畜禽粪污资源化利用“整县推进”规划调研及可行性分析——以云南省丘北县为例

曾 锦， 鲁 艺， 李文荣， 郑 昊, 梁高飞， 衡圆圆, 徐 锐

(1.云南师范大学 能源与环境科学学院， 云南 昆明 650500； 2.丘北县农业环境保护监测站， 云南 丘北 663200)

2017年5月，国务院办公厅公开发布《国务院办公厅关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》[1]；2017年7月，农业农村部印发《畜禽粪污资源化利用行动方案(2017年～2020年)》[2]；同年，国家发展改革委员会连同农业农村部制定了《全国畜禽粪污资源化利用整县推进项目工作方案(2018年～2020年)》，欲集中央预算内投资600亿元，支持200个以上畜牧大县开展畜禽粪污资源化利用整县推进工作[3]。由此可见，随着我国社会主要矛盾的转变，人民对美好生活的需求日益强烈，国家也愈发重视生态文明建设，强力推进“创新，协调，绿色，开放，共享”的发展理念。云南省位于中国西南地区，毗邻缅甸、越南等东南亚国家，在“一带一路”战略中占有非常重要的地理位置，因此云南各个产业的发展对辐射南亚、东南亚具有显著的借鉴意义。云南具有得天独厚的生物资源，自然环境条件优越，在经济高速发展的当下，提出了争做生态文明建设排头兵的规划[4]，并于2017年12月印发了《云南省推进畜禽养殖废弃物资源化利用工作方案》[5]，该方案立足于云南省实际省情，在国办意见基础上进行了内容创新，强调以国家级畜牧大县和省级畜牧产业重点县为整县推进的重点突破对象。而云南省丘北县作为全国畜牧业生产大县、全国生猪外调大县，属于国家发展改革委员会、农业农村部在整县推进项目中的重点支持对象。丘北县每年因畜牧业发展产生大量的畜禽粪污，保守估计达1000多万吨(含冲洗水)，如果这些粪污得不到资源化的利用，既是对有效资源的一种浪费，更可能对当地居民的生产生活环境造成日益显著的污染，从而影响当地旅游产业的发展，进而影响到整个丘北县的经济发展。因此，在丘北县实施畜禽粪污资源化利用整县推进项目既具有良好的政策基础，同时也满足现实需求，因此对丘北县畜禽粪污资源化利用“整县推进”项目进行规划调研及可行性探索分析十分有必要也十分有意义。

1 丘北县畜禽粪污排放及资源化利用现状调研

1.1 研究区概况

丘北县位于云南省东南部，文山州西北部， 在103°34′-104°45′E，23°45′-24°28′N，属于中亚热带高原季风气候，四季温差小、干湿季分明，光照充足，年平均气温为16.7℃，年平均降雨量1143.3 mm，有国土面积5038平方公里，其中耕地面积182万亩，林地面积453.86万亩[6]。丘北县全县辖3个镇9个乡101个村民委(社区)1265个自然村，总人口48.95万人，农业人口占总人口的88%[6]。丘北县自然条件优越，有着丰富的土地资源、生物资源、矿场资源和水资源，普者黑风景区作为国家4A级旅游区、国家湿地公园，大大地促进了丘北县的经济发展(见图1)。

图1 丘北县地理位置图

丘北县是全国畜牧业生产大县，于2012年成为全国生猪外调大县，于2017年标准规模化畜牧养殖户突破3000户，畜禽养殖业发展迅速。丘北县近六年来的畜牧业生产情况如图2～图5所示，畜禽养殖量整体呈稳步增长趋势。据统计，2012年～2017年全县生猪存栏增长68.94%，生猪出栏增长9.11%；大牲畜存栏增长66.85%，其中肉牛存栏增长74.07%，肉牛出栏增长65.26%；羊存栏增长10.94%，羊出栏增长12.58；家禽存栏增长15.70%；家禽出栏增长21.01%。丘北县六年来总体实现畜牧业产值增长40.96%，农民人均畜牧业纯收入增长66.67%，畜牧业发展已经成为丘北县经济发展的重要组成部分。

1.2 畜禽粪污排放状况

近年来，丘北县以自身资源为基础，充分发挥产业优势，大力发展畜牧业，助力脱贫攻坚、精准扶贫，不断通过政策扶持、技术培训等措施，优化公司+基地+合作社+农户饲养模式，加快推进丘北县畜牧业向区域化布局、规模化养殖转变，养殖效益稳步增加。然而丘北县在畜牧业产业经济高速发展的同时，产生了大量亟待处理的畜禽粪污，畜禽粪污产生量随着养殖规模的扩大、养殖数量的增加而不断增加。

图2 丘北县生猪养殖年变化情况

图3 丘北县牛养殖年变化情况

图4 丘北县羊养殖年变化情况

图5 丘北县禽类养殖年变化情况

1.2.1 养殖规模及粪污产生量

截至2017年底，丘北县生猪存栏98万头，大牲畜存栏36万头，牛存栏32.6万头，羊存栏22万只，禽存栏175万只，蛋产量1447吨，肉类总产量10267吨，畜牧业产值达174936万元，农民人均畜牧业纯收入为2000元。丘北县共有标准规模化养殖户(场)3052户，具体的畜禽养殖规模情况见表1。

表1 丘北县畜禽养殖规模情况

根据丘北县2017年畜禽存栏实际状况，参考国家环保总局的畜禽粪便排泄系数(见表2)[7]，粗略估算丘北县畜禽粪污年排放总量(见表3)。

表2 畜禽粪污排放系数 (kg·d-1)

表3 丘北县畜禽粪污年排放总量 (万t)

由表3可知，丘北县畜禽粪污年排放总量达557.99万t(不包括冲洗水)，其中由猪产生的粪污为189.58万t,约占排放总量的33.98%；由牛产生的粪污为356.97万t, 约占排放总量的63.97%; 由羊产生的粪污为3.77万t, 约占排放总量的0.68%；由禽(鸡)产生的粪污为7.67万t, 约占排放总量的1.37%。综上所述，丘北县的畜禽粪污排放主要以猪牛为主。

1.2.2 分布状况

丘北县于2018年制定完成并已实施《丘北县畜禽养殖禁养区限养区划定方案》，丘北县以普者黑风景区为核心划定畜禽养殖禁养区、限养区，以各乡镇为中心划定集中养殖区，为畜禽粪污资源化利用、减少农业面源污染奠定了坚实的基础。及时了解丘北县各乡镇具体的畜禽养殖分布状况，尤其是规模化养殖场(户)及养殖密集区的分布情况，对制定丘北县的整县推进方案十分重要。现将丘北县各乡镇的生猪养殖大户、牛羊养殖大户现有的存栏量进行统计，主要分布情况如表4所示。

表4 丘北县各乡镇主要畜禽存栏量

注：此表畜禽养殖存栏量仅统计丘北县各乡镇的生猪养殖大户、牛羊养殖大户，数据采集于2018年2月前；—为该乡镇无生猪养殖大户或牛羊养殖大户。

由表4可知，畜禽养殖大户主要集中在锦屏镇、八道哨彝族乡和树皮彝族乡，该地区畜禽养殖量相对较多，产生的畜禽粪污量大。为更加清晰地掌握丘北县畜禽养殖的地理分布状况，根据表1的统计数据，将各乡镇分为生猪密集区、牛羊密集区，如图6所示。

图6 丘北县生猪密集区、牛羊密集区分布图

1.3 畜禽粪污资源化利用总体状况及存在问题

1.3.1 总体状况

丘北县拥有适宜建设农村户用沼气池的农户达61000户，截至2017年底，建设农村户用沼气池27686口，占适宜建池户的45.4%，然而随着我国农业产业结构的调整，沼气产业的发展也迎来转型升级期[8]，新建的农村户用沼气池越来越少，丘北县农村户用沼气使用率不到建池数的40%，农村沼气池病旧现象严重。丘北县建设农村沼气乡村服务网点105个，全县的沼气用户基本被覆盖，然而目前能够维持运转的仅有5个。丘北县目前有10个养殖小区和联户沼气工程、有1个目前正在施工中的大型沼气工程，以上11个工程项目共建设厌氧发酵池总容积3250 m3，而已经建设沼气工程的标准规模化养殖户(场)占现有标准规模养殖户(场)的0.3%。丘北县内大多养殖场无沼气处理设施，猪粪处理大多采用三级沉淀，其流程缺失，效果并不理想，对环境造成的污染依然很严重；目前丘北县内无有机肥加工厂、无规模化堆肥场，建设的养殖小区和联户沼气工程也基本停运；丘北县与深圳市朗坤环境集团有限公司于2017年11月签订了5000万元的项目合作协议，项目分三期建设，预计2020年底建成投产，可以对病死畜禽、畜禽粪污以及其他废弃物进行无害化处理和资源化利用，拟设计处理能力为10t·d-1。

1.3.2 存在问题

(1)丘北县畜禽养殖从农户个体化向集约化、规模化转变，农村户用沼气池原料短缺[9]，废弃、病旧现象突出。

(2)缺乏完善的建后服务市场机制框架。沼气池能否运营良好，“三分靠建池，七分靠管理”，普通沼气用户缺乏专业的管理技术，而丘北县现有的农村沼气服务体系又运营困难。

(3)丘北县畜禽养殖量大，规模化养殖场多，分布范围广，然而目前畜禽粪污的处理大多停留在原始阶段，资源化利用程度低、对环境污染大，缺乏科学统一、因地制宜的规划处理。

(4)丘北县是全国生猪外调大县，许多农户与公司达成合作，形成“代养”模式，即由公司提供猪苗，农户通过饲养管理仅赚取饲养费。而迫于环保的压力，部分农户不得不新建相关的粪污处理措施，资金花费较大，因此畜禽粪污的处理已经成为广大“代养”农户的“心头病”。

(5)资金投入不足。财政和政策支持力度不够,规模化养殖场(户)对中小型沼气项目的申报积极性不高，项目投资较大，但在使用过程中的直接经济效益并不明显。

2 整县推进项目模拟分析

2.1 整县推进的总体目标与实施路径

拟制定的丘北县整县推进畜禽粪污资源化利用项目建设方案，始终坚持以企业为主体、政府支持、市场化运作的方式，实施“源头减量+过程控制+末端利用”的运行机制[3]，参考畜禽养殖废弃物资源化利用技术及推广模式[10]，以种养一体化为原则，大力发展农牧循环经济。畜禽粪污就近就地消纳利用，形成具有鲜明特色的畜禽粪污资源化利用模式，实现全县范围内畜禽粪污资源化利用、有机肥替代化肥、解决农业面源污染问题。通过项目实施，预计使丘北全县畜禽粪污资源化利用率达到90%以上，其中规模养殖场产生的粪污资源化利用率达到100%。

2.2 建设内容及规模

6000 m3沼气工程1个、年产5万t有机肥加工厂1个、年产1万t有机肥加工厂1个，500 m2堆肥场2个，1000亩的粪水肥料化利用示范基地[10]，1000亩的粪便垫料化利用示范基地[10]，1000亩的沼液沼渣三七种植示范基地。

2.3 建设目标

该项目拟对丘北县规模化畜禽养殖场(户)产生的畜禽粪便进行集约化处理、资源化利用，以种养一体化为原则，大力推进有机肥的生产、加工、使用，构建粪水肥料化使用示范基地、粪便垫料化使用示范基地以及沼液沼渣三七种植示范基地等，通过多种能源利用模式，优势互补，在实现环保的同时增大养殖户(场)的经济效益。

针对各乡镇养殖分布情况，本项目建设主要实现以下目标，项目建设区域分布如图7所示：

(1)拟在八道哨彝族乡和锦屏镇交界处建设1个6000 m3沼气工程，并建设1个有机肥加工厂。

(2)拟在蛋禽存栏10000羽以上的养殖场建堆肥场1个、有机肥加工厂1个。

(3)拟在新店、舍得等养殖密集区建立合适的堆肥厂(区域粪污处理中心)1个。

(4)拟在官寨乡、曰者镇建立粪水肥料化利用示范基地。

(5)拟在温浏乡、平寨乡实施粪便垫料化利用示范基地。

(6)拟在距离沼气工程的合适范围内建沼液沼渣种植示范基地1个。

(7)规模化养殖场(户)粪污处理设施建设的配套与升级。

2.4 工艺模式选择

(1)沼气工程工艺类型：能源生态型，采用厌氧+还田模式(厌氧消化工艺：粪污水，完全混合式厌氧反应器(CSTR))。

(2)堆肥工艺类型：便捷高效型，采用高温好氧堆肥。

(3)有机肥加工工艺类型：经济适用型，高温好氧+沼气发酵。

(4)粪水肥料化利用工艺类型：节约环保型，氧化塘储存，需配套建设粪水输送管网或购置粪水运输车辆。

图7 项目建设区域分布图

(5)粪便垫料化利用工艺类型：循环利用型，固液分离+好氧发酵。

2.5 资金需求估算

根据项目建设目标，资金需求估算如下：

(1)6000 m3沼气工程1个：2400万元。

(2)有机肥加工厂2个：1000万。

(3)堆肥厂2个：1800万。

(4)粪水肥料化利用示范点1个：100万元。

(5)粪便垫料化利用示范点1个：100万元。

(6)沼液沼渣种植示范基地1个：100万元。

(7)规模化养殖场(户)粪污处理设施建设的配套与升级：1000万。

该项目总投资为6500万元，其中申请中央资金3500万元，占总投资的53.85%；地方配套资金1000万元，占总投资的15.38%；企业自筹资金2000万元，占总投资的30.77%。

2.6 经济效益估算分析

该项目建成后，经济效益估算如下。

2.6.1 收入分析

沼气：年产沼气197.1万m3，沼气价格按照集中供气1.0元·m-3计算，每年可获经济效益197.1×1.0万元=197.1万元，共计：197.1万元。沼肥：年产沼液360 t×365 d=13.14万t，年产沼渣40 t×365 d=1.46万t。按每吨沼渣100.00元，每吨沼液10.00元计，年产值277.4万元。

有机肥：年产有机肥6万t，按每吨有机肥800元，年产值4800 万元。

收入总计：5274.5万元。

2.6.2 运行费用分析

人工费：3000元·人月-1×45人×12月=162万元·年-1。

水电费：10.2吨水·天-1×2.0元·吨-1×365天+2265.73度电·天-1×0.60元·度-1×365天=50.36万元·年-1。

折旧费：土建工程折旧费按30年计算，残值为3%，设备折旧按15年计，残值为3%，则年折旧费=2279万元·年-1×(1-0.03)/30+2331×(1-0.03) /15=224.43万元·年-1。

维修费：按设备购置及安装费的 1%计算，年维修费= 2681万元·年-1×1% =26.81万元·年-1。

工程运行费用总计：463.6万元。

(3)净收入计算

年净收入=5274.5-463.6万元=4810.9万元。

2.7 小结

丘北县禽粪污资源化利用整县推进项目的实施，除了会产生非常良好的社会效益和生态效益外，整个项目的经济效益也比较明显，静态投资回收期预计为1.35年。以上数据分析仅基于项目模拟，提供一定的参考，丘北县整县推进具体实施方案仍需进一步商讨。

3 结论与展望

现阶段丘北县畜禽粪污资源化利用比例严重偏低，资源化利用技术与模式相对比较单一，大多粪污资源化利用项目的效率偏低甚至已经停滞，未能充分发挥其效益。然而，丘北县拥有着良好的经济社会发展状况，自然条件优越，区位优势明显。因此，在丘北县实施畜禽粪污资源化利用整县推进项目是完全可行且有必要的，符合农业可持续发展原则，遵循了“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念，符合丘北县的实际发展需求，能够很好地解决丘北县众多规模化养殖户(场)的后顾之忧，并带动地方经济的发展。当下的丘北县应紧抓时代机遇、政策红利，积极申报全国畜禽粪污资源化利用整县推进项目，争取早日拿到试点县名额。而未来，丘北县在成功实施整县推进项目后，可结合清洁发展机制(CDM)，把整县推进项目申报成碳金融项目，通过碳汇交易，不断完善项目的建后服务市场机制框架，进一步增强项目的生命力和可持续性。