厌氧生物转化食物与绿色废弃物

BIOGASSUMMIT沼气国际论坛董仁杰DONGRenjie中国农业大学教授，国际合作与交流处处长生物质工程中心常务副主任，工学院能源工程与低碳技术研究室主任DirectorofInternationalRelations,ProfessorandExecutiveDirectorofBiomassEngineeringCenter,HeadofEnergyEngineeringandLowCarbonTechnology,ChinaAgricultureUniversityBIOGASPRODUCTION:ENERGYORECOLOGY?2能源是社会发展的最重要的基础ENERGY:THEMOSTIMPORTANTFORDEVELOPMENTRenewableEnergyStructureinChinainRecentYearsHydroandwindpower30%ModernBioEnergy2%Solar,geoandoceanenergy9%Householdstovefuel59%中国生物能源在可再生能源中的地位PERCENTAGESOFBIOENERGYINRENEWABLEENERGY3BioEnergy(Mtce)andItsStructurein2006Bioethanol,1.95,1%Biogas,4.5,2%BioElectricity,1.05,0%Householdstovefuel,259,97%中国生物能源中各种形式的比例BIOGASINBIOENERGY4户用沼气HOUSEHOLDBIOGASChinaistheinternationaldevelopedcountryontheworldforRuralADconstruction,applicationandtechnicaldevelopment5沼气池的效益ENERGYVALUEOFHOUSEHOLDBIOGASREACTORS北京市荣各庄村单一式沼气池，旺气期约3个月，日产气率0.1左右；弱气期4个月左右，日产气率0.05左右。全年共产沼气约160立方米。【1】北京市留民营生态村每年使用70吨煤为沼气工程加温，生产了相当于200吨煤的炊事能力的沼气。【2】户用沼气的建立对农村自然环境的影响不明显，但对农村居住环境、生活环境的改善有明显有利的影响。【3】HouseholdBiogasReactorsindividuallyhastheenergyvaluetothehouseholds.However,itisnotbecauseofitenergyvalue,butbecauseoftheecologicaladvantage.Biogasiscleanerthananyfuelsintheruralarea.Forexample,ahouseholdbiogasreactorinBeijingcangenerate0.1m3biogasperdayperm3ofreactorfor3warmestmonthsand0.05m3ofbiogasperdayperm3ofreactorforother4moderatewarmmonths.Householdbiogashelpsbigimprovementofindoorenvironment.6【1】北京市农科院土肥所沼气室.办沼气的燃料、肥料效益试验研究报告.【2】赵立军.京郊农村发展沼气工程对能源和环境的贡献及发展思路.中国沼气.1998,16(3):40-42【3】陆慧,刘三强.农村户用沼气对环境影响的分析与评价.安徽农业科学.2007,35(14):4250-4251沼气池的能源效益？ENERGYVALUEOFHOUSEHOLDBIOGASREACTORS?能源替代效益存在显著差异性。不同的能源消费者对沼气的接受度从大到小依次为：电力-液化气-煤炭和薪柴和秸秆消费者。沼气在作为薪柴和秸秆的替代能源时，其经济效益是负值，这主要是由于环境影响并不为消费者所感知。户用沼气利用对使用薪柴和秸秆的低收入农村居民并不存在经济吸引力。【1】Evenforthehouseholdbiogasreactor,itislessattractiveforthefarmersifjustthinkabouttheenergyvaluebecausethefarmerscanusecropresidueswhichisfree.Theecologybenefitsarenotevidentlyconcernedbytheruralresidentsatpresent.Howeverifenoughknowledgeisextendedtothefarmers,theyaremoreandmorecareaboutthehealth.7【1】刘叶志,余飞虹.户用沼气利用的能源替代效益评价.内蒙古农业大学学报(社会科学版).2OO9,11(4):105-107FUEL/STOVEIMPACTONPM2.5050100150200250300350400450阆中市仪陇县南部县恩施市永顺县平均PM2.5浓度（μg/m3）第一阶段第二阶段国家标准Pro-Post-USEPA?Differentplaces/regions8沼气池的定量环境效益ECOLOGICALVALUEOFHOUSEHOLDBIOGASREACTORS户用沼气对环境影响的综合评价指标值为2.4355，达中度有利影响；对农村居民居住环境、生活条件的影响远大于对自然环境的影响。对农村社会环境影响的综合评价指标数为2.16，达中度有利影响；对自然环境影响的综合评价指标数为0.2755，为微弱有利影响。影响力由弱到强依次为大气环境(0.06)或水资源(0.06)、土地质量(0.14)、动植物资源(0.74)。对社会环境的影响由弱到强依次为农村居民的健康状况(0106)、农村居民的居住环境(0.31)、农村居民的生活条件(0.63)。【1】HouseholdBiogasReactor’secologicalbenefitisquantativelyanalyzedandcategorizedtohavemoderateimpactontheenvironment,especiallyonIndoorenvironment.9【1】陆慧.农村户用沼气对环境影响的指标体系与评价.太阳能学报.2007,28(3):340-344沼气池发展面临的问题CHALLENGESFORHOUSEHOLDBIOGASREACTORS原料问题农民的经济条件和愿望为什么国家要进行补贴？为了能源，还是为了健康？MaterialsavailabilityThewealthanddesiresofFarmersWhythegovernmentsubsidizetheconstructionofHouseholdBiogasReactors?ForEnergy?ForHealth?10保护环境生产资源EcologyResources中国沼气工程产业化进程ROADMAPFORBIOGASPLANTSINCHINA农民用能环境保护与资源利用农民用能19602000单户池型批量建设产业联合Householdreactors,scalednumber,smallindustry农民用能Energyforfarmers环保护与资源Envirprotectionandresourcilization可持续发展Sustainabledevelopment2010沼气工程ScaledBiogasplant商业化运营CommercializationPetroleumcrisisGroundwaterprotectionGHGsreductionSinglefeedstockCo-fermentation/CHPCommercializationITcontrolReferenceinthedevelopedcountries11Dr.CAOMan,TianrenCompany大中型沼气工程定义DEFINITIONANDEVALUATIONOFBIOGASPLANTS1.规划预测的数量差别很大【1-5】2.目前发展势头与规划差别很大【2、5】；实际统计数据差别大【3、5】3.大中型沼气工程的分类国内有差别、国际上差别更大1.Planedandpredictednumbersaredifferentlymadebydifferentagenciesorpersons2.Currentnumberisdifferentfromthatpredicted;Evenbigdifferenceinthecurrentnumber3.CategorydefinitionisdifferentinsideChinaandbetweendomesticandinternational.12[1]NY/T667-2003.沼气工程规模分类[S].2003.5[2]田芯.大中型沼气工程的技术经济评价研究[D].北京化工大学，2007[3]刘志强，蒋泰毅，彭爱华，等.新型红外沼气成分快速检测方法研究[J].可再生资源，2007，25（5）[4]李秀金.新技术助推秸秆沼气产业化[J].科学时报,2008年2月18日[5]中国农村能源行业2005年度发展报告[R]．中国农村能源行业协会，中国农村能源行业协会，2006畜禽场沼气工程LIVESTOCKFARMSAD第一座养殖场沼气工程：1982年成都凤凰山畜牧园艺场沼气工程。我国已经制定完成和部分颁布实施了《沼气工程规模分类》、《沼气工程技术规范》等近20项国家和行业标准。【1】13【1】胡启春,祝其丽,潘科,等.畜禽养殖场沼气工程产业发展探析.现代农业科技.2009.17:253-255【2】中国农业年鉴编辑委员会.中国农业年鉴.北京:中国农业出版.2008【3】中国畜牧业年鉴编辑委员会.中国畜牧业年鉴.北京:中国农业出版社.2008ChengduPhoenixMountainLivestockFarmADwasfirstlybuiltin1982.About20standardsandRegulationsaresetuptoguidethelivestockfarmADconstruction,eg,BiogasPlantsCategory,BiogasPlantsTechnologyGuidelinesandsoon.养殖场规模ScaleofFarms养殖场数量Farms/10K沼气工程数量Ads/10K覆盖率AD/%大中型（生猪年出栏3000+）Large-Medium1.740.179.8小型（生猪年出栏500-2999）Small17.322.4914.4专业户（生猪年出栏50-499）Household384.8938.5010.0合计Total403.9541.1610.22007年畜禽养殖场沼气工程LivestockFarmADsin2007【2-3】养殖场沼气工程的模式LIVESTOCKFARMSADMODULES中国在探索沼气工程的发展模式方面取得了很多经验，总结起来沼气工程包括综合利用模式、沼气生态模式和达标排放模式，分别对应着小型、中型和大型沼气工程。沼气工程的规模越大，越要重视对环境的贡献或者影响。结论虽然是2004年得出的，但是至今仍然适用的是，限制畜禽场沼气工程发展的主要问题仍然是基建投资较高，一个万头规模的猪场一次性基建投资在100万元左右，除去运行成本，再考虑贷款利息，靠沼气回收投资是多数养殖场承受不了的。另一个问题是沼气出水浓度太高，以COD计通常超过1000mg/m3，达不到排放标准。大中型畜禽养殖场沼气工程参与市场的能力还很弱，需要政府投资政策的支持。【1】14【1】华永新,朱剑平.大中型畜禽养殖场沼气工程模式及投资效益分析.能源工程.2004.2:11-15Themainmodulesof