17.生物質綜合利用及管理對策分析-以日本生物質產業(yè)園建設為例

1、生物質綜合利用及管理對策分析作者簡介：高帥，男，博士研究生，主要研究方向為循環(huán)經濟。E-mail：。以日本生物質產業(yè)園建設為例高 帥1，朱 坦1，王 軍2、3 ，邱少男3 （1.南開大學環(huán)境科學與工程學院，天津市300071；2.青島市科學技術協(xié)會，山東青島266071；3.青島理工大學環(huán)境與市政工程學院，山東青島266033）摘要：生物質作為一種寶貴的資源，在循環(huán)經濟鏈條與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間的循環(huán)流動是一種深層次的循環(huán)，體現(xiàn)了循環(huán)經濟的減量化、再利用和資源化原則，其綜合利用是發(fā)展循環(huán)經濟，推動經濟與環(huán)境協(xié)調發(fā)展的重要內容。本文以日本生物質產業(yè)園建設為典型案例，介紹了日本政府開展生物質產業(yè)園建設

2、的實施背景和主要做法，分析了其生物質產業(yè)園建設的基本概況和發(fā)展情況，分析了我國生物質產生及處理處置現(xiàn)狀，提出了我國生物質綜合利用的主要對策。關鍵詞：環(huán)境管理學；日本；生物質綜合利用；對策Strategies on Utilization and Management of BiomassA case study on construction of Biomass Industry Park of JapanGAO Shuai1, ZHU Tan1, WANG Jun2,3, QIU Shaonan3 (1.College of Environmental Science and Engine

3、ering, Nankai University, Tianjin 300071, China；2.Qingdao Association for Science and Technology, Qingdao 266071, Shandong , China; 3.School of Environment and Municipal Engineering, Qingdao Technological University, Qingdao 266033, Shandong, China)Abstract: As a kind of valuable resource, the circu

4、lation prosess of biomass between ecological environment and industrial chain of circular economy is a kind of deep circulation which accords with the Reduce, Reuse and Recycle prince of circular economy. The utilization of biomass is an important part for the development of recycling economy and co

5、ordinated development of economy and environment. The disposal and treatment statuses of biomass in China were analyzed in this paper. The construction of Biomass Industry Park in Japan was introduced as a case study. At the end it puts forward some rational Strategies on the utilization and managem

6、ent of biomass.Keywords: Environmental Management Science, Japan, Utilization of Biomass, Strategy生物質的英文詞匯是“Biomass”，“Bio”表示“生命、生物”之意，“mass”是“物質”的集合，“Biomass”即和生物有關物質的總稱。生物質是指利用大氣、水和土地等通過光合作用形成的各種有機體，包括植物、動物、微生物及其所產生的廢物。我國開發(fā)利用的生物質資源主要來源于人們生產生活的排泄物以及種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的農業(yè)生產過程，包括種植業(yè)產生的作物秸稈和瓜果藤蔓、養(yǎng)殖業(yè)產生的畜禽糞便、生活垃圾以及污

7、水處理廠產生的污泥等。這些資源產生量巨大，現(xiàn)有的處理處置方式及相應管理模式落后，致使資源化利用率較低，大量生物質以極不和諧的方式直接排入環(huán)境，造成了嚴重的資源浪費和環(huán)境污染。日本通過開展生物質產業(yè)園建設，在一定區(qū)域內應用多種生物質資源化技術，對多種生物質資源進行綜合利用，取得了較好的效果，其經驗做法對我國具有借鑒意義。1 日本開展生物質產業(yè)園建設的背景近年來，由于化石能源的大量消耗，二氧化碳的排放量呈快速增加態(tài)勢，導致全球氣候變化，溫室效應凸顯、大氣污染嚴重和廢物處理難度增大等一系列生態(tài)環(huán)境問題。根據(jù)京都議定書的相關條款，日本有義務在20082012年的第1期內，將溫室效應氣體排放量比1990

8、年減少6%。在此背景下，2002年4月日本農林水產省發(fā)布“食”與“農”的再生計劃，以推進環(huán)保生物能源和資源的有效利用；同年6月，日本內閣會議決定了經濟財政運營和機構改革的基本方針2002；同年12月17日，以內閣會議決定的形式公布了日本生物質綜合戰(zhàn)略，并公布了到2010年的主要工作目標：一是提高能源轉換效率，降低產品制造成本；二是建設開發(fā)生物質資源利用達到一定程度以上的市、町、村500個；三是以含碳量計，全國開發(fā)利用的廢棄生物質含碳量占全部廢棄生物質含碳量的比重要超過80%，未利用生物質不超過20%。圖2 2002年日本主要廢棄生物質和未利用生物質利用情況圖中數(shù)字代表生物質資源種類1：畜禽糞便

9、；2：食品廢物；3：木材加工產生的廢物；4：建設木材廢料；5：污水處理產生的污泥；6：林地殘渣；7：農作物非食用部分（%）生物質資源種類圖1 2002年日本主要廢棄生物質和未利用生物質產生情況生物質資源產生量/106t生物質資源種類圖中數(shù)字代表生物質資源種類1：畜禽糞便；2：食品廢物；3：木材加工產生的廢物；4：建設木材廢料；5：污水處理產生的污泥；6：林地殘渣；7：農作物非食用部分近年來，日本為配合其生物質綜合戰(zhàn)略的實施，加大了對全國生物質資源儲存狀況和利用情況的調查力度。由于日本國土狹小，耕地資源稀缺，農作物產量有限，調查的重點主要放在畜禽糞便、污水處理產生的污泥、食品廢物、木材加工產生的

10、廢物和建設木材廢料等廢棄生物質以及農作物非食用部分、林地殘渣等未利用生物質。日本2002年主要廢棄生物質和未利用生物質的產生和利用情況分別見圖1和圖2。由圖1和圖2可見，日本污水處理產生的污泥、食品廢物和農作物非食用部分產生量大，利用率較低，而畜禽糞便雖然利用率較高，但是由于其產生量巨大，未利用畜禽糞便的質量仍然非常大。因此，要進一步提高日本生物質綜合利用的水平，應將重點放在畜禽糞便、污水處理產生的污泥、食品廢物和農作物非食用部分上。日本政府頒布實施了一系列促進提高生物質利用水平的法規(guī)和政策，生物質產業(yè)園建設由于其可以綜合利用多種生物質資源，顯著提高區(qū)域可持續(xù)發(fā)展能力而備受矚目。2 日本生物質

11、產業(yè)園建設概況生物質產業(yè)園是指在一定區(qū)域內，以促進廢物資源化和降低環(huán)境污染為目的，通過利用堆肥、飼料化、厭氧發(fā)酵等多種生物質利用技術，對農業(yè)、林業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和農產品加工等行業(yè)產生的產業(yè)廢物與廚余垃圾和污水處理產生的污泥等進行綜合利用的園區(qū)。開展生物質產業(yè)園建設的主要目的：一是促進碳減排；二是促進區(qū)域資源的循環(huán)利用；三是促進新產業(yè)的形成；四是改善環(huán)境污染狀況；五是促進就業(yè)與社會事業(yè)的發(fā)展。日本生物質產業(yè)園物質流示意圖見圖3。堆肥設施生物柴油設施污水處理廠污泥菜葉藤蔓廚余垃圾產業(yè)廢物畜禽糞便作物秸稈營養(yǎng)土有機肥熱能電能對外銷售居民區(qū)、溫室炭化設施農田生物柴油圖3 日本生物質產業(yè)園物質流示意圖厭氧堆肥

12、污水處理廠家庭餐廳農田集貿市場、商場農產品加工廠養(yǎng)殖場由圖3可見，日本生物質產業(yè)園通過收集整合集貿市場和商場的菜葉藤蔓及瓜果皮核、污水處理產生的污泥、家庭和餐飲企業(yè)的廚余垃圾、農產品加工廠的產業(yè)廢物、養(yǎng)殖場的畜禽糞便和種植業(yè)產生的作物秸稈等生物質資源，綜合利用厭氧發(fā)酵、炭化、堆肥、熱電聯(lián)產和酯化等多種技術，進行生物質能源化的園區(qū)。生物質產業(yè)園通過對生物質資源的綜合利用，可以為園區(qū)周邊的居民區(qū)、溫室、商場等提供熱能，減少化石能源的消耗；為農業(yè)生產提供有機肥，促進有機農業(yè)和資源循環(huán)型農業(yè)的發(fā)展，并有助于提升當?shù)剞r產品的附加值；產生的電能、營養(yǎng)土和生物柴油等可以對外銷售，促進新產業(yè)的形成。同時，有利

13、于改善農村生態(tài)環(huán)境質量。圖4 日本生物質產業(yè)園分布圖日本的生物質產業(yè)園可以是一個市，一個町或者村。生物質產業(yè)園主要在以下4個方面開展工作：一是求得相關單位的支持，以便生物質產業(yè)園的建設可以得到快速開展；二是通過網絡等媒介，向全國發(fā)布項目任務書；三是尋求政府有關部門及社會各方面的經濟支持；四是對生物質產業(yè)園建設貢獻較大的單位和個人，進行表彰獎勵。生物質產業(yè)園建設對地區(qū)經濟社會可持續(xù)發(fā)展的促進作用吸引了眾多市、町、村申報，2007年日本政府已經批準了35個生物質產業(yè)園，其中市級生物質產業(yè)園11個、町級生物質產業(yè)園15個、村級生物質產業(yè)園9個。日本生物質產業(yè)園分布見圖4。3 我國生物質資源產生及處理

14、處置現(xiàn)狀3.1 生物質資源產生現(xiàn)狀我國是世界上人口最多的國家，也是生活垃圾產生量最大的國家。根據(jù)產生地點的不同，生活垃圾可以分為城市生活垃圾和農村生活垃圾。據(jù)2008年我國環(huán)境狀況公報，2008年我國僅清運的城市生活垃圾就達到15471.6萬噸。此外，我國的污水處理廠污泥產生量也居世界首位。目前，我國污水處理總能力已經超過1億立方米/日，每年產生約2000萬噸脫水污泥。我國是一個種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)大國，糧食、肉類和禽蛋的產量居世界首位，奶產量居世界第三位。長期以來，種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)在保障副食品市場供應、滿足城鄉(xiāng)消費需求、增加農民收入和促進經濟社會發(fā)展等方面發(fā)揮著重要作用。2008年，我國糧食總產量5

15、2,729萬噸，肉類總產量7269萬噸，禽蛋產量2702.2萬噸，奶類產量3781.5萬噸。種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)在促進國民經濟發(fā)展和提高人們生活水平的同時，也向環(huán)境中排放了大量廢物。以小麥和玉米為例，2008年我國小麥和玉米產量分別為10929.8萬噸和15230萬噸，若谷草比分別以1.1和2計，秸稈產生量分別為12022.8萬噸和30460萬噸。3.2 生物質資源處理處置現(xiàn)狀近年來，我國一些城市建設了生活垃圾發(fā)電的試點工程，進行了垃圾減量化和資源化的有益探索。但是由于資金、技術和意識等方面的原因，目前我國垃圾處置仍以填埋為主，大部分城市建設了生活垃圾無害化填埋場，可以進行生活垃圾的無害化填埋，但農

16、村生活垃圾的處置仍主要以村為單位在村莊周圍的偏僻處進行簡易填埋。污水處理廠產生的污泥的處置方式主要包括填埋、制磚和沼氣發(fā)酵，以填埋為主。我國作物秸稈和瓜果藤蔓的主要處置方式包括秸稈還田、秸稈飼料化、制作生物質型煤和直接焚燒等，畜禽糞便和養(yǎng)殖廢水處置方式包括戶用沼氣技術、堆肥、生物發(fā)酵床養(yǎng)豬和未經處置直接排入環(huán)境等，處置方式及相應管理模式均較為落后，缺乏大型混合發(fā)酵沼氣工程，整體利用率較低?？傊覈镔|資源豐富，產生量巨大，但處理處置方式及相應管理模式落后，致使大量的生物質資源處理處置困難。這些資源被隨意丟棄、堆置或簡易填埋，甚至在不考慮環(huán)境成本的情況下直接排入環(huán)境，對環(huán)境安全構成嚴重威脅，

17、并形成了垃圾圍城和秸稈焚燒等環(huán)境問題。開展生物質綜合利用，對于解決中國可持續(xù)發(fā)展過程中存在的問題，促進國家的低碳轉型具有重要意義。對農村而言，可以環(huán)境日益嚴重的秸稈焚燒、瓜果藤蔓隨意丟棄和養(yǎng)殖廢水污染環(huán)境等問題，促進種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)的耦合，發(fā)展資源循環(huán)型農業(yè)，改善農村環(huán)境，提高農民收入。對城市而言，可以緩解城市垃圾圍城、污水處理廠產生的污泥處置困難等問題，減少由垃圾和污泥的處置引發(fā)的環(huán)境糾紛和社會問題，促進和諧社會建設。此外，從國家層面看，通過開展生物質綜合利用，將大量的生物質轉化為可再生能源和可以利用的資源，可以緩解資源日益短缺的狀況，減少化石能源消耗，降低經濟發(fā)展的“碳強度”，促進以低能耗、

18、低污染、低排放為基礎的低碳發(fā)展模式的建立。4 我國開展生物質綜合利用的對策日本開展生物質產業(yè)園建設，綜合應用多種資源化技術，對多種生物質資源進行綜合利用，變“廢”為“寶”，實現(xiàn)了由傳統(tǒng)的線型經濟社會向循環(huán)型社會發(fā)展方式的轉變。在這個過程中，公眾、企業(yè)、科研機構、NGO和社會公眾的全力合作發(fā)揮了重要的推動作用。日本生物質產業(yè)園的建設經驗對我國開展生物質綜合利用具有重要的借鑒意義。4.1 健全相關法規(guī)規(guī)章日本政府抓住全球變暖，化石能源短缺，公眾環(huán)保熱情高漲的有利時機，積極實施政策引導，全面落實國家相關法規(guī)并出臺相關的規(guī)章，積極鼓勵地方政府開展生物質綜合利用。我國在這一領域仍處于起步階段，建議加強政

19、策制定和規(guī)范配套法規(guī)建設，應根據(jù)可再生能源法等法律法規(guī)和國家能源工作的有關規(guī)定，借鑒日本相關工作理念和做法，結合我國各地區(qū)基本情況，在現(xiàn)行法律基礎上加快立法進程，建立完善的法規(guī)制度并制訂可操作性強的政策、制度和實施細則，嚴格貫徹落實以保障生物質綜合利用工作的順利實施。各地方政府應在國家的管理框架下，結合本地實際，分別制定生物質收集、管理的相關法規(guī)或政府規(guī)章以明確責任主體，并輔之以配套的政策。4.2 建立多元資金投入體系開展生物質綜合利用需要大量的資金投入，我國應盡快建立多元研發(fā)資金投入體系，設立專項基金，并積極吸引和利用社會資金，引導金融系統(tǒng)開展綠色信貸，建立并完善政府投入和社會投入互為補充的

20、多元資金投入體系，推動生物質綜合利用的快速發(fā)展。4.3 提高科研攻關能力日本能夠不斷挖掘原本廢棄生物質資源的利用潛力主要源于其科研實力的不斷提升。我國應增強自主創(chuàng)新能力，鼓勵高等院校、科研院所和相關企業(yè)，開發(fā)先進的生物質綜合利用技術，要積極圍繞原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進、消化、吸收、再創(chuàng)新，力爭在核心技術和關鍵工藝上有重大突破，形成技術儲備，并將科技成果廣泛應用于產業(yè)升級。此外，還應創(chuàng)建一批研發(fā)、設計和公共服務平臺，為技術創(chuàng)新提供良好的基礎條件。4.4 推進資源回收利用體系建設日本開展生物質產業(yè)園建設，整合多種生物質資源，利用多項資源化技術進行綜合利用，避免了生物質資源收集率低下、資源化設施無法充分利用的現(xiàn)象。我國應摒棄原有的依靠單一示范工程和某一類特定的生物質資源進行資源化的傳統(tǒng)思路，針對各種生物質資源的特點，探索適用于我國國情的生物質資源回收體系，并建立與其相適應的利用體系進行有效銜接，選擇合適的地點和適用技術，建