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一个地区环境规制越严格,养殖场污染防治设备的投资和运行成本就越高,这会直接反映在生猪生产成本上,形成不同地区养殖场资本回报率的差异。

       中国畜牧业协会猪业分会副会长荆继忠认为,由于养殖场污染防治设备的投资及运行成本较大,相当于养殖场利润的70%以上,出于降低成本的需要,养殖场往往会选择初期投资少的污染防治设备,并通过少处理或不处理粪污来降低设备的运行成本,这也是环保进程难的一个原因。

       本文从不同规模猪场的实例流程选择分析,从实用与投资角度分析处理工艺的选择。从调研内容看,多数猪场仍旧将环保流程作为一个固定投资来看,对其能产生的经济效益并不明朗。所有设计的核心是尽可能减少源头的污水排出量,让固体物尽量少地进入后续的流程。所有设计效益的核心是尽可能发挥粪渣、粪水的生态养殖效益,最易忽略的效益是沼气的发电、供暖效益。

       在解析猪场环保模式时,本文将流程依次分为清粪模式、沼气前阶段、沼气池阶段、沼气后阶段。四个阶段包含的流程如下:

1、清粪模式

水冲粪、水泡粪、干清粪

2、沼气前阶段

较为完整的流程为,隔渣池(也有猪场称沉淀池)

漏缝地板粪池(水泡粪1-2月)或干清粪贮粪池(用处非必需,可能等满了再固液分离,可能是因为沼气池太小了)酸化池(厌氧菌发酵粪渣为有机酸,提高沼气池发酵效率)固液分离机(分离粪渣和粪水)。

3、沼气池阶段

钢筋混凝土地埋式结构(USR模式)、黑膜沼气池、红泥沼气袋等。

4、沼气后阶段

好氧池/氧化沟(沼液曝气处理,也有猪场将其改造为氧化沟)生化处理设备(曝气设备将沼液好氧处理后加药物再处理,以减少COD和氮磷,成为可排放污水,也有猪场采用臭氧机处理沼气) 净化池/储存池(1000m3,没有加药物,进一步降低COD和氮磷排放或者灌溉(两个标准有区别)

案例: 300头母猪场

       经分析,300头母猪场属于中小规模猪场,处理模式采用水冲粪模式较多。基本流程模式为:水冲粪隔渣池沼气池净化池排放/灌溉。

1、基础模式

由于人工限制,较少采用干清粪模式。基本采用水冲粪模式,该模式下猪舍多为水泥地板。也有猪舍采用漏缝地板,其可以做到2-3天冲洗一次猪栏,从而进一步减少污水排放量。

2、沼气前阶段

一般为隔渣池。酸化池、固液分离机等发酵前处理措施较少见。

3、沼气池阶段

不少猪场反应土地规模有限制,仍采用传统的USSR发酵模式,并采用钢筋混凝土地埋式结构。配备沼气发电机组较少,一般忽略掉沼气利用产生的额外电能、气能效益。

四会齐振生猪养殖场老板江泽明认为,采用USSR模式的沼气池,一般按1立方/头规划容量。但他仍然建议猪场优先按排污容量建设沼气池,以后资金许可、或者猪舍扩栏的情况下再投资一个净化池,分步完善流程。“这两年猪场100%是亏的,70-80%的资金链是断裂的,所以自己也一直谨慎投资净化池。

江泽明介绍说,沼气用于煮饭洗澡供暖,发电没有做。如果用锅炉跟散热器来供暖的话,初步核算了造价是100元/m2,目前做了80%,还有20%的数据需要调整。现在的初步数据是1m3的池解决1m2的供暖能源,那么理论上2000立方的沼气池可以解决2000平方的猪舍供暖,这可以节省10万元/年。

4、沼气后阶段

不少猪场配有鱼塘,如果污水排放量小,会直接省去净化池投资,比如干清粪模式。300头母猪规模场一般不会配备好氧池、曝气生化处理设备、臭氧机等设备。

江泽明认为,如果按环保要求,猪场应该建设沼气池,大小1000m3,大概投资50多万元,这是最完善的。

在3个案例中,江泽明的环保流程最完善。沼气池+净化池+化尸池”总体建成后的话要投入约160万元,占整个猪场投入约1/3,多数猪场该投资比例为10-15%。新环保规定三池同步,很多猪场能力不足以办到,对行业的完善需要有一个时间。

500头母猪场

       500头母猪场较300头母猪场的环保投资,明显增加,流程上增加了水泡粪、固液分离机、净化池。从分摊费用角度看,汕头市智业畜禽养殖有限公司赵镇波告诉记者,如果采用零排放技术,一头猪要摊100元,立体种养模式一头猪要摊80元左右。记者了解到,以目前的猪价行情,一头出栏生猪的毛利润还不到50元,而根据行业资深人士的预测,未来中国的养猪利润也将在100元/头左右。

1、基础模式

多见水泡粪,潮州市信发畜牧发展有限公司总经理周楚群介绍说,水泡粪的方式,能够减少栏舍的冲水,大概能节省300吨/月的用水量。

2、沼气前阶段

不少猪场已开始配备固液分离机,一般为日处理能力为20立方的小型号设备,单价为5-10万元左右。周楚群认为,通过固液分离的方法,基本上能够解决猪粪问题。

3、沼气池阶段

周楚群介绍,目前猪场的沼气池是使用水泥建造,造价高达600元/m3,比黑膜耐用。据悉,黑膜仅需要65元/m3-100元/m3左右。政府有相关的环保补贴,大概有20万左右。实际上可以用于前期的工程启动。

4、沼气后阶段

周楚群介绍目前信发畜牧在饶平新建有一500头母猪的场,采用水泡粪的饲养模式,固液分离机将粪便与液体分开,粪便由农户拉走,发酵后的沼液用于猪场内的果林。这样的方式完全可以解决猪场环保的问题,前期的整体投入在90万左右。

而如果采用工业化处理方式,投资成本会大幅增加。据了解,广东某600头母猪场将沼气发酵后产生的沼渣进入好氧池进行曝气处理,处理后的污水进入臭氧机进行电解处理,最终降低其中的COD和BOD,达到排放标准,据该场总经理介绍整套处理设备总投资170万,经过处理后的污水排入鱼塘以及种植果树、桉树等植物。

 

1000头母猪规模场

1、基础模式

该基础猪场不少已采用漏缝地板+水泡粪/干清粪模式,在猪栏基建上投资巨大。

2、沼气前阶段

部分千头母猪规模场开始采用隔渣池、酸化池等流程。但也有猪场因为沼气池容量够大,省却了该环节。如佛山市高明区丞祥农牧有限公司原先建有2000m3沼气池,新扩建黑膜沼气池15000m3,容量增大6倍多,导致原先配置的3台固液分离机也处于闲置状态。

3、沼气阶段

千头母猪规模猪场年出栏达2万头,原有的钢筋混凝土结构沼气池容量普遍处理能力不足,不少在近2年内新增了黑膜沼气池。

多数猪场均为计算沼气发电折算效益,表格实例发电折算费用分别为3万元/月、7200元/月,已能够实现收回部分投资成本的作用。

4、沼气后阶段

猪场采用的污水排出工艺、沼气池容量、鱼塘面积决定了该工艺的不同。

据广东省农业环保与农村能源总站高级工程师陈家欢介绍说,若配套的鱼塘有限,有没有地方开发鱼塘,可在后处理增加好氧处理,总投资约增加60万元,但是能耗高、运行成本高。

但总体趋势是,随着大容量的黑膜沼气池的普及,好氧池、净化池等后续沉淀、净化流程也趋于简化。

 

3000头母猪以上超大规模场

1、污水排出模式

水冲粪为主。但干清粪成为畜牧部门主推工艺。

2、沼气前阶段

广东源丰农业有限公司总经理孙奕南认为,理论上猪场应该建设3个隔渣池,每天使用一个,每个池子保证2-3天的贮存容量。交替使用,可以防止堵塞问题的发生。而且隔渣池建设比较简单,不需要造价高的钢混结构,一般造价100元/立方即可满足需要。猪场不宜省略隔渣池,因为固体可溶物太多的话,发酵难度会很大,会降低发酵时间,也会有损沼气池使用寿命,保养好的池子使用10年都没问题。

如果猪场有地形落差,隔渣池沉淀效果良好,可以不需要固液分离机了,固液分离机适合地形落差小需要动力搅拌的猪场,这一点对于3000头母猪左右的规模猪场降低成本很重要。“固液分离机也不是十全十美,搅拌过程中产生的一部分固体溶解在水中,再分离会比较困难。所以应尽量在隔渣池阶段处理好污水。如果隔渣池有地形落差,效果会理想很多。

不少猪场没有配备酸化池,或者不清楚酸化工艺概念。水解酸化是厌氧发酵的前半段,沼气池的厌氧反应也同样需要经过水解酸化、产酸、产甲烷。水解酸化分离出来的目的一般都是为了利用其产生的断链大分子有机物的目的,提高废水的生化性,可以有效提高沼气池的发酵效率。所以建议猪场在经粪污进行固液分离后,再进行粪渣的酸化处理。

3、沼气阶段

沼气池容量有,和粪污水的量有关系。最少要求有7天的时污水停留时间。环保局环评水利停留不到7天,是过不了环评的。很多猪场都有沉积的问题,原因是排污量和实际处理能力不匹配。

而采用黑膜沼气池、红泥沼气袋工艺,其容量是传统的钢混结构USR工艺的10倍左右,因为停留时间更长。但该类工艺最大限制条件是排放出来的污泥,如果猪场空间不够用,后续净化池容量较小的话,处理生产的污泥的难度比初始排出的粪污难度还要大。污泥就像浆糊一样,很难运输。

4、沼气后阶段

好氧池又名曝气池,造价比较高,一般为400元/立方的土建费用,而且不包含曝气设备,以1万头年年出栏量计算,曝气设备大概需要10万元以上。

某农业公司在建好氧池阶段后,又创意性的建设了一条3000米长、4米宽、3米深的U型生物氧化沟,作为后续处理、综合利用的设施,在沟内种植水葫芦、睡莲等吸氮水生植物,沟边种植象草等作物,相对于挖一个鱼塘,挖沟不需要新建管道,也更适合种植作物的处理,可以实现重复利用。后处理阶段,用净化池、好氧池、氧化沟、甚至臭氧机等等,作用都是相当于净化池,为了使污水排放达标,否则不能通过环评。用这么多池子,实际上还是延续了工业方式处理农业面源粪污的思路。欧美国家养猪也不怎么挣钱,2014年一头猪的粪污却能创造8-10美元的效益。国内粪污处理流程在充分发挥粪污的经济效益上还不到位。孙奕南说。