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湖北省生物质能集约化应用的方向和途径

时间:2007-1-27栏目:石油能源论文

《沼气决策参考》(1995.2),系摘自《湖北省生物质能应用研究》报告(研究人员何忠民、徐新桥、杨曙光、郭北燕、郑启寿)


湖北省生物质能集约化应用的方向和途径
1994年3月25日国务院第16次常务会议通过的“中国21世纪议程”--中国21世纪人口、环境与发展白皮书中写道:“开发利用新能源和可再生能源。把开发可再生能源放在优先地位,加快水能、生物质能、太阳能、风能、地热能、海洋能的开发,提高可再生能源在能源结构中的比例”。这是我国政府对联合国作出的政治承诺,也是各级政府和经济管理部门一项重要工作。
1、实施小康家庭能源工程,推进沼气的集约化经营,促进生物良性循环,建立生态农业。
生态农业的基本特点:充分合理利用自然资源,依靠生物之间的多种物资循环,在良性循环中保持相对平衡,系统内部的物质可以多次重复利用;从时间上和空间上不断提高太阳能的利用率和生物能的转化率,求得投入少产出多,达到生产水平较高,土地利用率较高、经济效益和生态环境质量较好的目的。
生态农业本身就是一种多元能源的农业发展道路,开发农村能源是建设生态农业的战略措施。以多级循环为主的生态农业,有各种各样不同模式和类型,其中以沼气为纽带的生态模式堪称是一枝独秀。沼气生产过程不仅可以最大限度地利用太阳能,并在沼渣沼液中保持原有的N、P、K等元素和有机质成为生态系统第二循环过程中的优质有机肥料和饲料,大大提高生态系中能流和物流的质量,这就是沼气生产在生态农业中的起的突出作用。
现在全国已有60%以上的沼气户(约300万农户)发展以沼气为纽带的庭院经济,农民增加收入9亿元以上。湖北省开展沼气、沼液、沼渣的综合利用的农户已超过20万户,年增收4000多万元。“九五”期间,随着农村产业结构的调整,为农村沼气发展提供良好机遇,湖北省将新增20-25万户农村家用沼气池用户,开展“三沼”综合利用农户将达到35万户以上,种植业、养殖业与沼气三结合或种植业、养殖业、加工业、沼气四结合利用类型的模式将进一步推广普及。为使这种模式在湖北省农村大量发展实施,应该注重选择各种养殖、种植业专业户大力举办沼气,以期获取最好的能源、生态经济效益,同时提高农民用能质量和水平,充实小康内涵。
2、实施能源--环保工程,推进城乡有机废水的厌氧消化处理,获得环保能源双效益。
目前,我国工农业有机废物废水排放量相当大,据统计,1990年轻工系统仅制糖、食品发酵、皮革等行业排放的高浓度有机废水就达60亿吨,占全国工业废水排放总量的22%,废水中含有机物排放量的50%,若利用其中的50%,即125万吨来制取沼气,年产沼气可达12.5亿M3,相当于原煤125万吨,标准煤90万吨,可发电17.86亿KW·h。同时,全国“菜篮子工程”的全面建设,集约化畜禽场的粪便排放量迅猛增加,给环境造成越来越大的压力。解决这一问题的最优化方案是采用生物质能的厌氧消化技术。以有机废物废水和禽粪粪便为原料,兴建大中型的沼气工程,既可以有效地治理环境污染,又能为当地职工和居民提供优质气体燃料,还可以利用发酵后的沼渣,生产养鱼喂猪的颗粒饲料。
近十年来,湖北省的厌氧消化技术经多学科、多部门的科研攻关,取得了较大的进展。在禽畜粪便的处理方面,先后兴建了容积分别为200-800立方米的沼气工程,采用上流式厌氧污泥床处理工艺,中温发酵,平均产气率0.5-0.8m3/m3·d。特别是1994年由武汉市能源所负责设计建造的荆门出口猪场能源环保工程,采用上流式厌氧污泥床加固液分离器,后期为射流曝气好氧处理,使得最后出水达到国家二级排放标准,在工业有机废水处理方面,共兴建了九处工程,首先在淀粉废水的中试研究上取得成功。为全国淀粉废水处理首开先河。紧接其后,酒厂的废水处理进入高潮,先后在七个酒厂兴建了沼气工程,总容积3250立方米,采用中高温发酵,滞留期4-5天,产气率3-3.5m3/m3·d。湖北省这些大中型沼气工程实现了工厂化产气,商品化供气,使能源建设上了一个新的台阶。它们有效地处理了酒厂的有机废水和集约化禽畜场厂的粪便,改善了环境卫生,对保护生态,促进生产,都具有明显的效益。“九五”期间,湖北省将按照国家制定的计划,重点在大中城市郊区、“菜篮子”工程基地,实施采用厌氧消化技术,以保护环境,兼取能源回收的能源--环保工程10-20处。近期首先在松滋、天门等地,兴建一批发酵工程总容量在1000m3以上的大型工程,实现集中供气,同时治理环境污染。
大中型沼气工程,作为一项新兴能源--环保工程,具有与其他能源工程(如城市煤气)不同的优越性的特点;
a、在工程目标上,煤气工程单纯制气,而沼气工程除制气外,又治理污染,并可获取有机肥料,而且不同的工程有不同的侧重点。
b、在制气原料上,煤气工程使用煤炭,这些煤炭还需经长途转运,而沼气工程使用就地可取的可再生生物质如禽畜粪便、食品、酿造、制药等企业排放的有机废水,全部是污染环境的废弃物。
c、从规模讲,煤气工程一般规模较大,沼气工程则可因地制宜,大中小并举,国家计委、农业部曾组织城市生物资源调查,不少中小城市的日排放高浓度有机废水上万吨。如按每吨COD5万毫克/升浓度的废水计算可产沼气20立方计算,每天排放1500吨有机废水所产的沼气即可供近2万户居民使用。如将这些工厂和郊区畜牧场统一规划,联片供气,将对城镇煤气化不足起到补充作用。
d、从建设周期来说,新建一个煤气气源厂,至少3-5年,而沼气工程,从动工到产气不到一年。
e、从

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