中国沼气学会学术年会暨中德沼气合作论坛

聚焦乡村振兴战略、高质量发展和碳达峰、碳中和目标
2021年10月20-21日 | 江苏 · 南京
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年会专家观点 | 李秀金:基于区域城乡一体化的大型沼气工程及其模式

作者: 发布时间:11/23/2021 来源:

文章来源:中国沼气学会


【编者按】2021年10月20-21日,2021年中国沼气学会学术年会暨中德沼气合作论坛在南京举行。近500位沼气领域的专家学者及企业界同仁齐聚一堂,共话新时代沼气行业新发展。与会代表在研讨中一致认为,沼气技术及其应用将会成为有机废弃物资源化利用、生态环境保护和可再生能源发展的主战场,沼气科研教学和产业队伍将会成为实现乡村振兴战略和“双碳”战略目标的主力军。


北京化工大学教授、中国沼气学会常务理事李秀金作为特邀专家就主题“基于区域城乡一体化的大型沼气工程及其模式”进行了分享。报告重点围绕打破城乡界限实现沼气工程的盈利和可持续发展,主要分享了以下几点内容:一是有机废弃物的产生与分布;二是有机废弃物处理技术的选择——厌氧消化;三是有机废弃物生态循环利用模式案例。


李秀金教授详细介绍了我国城乡有机废物的产生量与分布情况,针对小城市、县城、村镇、农业有机废物种类多、单一种类数量不大、区域分布广等特点,提出了基于区域城乡一体化的新发展模式:打破城乡界限,对区域范围内的城镇、农业农村和工业有机废物进行集中厌氧消化、沼气/生物天然气用于城乡居民生活和工农业生产、沼渣沼液用于区域内的生态农业。通过实际案例证明:通过这种“区域一体化”的模式和自成体系的完整产业链,可以实现盈利,不仅能够有效解决区域内的各种有机废物的环境污染问题,还能够解决沼气工程经济效益和可持续发展“瓶颈”问题。且这种生态循环利用模式符合我国国情,是可复制、可推广的,在我国具有非常广阔的发展前景。


本文根据其发言整理。



北京化工大学  李秀金  教授



一、有机废物的产生与分布


1、有机废物的产生


厌氧很大目的是为了解决环境污染问题,主要用于有机废物。有机废物产量很丰富,因此不仅要知道量,还需要知道分布。原则上,有机废物的产生主要来源于垃圾,1)城市源:城市生活垃圾2.4亿吨/年、市政污泥6000万吨/年、餐厨垃圾6000万吨/年、居民粪便等;2)工业源:有机废渣3.5 亿吨/年,高浓度有机废水43亿吨/年;3)农业农村源:作物秸秆10亿吨/年,畜禽粪便38亿吨/年,村镇生活垃圾1.5亿吨/年。三个来源的有机废物产量总计100亿吨/年。


2、有机废物的分布与特点


我国农业的主产区是人口分布区,也是废物的主要分布区域。城市垃圾的分布情况见左上的图。我经常参加住建部门的垃圾处理,也做了很多工程项目,第一个餐厨垃圾厌氧处理是我和凯军、王伟教授一起做的。城市垃圾做得很热,我认为不是什么大问题,无非是焚烧、填埋、加厌氧好氧。但是,问题在小城市、县城、村镇还有农业。所以,我们搞厌氧的重点放在什么地方就很明确了。




小城市和农业农村有机废物的特点:1)数量不大,比如餐厨垃圾产量一天几千吨,还有人的粪便,量都不是很大,不能针对每种原料都做一个工程,2)种类很多;3)区域分布广;4)难以单独处理。针对这些问题我们应该怎样来做厌氧?因此,在很多情况下,打破城乡、工业和农业的界限,实现区域一体化集中处理和利用应是最适合国情的途径和模式。



二、处理技术选择-厌氧消化


1、厌氧消化技术


有机废弃物处理技术有很多,每个技术都有自己的特点,实际上厌氧是主导技术。完整的厌氧过程大同小异,不过近几年对生物天然气发展高度重视了。厌氧的工艺过程如下:




2、区域城乡废物集中厌氧消化处理优点


现在的问题是我们要做厌氧,该怎么做?需要根据废物的分布特点才好决定。厌氧工程一个很大特点是一个工程一个样,主要受原料和后端影响。因此我提出在一个区域范围内集中处置。


首先要打破城乡的界限,这样可以有效地解决区域范围内各种有机废弃物带来的环境问题,因为我认为厌氧第一任务是环境,第二才是能源。如果各干各的,城市干城市的,农业干农业的,工业干工业的,这样可能一个地方建很多沼气工程,规模都不大,原料都受到控制;如果只建一个,那么可以放这个区域内的各种各样原料,包括城市、农业、工业废物,避免重复建设。第二,可以保障原料的充分供给,平抑原料的价格。因为在小县城小城镇不可能就一种原料做个厌氧工程。第三,沼气工程实际上的产品就两个,一个是气,一个是肥。如果城市做厌氧,气没问题,城市可以用到,沼渣沼液去哪?现在上海就面临这个问题。沼渣沼液必须要走到农业农村或者是林业;如果做农村沼气工程又有一个问题,沼渣沼液可能有地方去,但气是否用得完,或者用于烧锅做饭值不值得?能不能供给城市、车用、工业、企业用?这是相互之间的一个补偿,既能解决气的问题,也能解决肥的问题。


还有一个非常重要的问题,就是如果农村和城市结合会提高额外的经济收益(以上的收益除外)。因为什么呢?我们处理农村废物是要付费的,做农业沼气工程是不赚钱的。沼气工程很难高速发展,最底层问题是一旦政府不补贴,我们自己没有造血功能就赔钱,赔钱谁干呢!如果是赚钱的,那么先进的技术、设备都不是问题。为什么城乡一体化会赚钱?处理农村废物收不到钱,需要我们倒给钱,比如收集畜禽粪便我们需要付费30元/方,收集秸秆200-300元/吨,高的达400元/吨。但是处理城市的废物不管什么我们都能收费。我之前到深圳,处理污泥收费500元/吨,和我们自己掏几百块钱搞原料是天壤之别,所以这是我们为什么要农村和城市结合的原因。




下面图中城市源、农业源、工业源形成一个完整的系统,这个系统没有城市和乡村、没有农业和工业的界限。




当地的废物集中处置,产生的气在当地利用,产生的肥也在当地利用,行成一个循环。




下面是我们在内蒙做的一个项目。这是一个旗,我们该怎么做?必须要打开这个界限。我选了几个集中的点,画一个圈,几个点行成一个线,这个线可以让工业、城市、农业垃圾都得到解决,我想未来应该走这个思路。





三、生态循环利用模式案例


上面的思路有没有案例能够说明是可行的?下面介绍两个我们做的工程,一个是山西晋城的项目。




晋城是一个中等城市,我们最早在这个城的边上建了个沼气工程,用的是秸秆、粪便,几年不挣钱。后来有一个机会,就是现在垃圾要从源头分类,晋城有生活垃圾、人的粪便、污水处理厂污泥、菜市场的白菜等,每一种的量都不太大,焚烧不行,填埋也不行,如果建设沼气工程该怎么建?而我们的沼气工程是现成的,所以一对接,将垃圾拉过来我们处理,一吨付费给我们140块,这样我们的原料就转成了城市垃圾,同时我们也不摒弃农村的原料,当农民涨价,比如秸秆今年200块/吨,明年300块/吨就不买。这样我们就打通了城乡的界限,然后开始盈利了,如果不打开这个界限,很难盈利。我们的沼气工程建在城市边上,以它为中心画圆解决城市的问题,周边农村原料便宜就要,不便宜就不要,我们可以控制。




这个工程的工艺过程如下:




我们有很多个进料口,在预处理车间,污泥、粪便、餐厨、秸秆可以一起调节。最早我们是没有预处理车间的,几种原料过来,乱七八糟的没法干,小城市粪便等每种原料都没法单独处理,后来我们什么都没改变,只加一个预处理,正好利用厌氧的优势,原料越杂越好,营养越齐全。4个厌氧发酵罐容积2万立方米,它最有特色的是沼渣沼液的问题。原料是城市和农村打破界限,让我们有收益;


第二个是沼渣沼液,最早我们也没法弄,周边都是农田,排到每家都要打招呼,有时候多排点还得给他们钱。后来老板在厂周围流转了5000亩地种植有机苹果。这属丘陵地带,我们在山顶上建了一个沼液池,把沼液打到池子里,需要的时候慢慢放下去。因为那边很干燥,沼液下去既做肥又做水,根本不需要任何处理。


此外,还有一个好处,自己家里面的沼液池以前环保一般是不管的,现在沼液做肥料的标准正好刚刚颁布,我也参与了审核,是一个非常重要的一个国家标准。以前到自己地里种苹果环保根本就不管,现在更不会管了,解决了沼渣沼液的出路问题。这儿的环境很漂亮,以后打算建个养老院。


过去我们从农业农村的角度去处理这一块不挣钱,和城市结合后赚钱了,再到产业链延长,把沼渣沼液的问题都解决了,这个可是最头疼的问题。不挣钱是因为气没有出路卖不到好价钱,肥也没有出路卖不到好价钱,原料又花很多的价钱,怎么可能挣钱!那么只能自己想办法,通过这种模式我们实现了赢利。


另一个工程是在甘肃高台。刚才的工程是在一个中等城市,以它为核心来做的,第二个我们则以县城为单位。




我们国家县城垃圾也是一个很大的问题,每一种都不太多,也不好处理。我们以县为单位来做,在县城边上画一个圈,在这个区域内的废物都收过来。我们最早用麦秸、玉米秸、羊粪,后来也处理污水处理厂的污泥。污泥一天只产生三四十吨,污水处理厂没法处理,拉过来给我们处理,我们就有钱了;还有药渣、西红柿加工厂的废渣,他们都付费给我们处理。


这个工程的沼气是进行提纯的,是国内第一个生物天然气工程。当时农业部组织生物天然气试点,我们是第一个建成的,2015年开始建,2016年建成,布局也很漂亮。剩下的问题是,这个工程的气到哪去,肥到哪去?因为赚钱要靠这两个:一个要降低原料成本,最好能收钱;再呢两个产品一定要卖到好价钱,还要能卖得出去,这样综合起来才能盈利,不盈利这个工程早晚也是死,生产得越多赔得越多,好多企业都是这样关门的。


我们的是分布式利用,从三个方面来做:首先是农村居民供气,通过管网到每家每户,这样解决了周边农村居民生活用气的问题。第二,正巧老板本来有个加气站,买别人的气受别人的控制,价格高低都得买,有时候还不一定能供应上,现在可以用自己的气,把气源的问题解决,不受中石油中石化的控制,加气给出租车和公交车都没有问题。还有企业的一个问题是防污。以前是烧煤,现在不让烧了,正好需要我们供气,这样工业企业推动居民用气,气的问题就解决了。卖给工业企业加气站的价格比卖给农民贵多了,不存在气卖不掉或卖不到价格的问题。


还有一个是沼渣沼液,这是所有大型沼气工程都面临的问题。我们把沼气工程隔着墙的地流转过来,一亩地给农民500块,他们很高兴,自己作业可能还赚不到500块/亩。流转的地投资了大棚,我7月份去种了很多各种各样的有机蔬菜,黄瓜等;大棚的一边是苹果园,沼渣沼液可以自用,种菜可以卖钱,最起码肥料不仅不用花钱,还可以省一部分钱;还有一个肥料加工厂,沼渣可以加工成肥料再卖给别人,那的有机肥比较畅销。




这个项目和前面的项目一样,以区域为概念来做;第二,产业链要延伸,后端气和肥一定要有出路,一定要赚钱。



四、结语


下面简单来总结一下。


我做沼气工程二三十年了,工程也越做越多,好多工程都不挣钱,大家都知道花钱也很大,虽然沼气工程是个很好的事。我觉得沼气行业要想发展,必须解决盈利的问题,否则的话一切都是空谈。要盈利,国家后端补贴是需要的。但是,在目前国家还没出台相关政策的情况下我们还得自己想办法。


我觉得有两个途径:


第一,有完整的产业链,而且要自成体系的产业链,不受别人的控制,那么盈利点多了,盈利也就越大。


第二,区域这个概念,要打破城乡界限,尤其是现在不能每种原料单独建,那么机会来了,核心的问题就是通过这样一种区域的模式和自成体系的完整产业链实现盈利。还有一个重要的特点,就是这个模式完全可以推广。那么多县城,那么多工农业,周边的养殖场等可以一起来做,最终实现沼气工程的盈利,而且这个模式能够推广开,能为我们国家废物的处理,尤其城乡废物的处理发挥作用。




整理:罗娟

编辑:刘秋琳

审核:李景明