基于氮平衡的种养结合沼液资源化利用研究（四） 用研亚热带湿润性气候

2工程案例验证

选取江西省江西正合生态农业有限公司的基于结合究南英垦殖场规模化沼气发电工程(SBPGP)作为案例，验证经济性消纳模型的氮平可行性。

该工程位于江西省新余市渝水区罗坊镇(N27°49'24．27″，衡的化利E115°06'50．27″)，种养沼液资源属于南方平原地区，用研亚热带湿润性气候，基于结合究气候温和，氮平雨量充沛。衡的化利工程通过建立收储运体系及对周边30km范围内养殖场全量化处理模式，种养沼液资源集中处理区域内年出栏生猪40万头的用研养殖场粪污。工程设计使用寿命为20年，基于结合究采用全混合式厌氧反应技术(CSTＲ)，氮平日处理沼液1 000 t，衡的化利处理后沼液供应周围农田使用。种养沼液资源工艺流程:中温(35℃)发酵，用研进料总固体含量(TS)约6%，水力停留时间(HＲT)约20天，如图4所示。

通过实地走访当地种植和养殖专业户，对当地农业种植参数进行调研。周围农田以种植水稻等粮食作物为主，经济作物以新余蜜桔、新余黄花梨等为主。

对该工程实地调研，确定当地道路弯曲系数τ取1．5，运输成本P为7元/km·m3。沼液在运输过程中的折损系数θ根据经验选取0．1。对沼液进行取样检测，经发酵和固液分离后的沼液原液中N含量为4．1 kg/m3。

由此，得到该沼气工程及其周边农业状况相关参数，如表1所示。

通过对Ｒbsa拟合得到保证氮平衡的条件下，该区域沼液资源化最小半径是Ｒbsa=3．18km，沼液消纳范围在31．94km2左右。由此可知，为消纳SBPGP在运行过程所产生的沼液资源，防止资源浪费和环境二次污染，需要在工程周边配置面积在Ｒbsa=3．18km的土地对沼液进行消纳处理。此时沼液的资源化利用效率最高，沼液的经济消纳水平最高，种养循环效率最强，经济与农业的耦合作用最强，沼气工程在运行过程中可获得最大经济效益。

3拟合结果验证

通过利用消纳区域内作物对N需求量对模型进行验证。消纳区域主要以梨、橘子和水稻为主要种植作物，也作为主要的N元素吸收源，分布状态如图5所示。

根据田间调查的种植系数和收获系数，已知消纳区域内单位面积N元素需求量为n=147．5t/km2。由田间土肥施用公式可以计算出若该区域完全由液提供氮资源，需要提供115．12万t沼液。

可以认为:在此条件下，沼液资源利用效率和经济消费水平最高，种植周期效率和经济与农业的耦合效应最强，沼气项目的运行能够获得最大的经济效益。

4结论

1)由资源化可行性研究数据，完善了沼气工程投资金额和处理规模之间的非线性关系，可为后续沼气工程经济性估算和完善沼气工程规划工作提供相应参考。

2)对模型的拟合，得到Ｒbsa沼液经济性消纳模型。对沼气工程运行过程中所产生沼液的经济性消纳面积规划时，消纳范围满足Ｒbsa，可得沼液的消纳效率最高，沼液的经济消纳水平最高，工程收益最大。通过分析模型可知:沼液经济性消纳半径主要与运输成本P、沼液的N含量和道路弯曲系数τ等工程规模系数具有较强相关性，当地农业生产状况和工程回收期等客观影响因素也会对Ｒbsa的选取有一定影响，但影响程度较小;Ｒbsa的选取不依赖于工程投资金额和处理规模本身，而与其非线性关系有关。

3)基于对江西省南英垦殖场规模化沼气发电工程(SBPGP)的沼液经济性消纳半径计算，判断出处理年出栏量在40W头生猪的沼气工程所产生的沼液，其消纳范围在31．94km2左右。

5讨论

循环农业将会是未来农业发展的主要趋势，构建高效的循环农业发展模式逐渐成为农业研究的重点，而沼液等处理养殖废弃物后的附属产物的高效处理一直是制约循环农业发展的源头。笔者以经济学为基础，结合工程操作手段，拟合沼液的经济性消纳模型，谋求一种高效的沼液处理方式，实现高效的资源化利用。沼液经济消耗量的计算与规划，加强了种植与养殖的关系，增进了种植业与养殖业之间的耦合作用，使循环农业的发展可以在经济性的指导下进行发展，为循环农业项目规划和经济性评价提供一定研究基础，利用农业经济手段加快了种植业与养殖业的循环一体化进程，在一定程度上丰富了农业经济学和农业环境科学的研究内容。沼气工程经济规律的拟合，完善了沼气工程经济学内容，为沼气工程经济评估和沼气工程建设规划提供了计算基础。

声明：本文所用图片、文字来源于《农机化研究》2020年1月，版权归原作者所有。如涉及作品内容、版权等

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