王 宇
(武漢南茗科技有限公司,湖北 武漢 437004)
隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,養(yǎng)豬業(yè)以較快的速度向集約化方向發(fā)展,但隨之產(chǎn)生了豬場(chǎng)的環(huán)境保護(hù)、豬糞尿及豬場(chǎng)污水處理的問(wèn)題。豬場(chǎng)污水處理的最好方法是采用生態(tài)學(xué)及生物學(xué)處理,在生物學(xué)處理過(guò)程中,需要經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵。厭氧發(fā)酵過(guò)程中,污水中的有機(jī)物分解產(chǎn)生沼氣及含氮、磷等物質(zhì)。
沼氣是極好的能源物質(zhì),其熱值較高,燃燒后僅產(chǎn)生二氧化碳和水。如果豬場(chǎng)中沼氣的產(chǎn)量充足,就可以作為發(fā)電的能源。據(jù)我國(guó)的技術(shù)條件,沼氣發(fā)電仍需輔以15%的柴油,余者皆為沼氣。因此,還可以節(jié)省柴油,這對(duì)解決我國(guó)能源缺乏,改變農(nóng)村面貌,改善農(nóng)民生活質(zhì)量有重大意義。
探討利用豬場(chǎng)污水處理過(guò)程中產(chǎn)生沼氣進(jìn)行發(fā)電的可行性。以下以年出欄10萬(wàn)頭商品豬的豬場(chǎng)為例進(jìn)行分析。
污水厭氧裝置有很多類(lèi)型,可根據(jù)豬場(chǎng)規(guī)模、所要求的發(fā)酵效率及投資能力等綜合因素考慮。年出欄10萬(wàn)頭商品豬的豬場(chǎng),養(yǎng)豬規(guī)模大,污水處理量也大。因此,采用了 1 700 m3的鋼筋混凝土臥式發(fā)酵池,日處理污水可達(dá)850 m3,產(chǎn)氣量隨氣溫變化,冬季產(chǎn)氣少一些,但不低于500 m3,最高可產(chǎn)1 500 m3以上。
除發(fā)酵池(包括固液分離池、調(diào)節(jié)池)外,沼氣要經(jīng)過(guò)脫硫塔入貯氣罐,再進(jìn)入發(fā)電機(jī)系統(tǒng),為防腐蝕,輸氣管一般用塑料管比較好。
發(fā)電設(shè)備為1臺(tái)改裝后的柴油發(fā)電機(jī)(現(xiàn)增為2臺(tái)),每臺(tái)功率為100 kW。
設(shè)備投資包括:
1)發(fā)酵裝置、脫硫塔及管道共投資71萬(wàn)元;
2)貯氣罐為18萬(wàn)元;
3)100 kW發(fā)電機(jī)(包括改裝的二手55 kW柴油機(jī))8.4萬(wàn)元。
總計(jì)投資97.4萬(wàn)元。
此投資額包括污水處理及發(fā)電2個(gè)部分。按年產(chǎn)10萬(wàn)頭肥豬計(jì)算,一次性投資每頭豬僅占9.7元;分10年攤銷(xiāo),10年共生產(chǎn)100萬(wàn)頭,則每頭豬支出僅為0.97元。
本項(xiàng)目運(yùn)行至今已6年多,運(yùn)行一直良好,運(yùn)行成本較低。厭氧發(fā)酵部分全部采用自流方式,只需1人操作,發(fā)電部分也只有3人,其中包括發(fā)電機(jī)管理及維修。
沼氣發(fā)電在啟動(dòng)時(shí)要用一部分柴油,耗油量為柴油發(fā)電的15%,發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后,就不再需要柴油。6年多的運(yùn)行成本分析如下(以年計(jì)算)。
根據(jù)測(cè)算,每千瓦時(shí)電需耗用柴 油0.073 L, 按 時(shí) 價(jià) 3.3 元 / L 計(jì)算,其柴油成本為0.241元( 3.3元/L×0.073 L)。
1)按3人管理計(jì)算,年人工成本為 45 600 元。
技工 1 人,年工資 18 000 元(1 500元/月 ×12);
管理人員1人,年工資18 000元(1 500 元/月 ×12);
工人1人,年工資9 600元(800元/月×12)。
合計(jì) :45 600 元。
2)按年發(fā)電量48萬(wàn)kW·h計(jì)算,每千瓦時(shí)電人工成本為0.095元(45 600元 ÷480 000 kW·h)。
據(jù)測(cè)算,每千瓦時(shí)電耗機(jī)油0.012元。
每千瓦時(shí)電平均支出修理費(fèi)0.021元。
總計(jì)投資97.4萬(wàn)元,按10年期限攤銷(xiāo)完畢,以每年沼氣發(fā)電量48萬(wàn)kW·h計(jì)算,每千瓦時(shí)電應(yīng)承擔(dān)折舊費(fèi)用0.203元。
每千瓦時(shí)電實(shí)際成本為0.572元(0.241+0.095+0.012+0.021+0.203),其中折舊費(fèi)占總費(fèi)用的35.49%。如果將污水處理的費(fèi)用也攤銷(xiāo)一部分折舊費(fèi),則發(fā)電費(fèi)用至少可減少0.1元,發(fā)電成本則為0.472元/kW·h。在折舊費(fèi)用中,豬糞尿處理的全部費(fèi)用都計(jì)入沼氣發(fā)電之內(nèi)。實(shí)際上,沼氣發(fā)電僅是豬場(chǎng)污水處理的一種副產(chǎn)品。因此,發(fā)電成本還有很大的降低潛力,為了計(jì)算方便未將污水處理的費(fèi)用分出。
1)本文主要討論豬場(chǎng)污水處理過(guò)程中利用沼氣發(fā)電的可行性,因此,不包括污水處理的效果。本文的分析結(jié)果認(rèn)為,利用豬場(chǎng)污水厭氧發(fā)酵處理產(chǎn)生的沼氣,可作為能源進(jìn)行發(fā)電,費(fèi)用僅為0.47~0.57元/kW·h,低于國(guó)家電綱的0.6~0.9元/kW·h,而且這個(gè)費(fèi)用包括了整個(gè)豬場(chǎng)的污水處理成本,如充分發(fā)揮豬糞尿及污水產(chǎn)沼氣的潛力,成本還可降低,因此經(jīng)濟(jì)上切實(shí)可行。
2)在建立污水厭氧消化池時(shí),成本的降低空間也較大,萬(wàn)頭以下的豬場(chǎng)及農(nóng)村的小型豬場(chǎng),完全可以用其他建筑材料代替,關(guān)鍵是厭氧池要耐一定壓力,不漏氣即可。
3)利用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)改造成沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)已經(jīng)過(guò)關(guān),多個(gè)豬場(chǎng)使用結(jié)果證明這項(xiàng)技術(shù)是完全可行的。
4)多個(gè)豬場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)證明,豬場(chǎng)污水完全可以利用厭氧發(fā)酵技術(shù)處理,產(chǎn)生的沼氣可進(jìn)行發(fā)電,發(fā)電量很大程度上可滿(mǎn)足豬場(chǎng)用電需要,當(dāng)然還取決于豬場(chǎng)規(guī)模及厭氧發(fā)酵技術(shù)、原料及自然條件等。
5)豬場(chǎng)污水采用厭氧發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行處理,既可控制污染,又可產(chǎn)生沼氣供豬場(chǎng)和農(nóng)戶(hù)使用,同時(shí)降低污水處理及保護(hù)環(huán)境的成本,一舉多得,這也是建立生態(tài)養(yǎng)豬業(yè)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。