养猪企业环境污染治理方案技术经济比较分析

第一部分高层论坛 动物营养学会常务理事，中国畜牧业协会猪业分会理事。长期从事动物营养与畜牧科学研究工作，科研成 果获奖7 项。先后获全国优秀农业科技工作者、浙江省农业科技突出贡献者、浙江省有突出贡献中青年专 家、浙江省劳动模范等称号。 养猪企业环境污染治理方案技术经济比较分析 刘昕 中环恒远咨询( 环境) 公司 1 背景 近年来，随着经济发展和人民生活水平的不断提高，为丰富城镇“菜篮子”，全国各大中城市和主要产区相 继实施了一批“菜篮子”工程。“菜篮子”工程的实施，促进了我国禽畜饲养业向着规模化、集约化方向发展。养 殖业的发展满足了人们不断增长的生活需求，并且为发展农村经济、提高城乡居民生活水平做出了贡献。但与 之俱来的是大量粪便等有机废物的产生，由于他们的不合理堆放和处置，带来了一系列的环境问题。 为此，国家有关部门制定了一系列针对畜禽养殖污染防治的规章制度，其中包括2 0 0 1 年国家环境保护 总局颁布的畜禽养殖污染防治管理办法以及配套的畜禽养殖业污染物排放标准和畜禽养殖业污染防 治技术规范，但是由于养殖企业的环境意识还很薄弱，上述规章、办法仅仅是部门规章，因此，在法律效力 方面还没有得到很好的发挥。 、 最近，国家逐渐重视农村畜禽养殖业发展带来的环境问题，在中央提出的建设社会主义新农村内容中， 着重强调了发展现代农业，改进畜禽饲养方式，提高规模化、集约化和标准化水平；新农村建设重点工程之 一就是发展农村沼气，建设规模化畜禽养殖场和养殖小区大中型沼气工程；提出积极发展农村沼气、秸秆发 电等可再生能源，改善农村面貌；明确提出加强规模化养殖场污染治理，加强农村环境保护；新修订的畜牧 法第三十九条，明确了养殖企业必须建设粪便和污水处理设施，最近正在起草的畜禽养殖污染防治条例 是在原来办法的基础上为了更好的解决养殖污染环境问题而制订的。可再生能源法从促进废弃物处 理的产品市场方面给予了支持。 2 畜禽养殖污染防治的思路 虽然，在不同的文件和技术指南中规定了养殖企业环境污染治理的要求和思路，但是，这些文件从思路 到具体条文和配套技术，都体现了养殖业污染防治的基本原则：减量化、无害化、资源化。 2 1 减量化 要治理好粪便污染，必须从污染的源头抓起，必须有效的削减污染总量，节约用水，冲凉水减少到最低 限度，从而减少治理经费，达到将污染源控制在最低限度的目的。从源头控制消减总量的方法也与清洁生 产的核心理念一致。畜禽养殖业环境管理技术规范对生产过程中减少污染物的产生做了具体规定，如合 理选择建场场址、合理规划和绿化场地、合理布局猪舍建筑等；提倡干清粪工艺；给排水设计必须做到雨水 与污水分流等。 2 2 无害化 选用先进工艺技术，所有粪便与尿全部送沼气池处理，经过封闭式的厌氧发酵工艺，可去除污水中的 C O D J 0 左右，总悬浮物( 俗) 分解率8 0 左右，致病菌杀灭率9 0 以上，无毒无味运行，切断寄生虫的生长 周期，细菌指标达到卫生防疫要求，实现猪场固体粪便和污水的无害化处理。应强调的是，我国地域辽阔， 各地、各场气候条件、自然和经济条件不同，必须因地制宜并考虑利用方向来选择处理工艺和设备。 2 3 资源化 有害粪污经过治理，达到变废为宝的目的。粪污经过厌氧发酵产生的沼液和沼渣中富含溶解氮、磷、钾 2 0 0 6 中国猪业发展大会会刊 可作为肥料施用。将发酵后的沼肥施用于树木和田地，可节省大量农药和化肥。沼气池发酵后所产生的稆 气，经过脱硫可作为炊用。如当地无多级利用条件时，可处理后作活性有机肥或作有机无机复合肥及液肥 销售效益可观；有条件的场可酌情做沼气、种植桑菜果、养鱼、养蚯蚓蝇蛆、蘑菇等，实现资源化多级利用和 转化，取得更好的经济效益，并可进一步争取做到污染物的零排放，实现清洁生产，改善养猪环境，提高猪群 生产力和健康水平，保障产品品质，这也是作为低效益行业的养猪场走生态猪场建设的必由之路。 3 畜禽养殖业废弃物处理的基本技术模式及技术经济分析 3 1 由于各个养殖企业所处的地理位置不一样，气候务件和周边的环境千差万别，因此养殖企业的废 弃物处理必循遵循因地制宜，实事求是的原则 根据养猪企业自身具体情况，结合周边的土地资源、种植业情况等，选择合理的技术路线。根据实践， 我们总结了以下几种养猪企业环境污染治理模式。 3 1 1 能源生态模式 该模式依靠现代化的设备组成比较完善的处理系统，将猪粪便经过一系列的生物发酵处理，生产沼气， 最大限度地回收能源。以能源开发( 供热、发电) 为核心，以沼渣、沼液的还田利用为纽带，以多种园艺种植利 用为依托，大幅度提高养猪业废弃物综合利用效益，消除养猪业废弃物产生的环境污染。 3 1 2 种养平衡模式 在具有耕地较多的养猪企业，遵循生态学的原理，通过按土地规模确定养殖规模，以土地消纳猪粪便， 制定并实施科学规划，用猪粪便作为种植业有机肥料供应源，将猪粪便密闭存放腐熟后就地还田。 3 1 3 土地利用模式 ， 该模式是建立有机肥厂，依靠简单设备，将猪粪便干湿分离，将其中干物质进行堆肥发酵，生产商品有 机肥，销售到更远的地区。实现在更大区域内的种养平衡。再利用天然或人工的湿地、厌氧消化系统对污 水进行净化处理。通过资源化处理畜禽粪便和污水，实现畜禽养殖环境效益和经济效益的双赢。 3 1 4 达标排放模式 对于那些耕地少、土地消纳量小，又不具备沼气发电或生产有机肥条件的地方，而当地必须就地发展养 猪业的区域，则须建设污水处理工程，对集约化养猪场产生的废水进行工程化处理，实现达标排放，产生的 固体废弃物应按照有关法规、标准综合利用生产有机肥或进行减量化、无害化处理和处置。 3 1 5 能源环保模式 对于处在大城市周边，必须就地发展且规模很大的养猪场，则须对产生的粪便干湿分离，粪便进行微生 物发酵制成沼气供热或发电，同时建设污水处理工程对污水进行工程化处理，实现达标排放；也可将固体粪 便生产商品有机肥。 3 1 6 不同模式的比较分析见表l 表1 不同企业环境污染治理模式的比较分析 6 0 ( 未完见下页) 第一部分高层论坛 离城市较远，气温较高，有足够 圭竺堂圭警：兰竺篓堡苎霎鎏：；望坠篓 投资少、运行费用占地面积大，能源回收率低，可 型璺苎警堡洼地要竺窭变篓竺竺詈委謦低、莱磊磊。一。能污桑磊；菜：蟊薹蟊艾葙寿委： 模式的地区。一般要求养殖规模以猪出” 苎堡，奎苎毽妻里里：竺篓兰篓? 彗坠 污水排放完全达投资较大，运行费用高，经济效 罂玄慧，璞铲龃揿胼殖到国纛一。益低_ 。一“”“”“ 氧嚣嚣嘉磊骚；人员黧鬈揣融作 3 1 7 大中型畜禽养殖废弃物环境工程平均单位投资测算见表2 表2 大中型畜禽养殖废弃物环境工程投资测算 类别投资总额( 万元) 沼气生态模式 种养平衡模式 土地利用模式 沼气环保模式 1 3 0 一1 7 5 4 0 5 0 7 0 8 5 1 6 5 2 加 3 2 养猪企业废弃物处理的基本技术模式的工艺流程 3 2 1 沼气生态模式流程示意图，见图l 。 图1 沼气生态模式流程示意图 3 2 2 种养平衡模式工艺流程图，见图2 。 盘墙 水生精塘 鹿目 6 l 2 0 0 6 中国猪业发展大会会刊 养精度术藏体 匝，耍一 固体 r + 臣H 圊t 果林，蔬菜、丧口 图2 种养平衡模式工艺流程图 3 2 3 土地利用模式流程示意图，见图3 。 夤墉 永生精墉 表口 图3 土地利用模式流程示意图 3 2 4 达标排放模式流程示意图，见图4 。 养猪废水液体 鱼塘 水生物塘 农田 图4 达标排放模式流程示意图 3 2 5 沼气环保模式流程示意图，见图5 。 达标承捧艘 一 第一部分高层论坛 葬猪废水 臣，囹 i 图5 沼气环保模式流程示意图 选标排艘 3 3 典型工程的成本收益分析 “能环工程”不仅是一项推动地区经济发展、改善生态环境和治理污染的有效措施，同时也会给示范项 目建设企业带来一定的经济效益。对于典型的“能环工程”项目，从经济上可以进行成本收益分析。 年运行费用= 设备折旧+ 原料+ 燃料+ 动力+ 人工工资+ 维修费+ 税收等支出 年收益= 褶气收益+ 有机肥收益+ 避免排污罚款 3 3 I 典型能源一环保工程成本收益分析 基础参数：规模养猪场饲养规模年出栏商品猪1 0 ，0 0 0 头，粪水量6 0 立方米厌，“能环工程”固定资产投 资1 7 5 万元，年产沼气7 2 万立方米，年生产固体颗粒有机肥5 4 0 吨。 年运行费用2 7 5 8 万元，其中： 折旧费：沼气工程生产期按1 5 年计算，年折旧率为6 7 ，1 5 年后设备残值为5 万元，年折旧费为( 1 7 5 5 ) 0 0 6 7 = 1 1 4 万元； 修理费：按折旧费的4 0 计算，年维修费= 4 5 6 万元； 人工费估算：工程运行约需6 人，人均年工资7 2 0 0 元，年人工费= 5 7 2 0 0 = 4 3 2 万元； 管理费：按工人工资的三分之一计算，金额= 4 3 2 3 = 1 4 4 万元； 动力费：5 2 万元； 原料( 辅料) 费：按每吨有机肥添加辅料费用为4 0 元，则年原料费= 4 0 5 4 0 = 2 1 万元； 因“能环工程”所获产品均属环保治理的副产品，属免税范围，不计算税金； 年总收益3 9 7 万元，其中： 沼气：按每天产气2 0 0 立方米，每立方米收费1 0 元计算，则年沼气收益= 7 3 万元； 有机固体肥料：按每天产固体有机肥1 5 吨，每吨售价5 0 0 元计算，则年固体肥料收益= 2 7 4 万元； 减少排污罚款费用：5 万元； 经计算，工程运行后每年净收入1 2 1 2 万元，因此，项目的静态投资回收期为1 4 4 年。 3 3 2 典型能源一生态工程成本收益分析 2 0 0 6 中国猪业发展大会会刊 基础参数：规模养猪场饲养规模年出栏商品猪1 0 ，O C O 头，粪水量6 0 立方米天，“能环工程”能源一生态 模式工程的固定资产投资1 4 0 万元，年产沼气7 2 万立方米，年产液体有机肥1 8 万吨，年生产固体有机肥 3 5 0 4 吨( 按万头猪场产粪1 2 吨，收集系数为0 8 计) 。 年运行费用2 1 5 2 万元，其中： 折旧费：沼气工程生产期按1 5 年计算，年折旧率为6 7 。 1 5 年后设备残值为4 万元，年折旧费为( 1 4 0 4 ) 0 0 6 7 = 9 1 1 2 万元； 修理费：按折旧费的4 0 计算，年维修费= 3 6 5 万元； 人工费估算：工程运行约需6 人，人均年工资7 2 0 0 元，年人工费= 6 X 7 2 0 0 = 4 3 2 万元； 管理费：按工人工资的三分之一计算，金额= 4 3 2 3 = 1 4 4 万元； 动力费：3 0 万元； 因“能环工程”所获产品均属环保治理的副产品，属免税范围，不计算税金； 年总收益3 5 3 万元，其中： 沼气：按每天产气2 0 0 立方米，每立方米收费1 0 元计算，则年沼气收益= 7 3 万元； 有机固体肥料：按每年产固体有机肥3 5 0 4 吨，每吨售价4 0 元计算，则年固体肥料收益= 1 4 万元； 液体肥料：年产1 8 万吨，每吨售价5 元计算，则年液体有机肥料收益= 9 万元； 减少排污罚款费用：5 万元； 经计算，工程运行后每年净收入1 3 7 8 万元，项目的静态投资回收期约为l o 2 年。 从以上分析可以看出，能环工程与其它纯环保项目相比，不仅能够解决由禽畜粪便造成的环境污染问 题，同时工程还产出沼气、固态、液体高效有机肥料，为企业带来一定的经济效益。 3 4 环境效益 通过“能环工程”建设项目实施，主要的环境效益有以下几个方面： 健康状况：减少疾病传播，降低人群的发病率和死亡率；减少饮用水的净化费用；沼气替代化石燃料；减 少种植业和水产业的损失；有机肥替代一部分化肥，降低肥料使用中营养物的流失率；减少矿物的开采，有 利于保持生态平衡；改窿土壤。 4 拓宽投融资渠道实现污染治理 由于规模化养殖企业的产权多样化，发展的历程不一样，养殖企业对环境保护的认识也不一样，本身的 投资效益相比之下比较低，企业对环境方面的投资意愿不足。加上本身农业企业的基础地位和弱势地位决 定了他们依靠本身的投资很难实现环境的目标。在目前的技术经济条件下，企业完全依靠自身一次性筹集 畜禽养殖废弃物治理资金，并承担日常的运行费用还相当困难。资金问题已经成为养猪行业污染防治和废 弃物综合利用的最大制约因素，必须积极发挥政策性农村金融机构和有关能源、环保专项基金的作用。千方 百计地拓宽融资渠道，并积极利用市场化的手段进行治理。当前主要有以下的资金渠道： 4 1 政府补贴 中央财政从2 0 0 3 年开始每年安排专项资金1 0 0 0 万元，委托财政部和环保总局管理，用于补贴畜禽养殖 业污染防治和废弃物综合利用项目，连续3 年对4 0 多家养殖企业的污染防治项目给予资金补贴。 农业部沼气工程规划：社会主义新农村建设中确定的沼气工程每年国家拿出一部分的资金用于沼气工 程的建设，力争在五到十年内完成全国规模化养殖企业的污染治理。 由财政部和国家环境保护总局管理的中央环保专项资金：环境保护小康行动计划中确定的社会主义新 农村建设的项目。 地方政府的资金支持；上海、浙江、江苏等省地方的配套资金， 4 2 国际援助资金 世界银行和亚洲开发银行正在规划中的两个贷款项目。在未来的五年内，计划建成4 G O 家大中型沼气 工程。全球环境基金关于生物质能可再生能源项目。 4 3 市场化的融资渠道 第一部分高层论坛 国家积极鼓励采取市场化的手段进行畜禽养殖废弃物的处理，主要指导思想就是将废弃物的处理单元 与专业化的公司进行合作，生产有机肥料和沼气。双方根据合作的具体内容签署协议，明确投资和运营的 责权利。 4 4 以现实的眼光分析C , D M 项目可能对养猪企业的机会 为了应对全球气候变化，通过发达国家购买发展中国家温室气体的减排额度，从而实现双方的共赢，推 动全球的可持续发展。随着中国政府制定的清洁发展机制项目管理办法颁布以来，中国与发达国家及组 织进行的温室气体减排的交易日益活跃。 甲烷是一种重要的温室气体。通过在畜禽养殖养殖场建设沼气工程，可以有效的减少养殖场由畜禽粪 便等引起的甲烷排放，从而为全球的减排温室气体作出贡献。如果能够将这部分减排量在国际碳市场上出 售，沼气工程还可以获得一定的额外经济收益，从而改善其内部经济效益。下面分析以参考文献1 中的研究 结果为例说明沼气工程的效益。 没有沼气工程时，畜禽养殖场排放的温室气体主要为甲烷。政府间气候变化专门委员会( n 。C C ) 推荐了 计算不同地区以及不同气候各种畜禽的甲烷排放因子，其中在亚洲的温暖地区( 年平均气温高于1 5 且低 于2 5 t 2 的区域) ，每头猪的甲烷排放因子为4 千克年。我国南方的大部分地区属于温暖地区，因此以一个 建在我国南方的沼气工程为例进行计算。这样，一个年出栏万头猪的养殖场因为粪便和污水等导致的甲烷 排放量约为2 4 吨，相当于5 0 4 吨的二氧化碳当量。 这一规模的沼气工程每天的沼气产量约为2 0 0 立方米，全年则为7 3 1 1 ( 1 0 立方米。作为居民用燃料时，由 于热值较高以及燃烧效率的提高，每立方米沼气可以替代2 千克的煤炭。因此，一个沼气工程每年产生的沼 气可以替代1 4 6 吨煤炭。我国无烟煤的热值为2 4 4 9 3 吨焦E 吨，碳排放系数为2 6 3 9 吨碳吨焦，民用部门 的碳氧化率为8