标准化养殖场小型沼气工程效益分析及思考

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摘要 以嘉鱼县为例，通过对标准化养殖场100 m3小型沼气工程经济、社会和生态效益进行分析，结果表明：ENPV为68698，EIRR为20.3%，经济角度可行，同时对改善生态环境有促进作用，农户认同度较高，社会评价良好。最后，根据小型沼气工程发展过程中存在的一些实际问题和不足，提出了促进小型沼气工程建设的对策，以为联户小型沼气工程推广提供经验借鉴。

关键词 小型沼气工程；效益分析；问题；对策；湖北嘉鱼

中图分类号 S216.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）04-0214-03

畜牧业是农村经济的重要增长点，已经成为农业增效、农民增收的支柱产业之一。我国畜禽饲养一般分为传统的分户散养和集约化规模饲养，传统的农村散养模式因疫病频发、养殖成本高、规模效益低、安全生产监管难度大等原因，已经越来越不能适应现代经济和社会发展，随着社会对食品安全意识提高和养殖水平提升，建设养殖小区，发展规模化、集约化、标准化养殖已经成为畜牧业的主体。但是规模化养殖在实现集约经济优势的同时，也造成了畜禽粪尿的大量集中，大量粪尿的直接排放对周围水体、大气等环境造成严重污染，给环境带来了极大压力，发展小型沼气工程（以下简称小沼工程），是处理畜禽粪尿污染、提高综合效益的有效方法。

1 项目概况

嘉鱼县地处湖北省东南部，为长江冲积平原，冬季平均气温6.7 ℃，7月平均气温29.6 ℃，常年平均气温为16.9 ℃，这种良好的气候比较适合沼气发展。嘉鱼县处于武汉城市圈内，是湖北省农业强县，已建成2万hm2蔬菜基地，20%国土面积是水面，水产业发达。全县总人口36.7万人，2011年农民人均年收入为6 753元。近年来，嘉鱼县畜牧业快速发展，产生的畜禽粪便量也日益增加，已成为农村面源污染的主要来源之一。为大力控制畜禽养殖污染，实现畜禽养殖粪污无害化处理和资源化利用，从2010年起，开始小沼工程项目建设，在“150模式”标准化养殖场建设小沼工程11处。采用能源环保型技术路线，单处小沼工程日处理养殖场粪尿1 t，冲舍栏水5 m3。工程采取常温发酵，主厌氧发酵池100 m3，全地埋、混凝土现浇、圆柱式，30 m3钢质贮气柜，设计池容产气率为0.2～0.4 m3/（m3・d），日产沼气20 m3左右，集中供应16户农户使用，沼气通过50 mm PPR主管后再分至农户家，入户后通过压力调控器调至灶前压力，保证沼气正常使用，工程产生的沼渣、沼液开展综合利用。小沼工程工艺流程见图1。

2 效益分析

小沼工程具有经济、社会、环境的综合效益，以下分析中对于环境和社会效益没有进行货币化换算，计算出的综合效益偏于保守。

2.1 经济效益分析

小沼工程的经济收益包括2个部分，一部分是沼气代替液化气或薪柴等产生的能源价值；另一部分是开展沼渣、沼液综合利用增加的经济收益。

（1）工程成本。因地势、土质、地点不同，单个小沼工程的人工费用、材料运输费用、工程量有所差异，将全县小沼工程的成本平均后，100 m3小沼工程建设成本为70 190元，运行维护成本为4 021元/年。其中，建池成本包括材料费（红砖2.53万块，8 280元；沙子40 t，2 800元；分口石20 t，1 400元；钢材2 t，8 000元；水泥10 t，3 600元；管道5 370元；浮罩12 000元；工程配套设备2 250元；灶具16套，3 680元；小计47 380元）和人工费（挖掘机械设备使用2 800元；技工10 660元；小工9 150元；调试费200元；小计22 810元）；运行维护成本包括出渣大换料300元/年；维护管理人员工资3 600元/年；配件更换121元/年；小计4 021元/年。

（2）能源价值（V）：采用机会成本法，按与沼气具有等量有效热能的液化石油气进行替代计算，方法如下[1]：

V=（A×B/C×D）×E×F

式中：A为沼气的低位热值（20 906 kJ/m3），B为沼气灶热效率（60%），C为液化石油气的低位热值（50 241 kJ/kg），D为液化石油气灶的平均热效率（60%），E为液化石油气价格（7.53元/kg），F为一个小沼工程年产沼气量（5 286 m3/a），经计算可得V=16 580.3元/年。

（3）沼液沼渣综合利用收益。沼渣沼液可广泛用于作物浸种、叶面喷肥、基肥或用于防治作物病虫害，也可作为家畜添加剂和鱼铒料，具有较高经济价值。用沼液浸种，水稻增产9.4%，玉米增产9.35%；沼液作叶面喷肥，密柑单株增产20.2 kg[2]，茶叶喷施沼液能够促进茶叶株高增长，增加茶叶的百芽重和单叶重，促进茶树增产，增产率为9.0%[2]。通过调查，平均每个小沼工程综合利用效益为2 826.4元。

（4）经济净现值（ENPV）。小沼工程使用年限为15年，另设贴现率为6%，设CFt为第t年现金流，则：CF0=-701 90元，CF1～CF15=16 580.3+2 826.4-4 021=15 385.7元

从ENPV值可以看出，在忽略温室气体减排效益和社会效益的情况下，联户供气模式小沼工程，经济效益显著，值得推广。

（5）经济内部收益率（EIRR）。一般来说，经济内部收益率大于或等于社会贴现率的项目被认为是可行的项目。同样，小沼工程使用年限为15年，CF0=-70 190，CF1～CF15=15 385.7，由此可得IRR=20.3%，大于贴现率。

2.2 生态效益分析

（1）改善环境，防治污染。规模化养殖场产生的猪粪尿COD值达81 g/L，蛋鸡场冲洗污水的COD为43～77 g/L，畜禽粪便污染物不能仅污染地表水，其有害成分还容易渗入到地下水中，严重污染地下水，并且难以治理恢复，造成永久性污染。养殖场产生含有大量氨、硫化物等有毒有害成分的大量恶臭气体，污染周围空气，严重影响了空气质量。粪污经小沼工程处理后，可使周围环境蚊蝇密度减少63.5%，氨浓度减轻58%左右[3]，并可以杀灭粪便中绝大部分病菌和寄生虫卵，消除或阻断疫病源，减少疫病发生。1个100 m3小沼工程每年可产生沼气5 286 m3，折合标煤3.77 t，可减少畜禽养殖场粪便污染物排放1 900 t，减少农户燃烧秸秆量22.36 t，薪柴16.55 t。CO2和CH4是产生温室效应的主要气体，与燃烧秸秆和薪柴相比，1个100 m3小沼工程每年分别可以减少CO2排放21.6、17.49 t，每年可以减少CH4气体排放1.566 t[4]。

（2）改良土壤，培肥地力。沼渣中含有丰富的有机质、腐殖酸和矿物质灰分，其中有机质含量36.9%～49.9%，腐殖酸10%～24%，粗蛋白5%～9%，全氮0.8%～1.5%，全磷0.4%～0.6%，全钾0.5%～1.2%；沼液含有多种速效营养成分。沼肥是一种优质有机肥，改良土壤功效十分明显，长期施用沼肥可以改善土壤理化性状，协调土壤水、肥、气、热条件，有利于土壤的可持续开发利用。据四川省农科院科学试验，施沼肥22.5～30.0 t/hm2，连施3年，土壤有机质可以增加0.20%～0.83%[5]。

（3）减少农药用量，降低药物残留。沼液中含有种子萌发和发育所需的多种营养成分及促生长因子，具有营养、抗病、催芽和刺激生长的作用。用沼液作叶面喷肥，能大幅度减轻农作物病虫害，促进无公害绿色产品生产。根据有关报道，沼液对各种作物如粮食、经济作物、水果和蔬菜等24种作物中近40种病虫害有一定的防治效果，如沼液澄清过滤后直接喷施，可防治柑橘黄、红蜘蛛，死亡率达98.5%[2]。

（4）促进生态系统的良性循环。因地制宜开展猪―沼―粮（鱼、菜、果、茶、）等多种模式的综合利用，发展生态农业，将畜牧业与种植业有机结合，能促进能量高效转化和物质高效循环，实现废弃物的资源化、无害化，达到环境与发展双赢。

2.3 社会效益分析

社会效益货币化分析过于复杂，专家学者对此有各种不同的计算结果，这里不作具体计算。现实表明，随着生活质量的改善和收入水平的提高，人们对获得优美环境的支付意愿不断提高，社会纯收益要远大于工程投资成本。

（1）对新农村建设起到了积极的促进作用。建设小沼工程，能提供清洁优质能源，美化村庄环境，将村民从落后的能源利用方式中解脱出来，提高了村民生活质量，促进了农村美好家园建设，符合“乡风文明、村容整洁”的新农村建设目标要求[6]。

（2）密切干群联系，改善邻里关系。建设小沼工程表明政府在协调环境保护与经济发展关系方面的一种负责任态度，村民普遍认为政府是在办实事办好事，打心里赞同。小沼工程将养殖场业主与农户结成利益共同体，因污染产生的纠纷消失，邻里关系变得和睦，养殖场也有了一个较健康的发展空间。

（3）提高环保意识。小沼工程既是能源环保设施，也是一项公益事业，村民在享受能源环保设施带来的便利生活的同时，也切身体会到发展清洁能源、促进环境保护的现实意义，各级政府、养殖企业和村民的环保意识有了较大幅度的提高。

3 小沼工程发展存在的问题及对策

3.1 存在的问题

（1）工艺及标准问题。①采用常温发酵，冬季无加温设计，导致产气率不高，特别是冬季产气量急剧降低，而冬季正是农户用气量大的时候，对沼气工程声誉造成了负面影响，工程运行效率有待提高。②无沼液贮存池配套，有时会导致沼液溢出造成新污染。③不同的工程承建方采用的池型不同，标准不一，产气率差异较大。

（2）管理及服务问题。①小沼工程容积大，大出料时物料多，需要专门的抽渣设备来出料。全县只有3台出料车，搅拌器、提升泵都没有配套，管理工具缺乏。②没有沼气发酵菌剂，工程启动时需要加入大量的污泥，工作量大，启动慢，有的工程投料1个月了还没有启动。③1个小沼工程联户供气16户农户，设备、管道、灶具等日常维护工作量大，养殖企业和沼气用户都不具备专业管理小沼工程的条件，一旦工程出现故障，就会造成无人管、不会管的局面。

（3）投资及利益分配问题。沼气工程一次性投入大，成本收回期长，静态投资回收期4.56年，获利存在许多不确定因素，目前工程投资90%比例由国家投入，养殖企业主占10%比例，投资渠道单一。小沼工程最主要经济效益―能源价值由免费使用沼气的农户获取，养殖场业主从小沼工程中获得的经济收益并不高，在很大程度上影响了养殖场企业对建设和管理小沼工程的积极性。

（4）综合利用收益不高。平均1个小沼工程沼液沼渣利用收益为2 826.4元，占经济收益的14.6%，比例过低。

3.2 对策

养殖企业最关注的是经济收益，政府更重视环境和社会效益，评价小沼工程是否成功，应该看它是否有效满足相关利益方的要求，使得效益最大化，小沼工程如果不能产生一定的经济收益，则环境和社会效益无法体现。

（1）加强技术研发。我国沼气基础技术较薄弱，技术创新不足，沼气理论的发展水平与德国、丹麦等国家相比还有很大差距，还不能满足现实发展需要，国家要加大对沼气工程的技术开发、引进和改进研究，进一步提高工程的科技含量，在沼气的产业化、工艺流程、产气率、专业设备等关键技术取得突破，依靠科技创新和进步来促进沼气发展。

（2）实行招投标制度。小沼工程规划设计、施工建设必须由具有相应相应资质单位或企业承担，选择适合当地的池型和工艺流程，严格执行《沼气工程技术规范和标准》，做到设计标准化、设备专业化、建设监理化，以提升沼气工程装备技术水平，保证工程建设质量。

（3）创新管理体制，完善服务体系。科学管理是小沼工程能否达到使用年限和实现正收益的关键，通过理顺产权关系，协调好政府、业主、沼气用户之间的利益分配，实现行政管理型向经营服务型转变；建立符合农村特点的市场机制，扶持沼气专业合作社和沼气专业公司的发展壮大；农村能源职能部门要强化技术培训，使每个小沼工程所在的养殖企业或村组有1～2名懂沼气的技术人员，保证小沼工程的高效率和安全性。

（4）调整收入分配，优化投入机制。仅靠国家项目示范资金的投入是不可持续的，国家应出台相关配套政策，鼓励社会资金特别是养殖企业业主投资沼气工程。本着“因地制宜、业主自愿”和“谁投资、谁收益”的原则，对农户实行计量收费，补贴小沼工程管理费用的不足，收费标准可以适当优惠，以低于农户使用液化气费用为宜。

（5）提高沼液沼渣收益。加大沼液沼渣利用宣传和示范的力度，扩大综合利用领域，增加出料车数量。根据当地农业生产实际情况，注重规模综合利用效益，重点发展“猪―沼―鱼”、“猪―沼―菜”利用模式，并将小沼工程与设施农业相结合，大力发展绿色无公害农产品生产。

（6）加大执法力度。环保部门要加强对《环境保护法》《畜禽养殖业污染物排放标准》等法规的落实检查和项目审批，依法督促养殖场加大治污投入，使养殖场污染物得到有效控制和治理。

4 结语

发展沼气工程是我国畜牧业由传统粗放型向现代集约型转变的新要求，是农村能源发展的一个新趋势，它既是新能源产业，也是农村环保设施，有着显著的经济效益，良好的社会效益和生态效益，是解决集约化养殖场污染源的有效手段，也是实现养种结合、发展生态农业、促进农业循环经济健康发展的有效途径，有着广阔的发展空间。

5 参考文献

[1] 李萍，王效华.基于环境费用―效益分析的农村户用沼气池效益分析[J].中国沼气，2006，25（2）：31-33.

[2] 吴飞龙，叶美锋，林代炎.沼液综合利用研究进度[J].能源与环境，2009（1）：94-95.

[3] 任润涛.沼气工程建设前景及存在问题与思考[J].新疆农业科学，2005（6）：42.

[4] 张培林，李新荣，杨艳丽，等.中国大中型沼气工程温室气体减排效益分析[J].农业工程学报，2008（9）：239-243.

[5] 杨极武，冯万贵，安恒军，等.沼气，沼液和沼渣在蔬菜生产中的应用[J].北方园艺，2006（3）：80-81.

[6] 董保成，路旭，马庆华.猪场沼气工程沼渣、沼液的利用[J].中国沼气，2005，23（增刊）：263-265.