沼气工程——农业废弃物经济效益治理 当前位置:首页成果转化

方案详述(T2016100094)


一. 技术背景

中国的农业沼气工程主要是处理畜禽粪便及其冲洗污水,也有极少部分是处理农作物秸秆与畜禽粪便的混合原料。 

由于中国近十年畜牧养殖发展很快,土地资源紧缺,种、养不匹配的问题日趋突出,畜禽粪便排放总量远远超过环境承载能力。中国政府希望通过沼气工程建设项目的实施,基本解决重点区域畜禽养殖场对周围环境的污染问题,改善项目实施区农业生产和人民生活的环境质量。因此,中国沼气工程要发挥多功能的作用(生产能源、综合利用及环境保护等),这使得沼气工程的工艺技术比较全面发展,但由于未有实施热电联用,所产生的沼气在冬季大部分用于发酵原料的增温和装置的保温,甚至有的工程出现能量入不敷出。因此,沼气工程常年运行稳定性差,经济效益低。

 

二. 技术方案概述

中国处理农业有机废弃物的沼气工程很有特色。根据不同的养殖规模、环境容量、土地资源条件和污水排放标准等条件,处理农业有机废弃物的沼气工程按沼液的出路形成了各种适宜模式,其中最有代表性的模式是: 综合利用型沼气工程, 即沼气工程周边配套有较大面积的作物农田、 鱼塘、植物塘等,能够就地消纳沼气发酵的残留物(沼液),沼气工程成为生态农业园区的纽带,上承养殖业,下联种植业,促进了农业种、养一体化,降低了种植和养殖业的生产成本,废弃物真正实现了零排放。由于不需要对沼液进行深度处理,系统工程比较简单,投资和运行成本均较低,是一种最为经济的工程模式。

而本项目模式为:沼气用于发电,沼气发酵后的残留物(沼液)经储肥池贮存几十天后,直接由拖拉机罐车运输到田间进行喷灌,亦或以还田为主,剩余的沼液实行固液分离,脱水后的沼渣制成有机固体肥料,清液按工艺要求部分循环回流入沼气池,部分经灭菌处理后用作畜舍的冲洗水或再经过深度处理后排放。

应用范围:中国处理农业有机废弃物的沼气工程由于相对规模小,又远离城镇,产生的沼气仅有少量用于发电和集中供气(沼气发电用气量约占总产气量的2.53%,集中供气约占总产气量的1%左右),大量的沼气用于养殖场自身的生产、生活燃料。本项目希望系统工程中的资源与能源转化效率都比较高。

市场前景:中国的农业沼气工程主要是处理畜禽粪便及其冲洗污水,也有极少部分是处理农作物秸秆与畜禽粪便的混合原料。

目前技术所处阶段:我们这套系统的农业沼气工程所处理的有机废弃物比较广泛,如:畜禽粪便、青贮饲料、过期的残粮、厨余残渣、生活有机垃圾、动物屠宰的废弃物、农副产品加工的废弃物等,或由上述几种有机废物混合构成。沼气工程的厌氧消化工艺是根据处理规模、发酵原料的性质和浓度以及发酵温度等因素选择的。发酵料液TS浓度为8%10%,采用完全混合式中温厌氧消化工艺(CSTR)居多;TS浓度10%20%,牛粪或有机垃圾采用塞流式中(高)温厌氧消化工艺(HCPF);TS浓度≥30%,采用中温半干式厌氧消化工艺;全秸秆采用中温干式厌氧消化工艺。由于实施热电联用(依靠发电余热给厌氧消化装置增温、保温),即使在冬季环境气温低至-20℃,处理农业有机废弃物的沼气工程仍然运行良好,中温装置产气率1.21.8 m3/m3.d),高温装置产气率2.03.0m3/m3.d),经济效益显着。

 

三. 效益分析

  • 工程投资预算表


 

项目
 

工程造价
 

直接费用
 

土建投资预算
 

335.6
 


 

设备投资预算
 

1641.3
 


 

其他直接费用
 

193.8
 


 

小计
 

1670.7
 

间接费用
 

企业管理费
 

86.9
 


 

利润
 

116.9
 


 

税金
 

57.5
 


 

小计
 

261.3
 


 

允许浮动
 

115.9
 


 

合计
 

2547.9
 

  • 经济指标                                     

名称
 

单位
 

数量
 

生产沼气
 

万 m3/年
 

55
 

可生产固态有机肥料
 

吨/年
 

5475
 

可生产液态有机肥
 

吨/年
 

18250
 

电供应
 

kWh/年
 

2880000
 

项目总投资
 

万元
 

2547.9
 

                      

  • 沼气站预期收益

沼气单价:1.5元/m3,沼气年收益:55×1.5=82.5万元

沼渣单价:500元/吨,沼渣年收益:0.5475×500=273.8万元

沼液单价:100元/T,沼液年收益:1.825×100=182.5万元

电度单价:0.5元/kWH, 电供应年收益:0.5×2880000=144万元

收益总计:682.8万元/年

总收益减去各种实用成本和维护费用大约91.7万元,总利润约591.1万元/年

附注:本项目可获世界银行贷款50%+国家政策扶持20%。

技术优势


此技术方案具有如下技术优势:

  • 资源与能源转化效率高;

  • 相比于传统技术方法,经济效益显着。

技术效果与指标


此技术方案的技术效果与指标如下:

沼气工程的厌氧消化工艺是根据处理规模、发酵原料的性质和浓度以及发酵温度等因素选择的。发酵料液TS浓度为8%~10%,采用完全混合式中温厌氧消化工艺(CSTR)居多;TS浓度10%~20%,牛粪或有机垃圾采用塞流式中(高)温厌氧消化工艺(HCPF);TS浓度≥30%,采用中温半干式厌氧消化工艺;全秸秆采用中温干式厌氧消化工艺。由于实施热电联用(依靠发电余热给厌氧消化装置增温、保温),即使在冬季环境气温低至-20℃,处理农业有机废弃物的沼气工程仍然运行良好,中温装置产气率1.2~1.8 m3/(m3.d),高温装置产气率2.0~3.0m3/(m3.d),

适用对象


此技术方案应用广泛,主要应用于农业沼气工程的有机废弃物处理,其中包括畜禽粪便、青贮饲料、过期的残粮、厨余残渣、生活有机垃圾、动物屠宰的废弃物、农副产品加工的废弃物等,或由上述几种有机废物混合构成。