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杭州市农林牧生物质废弃物资源利用现状与产业化发展的一些建议

 论文栏目:农业基础科学    更新时间:2014-03-05 10:39   

  农林牧生物质废弃物是指在农林牧业生产及产品加工过程中产生被丢弃的有机类物质 ,如农作物在收获或加工中残留的秸秆、稻壳、茎、叶等副产品,在竹林采运、森林抚育、园林绿化、产品生产中残留下的锯末、枝条、梢头、板皮、果壳等以及在畜禽养殖过程中排出的粪便、尿及其与垫草的混合物等。 
  近年来,随着我市现代农林牧产业高速发展和新型城镇化的推进,各种农林牧废弃物也日益呈现出增长态势,其数量大、种类多、分布广,不同程度地存在着地区性、季节性、结构性过剩及利用程度不高、利用方式原始粗放等现象,其中一部分废弃物被当作垃圾丢弃或排放到环境中,造成可利用资源的浪费和对生态环境的污染,如秸秆焚烧、畜禽粪便排放等已成为社会各界广泛关注和亟待解决的民生问题和难点,废弃物的处理与利用不仅关系到资源的再利用和生态环境安全,而且与农业农村可持续发展紧密相关。为更好地探索农林牧废弃物变废为宝、产业化利用新途径,我们在全市开展了农林牧废弃物资源和利用情况的调研工作,以区、县(市)为调查统计单位,通过编制《杭州市农林牧废弃物资源与利用情况调研工作方案》、收集有关统计数据、汇总计算分析等方式,对全市农林牧废弃物资源数量、分布和利用现状等进行了梳理和分析,在此基础上提出了一些促进废弃物利用资源化、产业化发展的想法和建议。 
  一、杭州市农林牧生物质废弃物资源与分布情况 
  通过调查统计,我市农林牧废弃物资源丰富、数量较大,其中农业类废弃物资源理论量为159.34万吨,林业类废弃物为88.7万吨,畜禽排泄物为531.16万吨。 
  (一)农业及农产品加工废弃物资源。 
  1、农业和农产品加工废弃物资源数量。农业和农产品加工废弃物的产量取决于农作物的种类与产量,当地气候条件,土壤条件和采用的农业技术,差异非常大。我们根据农作物产量和各种农作物的草谷比来估算出各种秸秆的产量,即秸秆理论资源量=农作物产量×草谷比。据调查统计,2012年全市农业废弃物理论资源量为159.34万吨。详见表1。 
  2、农业及农产品加工废弃物资源的分布。从区域分布上看,平原地区无论是播种数量、种类要远多于山区、半山区,其中萧山和余杭的农业废弃物资源最为丰富,理论资源量分别约为39.6万吨和28万吨,占总量的24.9%和17.6%;其次为富阳、淳安、建德和桐庐,分别约为25.5万吨、19.1万吨、17.6万吨和17.1万吨,占总量的16%、12%、11%和10%;临安的农业废弃物理论资源量较低,约为13.4万吨,占总量的8.4%。详见(图1)我市分地区主要农作物废弃物资源数量与分布情况。 
  从品种上看,以谷物(稻谷、大小麦、玉米等)、豆类、薯类为主的粮食类作物产生的废弃物占主导地位,数量为95.7万吨,占总资源量59%;其次是蔬菜和果用瓜类的废弃物,分别为30.1万吨,15.9万吨,分别18.9%和10%,其余种类比例较低。 
  (二)林业及林产品废弃物资源。 
  1、林业及林产品废弃物资源数量。据统计,杭州市现有林地面积约1754万亩,植物种类有1200余种,分属于155科。其中乔木林1278万亩,竹林236万亩,灌木林157万亩,疏林地4万亩,未成林地32万亩,无立木林地33万亩,宜林地12万亩,其它林地2万亩。林业废弃物主要产生于竹木采伐、森林抚育、木竹加工、珍贵树种定向培育及经济作物、园林绿化管理修剪枝条等几方面。经调查统计,我市现有林业及林产品加工产生的废弃物理论资源量为88.7万吨。详见图2 
  2、林业及林产品加工废弃物资源的分布。从区域分布上看,余杭、淳安林业废弃物资源最为丰富,理论资源量分别约为24.72万吨和22.35万吨,占总量的27.8%和25.2%;其次为临安、建德,分别约为14.74万吨、13.32万吨,占总量的16.6%、15%;桐庐、富阳分别约为6.52万吨和5.72万吨,占总量的7.4%、6.4%;萧山废弃物理论资源量较低,约为1.32万吨,占总量的1.5%。 
  从产品种类分布上看,废弃物和地理位置、当地林业产业密切相关。其中,余杭、临安、淳安、建德在竹林抚育、森林抚育、木竹林采伐和木竹加工方面废弃物较多,淳安、临安在经济林修剪、林产品加工方面废弃物数量较大。具体见(图3)杭州市林业及林产品加工主要废弃物数量与分布表。  
  (三)畜禽养殖废弃物资源。 
  1、畜禽养殖排泄物资源数量。近年来,随着农村经济的发展和农业产业化程度的提高, 我市畜禽养殖业在不断进行优化升级,逐渐出现了由散养型向规模化、集约化发展,由单一养殖向现代养殖产业链发展的趋势和现象。根据调查统计,目前全市年存栏生猪200万头、牛15800头、羊14.08万只、鸡鸭等家禽2018.44万只、兔24.81万只。根据国家环保部畜禽养殖排污系数表计算,全市每年畜禽粪便排泄物为531万吨。详见表2。 
  2、畜禽养殖排泄物资源的分布。从区域分布上看,萧山畜禽养殖排泄物数量遥遥领先,为215.27万吨,占全市的40.5%,原因是其生猪的养殖数量为95.99万头,占到全市饲养量48%;建德畜禽排泄物达85.19万吨,占全市的16%,其中家禽养殖量是特色产业,达874.88万只,占全市家禽饲养量43.3%;富阳、临安、余杭畜禽排泄物也相对较多,分别为56.6万吨、52.08万吨、47.15万吨,占全市的10.7%、9.8%、8.9%;淳安、桐庐相对较少,分别为39.91万吨和34.98万吨,占全市的7.5%、6.6%。详见表3杭州市分地区畜禽养殖种类与排泄物汇总表。
  从畜禽养殖种类上看,生猪排泄物最多,为400万吨,占总排泄物的75.3%,其次为家禽,排泄物94.89万吨,占总量的17.9%;牛和羊分别为17.3万吨和15.5万吨,占总量的3.3%和2.9%,最少的是兔的排泄物,为3.47万吨,占总量的0.7%。  
  二、杭州市农林牧生物质废弃物资源利用现状 
  近年来,我市围绕循环经济、节能减排、美丽乡村建设等中心工作,以《浙江省农业废弃物处理与利用促进办法》等政策为指导,遵循“减量化、无害化、资源化”原则,在农林牧废弃物资源肥料化、能源化和循环化利用方面,取得了新的突破,促进了农业增效、农民增收和农林牧产业的转型升级,显现出良好的生态、经济、社会效应,同时多元化处理和利用格局使得废弃物“变废为宝”利用产业显示出良好的发展潜力,但也存在着产业规划、扶持政策、技术管理欠缺等一些亟待解决的问题。 
  (一)废弃物资源综合利用主要途径与成效。 
  1、废弃物资源肥料化、能源化利用广泛推广。一是大力推广秸秆机械化直接还田、快速腐熟还田、堆沤还田、覆盖栽培还田等秸秆还田利用技术和栽培食用菌利用技术,平均每亩还田300千克左右,全市秸秆利用率达91%,提高了土壤有机质含量,改善了土壤理化状况。同时,在重点畜牧产区利用废弃物建设商品有机肥生产企业18家,年生产能力达30万吨,可消化吸纳畜禽排泄物80万吨和大量木屑等林业废弃物。二是全市已在畜禽养殖场中推广户用沼气池用户1.3万户、大中型沼气工程994处,建设各类沼气工程设施约14万m3,年处理养殖污水约255万吨,年产沼气1400万m3,折合新增年开发可再生能源1万吨标煤,为农村的能源供应做出明显的贡献,并改善了环境卫生状况。 
  2、构建以废弃物为纽带的多种循环农业发展模式。根据各地资源和农业产业特点,以农林牧废弃物循环利用为核心,通过畜禽粪便等废弃物沼气发酵技术,创建了一大批具有杭州特色的“猪-沼-果”、“猪-有机肥-菜(稻)”、“畜禽-蚯蚓-鱼”等生态循环农业模式,涌现了淳安的“猪-沼-桑-菌”、桐庐的“猪-沼-果”和萧山的“猪-有机肥-菜”等生态循环农业区域,延长了农业产业链,促进了农业增效、农民增收,为农业产业转型升级奠定了基础,为发展循环农业、生态农业、可持续农业,提供了广阔的发展空间。 
  3、废弃物资源利用产业链雏形渐成。在废弃物产生的重点地区,大力开展了利用废弃物生产商品有机肥、固体成型燃料、碳化产品和食用菌基质等废弃物利用的产业建设,产业直接投入规模近亿元,经济效益逐渐显现,已形成多元化良性发展的格局。一定程度上改变了原有废弃物利用分散、缺乏规模、利用简单以及高投入低产出的落后局面,使废弃物资源能够得到有效和持续的利用,并在利用中修复了生态链、减少了对环境的影响。 
  (二)废弃物主要利用技术与示范案例。 
  1、以地养地、以养殖肥地的废弃物肥料化利用技术。一是废弃物还田利用技术。结合粮食生产功能区、标准农田质量提升和现代农业园区建设,利用稻谷、小麦和玉米秸秆等谷物类和蔬菜类废弃物能量密度低、热值不高,但含有丰富的氮、磷、钾等营养元素,推进农业废弃物还田技术应用。如:萧山舒兰农业有限公司废弃物利用工程。公司拥有800亩蔬菜基地,建设了太阳能发酵房堆沤发酵设施和厌氧罐。主要是将种植业产生的作物秸秆、瓜蔬藤蔓等废弃物和养殖业产生的畜禽粪便等废弃物按照一定的比例进行混合后发酵处理,日处理残菜2吨,秸秆1吨,猪粪3吨。年产沼气8.49万m3,沼液4106吨,有机质471吨。有机肥替代化肥提升农作物产量和品质,有效提升农作物抗病虫害能力,减少农药用量,增加农产品附加值,保证食品安全。二是利用废弃物生产有机肥技术。畜禽排泄物数量巨大,以较经济的方法处理排放畜禽排泄物是个国际性的难题,我们更多的是从资源的角度对其进行利用,把畜禽排泄物进行堆肥发酵处理和厌氧处理,杀灭废弃物中所含有的病原菌、寄生虫卵、杂草种子等对农作物有害的物质,并生成腐熟的有机肥或生产商品有机肥,既有效控制了环境污染,又带来可观的经济效益。如:富阳新登富隆有机肥有限公司专业生产颗粒状有机肥,产品以畜禽粪便为原料,搭配木屑、谷糠、草木灰等其它农业废弃物为辅料生产有机肥。目前有机肥产品经省农业厅土壤肥料检测中心检验认定,被列为杭州市政府补贴有机肥采购供应企业,每月生产1800多吨,相当于每月消纳猪粪1500多吨,生产的有机肥招投标价645元/吨,年产值可达1千多万元。 
  2、废弃物生物质能源化利用技术。能源化利用主要是利用废弃物中所含热量和可燃性,在解决农村能源短缺和农村环境污染方面有重要的价值。一是沼气发电技术。我们结合大中型沼气工程建设,积极推广沼气发电的途径和成功经验。如:萧山康盛养殖公司的沼气发电并网工程,公司存栏生猪2.5万头,建设了8500m3厌氧池为主的沼气发电工程,购置了120KW、200KW各一台的纯沼气发电机组。利用生物发酵技术处理养殖场污废,产生的沼气用来发电,电全部并入电网,每年可向国家电网提供100万千瓦时的绿色电力。二是生物质废弃物致密成型利用技术。生物质致密成型技术是将农林废弃物,经过粉碎、挤压等工艺,制成棒状、粒状、块状等各种成型燃料,其体积发热量与中质煤相当,并且不污染环境,可广泛用于民用炊事炉、取暖炉、生物质气化炉、高效燃烧炉和小型锅炉,是提高废弃物利用效益和易于商品化生产的可再生能源。我们在建德、淳安、富阳林业废弃物资源丰富的地方进行了产业化示范应用,收到了良好的社会效益和经济效益。如:富阳瑞丰新能源有限公司,以周边农户、木竹加工厂的秸秆、树枝、竹屑、桑枝等废弃物生产生物质颗粒燃料,年处理农林废弃物1.8万吨,年产量达0.9万吨,同时废弃物也给当地农民增收了500多万元。建德宏运生物质颗粒燃料项目,年颗粒燃料产量可达1.5万吨。淳安衍昌村机制炭厂利用山核桃外壳、菌棒、竹木屑等废弃物加工商品碳,平均每5斤竹木屑加工制成1斤机制炭,年产量1400吨,直接收益达252万元。
  3、以废弃物为纽带的循环利用技术。农林牧生产投入要素中有40%~50%转化为废弃物,以废弃物利用为纽带的多级循环利用模式,使废弃物资源得到充分合理的利用。一是以沼气为纽带的现代农业生态资源化循环利用技术。以沼气建设为纽带,以废弃物为原料,结合现代农业与特色农业发展特点,大力发展种养结合和生态循环农业,起到了废物多级循环利用的目的。涌现出一大批以沼气为纽带的现代农业生态循环发展的典型。如:萧山吉天现代园区生态循环农业工程。园区是一家集蔬菜种植,水产养殖,农产品加工、配送、直销于一体的省级农业现代园区,拥有1000余亩蔬菜基地以及2000余亩水产养殖基地。园区内利用废弃残菜叶与猪粪、牛粪作为厌氧发酵原料,生产绿色沼肥供农业生产,发酵产生的沼气用来发电,供周围虾塘曝气使用及烧制锅炉为厌氧发酵罐增温。年利用残菜叶、鲜畜粪1460吨,产沼气7.7万m3,沼液、沼渣有机肥料共7300吨。二是废弃物作为食用菌基质化循环利用技术。随着现代食用菌生产和社会需求量的大幅增加,为林业废弃物资源在食用菌基质化利用上提供了更加有效益的途径。由于林业废弃物具有有机质含量高的特性,经过粉碎灭菌后作为食用菌生产基料,生产食用菌菌棒,废弃物粉碎后可占食用菌栽培料的75~85%,采用袋料栽培食用菌,是生产平菇、香菇、金针菇、鸡腿菇、黑木耳等食用菌的常用方法,一袋食用菌需废弃物粉末0.9~1.2kg公斤,能大量利用各类秸秆类废弃物,生产食用菌后的废弃菌棒,一部分废弃菌棒可直接压块制作成燃料使用,剩余的废弃菌棒作为堆肥的原料进行有机肥生产,生产的有机肥再返还林地或园地,提高地力,形成良性循环。该技术成本低、经济效益好,深受农民欢迎,已在育苗基料、花木基料、草坪基料等推广使用。目前,全市利用桑枝条等秸秆生产食用菌产业,产值已近3亿元,规模达3400万袋,栽种食用菌利用废弃桑枝条达3.4万吨。如:淳安利用桑枝条栽培黑木耳的稻菇轮种利用模式。蚕茧是淳安的农业主导产业,利用桑树枝条长,枝条多又需秋冬季修的特点,把废弃桑枝条为原料在稻田栽培黑木耳,黑木耳生产结束后,清园后再种植水稻。黑木耳生产结束后的菌渣作有机肥还田,以培肥地力。从而对桑枝条等废弃物实现了深度开发、循环利用、变废为宝。仅枫树岭镇近3年就利用桑枝条生产黑木耳等食用菌800余万袋,增效240余万元。延长蚕桑生产链条,提高蚕桑生产附加值,与传统以树木为原料相比,每袋菌棒节省成本0.3元以上,带动了农民增收,也提高了冬闲田的利用率,同时改善了生态环境。 
  (三)废弃物利用产业发展存在的主要问题。 
  虽然近年来我市在农林牧废弃物资源利用方面进行了一系列的探索,废弃物综合利用率显著提高,取得了一些成效。但从发展空间上来看,目前,农林牧废弃物资源利用离杭州市“十二五规划”要求到2015年农业秸秆综合利用率达95%以上、规模化畜禽养殖场粪便综合利用率达97%以上、规模化畜禽养殖场废水达标排放率达90%等要求还存在着不少差距;从利用方式和发展环境上看,还存在着废弃物资源收集储运加工困难、利用方式粗放、利用技术水平不高,产品附加值低、产业化发展环境有待完善等问题;从产业发展政策上看,与国外发达国家相比尚有很大的距离,有些扶持政策还有待完善和落实。目前,主要存在着以下困难和问题: 
  1、收集储运生产成本高,缺乏有效利益激励机制。由于废弃物量大、分散、收获季节不一、密度小、附加值偏低,难以收集,现在农村劳动力普遍在周边工厂或工地打工赚钱,到了农忙也很少停工,收集废弃物还不如做一天工来的划算。一些利用企业收购废弃物的途径较窄,存在信息缺乏、储运不足等突出问题,虽然国家、省、市各级政府都出台了一系列农林牧废弃物综合利用政策和配套办法,但支持、鼓励政策多于实际扶持政策,农民、企业直接受益的不多,有待进一步完善落实废弃物利用产业利益驱动机制和政策导向机制。 
  如:木质类废弃物是生产生物质固体成型燃料的主要原料,由于其产生地域分散、季节性强、品种各异、物理性状(体积、均匀性、粉碎程度、水份、热值等)千变万化,使得在收集、贮存、利用或处置过程中成本偏高,迫切需要政府部门的引导和政策扶持。 
  2、缺乏合理规划布局,产业链建设投入不足。缺乏对废弃物利用产业分布、产品技术标准、投入渠道等规划布局,也是随意丢弃和非正规处理废弃物现象产生的因素之一,而废弃物资源利用产业因一次性投入大, 收集利用成本偏高,季节性强,收回周期长,缺乏税费方面的优惠与支撑,虽然目前已引起各级政府的重视,但企业作为产业化发展投资主体仍参与不足,社会资本投资废弃物资源开发利用的积极性不高,致使废弃物资源利用企业规模小,缺乏龙头型、骨干型企业带动,区域间产业发展也不平衡,投入产出效率较低,经济效益差不稳定,导致农林牧废弃物资源利用产业发展缓慢。 
  如:在畜禽养殖场大都建有沼气工程设施,除部分畜禽排泄物生产商品化有机肥外,大部分排泄物进入厌氧池进行消化处理,同时产生大量的沼肥,沼肥合理、充分的利用是全国性的重点和难点,理论上养殖业产生的沼肥是种植业需要的有机肥,但实际应用上困难很多,投入较大,利用成本较高,一方面需要政府部门在沼肥利用上进行合理布局和对种养殖业之间进行联系协调,另一方面需要政府的鼓励政策和资金的投入。 
  3、缺乏健全利用的全过程管理,部门协调机制有待完善。目前废弃物处理和利用对策、资金及技术等都主要侧重在产出环节,缺乏全过程和末端利用管理政策,例如生物质成型燃料产业链涉及废弃物收购储运、生产加工、质量检测、使用设备等各环节缺乏有效的服务管理和政策。在三沼综合利用中,对沼气的使用途径、使用设备,沼肥利用去处等缺乏合理的规划和协调机制。在废弃物利用产业方面,涉及行业部门很多,但缺乏分工协作、资源共享机制,致使废弃物利用缺少连续性监管和指导,也缺乏完善的技术支撑平台,使得目前废弃物的利用层次、利用效益都不是很高。 
  三、我市农林牧生物质废弃物资源利用产业的发展建议
  当前,我市生态文明建设和城乡统筹一体化发展为农林牧废弃物资源综合利用带来了新机遇和新挑战。围绕农林牧产业转型升级、促进农民增收、企业增效思路,根据废弃物资源禀赋,从农林牧生产过程、生态环境保护等方面系统地探索废弃物资源综合利用问题,从加强政府引导、产业政策扶持、引入循环经济理念、加大技术研发与推广力度等方面着手,进一步开创我市农林牧废弃物资源综合利用新局面。 
  (一)完善落实废弃物利用扶持政策,建立激励补偿机制。 
  农林牧废弃物资源利用产业是一个涉及农村经济社会可持续发展和生态文明建设的重要领域,也是一个新兴的朝阳行业,其中《国家十二五战略性新兴产业规划》中规定“发展目标生物质能发电装机达到1300万千瓦。固体生物质成型燃料年利用量达到1000万吨。建成一批生物质能综合利用新技术产业化示范项目。”但由于我市废弃物产业化利用尚处于起步阶段,产业规模、产业结构、产业组织、产业技术、投资规模、投资主体等方面都还存在很大差距,建议完善落实扶持政策,建立激励补偿机制。 
  例如对生产、使用废弃物固体成型燃料的企业按照废弃物利用量或销售量进行补贴;实施废弃物利用加工用电价格补贴优惠政策,用电按照农业用电收费;对相关企业给予信贷支持,采取退(免)税等优惠措施。通过政策的引导,切实调动和保护农民、企业收集、利用废弃物的积极性和主动性,建立起政府、企业、个人、等相结合的废弃物利用产业社会化、多元化投融资体制,使农民和企业的利益实现双赢,从而形成有利于废弃物利用产业化发展的政策环境,推进产业化发展进程。 
  (二)加强废弃物利用产业规划指导,强化部门管理职责。 
  由于农林牧废弃物资源综合利用具有一定的公益性质,政府应结合农业现代化发展规划和生态环境保护要求,依据不同地区资源优势、产业发展方向和经济社会发展水平,按照统筹兼顾、突出重点的原则,合理确定适宜的废弃物利用产业发展方式(饲料、肥料、能源、食用菌基料和工业原料等)和产业链布局,以促进废弃物资源利用产业的可持续发展。废弃物利用产业的健康发展,政府的引导和服务具有关键作用,各有关部门要明确职责,加强沟通协调,形成合力,切实把废弃物综合利用产业发展作为推进节能减排、发展循环经济、促进生态文明建设的一项工作内容,纳入工作目标管理责任制。 
  (三)重视以废弃物为纽带的循环农业产业发展,实现资源多元利用。 
  引入循环经济的理念,重点支持以废弃物为纽带的循环农业产业发展,支持废弃物利用有关技术与设备的集成创新利用项目建设,把农林牧废弃物利用从一项治理污染技术上升到资源循环利用的高度,突出农林牧废弃物资源的纽带桥梁作用,使之连接种植业、养殖业,进一步构建循环农业和区域发展模式,以“资源-产品-再生资源”的循环经济模式改变“资源-产品-污染排放”的传统经济模式,使废弃物资源在得以循环利用、农民和产业效益增加、生态环境质量改善的同时,提高农民的生活质量,促进农业生产转型升级。 
  (四)注重废弃物利用技术的创新应用,强化产业科技支撑。 
  按照“整体、协调、循环、再生”的原则,重点支持废弃物利用产业在收集、运输、储存、再生利用等诸环节中的新技术、新工艺、新方法的引进和应用,通过技术培训、宣传咨询,有组织有计划地加大先进适用技术的示范应用力度,提高废弃物资源利用的可操作性,降低产品生产成本,提升产品技术含量,拓宽废弃物利用途径。同时,建立和完善我市农林牧废弃物资源利用技术规范和服务体系,促进农林牧废弃物利用产业的可持续发展。

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