生物質(zhì)綜合利用及管理對策分析以日本生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)園建設為例

1、生物質(zhì)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(jīng)濟。E-mail：shgs86。以日本生物質(zhì)產(chǎn)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；2.青島市科學技術協(xié)會，山東青島；3.青島理工大學環(huán)境與市政工程學院，山東青島）摘要：生物質(zhì)作為一種寶貴的資源，在循環(huán)經(jīng)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(jīng)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(jīng)濟，推動經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的重要內(nèi)容。本文以日本生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)園建設為典型案例，介紹了日本政府開展生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)園建設的實施背景和主要做法，分

2、析了其生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)園建設的基本概況和發(fā)展情況，分析了我國生物質(zhì)產(chǎn)生及處理處置現(xiàn)狀，提出了我國生物質(zhì)綜合利用的主要對策。關鍵詞：環(huán)境管理學；日本；生物質(zhì)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 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生物質(zhì)的英文詞匯是“Biomass”，“Bio”表示“生命、生物”之意，“mass”是“物質(zhì)”的集合，“Biomass”即和生物有關物質(zhì)的總稱。生物質(zhì)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(chǎn)生的廢物。我國開發(fā)利用的生物質(zhì)資源主要來源于人們生產(chǎn)生活的排泄物以及種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，包括種植業(yè)產(chǎn)生的作物秸稈和瓜果藤蔓、養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的畜禽糞便、生活垃圾以及污水處理廠產(chǎn)生的污泥等。這些資源產(chǎn)生量巨大，現(xiàn)有的處理處置方式

7、及相應管理模式落后，致使資源化利用率較低，大量生物質(zhì)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(zhì)產(chǎn)業(yè)園建設，在一定區(qū)域內(nèi)應用多種生物質(zhì)資源化技術，對多種生物質(zhì)資源進行綜合利用，取得了較好的效果，其經(jīng)驗做法對我國具有借鑒意義。1 日本開展生物質(zhì)產(chǎn)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(nèi)，將溫室效應氣體排放量比1990年減少6%。在此背景下，2002年4月日本農(nóng)林水產(chǎn)省發(fā)布“食

8、”與“農(nóng)”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(nèi)閣會議決定了經(jīng)濟財政運營和機構改革的基本方針2002；同年12月17日，以內(nèi)閣會議決定的形式公布了日本生物質(zhì)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(zhuǎn)換效率，降低產(chǎn)品制造成本；二是建設開發(fā)生物質(zhì)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(zhì)含碳量占全部廢棄生物質(zhì)含碳量的比重要超過80%，未利用生物質(zhì)不超過20%。圖2 2002年日本主要廢棄生物質(zhì)和未利用生物質(zhì)利用情況圖中數(shù)字代表生物質(zhì)資源種類1：畜禽糞便；2：食品廢物；3：木材加工產(chǎn)生的廢物；4：建設木材廢料；5

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

10、等未利用生物質(zhì)。日本2002年主要廢棄生物質(zhì)和未利用生物質(zhì)的產(chǎn)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(chǎn)生的污泥、食品廢物和農(nóng)作物非食用部分產(chǎn)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(chǎn)生量巨大，未利用畜禽糞便的質(zhì)量仍然非常大。因此，要進一步提高日本生物質(zhì)綜合利用的水平，應將重點放在畜禽糞便、污水處理產(chǎn)生的污泥、食品廢物和農(nóng)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(zhì)利用水平的法規(guī)和政策，生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)園建設由于其可以綜合利用多種生物質(zhì)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(zhì)產(chǎn)業(yè)園建設概況生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)園是指在一定區(qū)域內(nèi)，以促進廢物資源化

11、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(zhì)利用技術，對農(nóng)業(yè)、林業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品加工等行業(yè)產(chǎn)生的產(chǎn)業(yè)廢物與廚余垃圾和污水處理產(chǎn)生的污泥等進行綜合利用的園區(qū)。開展生物質(zhì)產(chǎn)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(chǎn)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(zhì)產(chǎn)業(yè)園物質(zhì)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(chǎn)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(nóng)田生物柴油圖3 日本生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)園物質(zhì)流示意圖厭氧堆肥污水處理廠家庭餐廳農(nóng)田集貿(mào)市場、商場農(nóng)產(chǎn)品加工廠養(yǎng)殖場由圖3

12、可見，日本生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)園通過收集整合集貿(mào)市場和商場的菜葉藤蔓及瓜果皮核、污水處理產(chǎn)生的污泥、家庭和餐飲企業(yè)的廚余垃圾、農(nóng)產(chǎn)品加工廠的產(chǎn)業(yè)廢物、養(yǎng)殖場的畜禽糞便和種植業(yè)產(chǎn)生的作物秸稈等生物質(zhì)資源，綜合利用厭氧發(fā)酵、炭化、堆肥、熱電聯(lián)產(chǎn)和酯化等多種技術，進行生物質(zhì)能源化的園區(qū)。生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)園通過對生物質(zhì)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供有機肥，促進有機農(nóng)業(yè)和資源循環(huán)型農(nóng)業(yè)的發(fā)展，并有助于提升當?shù)剞r(nóng)產(chǎn)品的附加值；產(chǎn)生的電能、營養(yǎng)土和生物柴油等可以對外銷售，促進新產(chǎn)業(yè)的形成。同時，有利于改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。圖4 日本生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)園分布圖日本的生

13、物質(zhì)產(chǎn)業(yè)園可以是一個市，一個町或者村。生物質(zhì)產(chǎn)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(zhì)產(chǎn)業(yè)園的建設可以得到快速開展；二是通過網(wǎng)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(jīng)濟支持；四是對生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)園建設貢獻較大的單位和個人，進行表彰獎勵。生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)園建設對地區(qū)經(jīng)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(jīng)批準了35個生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)園，其中市級生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)園11個、町級生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)園15個、村級生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)園9個。日本生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)園分布見圖4。3 我國生物質(zhì)資源產(chǎn)生及處理處置現(xiàn)狀3.1 生物質(zhì)資源產(chǎn)生現(xiàn)狀我國是世界上人口最多的國家

14、，也是生活垃圾產(chǎn)生量最大的國家。根據(jù)產(chǎn)生地點的不同，生活垃圾可以分為城市生活垃圾和農(nóng)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(chǎn)生量也居世界首位。目前，我國污水處理總能力已經(jīng)超過1億立方米/日，每年產(chǎn)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(chǎn)量居世界首位，奶產(chǎn)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(nóng)民收入和促進經(jīng)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(chǎn)量52,729萬噸，肉類總產(chǎn)量7269萬噸，禽蛋產(chǎn)量2702.2

15、萬噸，奶類產(chǎn)量3781.5萬噸。種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)在促進國民經(jīng)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(chǎn)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(chǎn)生量分別為12022.8萬噸和30460萬噸。3.2 生物質(zhì)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(nóng)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

16、埋。污水處理廠產(chǎn)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(zhì)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(jīng)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|(zhì)資源豐富，產(chǎn)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(zhì)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，并形成了垃圾圍城和秸稈焚燒等環(huán)境問題。開展生物質(zhì)綜合利用，對

17、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(zhuǎn)型具有重要意義。對農(nóng)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(nóng)業(yè)，改善農(nóng)村環(huán)境，提高農(nóng)民收入。對城市而言，可以緩解城市垃圾圍城、污水處理廠產(chǎn)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(zhì)綜合利用，將大量的生物質(zhì)轉(zhuǎn)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(jīng)濟發(fā)展的“碳強度”，促進以低能耗、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(zhì)

18、綜合利用的對策日本開展生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)園建設，綜合應用多種資源化技術，對多種生物質(zhì)資源進行綜合利用，變“廢”為“寶”，實現(xiàn)了由傳統(tǒng)的線型經(jīng)濟社會向循環(huán)型社會發(fā)展方式的轉(zhuǎn)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(zhì)產(chǎn)業(yè)園的建設經(jīng)驗對我國開展生物質(zhì)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(zhì)綜合利用。我國在這一領域仍處于起步階段，建議加強政策制定和規(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

19、能源工作的有關規(guī)定，借鑒日本相關工作理念和做法，結(jié)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(zhì)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(jié)合本地實際，分別制定生物質(zhì)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(zhì)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多元資金投入體系，推動生物質(zhì)綜合利用的快速發(fā)展。4.3 提高

20、科研攻關能力日本能夠不斷挖掘原本廢棄生物質(zhì)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(zhì)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(chǎn)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(zhì)產(chǎn)業(yè)園建設，整合多種生物質(zhì)資源，利用多項資源化技術進行綜合利用，避免了生物質(zhì)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(zhì)資源進行資源化的傳統(tǒng)思路，針對各種生物質(zhì)資源的特點，探索適用于我國國情的生物質(zhì)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，建設資源