福建省畜禽养殖业大中型沼气工程调查研究及实例分析徐庆贤

第31卷增刊2011年9月云南师范大学学报JournalofYunnanNormalUniversityVol.31SupplementSePt.2011福建省畜禽养殖业大中型沼气工程调查研究及实例分析`徐庆贤`,郭祥冰2,官雪芳`,林斌`l(.福建省农科院农业工程技术研究所;2.福建省能源研究会,福建福州350003)摘要:通过福建省畜禽养殖业污染普查调查,对畜禽粪便产沼气潜力进行了评估计算;同时,对福建省畜禽养殖业大中型沼气工程沼气利用状况进行了调查,并通过案例分析,提出了福建省畜禽养殖业大中型沼气工程沼气利用存在的问题,针对这些问题,本文提出了几点建议,为推动畜禽养殖业大中型沼气产业又好又快发展提供参考。关键词:畜禽养殖业;沼气工程;调查;问题;建议中图分类号:5216.4文献标识码:A文章编号:1007一9793《2011)增刊一0172一06改革开放以来,福建省畜禽养殖场快速发展,畜禽由输人省一跃成为输出省,满足了人们日益增长的物质需要,但畜禽粪污的污染日趋严重,也阻碍了畜禽养殖业自生的发展。最近,笔者配合有关部门进行了广泛调查,发现问题异常严重,已经到了非改不可的程度。问题的提出1.1福建省畜禽养殖业污染源普查与沼气潜力评估1.1.1畜禽养殖概况全省畜禽养殖以猪、牛、鸡为主,根据畜牧部门统计,截止2007年12月,生猪存栏量为1317.12万头,牛存栏量为76万头,养鸡数为5424.29万羽。2007年与2005年猪、牛、鸡存栏量对比,规模聚集现象明显加快。全省猪的存栏量2007年只比2。。5年增加3.n%,而规模养猪场存栏量占总存栏量的比例,从28.2%上升到46.59%,提高了18.39%;个体养殖户仅占17.35%.两年来,规模养鸡场数量由1236家缩小到416家,缩小了1/3,但每家规模养鸡场的平均存栏量由1.0041万羽扩大到4.8841万羽。1.1.2猪、牛、鸡粪便年排放量目前多数畜禽养殖场粪污只经过简易处理ljL,严重地污染土壤、水体和空气,危害人们的健康,同时还流失了大量的沼气、沼渣、沼液等能源资源。随着养殖规模的扩大,污染日趋严重,污染程度已超过了工业和城市生活排污对环境的影响,成为面污染与点污染源的大户比`〕。2。。7年全省猪、牛、鸡粪便排放量如表l所示。1.1.3沼气潜力与分布特征根据测算结果,2007年全省农村畜禽粪便资源可产沼气潜力为n.n亿m“,其中规模养殖场沼气潜力为5.12亿m“.其分布特征是:(1)沼气资源以猪粪为主。全省猪粪沼气潜力占全省沼气资源总量近23/,牛粪和鸡粪占1/3。(2)沼气资源逐步向规模养殖场集聚。全省规模养殖场的沼气资源占总资源量的比例,从2005年的41.07%增加到2007年的46.08%,平收稿日期:2011一08一17基金项目:福建省科技计划重点项目(200710038,200810008),福建省发改委“五新”农业科技基金项目(2010452),福建省农科院创新团队基金项目(STIF一Y05).作者简介:徐庆贤(1979一),男,福建周宁人,硕士,助理研究员,主要从事农业生物环境和沼气技术方面的研究与推广.Dmail:[e-mail]通讯作者:林斌(1964一),男,博士,研究员.--Email:[e-mail],电话:0591一87869413增刊徐庆贤,等:福建省畜禽养殖业大中型沼气工程调查研究及实例分析173均每年以2.5%速度递增,为大中型沼气工程发展提供了基本条件。表12007年猪、牛、鸡粪年排放tTable1Annualmanueremissionsofpigs.eattlesandehiekensin2007实物量/万t粪尿猪粪便量1057·651394.46其中:规模养殖场492.80649.60牛粪便量694·0694.0其中:规模养殖场35.4435.44鸡粪便量198.0其中:规模养殖场74.2注:规模养殖场统计范围:年出栏500头以上猪、存栏100头以上奶牛、出栏200头以上肉牛、存栏20000羽以上蛋鸡、出栏50000羽以上肉鸡的养殖场。1.1.4节能减排潜力分析按现有畜禽粪便资源量,每年产沼气潜力11.11亿m,,相当于79.4万t的优质能源,若全部用于农村生活用能,可供220多万户,解决全省1/3农户的生活用能;同时相当于可减少CO:排放205万t,以国际碳汇市场价格:即ltCO:一巧欧元计算川,价值约2.8亿元人民币。1.2畜禽养殖业大中型沼气工程典型调查1.2.1福建省畜禽养殖业大中型沼气工程发展现状畜禽养殖业迅速发展,导致大江大河污染日益严重,2001年省政府决定限期治理九龙江干流及其支流和水口库区沿岸1000m以内畜禽养殖污水,制定优惠政策,采取有力措施,畜禽养殖场沼气工程获得迅速发展。到2007年,全省累计建成养殖场沼气工程988处,容积34万m“,年产沼气4400多万m3,处理1100多万t畜禽粪水。全省共有规模养殖场7724个,建池比例为12.8%,远高于全国的0.08%,居于全国前列。2008年,又有85处投产。1.2.2典型调查结果采用典型抽样方法调查南平延平区、建阳市、建匝市、龙岩新罗区、漳州市、福清市、莆田涵江区、沙县等县市,每个县市又采用随机抽样方法分别选取20一50家规模养猪场进行实地考查或电话访谈,对172家规模养猪场进行调查,发现:沼气工程沼气综合利用率不高,产出的大部分沼气放空;沼气工程离村落距离较近,大部分可以满足集中供气所需压力要求。(1)沼气利用率很低,大部分放空衰2沼气利用率Table2Biogasutiliaztionarte沼气利用率/%个数比例/%5以下42.476~103722.8411~207546.3021~30169.8831~40106.1741~5074.3251~6021.2361~7963.7080以上10.62其他42.47合计162100.00表2中看出,沼气利用率在30%以下的占到81.49%,而沼气利用率在80%以上的沼气工程只有1个,占0.62%,说明我省大部分沼气工程沼气综合利用率较低,大量优质能源白白浪费,而且增加了大气中温室气体排放。(2)沼气利用水平低表3沼气利用方式Table3Patternsofbiogasutiliaztion沼气利用方式养猪场日常生活自用能对外集中供气沼气发电未利用其他比例/%98.772.476.798.64表3表明,98.77%的沼气工程只利用少部分沼气向养猪场职工提供生活用能,还有1.23%的沼气工程产出沼气都没有得到利用,沼气工程向周边农户集中供气仅占2.47%,沼气发电的也只占6.79%,其他利用方式(例如保温、供热等)占174云南师范大学学报(自然科学版)第13卷8.64%,说明全省目前沼气利用领域窄、工业化利用水平低,大部分沼气没有得到有效利用。(3)沼气工程集中供气条件表4沼气工程与村落距离Table4顶staneebetweenbiogase眼ineerignadnvillages与村部的距离k/m个数比例/%2破题途径O~l1~217329.892~318.623.263~44~535l620.359.35~68.146~77~8l6l6lOl52.331.16不详合计0.582.91由表4可知,我省占81.4%的养猪场与村落的距离在5公里之内,与村落距离10公里之内的占95.4%,多数在3一4公里左右,大部分沼气工程具备集中供气所需压力。1.3两项调查的启示福建沼气工程建设走在全国前列,但是,发展沼气工程主要着眼于环境效益,综合利用经济效益相对较差,特别是沼气作为农村重要的清洁能源利用率不高,沼气工程产出沼气70%以上放空,释放出大量温室气体(主要是甲烷)。充分利用大量放空沼气是当前函待解决的问题。为了农业沼气更好更快发展,笔者提出的方针是:污染治理与能源资源开发利用并举,不断提高经济效益,逐步向产业化迈进。2008年12月10日笔者根据调查结果,通过省科协的科技工作者建议向省政府提出“关于重视解决农村沼气大量放空造成严重的环境影响和能源浪费的建议”,12月16日就得到黄小晶省长和张昌平常务副省长的批示:“要继续加大力度”。2.1沼气工程发展路线30年来,沼气技术由单一的户用沼气发展到大中型沼气工程技术的路线可以归结为:能源型一环保型一综合型。1978年文革结束后,国民经济恢复发展,能源供应全面紧张,为获得更多沼气,上海虹桥养殖场率先将户用小型沼气池技术移植和放大到50m3困.随着畜禽养殖业的快速发展,大量畜禽粪便随意排放,严重污染了水体和周围环境,2001年国家环保局下达9号令,颁布《畜禽养殖污染管理办法》,福建掀起了以污染治理为主要目标的大中型沼气工程建设高潮。从“六五”初期到“八五”末,国家科委、农业部设立专项课题,组织科技攻关,历时15年形成成套技术。时至今日,沼气技术已从单纯的能源利用,发展成为具备污染治理、能源生产、生态农业发展多种功能。沼气技术有必要也有可能向污染治理与能源资源综合利用方向发展。2.2沼气充分利用途径充分利用大量放空沼气主要途径是向周边农户集中供气、供热、发电等工业化应用。我们选择了一些案例进行经济效益分析。案例分析表明:政府给予适当补贴,提高沼气工程产气率和沼气利用率,可以有效地提高沼气工程的经济效益。案例1:沼气发电一以南平市延平区东顺畜牧发展公司为例东顺畜牧发展公司生猪年存栏数6000头,年出栏数17000头,污水量为90m“d/,建有沼气池800m3,为砖混结构,工艺采用推流式。平均产气率0.4m3八m3·d)。总体工艺流程为猪粪经干清粪后,粪污再经固液分离机分离,污水进人沼气池。沼气池年产沼气n.52万m“,其中炊饮年用气1.62万m3,占14%;配套双燃料沼气发电机组3OkW,日发电sh,每小时发电24kwh,用气13m,,每kwh网电0.65元,沼气电每kwh柴油成本0.25元,年用气量3.78万m3,占32.8%.月性9ó1.上增刊徐庆贤,等:福建省畜禽养殖业大中型沼气工程调查研究及实例分析175以下技术经济分析不考虑沼渣、沼液以及减少排污等产生的经济效益,只考虑沼气利用产生的经济效益。(1)经济核算基准折现率为10%,工程和设备使用年限为ZOa。·固定投资:52万元,其中:沼气工程投45万元发电工程投资7万元·运行成本:3.79万元,其中:工资费1人专职管理沼气工程,工资1万元a/沼气发电柴油成1.75万元a/修理费用按折旧费的40%计算,年维修费1.04万元·收益:6.5万元,其中:炊饮用能1.62万m3,气价按1.2元/m3计,节省燃料费用1.94万元年发电7.01万kwh,年产电效益4.56万元年净收益2.71万元·经济评价指标:静态投资回收期:19.a2净现值NPV:一28.93万元(折现率=10%)内部收益率IRR:0.44%·该沼气工程效益差。原因在于沼气池产气率不高,沼气利用率只有46.8%。(2)改造方案该场应用全混合沼气发酵工艺,建设沼气池180om3和28okw发电工程,平均沼气产气率0.8m3/(m3·d)以上,年产沼气51.8万m3,发电用气44.15m“,全场沼气利用率88.3%.对其进行技术经济评价如下。·固定投资:150万元其中:沼气工程投资90万元发电工程投资(28okw沼气发电机组)60万元。·运行成本:24.44万元,其中:1人专职管理沼气工程工资1万元a/沼气发电柴油成本20.44万元修理费用按折旧费的40%计算,年维修费3万元·收益:55.08万元其中:炊饮用能1.62万m“,节省燃料费用1.94万元年发电81.76万kwh,年产电效益53.14万元年净收益30.64万元·经济评价指标:静态投资回收期:4.a9净现值NPV:110.84万元(折现率10%)内部收益率IRR:25.1%·该方案采用先进发酵工艺,产气率提高1倍以上,沼气利用率也从46.8%提高到88.3%,经济效益大幅提高,电用不完还可以上网,但需要解决上网问题,固定投资也增加了98万元。(3)结论由案