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和谐发展-综合利用低品位生物质资源的建议

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    为应对环境问题和解决能源危机,世界经合组织(OECD)提出了重视和利用工业生物技术的倡议。目前许多国家制定了相关开发研究计划,生物质能有望成为具有竞争力的能源之一。

● 低品位生物质是水体污染的主要来源,太湖40%的总磷和总氮来自于此,是蓝藻频发的重要原因。如能采用适合的资源化利用技术发展生物质能源和生物质产业则可变废为宝,缓解能源和环境压力,并拉动农村经济发展。

● 我省在发展新能源方面已取得了明显成果,下一步应在全省范围内推广和运用低品位生物质资源综合利用技术,努力实现节能效益、环保效益和经济效益的三赢。

一、推广低品位生物质资源综合利用技术是节能减排的重要途径

1、未经处理的低品质生物是水体污染的主要来源

生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。依据来源的不同,生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便五大类。低品位生物质重点指农作物秸秆、禽畜粪便、生活污水和工业有机废水、城市固体废物等,这些物质正是水体污染的主要来源。例如我国养猪数量占世界51%,养殖家禽数量占世界20%以上(1头猪的粪便排放量相当于7个人,1只鸡的生化需氧量排放量相当于0。7个人),每年产生禽畜粪便约8。5亿吨,其中大部分直接排放到了水系中,导致了水体的富营养化。

2、资源化综合利用技术可以实现变废为宝

由南京工业大学开发的低品位生物质资源联产热、电、油、肥利用技术,可以系统处理农作物秸秆、禽畜粪便、生活污水和工业有机废水、城市固体废物,将低品位生物质完全转化为蛋白饲料、生物燃气、生物柴油、有机肥料,最后排放完全达标的水,实现了零排放。因此,该技术是资源化的高效综合利用技术,能将低品位生物质利用率提高至100%,而且新产出的各项能源、资源量是传统处理技术下产量的4倍,是变废为宝的重要途径。因此,在全省范围内建立一套完善的综合利用处理体系,提高低品位生物质有效利用率,并产生节能、环保和经济效益势在必行。

3、现行处理技术还达不到节能减排的要求

现在使用的低品位生物质处理技术,大多还达不到低排放、资源化和再利用的效果。如粪便自然堆沤、填埋或焚烧等方法,不仅会导致蚊蝇满天、病菌滋生,甚至会产生致癌物二噁英和高温氯腐蚀等问题。由于传统技术手段不能实现对所有低品位生物质的合理处理和转化,导致至少50%以上的低品位生物质资源被浪费。据测算,到2020年苏南和苏中农业﹑工业和生活用水的总量大约在800~1000亿立方米,相应将产生污水560~700亿立方米;此外,全省每年农作物秸秆产量约3700多万吨、畜禽粪便产量达6825万吨、城市污泥产量约200万吨、城市生活垃圾产量为898.4万吨。数量如此庞大的低品位生物质资源,对其如何处理和利用与可持续发展密切相关。

4、国内外低品位生物质综合利用概况

世界发达国家如欧盟、日本、美国对低品位生物质的处理和利用目前主要集中于生物燃气(生物燃气能有效地利用有机垃圾、人畜粪便、废弃农作物秸秆等低品位生物质原料,具备绿色、清洁、环保的特点)的开发和使用。欧盟开展了生物燃气计划;日本启动了Lotus计划;瑞典的生物燃气生产已从单纯的废物处理手段转向以供气、发电为主的能源产业,甚至开始种植专供制备生物燃气的能源作物。美国2007年推出的“微型曼哈顿计划”宗旨就是向海洋藻类要能源,目标是到2010年每天产出百万桶生物原油,实现藻类产油的工业化。此外,纽约的斯塔藤垃圾处理站采用湿法处理垃圾,回收沼气用于发电,同时生产肥料。

    我国若将禽畜粪便资源转化为生物燃气可折合超过7840万吨标煤。国内对生物燃气的开发利用起步于50年代,主要是用粪便和农作物秸秆制取沼气,而在大中型沼气工程中。更多的是将对工业废水的治理与沼气生产结合起来,虽然取得了一些成绩,但产业规模小、系统集成化低,无法适应大规模工业化的需要。2007年,内蒙古蒙牛集团建成了全球最大的畜禽类沼气发电厂,可日产沼气1.2万立方米,日发电3万千瓦时,每年可向国家电网提供1000万千瓦时的电力,还可生产有机肥约20万吨。

二、我省自主研发的综合利用技术处于国际领先水平

1、综合利用低品位生物质资源的经济效益分析

若将我校已有的技术应用于南京市浦口全区(总人口为57万),将其作为一个示范点建设,总投资预算为1。83亿元,年创造经济效益约为1。81亿元。每年可处理浦口13个污水处理厂的3万吨淤泥和附近城市生活垃圾5。48万吨,年产出沼气1800万立方,相当于标煤16。8万吨、一年减排二氧化碳20万吨、化学需氧量10万吨、氮磷1300吨

2、低品位生物质资源综合利用技术工程体系概况

进行低品位生物质综合处理需要建立5套处理工程:秸杆处理工程、沼气工程、柴油工程、光合细菌工程、有机肥料工程。科技部设在南京工业大学的国家生化中心,系统地进行了原料预处理、原料输送、高效厌氧消化、生物燃气净化储存利用技术研究,完成了植物秸秆、水生植物、人畜禽粪尿、城市生活生物质垃圾、城市污水处理厂剩余污泥等原料的预处理、厌氧发酵制备生物燃气技术研究,进行了根据原料特点、区域特点、处理要求特点的系统配套技术研究。特别是今年与美国硅谷加德绿色能源有限公司合作,提高了污水淤泥的甲烷产率,比传统甲烷沼气池效率提高30%;利用加德微生物燃料电池,直接从污水产生电力,收回50%以上的用于污水处理的电力能源。

三、关于在全省推广低品位生物质综合利用技术的建议

1、设立专项经费

建议将该项目纳入江苏省绿色能源发展计划,制定《低品位生物质能源发展规划纲要》,形成争取政策支持和经费补贴,特别是设立“低品位生物质综合利用基金”,用于支持该项目推广过程中的建设和试运行。

2、进一步建立和完善技术支撑平台

依托国家生化工程技术研究中心和江苏省工业生物技术创新中心,建立和完善该项技术的科研与应用平台。增设“低品位生物质综合利用实验室”和“生产性试验基地”,开展人员的技术培训和新技术的研发;建立咨询服务体系,利用网络、现场服务等形式进行技术咨询;建立成果推广转化部门,吸引企业参与该项成果的产业化。

3、在重点示范基础上逐渐推广

建议采用重点示范、分散建设、逐步推广的方式,在全省大力发展低品位生物质的资源化综合利用技术。具体建议为:在南京浦口区着力建设低品位生物质综合利用示范点,以十年为期,将该技术辐射至全省60个具备推广利用该技术条件的县(市、区),实现对全省低品位生物质资源的有效利用,形成社会循环可持续发展模式。在推广顺序上,建议在苏中、苏南、苏北循序进行。原因是苏中的农业、养殖业和城市化程度均比较高,相比之下苏南农业不发达、苏北城市化较低。

 

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