生物质综合利用及管理对策分析以日本生物质产业园建设为例

1、生物质综合利用及管理对策分析作者简介：高帅，男，博士研究生，主要研究方向为循环经济。E-mail：shgs86。以日本生物质产业园建设为例高 帅1，朱 坦1，王 军2、3 ，邱少男3 （1.南开大学环境科学与工程学院，天津市；2.青岛市科学技术协会，山东青岛；3.青岛理工大学环境与市政工程学院，山东青岛）摘要：生物质作为一种宝贵的资源，在循环经济链条与生态环境系统之间的循环流动是一种深层次的循环，体现了循环经济的减量化、再利用和资源化原则，其综合利用是发展循环经济，推动经济与环境协调发展的重要内容。本文以日本生物质产业园建设为典型案例，介绍了日本政府开展生物质产业园建设的实施背景和主要做法，分

2、析了其生物质产业园建设的基本概况和发展情况，分析了我国生物质产生及处理处置现状，提出了我国生物质综合利用的主要对策。关键词：环境管理学；日本；生物质综合利用；对策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 Engineering, Nanka

3、i University, Tianjin , China；2.Qingdao Association for Science and Technology, Qingdao , Shandong , China; 3.School of Environment and Municipal Engineering, Qingdao Technological University, Qingdao , Shandong, China)Abstract: As a kind of valuable resource, the circulation prosess of biomass betw

4、een 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 coordinated development of econo

5、my 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 management of biomass.Keywords: Envir

6、onmental Management Science, Japan, Utilization of Biomass, Strategy生物质的英文词汇是“Biomass”，“Bio”表示“生命、生物”之意，“mass”是“物质”的集合，“Biomass”即和生物有关物质的总称。生物质是指利用大气、水和土地等通过光合作用形成的各种有机体，包括植物、动物、微生物及其所产生的废物。我国开发利用的生物质资源主要来源于人们生产生活的排泄物以及种植业和养殖业的农业生产过程，包括种植业产生的作物秸秆和瓜果藤蔓、养殖业产生的畜禽粪便、生活垃圾以及污水处理厂产生的污泥等。这些资源产生量巨大，现有的处理处置方式

7、及相应管理模式落后，致使资源化利用率较低，大量生物质以极不和谐的方式直接排入环境，造成了严重的资源浪费和环境污染。日本通过开展生物质产业园建设，在一定区域内应用多种生物质资源化技术，对多种生物质资源进行综合利用，取得了较好的效果，其经验做法对我国具有借鉴意义。1 日本开展生物质产业园建设的背景近年来，由于化石能源的大量消耗，二氧化碳的排放量呈快速增加态势，导致全球气候变化，温室效应凸显、大气污染严重和废物处理难度增大等一系列生态环境问题。根据京都议定书的相关条款，日本有义务在20082012年的第1期内，将温室效应气体排放量比1990年减少6%。在此背景下，2002年4月日本农林水产省发布“食

8、”与“农”的再生计划，以推进环保生物能源和资源的有效利用；同年6月，日本内阁会议决定了经济财政运营和机构改革的基本方针2002；同年12月17日，以内阁会议决定的形式公布了日本生物质综合战略，并公布了到2010年的主要工作目标：一是提高能源转换效率，降低产品制造成本；二是建设开发生物质资源利用达到一定程度以上的市、町、村500个；三是以含碳量计，全国开发利用的废弃生物质含碳量占全部废弃生物质含碳量的比重要超过80%，未利用生物质不超过20%。图2 2002年日本主要废弃生物质和未利用生物质利用情况图中数字代表生物质资源种类1：畜禽粪便；2：食品废物；3：木材加工产生的废物；4：建设木材废料；5

9、：污水处理产生的污泥；6：林地残渣；7：农作物非食用部分（%）生物质资源种类图1 2002年日本主要废弃生物质和未利用生物质产生情况生物质资源产生量/106t生物质资源种类图中数字代表生物质资源种类1：畜禽粪便；2：食品废物；3：木材加工产生的废物；4：建设木材废料；5：污水处理产生的污泥；6：林地残渣；7：农作物非食用部分近年来，日本为配合其生物质综合战略的实施，加大了对全国生物质资源储存状况和利用情况的调查力度。由于日本国土狭小，耕地资源稀缺，农作物产量有限，调查的重点主要放在畜禽粪便、污水处理产生的污泥、食品废物、木材加工产生的废物和建设木材废料等废弃生物质以及农作物非食用部分、林地残渣

10、等未利用生物质。日本2002年主要废弃生物质和未利用生物质的产生和利用情况分别见图1和图2。由图1和图2可见，日本污水处理产生的污泥、食品废物和农作物非食用部分产生量大，利用率较低，而畜禽粪便虽然利用率较高，但是由于其产生量巨大，未利用畜禽粪便的质量仍然非常大。因此，要进一步提高日本生物质综合利用的水平，应将重点放在畜禽粪便、污水处理产生的污泥、食品废物和农作物非食用部分上。日本政府颁布实施了一系列促进提高生物质利用水平的法规和政策，生物质产业园建设由于其可以综合利用多种生物质资源，显著提高区域可持续发展能力而备受瞩目。2 日本生物质产业园建设概况生物质产业园是指在一定区域内，以促进废物资源化

11、和降低环境污染为目的，通过利用堆肥、饲料化、厌氧发酵等多种生物质利用技术，对农业、林业、养殖业和农产品加工等行业产生的产业废物与厨余垃圾和污水处理产生的污泥等进行综合利用的园区。开展生物质产业园建设的主要目的：一是促进碳减排；二是促进区域资源的循环利用；三是促进新产业的形成；四是改善环境污染状况；五是促进就业与社会事业的发展。日本生物质产业园物质流示意图见图3。堆肥设施生物柴油设施污水处理厂污泥菜叶藤蔓厨余垃圾产业废物畜禽粪便作物秸秆营养土有机肥热能电能对外销售居民区、温室炭化设施农田生物柴油图3 日本生物质产业园物质流示意图厌氧堆肥污水处理厂家庭餐厅农田集贸市场、商场农产品加工厂养殖场由图3

12、可见，日本生物质产业园通过收集整合集贸市场和商场的菜叶藤蔓及瓜果皮核、污水处理产生的污泥、家庭和餐饮企业的厨余垃圾、农产品加工厂的产业废物、养殖场的畜禽粪便和种植业产生的作物秸秆等生物质资源，综合利用厌氧发酵、炭化、堆肥、热电联产和酯化等多种技术，进行生物质能源化的园区。生物质产业园通过对生物质资源的综合利用，可以为园区周边的居民区、温室、商场等提供热能，减少化石能源的消耗；为农业生产提供有机肥，促进有机农业和资源循环型农业的发展，并有助于提升当地农产品的附加值；产生的电能、营养土和生物柴油等可以对外销售，促进新产业的形成。同时，有利于改善农村生态环境质量。图4 日本生物质产业园分布图日本的生

13、物质产业园可以是一个市，一个町或者村。生物质产业园主要在以下4个方面开展工作：一是求得相关单位的支持，以便生物质产业园的建设可以得到快速开展；二是通过网络等媒介，向全国发布项目任务书；三是寻求政府有关部门及社会各方面的经济支持；四是对生物质产业园建设贡献较大的单位和个人，进行表彰奖励。生物质产业园建设对地区经济社会可持续发展的促进作用吸引了众多市、町、村申报，2007年日本政府已经批准了35个生物质产业园，其中市级生物质产业园11个、町级生物质产业园15个、村级生物质产业园9个。日本生物质产业园分布见图4。3 我国生物质资源产生及处理处置现状3.1 生物质资源产生现状我国是世界上人口最多的国家

14、，也是生活垃圾产生量最大的国家。根据产生地点的不同，生活垃圾可以分为城市生活垃圾和农村生活垃圾。据2008年我国环境状况公报，2008年我国仅清运的城市生活垃圾就达到15471.6万吨。此外，我国的污水处理厂污泥产生量也居世界首位。目前，我国污水处理总能力已经超过1亿立方米/日，每年产生约2000万吨脱水污泥。我国是一个种植业和养殖业大国，粮食、肉类和禽蛋的产量居世界首位，奶产量居世界第三位。长期以来，种植业和养殖业在保障副食品市场供应、满足城乡消费需求、增加农民收入和促进经济社会发展等方面发挥着重要作用。2008年，我国粮食总产量52,729万吨，肉类总产量7269万吨，禽蛋产量2702.2

15、万吨，奶类产量3781.5万吨。种植业和养殖业在促进国民经济发展和提高人们生活水平的同时，也向环境中排放了大量废物。以小麦和玉米为例，2008年我国小麦和玉米产量分别为10929.8万吨和15230万吨，若谷草比分别以1.1和2计，秸秆产生量分别为12022.8万吨和30460万吨。3.2 生物质资源处理处置现状近年来，我国一些城市建设了生活垃圾发电的试点工程，进行了垃圾减量化和资源化的有益探索。但是由于资金、技术和意识等方面的原因，目前我国垃圾处置仍以填埋为主，大部分城市建设了生活垃圾无害化填埋场，可以进行生活垃圾的无害化填埋，但农村生活垃圾的处置仍主要以村为单位在村庄周围的偏僻处进行简易填

16、埋。污水处理厂产生的污泥的处置方式主要包括填埋、制砖和沼气发酵，以填埋为主。我国作物秸秆和瓜果藤蔓的主要处置方式包括秸秆还田、秸秆饲料化、制作生物质型煤和直接焚烧等，畜禽粪便和养殖废水处置方式包括户用沼气技术、堆肥、生物发酵床养猪和未经处置直接排入环境等，处置方式及相应管理模式均较为落后，缺乏大型混合发酵沼气工程，整体利用率较低。总之，我国生物质资源丰富，产生量巨大，但处理处置方式及相应管理模式落后，致使大量的生物质资源处理处置困难。这些资源被随意丢弃、堆置或简易填埋，甚至在不考虑环境成本的情况下直接排入环境，对环境安全构成严重威胁，并形成了垃圾围城和秸秆焚烧等环境问题。开展生物质综合利用，对

17、于解决中国可持续发展过程中存在的问题，促进国家的低碳转型具有重要意义。对农村而言，可以环境日益严重的秸秆焚烧、瓜果藤蔓随意丢弃和养殖废水污染环境等问题，促进种植业与养殖业的耦合，发展资源循环型农业，改善农村环境，提高农民收入。对城市而言，可以缓解城市垃圾围城、污水处理厂产生的污泥处置困难等问题，减少由垃圾和污泥的处置引发的环境纠纷和社会问题，促进和谐社会建设。此外，从国家层面看，通过开展生物质综合利用，将大量的生物质转化为可再生能源和可以利用的资源，可以缓解资源日益短缺的状况，减少化石能源消耗，降低经济发展的“碳强度”，促进以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳发展模式的建立。4 我国开展生物质

18、综合利用的对策日本开展生物质产业园建设，综合应用多种资源化技术，对多种生物质资源进行综合利用，变“废”为“宝”，实现了由传统的线型经济社会向循环型社会发展方式的转变。在这个过程中，公众、企业、科研机构、NGO和社会公众的全力合作发挥了重要的推动作用。日本生物质产业园的建设经验对我国开展生物质综合利用具有重要的借鉴意义。4.1 健全相关法规规章日本政府抓住全球变暖，化石能源短缺，公众环保热情高涨的有利时机，积极实施政策引导，全面落实国家相关法规并出台相关的规章，积极鼓励地方政府开展生物质综合利用。我国在这一领域仍处于起步阶段，建议加强政策制定和规范配套法规建设，应根据可再生能源法等法律法规和国家

19、能源工作的有关规定，借鉴日本相关工作理念和做法，结合我国各地区基本情况，在现行法律基础上加快立法进程，建立完善的法规制度并制订可操作性强的政策、制度和实施细则，严格贯彻落实以保障生物质综合利用工作的顺利实施。各地方政府应在国家的管理框架下，结合本地实际，分别制定生物质收集、管理的相关法规或政府规章以明确责任主体，并辅之以配套的政策。4.2 建立多元资金投入体系开展生物质综合利用需要大量的资金投入，我国应尽快建立多元研发资金投入体系，设立专项基金，并积极吸引和利用社会资金，引导金融系统开展绿色信贷，建立并完善政府投入和社会投入互为补充的多元资金投入体系，推动生物质综合利用的快速发展。4.3 提高

20、科研攻关能力日本能够不断挖掘原本废弃生物质资源的利用潜力主要源于其科研实力的不断提升。我国应增强自主创新能力，鼓励高等院校、科研院所和相关企业，开发先进的生物质综合利用技术，要积极围绕原始创新、集成创新和引进、消化、吸收、再创新，力争在核心技术和关键工艺上有重大突破，形成技术储备，并将科技成果广泛应用于产业升级。此外，还应创建一批研发、设计和公共服务平台，为技术创新提供良好的基础条件。4.4 推进资源回收利用体系建设日本开展生物质产业园建设，整合多种生物质资源，利用多项资源化技术进行综合利用，避免了生物质资源收集率低下、资源化设施无法充分利用的现象。我国应摒弃原有的依靠单一示范工程和某一类特定的生物质资源进行资源化的传统思路，针对各种生物质资源的特点，探索适用于我国国情的生物质资源回收体系，并建立与其相适应的利用体系进行有效衔接，选择合适的地点和适用技术，建设资源