中国水网 >> 热点专题 >>低碳经济下 生物质能源利用前景“诱人”  
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编者按：09岁末，哥本哈根联合国气候大会召开前夕，国务院常务会议做出重要决定，到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%；非化石能源占一次能源消费的比重达到15%左右。业内人士分析我国的低碳经济时代已经到来，新能源产业将走入一个新的发展阶段。在新能源领域中，风能、太阳能可以称为清洁能源，而生物质能是可以“变废为宝”的能源，在污水、垃圾处理与能源开放利用两方面架起“鹊桥”，使两端受益。2009年初清华大学与山东十方环保能源有限公司共同成立了“清华大学（环境科学与工程系—山东十方环保能源有限公司生物能源工程研发中心）”，中心借助清华环境系的研究实力和山东十方环保能源有限公司的工程应用实力，以生物质固体废弃物厌氧发酵、活性污泥厌氧消解、高浓度废水厌氧处理、微生物燃料电池等技术为核心，推动生物能源在城镇污水处理、固废处理及资源化方面的大规模应用，为解决中国能源短缺问题做出了重大贡献，执此中心成立一周年之际，中国固废网记者结合中心成立一年中的工作，为网友整理了生物质能源利用方面的案例资料，仅供参考。
王凯军 — 中心主任、清华大学教授
　　　
　　1960年5月生，山东人。清华大学环境科学与工程系教授。1994~1995年任荷兰DHV工程咨询公司北京代表处技术副经理。1999年作为高科技人才当选为北京市政协委员。长期从事水污染控制的研究、开发和技术推广。1986年开发的水解-好氧生物处理工艺荣获北京市科技进步一等奖和国家发明专利，连续4年被国家环保局评为最佳实用技术。主持设计了多个较大废水重点治理工程。还主持国家“七五”、“八五”和“九五”攻关课题。共承担了国家、地方和企业的研究和设计等项目27项。获北京市、国家环保局、北京市管委和北京市环保局科技进步一、二、三等奖8次。并独立编著中文专著和英文专著各1部，在国内外的会议和期刊上共发表50余篇论文，其中13篇为英文论文。在固体废弃物处理和综合利用领域处理对象包括：城市污泥、畜禽粪便、酒糟废水和农业废弃物等等，以往该领域采用的往往是传统的厌氧消化技术。王凯军博士设计并完成了十余项示范工程厂……[详细]
左剑恶——中心副主任、清华大学环境系教授
　
　　回顾中心成立一周年之际，左剑恶教授指出，中心一直以利用中国的有机废弃物，通过厌氧消化产生可再生能源为主要目标。在去年，中心做了四方面的工作及一件重要的事情：一是结合863的课题——生物质垃圾的厌氧消化，针对餐厨垃圾、果蔬垃圾在实验室开展研究，得到了关键性的技术参数；二是与山东十方环保能源有限公司一起在山东济南确定了中试的示范基地，并与济南市政府联合开展以生物质能源提供的天然气为济南市公交系统供气。并在其它城市开展果蔬垃圾、餐厨垃圾以及山东蔬菜基地的蔬菜垃圾处理工程的方案设计、工艺路线的确定；三是密切的与瑞典、德国等国开展可再生能源方面的技术研讨会；四是国外的考察，带着问题考察荷兰、德国及丹麦等国。还有一件重要的事情就是863课题的积极推进。总结中心成立一年取得的成果，左老师强调学校与公司成立联合研发中心的模式，在国外也是很成功的模式，相互之间共同促进、共同进步……[详细]
甘海南——中心副主任、十方集团董事长

　　回顾山东十方环保能源公司在新能源的开发利用方面，甘海南董事长指出污水及垃圾是放错位置的资源，应该综合利用而非简单的治理。在这种理念之下，通过厌氧生物技术将污水、垃圾中的有机物通过发酵产生沼气，提纯后制成天然气，目前公司的方向就是以能源为主线治理污染。在中心成立前公司已经开展生物能源的工作，2007年与日本石油开发株式会社成立合资公司，主要致力于将沼气变成高附加值的天然气，且国内已经完成4个类似项目，即利用工厂废水生产天然气，目前均已完成商业化的运作。中心成立后为公司在新能源方面的进一步发展提供了很好的技术支持，结合中心的863课题，将公司新能源利用的领域从高浓度有机废水方面，拓展向餐厨垃圾、蔬菜垃圾等有机垃圾。目前我国在固废方面的厌氧发酵技术相对于国际上是落后的，特别是德国、瑞典，中心的成立可以说为我们赶上国际垃圾厌氧处理技术给予了及时的、强有力的支持。2010年公司将结合中心步……[详细]
农业生物质固体废弃物厌氧发酵技术简介
　　我国是农业大国，每年都会产生大量的农业废弃物。其中养殖业废弃物(畜禽粪便)和农副产品废弃物是农业废弃物的两个主要来源。这些农业废弃物严重污染了环境。生物质垃圾中蕴含着大量生物质能，其高含水特性又为这类垃圾的生物能量转化提供了有利条件，针对生物质垃圾的“高固体厌氧消化（High Solid Anaerobic Digestion）技术”成为世界环保科技的研究热点。通过对高固体厌氧消化关键工艺与装备研发，如“水热闪蒸强化水解-厌氧消化工艺”技术，“生物两级强化水解—两相厌氧消化工艺” 技术等方面展开研究，达到生物质垃圾高效厌氧分解，消除污染和生物质资源高值利用的目的。并通过对生物质垃圾厌氧消化产物高值利用技术与装备研发，解决消化产物的安全利用问题，避免剩余物对环境造成二次污染，同时创造更大的经济效益。
高浓度废水厌氧处理技术简介
　　由食品、印染、酿造、造纸等行业产生的高浓度有机废水及难降解废水水量大，有机物质和悬浮物的含量高，污染严重。厌氧生物处理技术以其投资省、能耗低、可回收利用沼气能源、负荷高、产泥少、耐冲击负荷等诸多优点而得到重视。从以下方面展开研究：Ⅰ、反应器优化及新型高效厌氧反应器的开发：对不同高效厌氧反应器如IC、UASB、EGSB等的处理效果进行比较，开发新型高效厌氧反应器，同时对配套设备进行设备化，标准化和最优化。Ⅱ、针对不同工业废水类型和污染物特点，开发适合的工艺：对含特殊污染物的工业废水，如高含盐废水，硫酸根和氨氮含量高的废水等，针对其中所含污染物的种类不同，开发适合的处理工艺。Ⅲ、对反应器内污泥及微生物进行研究，用一套完整的污泥指标体系考察各反应器内污泥流失量、系统自身的缓冲能力、系统内污泥的沉降性能以及活性。另外对系统内的水解菌和产甲烷菌的抑制作用及抑制机理进行深入研究。
畜禽粪便处理技术简介
　　我国集约化、规模化养殖业排放的畜禽粪便，对环境造成严重污染，是面源污染的主要来源之一，对水体富营养化产生了极其不良的影响。
　　对于高固体含量畜禽粪便采用厌氧处理，可以去除大量的有机污染物并且能产生大量能源物质-沼气。通过对不同类型厌氧反应器类型的研究，解决高浓度发酵传质抑制等一系列问题；通过研究高浓度物料发酵过程中各种抑制物质控制技术，确定适合畜禽粪便沼气发酵工艺方案；通过对畜禽粪便进行湿法和干法发酵、单相和两相工艺的发酵效率对比研究，优化高效产酸菌群和高效产甲烷菌群的最佳工艺条件，以达到最大程度提高畜禽粪便能源化利用率的目的。
KOMPOGAS
Kompogas制程 干式发酵
（30-45%DM） 高温（55℃）
 VALORGA
Valorga制程 干式发酵（25-35%DM） 高温或中温
（35℃或55℃）		 LINDE
Linde 2种不同技术
湿式中温制程垂直反应器
干式制程水平反应器		 OWS DRANCO
OWS 中温制程 高密度干性物质：
30-40%DM 反应器种污泥是由上而下流动
　　欧洲厌氧消化处理生活垃圾
　　的数量和处理能力
　　1990年，只有3个厂，总处理能力87,000吨/年。到2010年末，将有171个厂，总处理能力5,204,000吨/年，分布在17个国家。到2010年底，德国将建成69个厂，年处理能力将达到1,531,555吨年；西班牙24个厂，年处理能力将达到1,319,000吨/年；大多数已建成并运行5年以上的设施的处理能力小于20,000吨/年；大型的厌氧消化项目主要集中在西班牙、法国、英国等分类收集有机物并不普及的国家。
欧洲厌氧消化技术发展的政策动因
　　欧盟填埋导则，促进了生物稳定化处理技术的发展，厌氧消化设施可以收取最高达＄140/t的处理费，而填埋和焚烧为＄190到＄140/t。
欧洲厌氧消化技术发展的经济动因
　　持续的高油价，对于可再生能源越来越多的倾向，政策激励和经济支持，极大地提高了对该技术应用的热情，欧洲许多国家都有绿色能源激励机制，厌氧消化产生的能源必须以不低于0.15欧元/Kwh的价格收购。2001年欧盟关于促进可再生能源发电导则确立了2010年的目标，可再生能源发电达到22.1%。
欧洲厌氧消化技术发展的技术动因
　　焚烧等技术的公众接受程度越来越低，热解气化等技术的成熟度还不够；分类收集越来越普及，有机组分单独收集，积极鼓励了专门的设施处理并生产高质量的堆肥；在填埋导则发布10年后，厌氧消化得到了坚实的发展，不断的试验-失败-修正-提高的过程，使得技术开发企业不断提高技术水平并将各自的系统标准化。
高碑店污水处理厂
1000000吨/天		 Boden 沼气厂 Boden沼气厂流程图 典型的干法技术实例：
Dranco技术Brecht，Belgium		 中国造纸行业的
样板污水处理厂
　　城市可持续交通的发展目标可以概括为满足交通需求、优化资源利用、改善环境质量、促进社会和谐、提高安全水平，从而实现社会、经济、交通和环境的良性循环利用城市废弃生物质垃圾为原料，经过厌氧发酵生成沼气，再通过精制压缩成为生物质天然气（BNG），供给城市公交燃气系统。济南市新建生物质垃圾处理中心示范工程，该工程将实现日处理400吨生物质垃圾，日产沼气量达到每日20000立方米，并能实现日精制BNG1.2万立方米，日减少使用化石燃料14000升，日减排CO2当量3.2吨。
　　济南已有1500余辆公交车用上了环保的天然气，有天然气出租车近3000辆，天然气加气站13座，30只加气枪。根据规划，到2010年时，济南市还将建成39座天然气加气子站，将有近7000辆出租车、3500辆公交车使用天然气。济南市每天产生餐厨垃圾总量约为300吨左右，每天产生粪便近500吨，每天产生果蔬垃圾约100吨，每天产生剩余污泥近300吨。
　　山东十方环保能源股份有限公司成立于1997年，位于济南市高新技术开发区，主要从事高浓度有机废水处理、新能源的开发、利用及项目建设管理。公司工业废水的厌氧生物处理领域常年具国内领先水平，项目分布我国十几个省市三百余项废水治理工程中，取得了巨大的社会、经济和环境效益。