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摘要以淮南鸡粪秸秆混合原料沼气工程为例，重点对该工程的经济、环境和社会效益进行分析。结果表明，该工程各项财务盈利能力指标较好。工程的实施将大力推进沼气发展和新农村建设，成为生态农业发展的重要途径，综合效益显著，值得大力推广。
关键词秸秆；鸡粪；沼气；效益分析
中图分类号S216.4文献标识码
A文章编号0517-6611（2017）30-0191-02
AbstractTaking Huainan biogas project for chicken manure mixed with straw as an example，the economic，ecological and social benefits from biogas project were analyzed.The results showed that the financial profitability of the biogas project was feasible.This project will promote the new countryside construction.Furthermore，it is an ideal way for the ecological agriculture development.Thus，this model is worth popularizing due to the good comprehensive benefit.
Key wordsStraw；Chicken manure；Biogas；Benefits analysis
秸秆是重要的清洁可再生能源，据统计资料显示，2015年我国主要农作物秸秆理论资源量为10.4亿t，可收集资源量为9.0亿t，秸秆综合利用率为80.1%[1-2]。秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，富含大量的碳（C）、氮（N）、钾（K）、磷（P）、微量元素等营养成分，可作为土壤有机肥原料[3]。大量研究指出，秸秆和畜禽粪便混合发酵能有效解决畜禽污染和秸秆过剩问题[4]，逐渐成为秸秆综合利用的重要模式之一。笔者以淮南秸秆鸡粪混合原料沼气工程为例，重点分析工程的经济、环境和社会效益。
1工程概况
工程所在地为安徽淮南毛集实验区，全区农作物秸秆年产量达13万t，秸秆结构性过剩问题是制约区域现代农业可持续发展的瓶颈。同时，淮南麻黄鸡养殖厂规模将达40万只，如果处理不当，产生的大量粪污将对周边农村生活和生产环境造成影响[5]。
该工程以鸡粪和秸秆为原料，采用中温无沼液外排的高浓度湿发酵工艺，发酵料液总固体物（TS）浓度为10%～20%，池容产气率≥1.2 m3/（m3·d），厌氧消化率75%～85%；产生的沼渣作为有机肥原料，沼液回流利用達到零排放。工程建成后，年产沼气43.8万m3，有机肥约650 t，为养殖场和附近农户提供生产生活用能，同时减少粪污和秸秆对周边环境的污染。
2工程原理工艺
2.1沼气特性
沼气是一种混合气体，主要成分是甲烷（CH4），通常占总体积的50%～70%；其次是二氧化碳（CO2），约占总体积的25%～40%[6]。CH4的热值很高，达到36 840 kJ/m3，CH4完全燃烧时产物为二氧化碳和水，并释放出热能，是一种清洁燃料。由于沼气中CH4含量的不同，沼气的发热值在20 930～25 120 kJ/m3，抗爆性能好[7]。
2.2工程工艺
工程的工艺流程如图1所示，鸡粪和秸秆（粉碎至5 cm）投入预处理和调质一体化装置完成原料的预处理后，采用无沼液外排的高浓度湿发酵工艺进行厌氧发酵。厌氧发酵产生的沼气经脱水、脱硫净化装置后，进入输气管道用于养殖场和附近农户生活用气。沼气通过储气柜和高压储罐储存，以保证供气的稳定性；产生的沼渣经固液分离后，用于有机肥料的生产。
2.3工程主要构筑物和设备
该工程主要构筑物有：厌氧发酵罐、鸡粪集料池、秸秆原料库、原料预处理池、沼液池、沼气净化间、控制室、有机肥加工车间、有机肥仓库等（图2）。
该工程主要设备有：粉碎机、进料器、出料器、脱硫塔、脱水塔、搅拌器、潜污泵、贮气柜、高压储罐等。
3效益分析
3.1经济效益分析
工程预算总投资460.00万元，其中土建工程143.70万元、仪器设备268.00万元；工程建设其他费用22.20万元；工程建设预备费26.10万元（不计涨价预备费）。项目计算期为10年，其中建设期为1年，投产后第1年达到设计能力的70%，投产后第2年达到设计能力的100%。
工程建成后年产沼气量为43.8万m3，按1.8元/m3计，年收入为78.84万元；年产沼渣肥650 t，按920元/t计，年产值为59.80万元。工程建成后达产年年总收入138.64万元。
按照《建设项目经济评价方法与参数》的计算方法[8]，该工程全部投资财务内部收益率（EIRR）为8.99%，超过设定的8%财务基准收益率；该工程全部投资财务净现值（ENPV）大于0（21.17万元）；该工程投资回收期（Pt）经计算为7.88年（含建设期1年）；该工程总投资收益率（ROI）为6.73%。
同时，通过盈亏平衡分析，该工程生产能力达到设计能力的63.02%，即可实现保本经营，达到当年的盈亏平衡。以销售收入、经营成本和固定资产3个因素为例，通过增加或减少10%、5%的单因素变化，对EIRR指标进行敏感性分析（图3）。分析结果表明，销售收入和固定资产的变动对EIRR指标影响最大，而经营成本的变动影响相对较小。
综上，从工程的财务评价的各项指标来看，该工程各项财务盈利能力指标较好。 3.2环境效益分析
3.2.1提供清洁能源。
沼气是优质清洁的生活燃料，是实现农村燃气化的有效途径。沼气的使用可减少环境污染，提高生活质量[9]。工程建成后为养殖场和附近农户提供稳定持续的燃气供应。
3.2.2改良土壤，增加农田肥力，减少农药污染。
沼渣是沼气发酵后剩余的固体物质，富含有机质、腐殖质、多种氨基酸、酶类和有益微生物[10]；同时可使土壤质地疏松、保墒性能好、酸碱度适中，能起到改良土壤的作用[8]。另外，沼渣是緩速兼备、安全高效的有机肥料，可用于天然果树园林和项目区农业生产，满足作物生长的需要[9]，有效提高农作物的质量和产量。
3.2.3改善生态环境。
沼气不仅是低碳清洁能源，而且在生产过程中利用各种有机废弃物，减少大气污染物和温室气体的排放[10]。对提高空气质量、改善生态环境、促进农业的可持续发展发挥积极作用。
3.3社会效益分析
据估算，工程建成后年产沼气43.8万m3，可替代312.84 t标准煤。农户利用沼气做饭，每月费用约30元，如用液化石油气则需80元左右，大大减轻居民的经济负担。
秸秆鸡粪的收购、储存、运输、发酵等过程均需要大量劳动力，工程建设能够提供就业机会，增加农民收入，促进农村经济发展。
畜禽粪污经过厌氧发酵处理后，抑制了有毒有害病菌的生长，有效地改善了养殖场周围的环境卫生[11]。
4结论
从经济效益分析结果来看，总投资收益率为6.73%；全部投资财务内部收益率为8.99%；财务净现值为21.17万元；全部投资回收期为7.88年，含建设期1年。该工程各项财务盈利能力指标较好。
从环境社会效益来看，通过工程实施，在高效利用秸秆的同时处理养殖污染，并提供清洁能源和有机肥，实现农业废弃物的内部循环，带动农业循环经济模式的发展，促进农业和畜禽养殖可持续发展。
秸秆鸡粪产沼气是资源—产品—废弃物—再生资源，变废为宝的生态经济循环模式，实现经济、环境和社会效益的有机结合，能够促进资源节约型、环境友好型的新农村建设，在沼气工程建设和资源循环利用工程中具有很好的参考价值和推广作用。
参考文献
[1]
韦茂贵，王晓玉，谢光辉.中国各省大田作物田间秸秆资源量及其时间分布[J].中国农业大学学报，2012，17（6）：32-44.
[2] 国家发展改革委办公厅，农业部办公厅.关于印发编制“十三五”秸秆综合利用实施方案的指导意见的通知[A].2016-11-24.
[3] 季立仁，李布青，葛昕.鸡场沼气工程设计若干问题的探讨[J].中国沼气，2016（1）：68-71.
[4] 赵玲，王聪，田萌萌，等.秸秆与畜禽粪便混合厌氧发酵产沼气特性研究[J].中国沼气，2015，33（5）：32-37.
[5] 马泉智.畜禽粪便沼液预处理及磷酸铵镁法回收磷的研究[D].北京：中国地质大学（北京），2013.
[6] 黄丞.沼气脱硫脱碳系统设计及工艺研究[D].哈尔滨：东北农业大学，2014.
[7] 李布青，葛昕.秸秆沼气工程设计若干问题的探讨[J].安徽农业科学，2015，43（5）：354-357.
[8] 国家发展改革委，建设部发布.建设项目经济评价方法与参数[M].北京：中国计划出版社，2006.
[9] 李布青，代学猛，代永志，等.农作物秸秆厌氧发酵制沼气工程设计研究[J].安徽农业科学，2015，43（9）：268-270.
[10] 李子富，余敏娜，范晓琳.德国沼气工程现状分析[J].可再生能源，2010，28（4）：141-144.
[11] 张燕，王惠生，王清，等.以沼气为纽带的农业模式效益分析：以牛家峪村为例[J].农机化研究，2012，34（8）：187-191.
关键词秸秆；鸡粪；沼气；效益分析
中图分类号S216.4文献标识码
A文章编号0517-6611（2017）30-0191-02
AbstractTaking Huainan biogas project for chicken manure mixed with straw as an example，the economic，ecological and social benefits from biogas project were analyzed.The results showed that the financial profitability of the biogas project was feasible.This project will promote the new countryside construction.Furthermore，it is an ideal way for the ecological agriculture development.Thus，this model is worth popularizing due to the good comprehensive benefit.
Key wordsStraw；Chicken manure；Biogas；Benefits analysis
秸秆是重要的清洁可再生能源，据统计资料显示，2015年我国主要农作物秸秆理论资源量为10.4亿t，可收集资源量为9.0亿t，秸秆综合利用率为80.1%[1-2]。秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，富含大量的碳（C）、氮（N）、钾（K）、磷（P）、微量元素等营养成分，可作为土壤有机肥原料[3]。大量研究指出，秸秆和畜禽粪便混合发酵能有效解决畜禽污染和秸秆过剩问题[4]，逐渐成为秸秆综合利用的重要模式之一。笔者以淮南秸秆鸡粪混合原料沼气工程为例，重点分析工程的经济、环境和社会效益。
1工程概况
工程所在地为安徽淮南毛集实验区，全区农作物秸秆年产量达13万t，秸秆结构性过剩问题是制约区域现代农业可持续发展的瓶颈。同时，淮南麻黄鸡养殖厂规模将达40万只，如果处理不当，产生的大量粪污将对周边农村生活和生产环境造成影响[5]。
该工程以鸡粪和秸秆为原料，采用中温无沼液外排的高浓度湿发酵工艺，发酵料液总固体物（TS）浓度为10%～20%，池容产气率≥1.2 m3/（m3·d），厌氧消化率75%～85%；产生的沼渣作为有机肥原料，沼液回流利用達到零排放。工程建成后，年产沼气43.8万m3，有机肥约650 t，为养殖场和附近农户提供生产生活用能，同时减少粪污和秸秆对周边环境的污染。
2工程原理工艺
2.1沼气特性
沼气是一种混合气体，主要成分是甲烷（CH4），通常占总体积的50%～70%；其次是二氧化碳（CO2），约占总体积的25%～40%[6]。CH4的热值很高，达到36 840 kJ/m3，CH4完全燃烧时产物为二氧化碳和水，并释放出热能，是一种清洁燃料。由于沼气中CH4含量的不同，沼气的发热值在20 930～25 120 kJ/m3，抗爆性能好[7]。
2.2工程工艺
工程的工艺流程如图1所示，鸡粪和秸秆（粉碎至5 cm）投入预处理和调质一体化装置完成原料的预处理后，采用无沼液外排的高浓度湿发酵工艺进行厌氧发酵。厌氧发酵产生的沼气经脱水、脱硫净化装置后，进入输气管道用于养殖场和附近农户生活用气。沼气通过储气柜和高压储罐储存，以保证供气的稳定性；产生的沼渣经固液分离后，用于有机肥料的生产。
2.3工程主要构筑物和设备
该工程主要构筑物有：厌氧发酵罐、鸡粪集料池、秸秆原料库、原料预处理池、沼液池、沼气净化间、控制室、有机肥加工车间、有机肥仓库等（图2）。
该工程主要设备有：粉碎机、进料器、出料器、脱硫塔、脱水塔、搅拌器、潜污泵、贮气柜、高压储罐等。
3效益分析
3.1经济效益分析
工程预算总投资460.00万元，其中土建工程143.70万元、仪器设备268.00万元；工程建设其他费用22.20万元；工程建设预备费26.10万元（不计涨价预备费）。项目计算期为10年，其中建设期为1年，投产后第1年达到设计能力的70%，投产后第2年达到设计能力的100%。
工程建成后年产沼气量为43.8万m3，按1.8元/m3计，年收入为78.84万元；年产沼渣肥650 t，按920元/t计，年产值为59.80万元。工程建成后达产年年总收入138.64万元。
按照《建设项目经济评价方法与参数》的计算方法[8]，该工程全部投资财务内部收益率（EIRR）为8.99%，超过设定的8%财务基准收益率；该工程全部投资财务净现值（ENPV）大于0（21.17万元）；该工程投资回收期（Pt）经计算为7.88年（含建设期1年）；该工程总投资收益率（ROI）为6.73%。
同时，通过盈亏平衡分析，该工程生产能力达到设计能力的63.02%，即可实现保本经营，达到当年的盈亏平衡。以销售收入、经营成本和固定资产3个因素为例，通过增加或减少10%、5%的单因素变化，对EIRR指标进行敏感性分析（图3）。分析结果表明，销售收入和固定资产的变动对EIRR指标影响最大，而经营成本的变动影响相对较小。
综上，从工程的财务评价的各项指标来看，该工程各项财务盈利能力指标较好。 3.2环境效益分析
3.2.1提供清洁能源。
沼气是优质清洁的生活燃料，是实现农村燃气化的有效途径。沼气的使用可减少环境污染，提高生活质量[9]。工程建成后为养殖场和附近农户提供稳定持续的燃气供应。
3.2.2改良土壤，增加农田肥力，减少农药污染。
沼渣是沼气发酵后剩余的固体物质，富含有机质、腐殖质、多种氨基酸、酶类和有益微生物[10]；同时可使土壤质地疏松、保墒性能好、酸碱度适中，能起到改良土壤的作用[8]。另外，沼渣是緩速兼备、安全高效的有机肥料，可用于天然果树园林和项目区农业生产，满足作物生长的需要[9]，有效提高农作物的质量和产量。
3.2.3改善生态环境。
沼气不仅是低碳清洁能源，而且在生产过程中利用各种有机废弃物，减少大气污染物和温室气体的排放[10]。对提高空气质量、改善生态环境、促进农业的可持续发展发挥积极作用。
3.3社会效益分析
据估算，工程建成后年产沼气43.8万m3，可替代312.84 t标准煤。农户利用沼气做饭，每月费用约30元，如用液化石油气则需80元左右，大大减轻居民的经济负担。
秸秆鸡粪的收购、储存、运输、发酵等过程均需要大量劳动力，工程建设能够提供就业机会，增加农民收入，促进农村经济发展。
畜禽粪污经过厌氧发酵处理后，抑制了有毒有害病菌的生长，有效地改善了养殖场周围的环境卫生[11]。
4结论
从经济效益分析结果来看，总投资收益率为6.73%；全部投资财务内部收益率为8.99%；财务净现值为21.17万元；全部投资回收期为7.88年，含建设期1年。该工程各项财务盈利能力指标较好。
从环境社会效益来看，通过工程实施，在高效利用秸秆的同时处理养殖污染，并提供清洁能源和有机肥，实现农业废弃物的内部循环，带动农业循环经济模式的发展，促进农业和畜禽养殖可持续发展。
秸秆鸡粪产沼气是资源—产品—废弃物—再生资源，变废为宝的生态经济循环模式，实现经济、环境和社会效益的有机结合，能够促进资源节约型、环境友好型的新农村建设，在沼气工程建设和资源循环利用工程中具有很好的参考价值和推广作用。
参考文献
[1]
韦茂贵，王晓玉，谢光辉.中国各省大田作物田间秸秆资源量及其时间分布[J].中国农业大学学报，2012，17（6）：32-44.
[2] 国家发展改革委办公厅，农业部办公厅.关于印发编制“十三五”秸秆综合利用实施方案的指导意见的通知[A].2016-11-24.
[3] 季立仁，李布青，葛昕.鸡场沼气工程设计若干问题的探讨[J].中国沼气，2016（1）：68-71.
[4] 赵玲，王聪，田萌萌，等.秸秆与畜禽粪便混合厌氧发酵产沼气特性研究[J].中国沼气，2015，33（5）：32-37.
[5] 马泉智.畜禽粪便沼液预处理及磷酸铵镁法回收磷的研究[D].北京：中国地质大学（北京），2013.
[6] 黄丞.沼气脱硫脱碳系统设计及工艺研究[D].哈尔滨：东北农业大学，2014.
[7] 李布青，葛昕.秸秆沼气工程设计若干问题的探讨[J].安徽农业科学，2015，43（5）：354-357.
[8] 国家发展改革委，建设部发布.建设项目经济评价方法与参数[M].北京：中国计划出版社，2006.
[9] 李布青，代学猛，代永志，等.农作物秸秆厌氧发酵制沼气工程设计研究[J].安徽农业科学，2015，43（9）：268-270.
[10] 李子富，余敏娜，范晓琳.德国沼气工程现状分析[J].可再生能源，2010，28（4）：141-144.
[11] 张燕，王惠生，王清，等.以沼气为纽带的农业模式效益分析：以牛家峪村为例[J].农机化研究，2012，34（8）：187-191.