規(guī)模豬場(chǎng)利用沼氣發(fā)電之思考

黃從菊 ，賀曉霞 ，鄧中華 ，羅 鵬 ，張小亮 ，鄭四清 ，※（.湖南省耒陽(yáng)市畜牧水產(chǎn)局，湖南衡陽(yáng)4800;.湖南省衡陽(yáng)市畜牧水產(chǎn)局，湖南衡陽(yáng)4000）

規(guī)模豬場(chǎng)利用沼氣發(fā)電之思考

黃從菊1，賀曉霞2，鄧中華1，羅 鵬1，張小亮1，鄭四清1，※（1.湖南省耒陽(yáng)市畜牧水產(chǎn)局，湖南衡陽(yáng)421800;2.湖南省衡陽(yáng)市畜牧水產(chǎn)局，湖南衡陽(yáng)421000）

沼氣發(fā)電是大型沼氣池建設(shè)和沼氣綜合利用發(fā)展到一定階段后應(yīng)運(yùn)而生的一項(xiàng)集環(huán)保和節(jié)能于一體的能源綜合利用新技術(shù)，在發(fā)達(dá)國(guó)家已受到廣泛重視和積極推廣，在國(guó)內(nèi)起步至今也有30多年的歷史了，但對(duì)它的研究和應(yīng)用都還有待進(jìn)一步深入完善，特別是與當(dāng)前我國(guó)豬場(chǎng)糞污治理相結(jié)合的得失值得思考。筆者對(duì)5家獲得國(guó)家大型沼氣建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)模豬場(chǎng)的糞污治理和沼氣發(fā)電情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)豬場(chǎng)沼氣發(fā)電產(chǎn)生的高濃度沼液可能造成環(huán)境更為嚴(yán)重的污染，豬場(chǎng)利用沼氣發(fā)電與豬場(chǎng)糞污治理的導(dǎo)向存在相對(duì)差異，而且沼氣發(fā)電投入大，生產(chǎn)與維持成本高，得失利弊需要權(quán)衡。

規(guī)模豬場(chǎng)；沼氣發(fā)電；思考

沼氣發(fā)電是大型沼氣池建設(shè)和沼氣綜合利用發(fā)展到了一定階段后，應(yīng)運(yùn)而生的一項(xiàng)集環(huán)保和節(jié)能于一體的能源綜合利用新技術(shù)，是利用工業(yè)、農(nóng)業(yè)或城鎮(zhèn)生活中的大量有機(jī)廢棄物（例如酒糟液、禽畜糞、城市垃圾和污水等），經(jīng)厭氧發(fā)酵處理產(chǎn)生的沼氣，燃燒驅(qū)動(dòng)沼氣發(fā)電機(jī)組發(fā)電。沼氣發(fā)電具有高效、節(jié)能、安全和環(huán)保等特點(diǎn)，是一種分布廣泛且價(jià)廉的清潔能源，不僅解決了沼氣工程中的環(huán)境問題、減少了溫室氣體的排放、消化了大量廢棄物、保護(hù)了環(huán)境，而且變廢為寶，變有機(jī)廢棄物為能源，符合物質(zhì)循環(huán)利用的環(huán)保理念，同時(shí)也可以帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。

在發(fā)達(dá)國(guó)家，沼氣發(fā)電已受到廣泛應(yīng)用和積極推廣，在國(guó)內(nèi)的發(fā)展至今也有30多年的歷史了，但對(duì)它的研究和應(yīng)用還有待進(jìn)一步深入完善，特別是沼氣發(fā)電與當(dāng)前我國(guó)豬場(chǎng)糞污治理相結(jié)合的得失值得我們思考。近期，筆者對(duì)衡陽(yáng)市5家獲得國(guó)家大型沼氣建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)模豬場(chǎng)的糞污治理情況進(jìn)行了專門的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，現(xiàn)將我市沼氣發(fā)電發(fā)展情況的思考闡述如下，供同行參考。

1 沼氣發(fā)電產(chǎn)生的高濃度沼液難處理，生態(tài)效益難以發(fā)揮

1.1 發(fā)電原料需要豬場(chǎng)預(yù)先處理

沼氣發(fā)電是由源源不斷的、數(shù)量很多的、質(zhì)量較高（甲烷含量55%以上）的沼氣連續(xù)燃燒，由熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。豬場(chǎng)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的適宜厭氧發(fā)酵的原料（如豬糞尿等），按一定比例預(yù)先處理（糞污數(shù)量與糞污中有機(jī)物的濃度，即豬糞便等有機(jī)物質(zhì)在糞污中的多少），提供適宜的厭氧發(fā)酵條件等，并由它們決定沼氣產(chǎn)生的數(shù)量、質(zhì)量。走訪調(diào)查中，豬場(chǎng)對(duì)原料的處理情況有：（1）采用水沖糞、水泡糞工藝的大型豬場(chǎng)較為容易滿足沼氣發(fā)電對(duì)厭氧發(fā)酵原料數(shù)量的要求。（2）有的豬場(chǎng)主要用水量大的水沖糞，可能還要額外將豬糞便等固體污染物加入豬場(chǎng)豬尿液、遺（灑）落的飲水、清洗豬舍及其用具的廢棄水等液態(tài)污染物中。（3）有的豬場(chǎng)主要用水量少的水泡糞，要加水稀釋豬場(chǎng)污染物混懸液才能夠滿足沼氣發(fā)電對(duì)厭氧發(fā)酵原料質(zhì)量（主要是有機(jī)物濃度6%～8%）的要求。（4）推行糞尿分開、雨污分流模式的干清糞豬場(chǎng)，必須要再花費(fèi)人工物力用水稀釋豬干糞來擴(kuò)充厭氧發(fā)酵原料數(shù)量，并注意調(diào)控厭氧發(fā)酵原料中的有機(jī)物濃度才可能滿足沼氣發(fā)電對(duì)厭氧發(fā)酵原料的需要。

1.2 產(chǎn)生的沼液難處理

滿足沼氣發(fā)電的基礎(chǔ)性需要而進(jìn)行了沼氣發(fā)電，則大量的沼渣沼液隨之產(chǎn)出。經(jīng)過攪拌和長(zhǎng)時(shí)間的浸泡、厭氧發(fā)酵，豬糞等固體污染物質(zhì)已經(jīng)與液態(tài)污染物形成了比較穩(wěn)定的混合物甚至溶液了，很難再通過沉淀甚至很難再通過固液分離機(jī)而把它們分離開來。在某豬場(chǎng)中，筆者看到固液分離機(jī)正在分離沼渣沼液（圖1），分離現(xiàn)場(chǎng)惡臭熏天，機(jī)器咆哮較長(zhǎng)時(shí)間后，卻只有很少數(shù)量的看上去較為粗糙的似麥稈（疑摻雜于麥麩中）或谷糠樣的沼渣被分離出來，仍然有大量混濁的黑色的濃臭液態(tài)物體經(jīng)過固液分離機(jī)后流進(jìn)沼液貯存池。

1.3 高濃度沼液可能會(huì)造成環(huán)境的二次污染

處理這樣大量含高濃度有機(jī)物的沼液的難度非常大（多級(jí)沉淀、固液分離或有氧處理、生物處理都無效），很容易引發(fā)二次污染。除非豬場(chǎng)周邊有大量的土地資源把這種高有機(jī)物濃度的沼液用水稀釋后作為水肥而由土地完全消納，當(dāng)然還可以進(jìn)行二次厭氧發(fā)酵處理，而這二項(xiàng)措施對(duì)當(dāng)前我國(guó)國(guó)情下的規(guī)模豬場(chǎng)基本上是很難達(dá)到的條件。非發(fā)電模式如多級(jí)沉淀、自然處理（氧化塘氧化、濕地——生物含植物凈化）甚至普通沼氣發(fā)酵利用等都可以在一定的范圍內(nèi)減少豬場(chǎng)糞污中的固體懸浮物、氨氮、總磷、化學(xué)需氧量。由此可見，沼氣發(fā)電產(chǎn)生的高有機(jī)物濃度的沼液對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染要遠(yuǎn)大于非發(fā)電模式，作為解決規(guī)模豬場(chǎng)糞污的手段的沼氣發(fā)電產(chǎn)生的高有機(jī)物濃度的沼液就可能成為二次污染，生態(tài)效益將難以發(fā)揮。

2 沼氣發(fā)電與糞污治理在規(guī)模豬場(chǎng)建設(shè)導(dǎo)向中存在相對(duì)差異，社會(huì)效益不顯著

規(guī)模豬場(chǎng)沼氣發(fā)電本來是想用來進(jìn)行糞污治理的，但對(duì)豬場(chǎng)的糞污治理來說，污染物量越少、有機(jī)污染濃度越低，就越容易治理。糞尿分開、干濕分離、雨污分流的干清糞模式能從源頭上減少糞污產(chǎn)生量、減少糞污中有機(jī)物濃度，是糞污治理措施中的首推模式。然而這種模式不能直接提供的厭氧發(fā)酵原料，無法產(chǎn)生大量高質(zhì)量沼氣，而不為沼氣發(fā)電所倡導(dǎo)使用。

根據(jù)土地的自我凈化能力和糞污承載能力，即土地的糞污消納能力，來因地制宜確定養(yǎng)豬的適度規(guī)模，并推行種養(yǎng)平衡，把豬糞尿等養(yǎng)豬污染完全以有機(jī)肥料的形式用于種植業(yè)如種茶種果、種菜種草、種稻種林等而資源化，應(yīng)該是豬場(chǎng)糞污治理的最為理想的、最為簡(jiǎn)單的、最為徹底的、最為經(jīng)濟(jì)的手段。但沼氣發(fā)電是通過倡導(dǎo)養(yǎng)豬的大規(guī)?；瘉硖峁┏渥銉?yōu)質(zhì)的厭氧發(fā)酵原料（糞污）發(fā)酵產(chǎn)氣而實(shí)現(xiàn)的。過大規(guī)模養(yǎng)豬似乎不大適合我國(guó)南方人口密度高、土地資源偏緊、糞污治理水平要求高的地區(qū)，因?yàn)楫?dāng)前大規(guī)模的豬場(chǎng)周邊幾乎找不到這樣大的土地面積來消納沼液，尤其是高濃度的沼液。

3 沼氣發(fā)電投入大，生產(chǎn)與維持成本高，經(jīng)濟(jì)效益難顯現(xiàn)

據(jù)調(diào)查，衡陽(yáng)市5個(gè)大型規(guī)模豬場(chǎng)沼氣發(fā)電項(xiàng)目都是由國(guó)家投資和豬場(chǎng)自籌資金投入而建成的，投資立項(xiàng)在建的規(guī)模豬場(chǎng)沼氣發(fā)電項(xiàng)目還有3個(gè)，正在申報(bào)國(guó)家投資規(guī)模豬場(chǎng)沼氣發(fā)電項(xiàng)目的若干個(gè)，估計(jì)每個(gè)項(xiàng)目投資至少在145萬元以上。已建成的規(guī)模豬場(chǎng)沼氣發(fā)電項(xiàng)目裝機(jī)容量在60～100kw燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組之間，最大輸出功率一般為80%（48～80kw）。走訪調(diào)查中，發(fā)電機(jī)組實(shí)際某發(fā)電機(jī)組輸出功率為24kw，僅裝機(jī)功率29.27%。自投入發(fā)電以來每天發(fā)電時(shí)間最長(zhǎng)10h，一般在3～5h之間（平均發(fā)電時(shí)間4h，有的項(xiàng)目還因?yàn)閰捬醢l(fā)酵原料不充足，沼氣量不夠，不能發(fā)電而多數(shù)時(shí)間處于停擺狀態(tài)）,年最大輸出4h/d×365d/a×80kw=116 800kw·h/a，按當(dāng)前通用(農(nóng)業(yè)用電價(jià)低于本價(jià))用電價(jià)0.585元/度(kw·h)計(jì)，每年沼氣發(fā)電可能產(chǎn)出價(jià)值68 328元,至少需要21年后才能產(chǎn)生145萬元收益（如此長(zhǎng)的時(shí)間，設(shè)施設(shè)備都可能因年久失修而該報(bào)損了。如果按圖2所示,那么收益145萬元可能需要70年以上）。

目前我市沼氣發(fā)電生產(chǎn)的電能暫時(shí)還不能并入電網(wǎng)，而豬場(chǎng)用電具有不均衡性，于是沼氣發(fā)電生產(chǎn)的電能有時(shí)滿足不了豬場(chǎng)實(shí)際用電需要，有時(shí)豬場(chǎng)用不完這電能而造成資源浪費(fèi)，從而無法實(shí)現(xiàn)沼氣發(fā)電總產(chǎn)出實(shí)際價(jià)值達(dá)到預(yù)期的產(chǎn)出價(jià)值。

根據(jù)參考相關(guān)資料并以沼氣發(fā)電的實(shí)際情況，筆者保守計(jì)算出，衡陽(yáng)市沼氣發(fā)電的成本（含機(jī)油潤(rùn)滑油油費(fèi)、維護(hù)維修費(fèi)、人工成本、設(shè)施設(shè)備折舊費(fèi)等）至少在0.7元/度以上，比市面上通用電價(jià)高出0.12元左右?！?/p>

S828.4

A

1006-4907（2014）03-0013-03

10.3969/j.issn.1006-4907.2014.03.006

※通訊作者：鄭四清(1965～),男，農(nóng)技推廣研究員，zhsq1965@126.com。

2014-04-22