种功能的系统。目前常规的流行工艺系统一般由以下五大部分组成，即：前处理装置，包括预处理池、调节池、增湿装置和固液分离设备等装置。这些装置 对于保证沼气工程系统的稳定运行具有重要作用。厌氧消化器，如AF、UASB、拥有自主知识产权的环形生活污水高效净化等消化装置已被广泛应用，显著地提高了工程系统技术功能的发挥。沼气的收集、贮存及输配系统。它包括气水分离、净化脱硫、贮气输气和沼气燃烧等设备。这对于保证向用户提供高质量的燃料和保证高效率地使用具有关键性的作用。沼液后处理装置，如发酵液沉淀池、好氧厌氧处理设施以及废液的排放设施如无塔水泵等，是确保达标排放不可缺少的组成部分。沼渣处理系统，包括发酵后固体残余物的干燥、固液分离和制造颗粒肥料和饲料等设备，改善了整个工程的经济性和实现资源的综合利用。总之，工艺系统的完善和设备的不断改进，为保证工程系统技术功能的发挥奠定了基础。

 

其次，产气功能不断改善，已基本达到实用水平。据估计，当前中国正在运行的畜禽场沼气工程每天每立方米产气达0.4立方米。这一水平比农村家用沼气池的产气水平提高了3倍。近年来兴建的一些沼气工程，由于一般都采取了新技术新措施，产气率普遍较高。综合处理功能取得实际经济成效。目前已实现并取得成效的综合功能主要有以下几方面：一是利用固液分离设备及其相关设备，将畜禽污水制成再生饲料以供畜禽养殖业使用，每出售一吨再生饲料可获得100～1000元的收入；二是可将畜禽粪便污水制成颗粒肥料用以作为果园和花卉种植的高级有机肥料，每吨可获得 80～100元的收入； 三是沼液用于农田肥料和无土栽培，既可替代化肥，又能增产增肥，具有无公害栽培的良好效果；或通过好氧厌氧处理设施，还可实现无害化排放。

 

第三，主体设备性能可靠，具有较长的使用寿命。由于大多数沼气工程的主体设备（厌氧消化塔等设施）一般系由钢筋混凝土等材料构筑而成，具有抗酸碱、抗腐蚀、强度较高的特点，对用于处理粪便污水等具有腐蚀性的废弃物是一项有效的设备。如上海长江农场1984年建造的83个50立方米的沼气池、杭州浮山养殖场1988年始建的200立方米沼气池，迄今仍在正常运转中。广东四会猪场1982年用沼气和柴油混合发电至今，发电成本为0.25~0.35元/度。这些事实说明，一个高质量的钢筋混凝土消化器稳定运行15年甚至更长的时间将是完全可能的。

 

另外在社会和环境影响分析方面，清华大学顾树华教授等先行了一步，他们以杭州浮山和上海星火农场养殖场沼气工程为点，完成了包括社会和环境影响在内的分析评价。其特点是通过费用、效益转换的方法（即将外部不经济性转换为工程的成本，外部经济性问题转换为工程的效益）实现了费用效益的分析。见表3

 

表3

两个沼气工程环境影响

	浮山工程	星火工程
不包括处理工艺：
净现值（万元）	71.63	49.10
内部收益率（%）	26.44	13.81
包括处理工艺：
净现值（万元）	102.00	144.25
内部收益率（%）	31.45	16.90

表3的计算结果表明，从社会、环境的角度来看这两个沼气工程都是可取的。无论其系统工艺是否包括后处理工艺，其内部收益率和净现值均在理想的范围内。（当然，系统设计包括后处理工艺时，其经济性更好。）这说明，沼气工程对社会环境作出了很大贡献，而且这类工程为不断富裕起来的农民提供了优质、洁净的沼气燃料和生物质资源的多层次利用提供了可能，是一项应给予积极支持的项目。

 

如上海星火农场沼气工程，它以市场经济为基础，按价值法则定价，1995年其沼气价格定为1.2元每立方米，与煤气或天然气相当，并且需求量大，从而导致销售沼气的收益占工程效益的73％，项目内部收益率达到12％。若价格上升或下降10％，项目内部收益率的变化范围在11％～15％之间，其经济性仍然可行。

 

中国现有各类规模型养殖场15000多个中（广西大约有112个养猪场），绝大多数没有沼气工程设施，已建沼气工程的不足5％，潜力还很大。所有这些都为沼气工程的发展提供了充足的资源基础

 

按经济效益分析市场潜力。沼气工程的经济效益主要包括3个方面：一个方面是可以减少粪便污水的排污费。这方面经济效益在收排污费的地方有，在不收排污费的地方则没有；第二是制取的沼气可以作为民用或锅炉燃料，或用来发电供养殖场自己使用，多余的还可以上网出售，这方面的经济效益在能源价格高的地方大，在价格低的地方就小；第三方面是沼气池的渣和液可以作为肥料出售。从已经建的沼气工程来分析，在能源价格较高、沼渣及沼液有销路的情况下，经济效益都不差。如果沼气能按市场石油液化气价出售，其投资一般可以在5年以内回收。但目前已建的沼气工程，由于沼气仅供农场职工使用，售价较低，沼渣沼液也由养殖场的农场自己使用，所以经济 效益常常显示不出来。

 

杭州西子养殖场是浙江省西子电梯集团公司创办的养殖基地，年产商品猪10万头，第一期规模为1万头。猪场采用国内一流的饲养工艺和设备，配套建设有饲料厂、屠宰厂、养鳖厂、鱼场、无公害蔬菜园及果园。解决了粪便对环境的污染，开发新能源，1996年该养殖场兴建了大型沼气 综合利用工程，采用目前国内流行的工艺路线，将回收资源、开发能源、保护环境与改善生态环境有机地结合起来，为从根本上解决能源、资源和环境问题创造了条件。该工程的工艺流程如图所示。

 

西子养殖场新能源示范工程流程图

 

2、各种污水处理工程的经济效益评价

处理养猪场废水的五种模式中，只有c、d、e三种模式中的沼气工程部分能够产生经济效益，使工程投资逐步或全部收回或在工程使用5~10年后可以赢利。用国家计委推荐使用的动态分析法来评估处理养猪场废水的五种模式，表3的计算结果表明，从社会、环境的角度来看沼气工程都是可取的。无论其系统工艺是否包括后处理工艺，其内部收益率和净现值均在理想的范围内。（当然，系统设计包括后处理工艺时，其经济性更好。）这说明，沼气工程对社会环境作出了很大贡献。资金短缺是制约环保和大型沼气工程发展的重要因素。加之，工程造价较高，甚至比养殖场自身建设的投资还大，这就限制了一般养殖场采用这种技术。通常，大型沼气工程的日产气量为1000～2000立方米，其工程总投资在300～1000万元；中型沼气工程的日产气量为500～1000立方米，其工程总投资在80万～300万元。今后的发展方向是向大型集约化养殖发展，因此，2000年以后重点是发展大型沼气工程。国家经贸委和农业部有关部门和地方财政对于大中型沼气工程在融资方面尽管给予一定数量的贴息，但是目前中国沼气工程的融资渠道是使用银行贷款，而银行在进行项目评估时，通常采用一般工业项目的评估方法；由于沼气工程的经济效益与其社会环境效益相比，后者更为突出，但并未以货币形式体现出来，而用常规财务评价的结论往往导致贷款评估失败。因此我建议企业家们按环保达到排放标准的要求来设计规划，跟据企业自身的财力和环境情况来因地制宜分步分期地逐步完善，优先发展投资在10~30万元的中小型环形沼气工程或改造原有沼气工程。使新建小型形沼气工程投资在3~5年内收回全部投资。争取使用国家的排污费和科技开发研究经费，在工程投资前做好用动态分析法来评估工程经济效益的工作，进行科学决策。

 

二、各种污水处理技术的筛选和鉴别

 

1 、从设计工艺上判断，沼气工程不是家用沼气的简单放大。

 

2、从产气率、安全、环保、卫生、可升级换代、维修、机械化出渣方便、使用寿命等方面综合考虑。

 

3、从工程业绩上判断。从现像看本质。例如家用和大中沼气的调查，如何在参观时深入实际了解真相。例如我公司的一个工程实例。2001年7月由广西绿源环保工程有限责任公司将该技术的应用拓展到了禽畜养殖废水治理领域，取得了成功。

 

工程于2001年12月20日完成土建和安装调试，并投入使用。由于采用生物处理技术，一般要从开始产沼气算起6个月以后才能达到最佳状态，经过半年的运行，植物好氧塘的出水水质基本达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级排放标准，满足设计要求。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

在猪场存栏量达到2000头的情况下，废水处理后的出水水质经江门市环境保护监测站监测，除氨氮一项外的其他指标完全达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级排放标准。2002年6月19日在植物好氧塘排放口监测结果如下：

分析项目	监测结果	GB8978-1996 一级排放标准
PH	7.5	6~9
SS	42mg/l	70mg/l
CODcr	39mg/l	100 mg/l
BOD5	11mg/1	20 mg/l
NH3-N	31.94mg/l	15 mg/l
总P	——	——

在猪场存栏到5000头的情况下，2002年9月30日在植物好氧塘排放口监测，监测结果所有指标完全达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的二级排放标准。在养殖场没有按环保工程运行规定，在该环保工程运行一年没有及时清掏沉渣的情况下，在2002年12月12、13日的验收监测中，在植物好氧塘排放口的监测结果除NH3-N外，其它指标完全达到国家《禽畜养殖业污染物排

放标准》，验收监测结果如下： （浓度单位：mg/L）

 

 

 

 

 

 

 

 

 

工程的实践应用表明环形生活污水高效净化沼气装置在处理餐饮生活污水和禽畜养殖废水时，CODcr、BOD₅的去除效率均达到90%以上。应用该项技术可以解决禽畜养殖企业的废水污染问题，使处理后的污水达到国家环保总局2003年1月1日起将执行的国家《禽畜养殖业污染物排放标准》或《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级排放标准，实现达标排放。

最后欢迎有优越的开展沼气民用燃料或锅炉用燃料及沼液沼渣的综合利用条件的企业与我们联系。谢谢。