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【關(guān)鍵詞】沼氣;開發(fā);運用;研究
沼氣是多種有機(jī)質(zhì)(如秸稈、雜草、人畜糞便、垃圾、污泥等)在一定溫度、濕度、酸堿度及厭氧條件下,通過種類繁多、數(shù)量巨大、且功能不同的各類微生物分解代謝產(chǎn)生的一種可燃性混合氣體。主要成分是甲烷(化學(xué)式:CH4)。
一、當(dāng)前農(nóng)村沼氣形成的一般原理
目前農(nóng)村使用的普遍的沼氣裝置主要有三部分,部分組成分別是發(fā)酵裝置、凈化裝置、應(yīng)用裝置。(1)發(fā)酵裝置。發(fā)酵池是沼氣產(chǎn)生的場所。發(fā)酵池是一個嚴(yán)格密閉的發(fā)酵裝置,是人工制取和貯存沼氣的一種設(shè)備。主要由發(fā)酵室、進(jìn)料口、出料口、水壓箱、活動口(水封圈)、活動蓋、導(dǎo)氣管等組成。人畜糞便、農(nóng)作物秸稈、廚房廢棄物等有機(jī)材料從進(jìn)料口進(jìn),在發(fā)酵室內(nèi)通過厭氧發(fā)酵產(chǎn)生氣體,再通過導(dǎo)氣管導(dǎo)出,進(jìn)入凈化裝置。(2)凈化裝置。從厭氧沼氣池中出來的沼氣中含有大量的水氣、粉塵雜質(zhì)、硫化氫等有害氣體。導(dǎo)出的沼氣經(jīng)過其水分離裝置初步脫水除塵后然后進(jìn)入脫硫塔凈化器,利用合理的反應(yīng)條件可經(jīng)濟(jì)地將沼氣中的硫化氫脫至200ppm以下,脫硫后的沼氣進(jìn)入沼氣增壓泵進(jìn)行增壓輸送,再用來電燈照明、燒水做飯等。目前有些脫硫凈化器和增壓泵合二為一了。(3)沼氣池的建造。第一,材料情況。目前農(nóng)村沼氣池的建造材料主要有三種:一種是用磚水泥建筑,二是用金屬模具,再用水泥建造,三是用橡膠模具。第二,原料情況。目前大多的戶用型沼氣的原料就是人類和動物的糞便(動物主要是豬)其他的原材料很少應(yīng)用。第三,地理情況。沼氣池的厭氧發(fā)酵是需要一定的溫度、濕度、酸堿度和厭氧條件下。一般來說沼氣池里的溫度越高,密閉的空間,濕度適中,酸堿度適中對發(fā)酵是最好的效果。
二、當(dāng)前農(nóng)村使用沼氣的應(yīng)用與研究
(1)沼氣使用優(yōu)點。第一,提高了農(nóng)民的生活質(zhì)量和生產(chǎn)效率。隨著沼氣的發(fā)展,用沼氣做飯、照明或做動力燃料,發(fā)電、燒鍋爐等效果也十分顯著,深受農(nóng)民歡迎。第二,廣泛施用沼肥提高作物成活率。由于人畜糞便及秸稈經(jīng)過密封發(fā)酵后,在生產(chǎn)沼氣的同時,會產(chǎn)生一定量的沼肥,沼肥中因存留豐富的氨基酸、B 族維生素、各種水解酶、某些植物激素和對病蟲害有明顯抑制作用的物質(zhì),對各類作物均具有促進(jìn)生長、增產(chǎn)、抗寒、抗病蟲害的功能。施用沼肥可以有效地改良土壤性狀,提高農(nóng)作物的質(zhì)量和產(chǎn)量,用沼肥完全取代化肥,還能生產(chǎn)出符合國際市場準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)的無公害有機(jī)蔬菜,不但節(jié)省化肥、農(nóng)藥的噴施量,也有利于綠色產(chǎn)品生產(chǎn)。第三,發(fā)展畜禽養(yǎng)殖和作物種植。發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣可做燃料產(chǎn)熱發(fā)電,沼肥是作物良好的有機(jī)肥料,充分緩解了“三料”( 燃料、飼料和肥料) 之間的矛盾,促進(jìn)了畜牧業(yè)和種植業(yè)的發(fā)展。第四,節(jié)省勞動力和資金。大力發(fā)展沼氣技術(shù),使利用沼氣的農(nóng)戶減少日常的經(jīng)濟(jì)開支,得到了實惠。第五,發(fā)展利用沼氣技術(shù)是衛(wèi)生環(huán)境工作的一項重大變革。發(fā)展利用沼氣技術(shù),人畜糞便投入到沼氣池密封發(fā)酵,糞便中寄生蟲卵可以減少95%左右,不僅使農(nóng)民居住的環(huán)境衛(wèi)生大有改觀,而且還能控制和消滅寄生蟲病,為搞好農(nóng)村除害滅菌工作找到新的途徑,有利于減少和控制畜禽疫病的傳播。(2)沼氣使用中的存在的問題。第一,普及度不廣。據(jù)對渝北區(qū)石船鎮(zhèn)農(nóng)戶的調(diào)查中,仍然有很多的農(nóng)戶對沼氣的建筑和使用沼氣了解都不是很深,他們有的根本不知道沼氣,還有一部分人想使用沼氣但是不想建沼氣池。第二,人們在使用沼氣池時,對于沼氣的安全問題處理不是很好,在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)有的用戶在使用沼氣時為防止因沼氣過多而發(fā)生爆炸時都采用了在發(fā)酵室的上面或是出料口壓很重的重物。這種方法是不科學(xué)的。因為在上面壓很重的重物,如果里面的氣壓很大的時候,氣體就會壓迫導(dǎo)氣口或是進(jìn)料口這樣也會引起爆炸。第三,沼氣的連續(xù)性問題。在我們的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)有一部分農(nóng)戶建了沼氣池,也使用過沼氣池,但后來沼氣池就被擱置不用了,在他們的使用中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的沼氣的連續(xù)性、穩(wěn)定性不是很好。
“四位一體”生態(tài)大棚是依據(jù)生態(tài)學(xué)、生物學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)的原理,以土地資源為基礎(chǔ),以太陽能為動力,以沼氣為紐帶,實現(xiàn)種、養(yǎng)殖相結(jié)合的綜合開發(fā)利用模式。它是將沼氣池、養(yǎng)豬引進(jìn)日光溫室大棚內(nèi),使沼氣池、豬舍、溫室、蔬菜等有機(jī)地結(jié)合在一起,在同一塊地上實現(xiàn)產(chǎn)氣與積肥同步,種植與養(yǎng)殖并舉的能源生態(tài)模式。
1.“四位一體”生態(tài)大棚的建設(shè)在原有日光溫室的基礎(chǔ)上改建,棚內(nèi)建沼氣池,沼氣池上建豬舍,利用豬糞產(chǎn)生沼氣。
2.利用大棚養(yǎng)豬利用營養(yǎng)豐富的沼液作為飼料添加劑,加之溫度適宜的養(yǎng)殖環(huán)境,可促進(jìn)豬的生長,提高出欄率。
3.大棚種菜沼氣燃燒產(chǎn)生的光熱,可提高大棚內(nèi)的溫度和光照,促進(jìn)蔬菜光合作用,減少凍害;沼渣和沼液作肥料,可減少化肥用量和污染,減輕病蟲害,推進(jìn)綠色蔬菜生產(chǎn)。
二、“四位一體”生態(tài)大棚的建造技術(shù)
“四位一體”的關(guān)鍵在沼氣,沼氣發(fā)展好了才能使種殖、養(yǎng)殖協(xié)調(diào)發(fā)展。選擇10立方米水壓式沼氣池,比常規(guī)沼氣池產(chǎn)氣率高,受氣溫影響小。采用純豬糞為原料,加裝手動出料器,將常規(guī)沼氣池一年一次大出料改為經(jīng)常小出料、基本無大出料的連續(xù)式發(fā)酵。沼氣池一般在大棚內(nèi)東、西墻邊豬圈下,進(jìn)料口在豬圈南墻外,水壓間在豬圈北墻內(nèi)。這樣布局,一是方便管理,二是方便棚內(nèi)使用沼氣、沼肥。
1.沼氣的建造技術(shù)10立方米沼氣池的施工可分為三個階段。第一步,挖坑。在建設(shè)地點的中心畫直徑為4.2米的圓,下挖70厘米找平;再以原中心畫一個直徑3.2米的圓,下挖1.2米找平;挖出小圈梁、進(jìn)出料口和反弓底,找圓、鏟平即可。第二步,澆注混凝土,澆注要一次完成。采用紅磚或其它方式支模,再用150號混凝土澆注搗實。5~7天后拆模。第三步,內(nèi)處理,要求薄抹重壓多層。底層清理干凈,用1∶1的沙灰找平后,上水泥漿壓出光,再拉毛;然后按順序粉刷兩遍,一遍泡花堿和一遍水泥漿。整個施工過程中要做好防雨、排水和混凝土的養(yǎng)護(hù)工作。沼氣池內(nèi)封閉完工后,池口及水壓箱加蓋覆蓋物,灑水養(yǎng)護(hù)。7天后可試壓投料使用。
沼氣池建成后,應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行質(zhì)量檢查,合格的進(jìn)行試水。加水后10天水位無明顯變化的進(jìn)行試氣,試氣可用注水法或充氣加壓法,以24小時氣壓下降不超過1厘米水柱為合格。只有合格的沼氣池才能交付用戶使用。對檢查不合格的沼氣池,必須查清原因和部位,經(jīng)相應(yīng)維修后再次試水、試氣,直至合格方可交付使用。
沼氣輸配管的安裝應(yīng)橫平豎直,且保持一定坡度,在最低點安裝放水閥。每50平方米安裝一盞沼氣燈,開關(guān)和點火器的安裝應(yīng)便于操作。同時,在沼氣總管道上要安裝沼氣壓力表、脫硫器和總開關(guān)。
2.豬圈的建造豬圈的建設(shè)既要滿足沼氣池對原料的需要,也要滿足豬的養(yǎng)殖需求。其面積應(yīng)在10平方米左右。種植與養(yǎng)殖之間的隔墻應(yīng)到棚頂,其它墻1.2米高,并留置3~4個通風(fēng)口。
三、“四位一體”生態(tài)大棚的管理
1.沼氣池的日常管理新沼氣池第一次投料,一般安排在扣膜前完成。料要一次性加足,至水壓間剛好無水,其中接種物不得少于池容的20%,發(fā)酵料液的濃度不低于12%,不含有毒物質(zhì)和殺菌物質(zhì),氣溫低于15℃時不宜投料。加料后攪拌均勻,加蓋密封,進(jìn)入發(fā)酵啟動階段。經(jīng)過2~3次放氣后,即可點燃使用。
沼氣池使用過程中要經(jīng)常進(jìn)出料,及時將豬糞尿清理入池,并定期小出料,保持池內(nèi)料液恒定。水封圈要經(jīng)常加水,防封口干裂漏氣。沼氣表、燈、灶、管路要經(jīng)常檢查,發(fā)現(xiàn)問題及時處理。定期更換脫硫劑,避免燃燒產(chǎn)生的二氧化硫危害作物。
2.“四位一體”生態(tài)大棚的特殊管理每天日出前點燃沼氣燈2小時左右,增加大棚內(nèi)的溫度、光照和增施二氧化碳?xì)夥?。可根?jù)作物不同的生長期,葉面噴灑純沼液,既可殺死98%的蚜蟲、紅蜘蛛等,也能調(diào)節(jié)作物生長代謝,增加營養(yǎng)。沼渣可按一定的比例直接澆灌,幼苗期用1份沼液5份水澆灌,成熟期可用沼液直接澆灌,也可過濾后通過滴灌系統(tǒng)直接滴灌。
3.“四位一體”生態(tài)大棚養(yǎng)豬的特殊管理在“四位一體”生態(tài)大棚內(nèi)養(yǎng)豬一定要保證數(shù)量,不得少于8頭,否則不能保證正常用氣。豬可用沼液飼喂,并盡可能地取沼氣池主池中部的料液,經(jīng)沉淀過濾后放置2~3小時,拌在飼料中飼喂。飼喂時沼液添加量由少到多,待豬適應(yīng)后按飼料干重的1~1.5倍添加沼液。要注意觀察,如發(fā)現(xiàn)豬有不正常現(xiàn)象,應(yīng)暫時停喂沼液,待治療正常之后再逐步添加沼液。平時豬圈與大棚應(yīng)隔離,注意豬圈的通風(fēng)換氣,合理調(diào)節(jié)室溫。及時將豬糞尿清理入池,防止氣害發(fā)生。
四、“四位一體”生態(tài)大棚的應(yīng)用技術(shù)
1.利用“四位一體”生態(tài)大棚生產(chǎn)無公害農(nóng)產(chǎn)品
(1)清潔大棚。全部用沼渣施足底肥,高溫悶棚7~10天,可減少病菌、害蟲、蟲卵的殘存量。
(2)沼液浸種。把待播種子裝入編織袋放在水壓間內(nèi)。浸種時間視品種而定,最少2小時,最多48小時。
(3)安裝沼氣燈。首先提高大棚內(nèi)溫度。沼氣燃燒值較高,在1畝地的大棚內(nèi)建10立方米沼氣池,配5盞沼氣燈,每天點燃3~5個小時,所產(chǎn)生的熱量便可使棚內(nèi)溫度上升2~4℃,防止凍害,促進(jìn)蔬菜生產(chǎn);其次是延長光照,提供氣肥。在早晨和傍晚點燃沼氣燈,不僅能補充大棚內(nèi)光照,節(jié)約能源,而且沼氣燃燒釋放的二氧化碳,還能促進(jìn)蔬菜的光合作用,增加碳水化合物的合成。
(4)提供有機(jī)肥。沼渣、沼液是腐熟無菌、速遲兼?zhèn)涞膬?yōu)質(zhì)肥料。每座1畝地的“四位一體”生態(tài)大棚使用沼渣、沼液做肥料,比日光大棚年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)氮肥50~100公斤,還可增加磷、鉀肥和蔬菜生長所需的各種微肥,不僅肥效高,并且能起到殺蟲抑菌的作用,減少病蟲害的發(fā)生,減少化學(xué)農(nóng)藥用量,推進(jìn)蔬菜的無 公害生產(chǎn)。
2.大棚養(yǎng)豬,提高出欄率一座1畝地“四位一體”生態(tài)大棚內(nèi),可一次養(yǎng)殖8頭豬,每年出欄兩次,即年養(yǎng)豬16頭,可增加效益1000多元。同時,大棚內(nèi)溫度適宜,沼液富含多種營養(yǎng)成份,作飼料添加劑,可增加豬的食欲,促進(jìn)豬的成長,提高出欄率。據(jù)測定,“四位一體”飼養(yǎng)模式下,平均每頭豬日增重0.75公斤,最高達(dá)0.98公斤,可提前出欄2~3個月。
3.沼氣可用于照明和做飯沼氣燈亮度相當(dāng)于60瓦燈泡;用于做飯,一座1畝地“四位一體”生態(tài)大棚年可節(jié)約10噸標(biāo)準(zhǔn)煤炭。
五、使用沼氣池應(yīng)注意的問題
沼氣池建成后,一定要通過嚴(yán)格的質(zhì)量檢查,方可投料使用。若沼氣發(fā)生火災(zāi),應(yīng)立即截斷氣源,并及時組織力量滅火。沼氣池在加水試壓和進(jìn)料時,不能傾倒過猛,以免池內(nèi)氣體壓力增大,造成池墻破裂。沼氣池出料時,也要防止過快過猛,以免產(chǎn)生負(fù)壓,破壞池壁。
Abstract: The survey is aimed at getting to know the present situation that energy sources are used in middle school and primary school and how diversified energy consumption is going, in order to promote the concept of environment friendly zoology. The scheme begins with a research into the status that marsh gas and other kinds of energy are utilized and then includes a series of reasonable comparisons and analysis about economy and environment etc.. After a filedwork of the way low-carbon zoology recycles and amounts of related materials' being referred to, the output and input of the system is expected to be budgeted out. Simultaneity evaluating the positive effects of the green and low-carbon campus environment is to construct a suit of suitable and unique optimized circulative system so as to make low-carbon economy mode more universal.
關(guān)鍵詞:低碳校園;沼氣;優(yōu)化系統(tǒng);預(yù)算;收益
Key words: low-carbon campus;marsh gas;optimized system;budget;the input
中圖分類號:G47文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2010)31-0006-03
0引言
哥本哈根氣候大會已經(jīng)結(jié)束將近半年了,但其“低碳經(jīng)濟(jì)”的理念對全世界產(chǎn)生了巨大影響。低碳經(jīng)濟(jì)是一種發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變,它要求改變能源結(jié)構(gòu),發(fā)展新能源和可再生能源;其次要改變經(jīng)濟(jì)增長方式、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),優(yōu)先發(fā)展高新科技產(chǎn)業(yè)、服務(wù)業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)。再次要減少能源消耗,改變消費方式。圍繞本次會議的主旋律,因此低碳能源的發(fā)展已成為全球公認(rèn)的主流。作為新一代青少年的教育主陣營,我們應(yīng)當(dāng)把“低碳”概念引入校園。本團(tuán)隊在通過對西安周邊學(xué)校的調(diào)研采訪,了解到目前低碳校園生態(tài)循環(huán)的結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用沼氣技術(shù),結(jié)合太陽能和其他一些低效能源,圍繞綠色生態(tài)的理念建立相對簡單的循環(huán)系統(tǒng)。筆者在對西安周邊中小學(xué)沼氣供能應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)查后,發(fā)現(xiàn)較為成功的有高陵縣高家小學(xué),通過調(diào)查研究其沼氣系統(tǒng)的物質(zhì)能量循環(huán)、設(shè)備資金投入、及對建成后的運營費用支出與收益進(jìn)行預(yù)算,期望將預(yù)構(gòu)造的優(yōu)化系統(tǒng)在各地推廣為低碳生態(tài)校園模式。因此希望在調(diào)研中收集到的數(shù)據(jù)和相關(guān)研究為此提供詳實的參考依據(jù)。
1沼氣系統(tǒng)的原理簡介
對于主核心的沼氣系統(tǒng),其主要原理為:當(dāng)沼氣池內(nèi)有機(jī)物質(zhì)(常用的添加物質(zhì)有農(nóng)作物、人畜糞便等),在厭氧條件下經(jīng)過許多種微生物協(xié)同發(fā)酵產(chǎn)生可燃性氣體。產(chǎn)生的氣體稱為沼氣(主要含有甲烷氣體),儲氣間內(nèi)的沼氣由于產(chǎn)氣和用氣能維持壓力平衡,利用通氣設(shè)備可以將沼氣用于供熱、發(fā)電等。
2高陵縣高家小學(xué)沼氣生態(tài)系統(tǒng)綜合描述
2.1 高家小學(xué)簡介高陵縣地處東經(jīng)108°58′-109°10′,北緯34°25′-34°35′,位于西安市轄域北部,屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候。最高氣溫41.4℃,最低溫度-0.8℃,年平均氣溫13.2℃。無霜期212天,年均日照2247.3小時,年降水540毫米左右,是農(nóng)作物生長的適宜氣候。高家小學(xué)位于高陵縣鹿苑鎮(zhèn),占地面積108600平方米,現(xiàn)有校舍面積3250平方米,教學(xué)班10個,學(xué)生242人,教職工30人,屬一所公辦學(xué)校。
2008年實施“新農(nóng)村衛(wèi)生新校園工程”建設(shè)以來,高家小學(xué)在縣委縣政府的指導(dǎo)下實施該項目。目前,已完成投資76.8萬元,分別建成了蔬菜大棚、養(yǎng)殖基地、衛(wèi)生廁所、沼氣系統(tǒng)、清潔廚房等沼氣綜合利用系統(tǒng)。
2.2 高家小學(xué)沼氣循環(huán)系統(tǒng)原理高家小學(xué)沼氣循環(huán)系統(tǒng)采用“四位一體”模式[1],該模式是以沼氣為紐帶,將沼氣池、廁所、豬圈和溫室大棚四結(jié)合的生態(tài)校園模式。生態(tài)豬舍、衛(wèi)生廁所、溫室大棚以及沼氣系統(tǒng)的結(jié)合,使得豬等動物的糞尿和廁所糞污經(jīng)過沼氣系統(tǒng)厭氧發(fā)酵,實現(xiàn)資源轉(zhuǎn)化與循環(huán)利用。畜禽糞、廁所糞污入池發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣輸送至食堂供炊事,產(chǎn)生的沼液用于沖廁和葉面施肥,沼渣進(jìn)入貯肥塔輸送至菜地對蔬菜進(jìn)行施肥。
①項目建設(shè)模式:衛(wèi)生廁所+沼氣系統(tǒng)+清潔廚房+大棚種植+養(yǎng)殖[3]。
②項目單元概況:
沼氣系統(tǒng):沼氣池容積30立方米,裝配有污物切割泵、自動沖廁、自動攪拌、控制配電箱等設(shè)備。
衛(wèi)生廁所系統(tǒng):建筑面積90平方米,32個蹲位。沖廁系統(tǒng)裝備有污物切割泵和無人值守沼液沖刷設(shè)施。
清潔廚房系統(tǒng):廚房內(nèi)設(shè)置有固定磚壘灶臺,燃?xì)庠罹邽槭∩辖y(tǒng)一配備,輸氣系統(tǒng)按規(guī)定安裝了脫硫沼氣液壓量表,沼氣泄露保護(hù)報警等裝置。
生態(tài)種植系統(tǒng):學(xué)校有塑料大棚320平方米,種植蔬菜,校墻外有5.1畝雜果林。
生態(tài)養(yǎng)殖系統(tǒng):學(xué)校建有豬舍面積40平方米,可養(yǎng)豬25頭左右。
2.3 沼氣循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備資金的預(yù)算該校沼氣循環(huán)系統(tǒng)主要設(shè)備包括沼氣發(fā)酵系統(tǒng)、生態(tài)廁所、生態(tài)豬舍、溫室大棚、食堂五大部分,各部分資金投入如下:
2.4 沼氣循環(huán)系統(tǒng)的運營收支狀況項目運行成本根據(jù)項目建設(shè)初期的設(shè)計和設(shè)備壽命分析得出:
系統(tǒng)總收支平衡至少需要:
(75.8萬-3.829萬)/3.829萬≈19年。
2.5 小學(xué)沼氣系統(tǒng)仍存在的缺點
2.5.1 沒有充分評估該系統(tǒng)的潛在問題,缺乏相應(yīng)的處理措施例如高家小學(xué)的沼氣系統(tǒng)屬于傳統(tǒng)的地下池水壓式發(fā)酵,其只能靠增加池的體積來提高產(chǎn)氣量,而且由于埋在地下,只能靠地溫產(chǎn)生的熱能,因而造成夏季產(chǎn)氣用不完,冬季產(chǎn)氣不夠用的現(xiàn)象。
2.5.2 沒有充分搞好沼氣的綜合利用在校園內(nèi),沼氣的綜合利用是指將沼氣、沼液、沼渣(簡稱“三沼”)運用到種植、養(yǎng)殖等生產(chǎn)過程中,降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益,改善生態(tài)環(huán)境,進(jìn)而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一項接口技術(shù)措施。該校沒有充分搞好沼氣的綜合利用,主要表現(xiàn)在“三沼”利用范圍太局限,沼氣僅限于幾個沼氣灶而已,沼液僅限于做豬飼料的添加劑與葉面施肥,沼渣僅限于施肥等,這大大浪費了資源,不僅未能達(dá)到循環(huán)經(jīng)濟(jì)的效果,更未能達(dá)到低碳環(huán)保的目的。
2.5.3 大棚空間利用不夠充分在該校的沼氣循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中,對于大棚的利用不夠充分,所種作物僅僅局限于西紅柿、圣女果、辣椒、茄子等經(jīng)濟(jì)效益較低的蔬菜,這主要是考慮到小學(xué)生自身有限的認(rèn)知能力和實踐能力,大棚種植為新課改下學(xué)生的綜合實踐課程提供了良好的平臺,為了兼顧不同層次學(xué)生的實踐需求,盡快地收回經(jīng)濟(jì)成本,應(yīng)該對大棚內(nèi)的空間有合理規(guī)劃,并且采用間種、套種、無土栽培等技術(shù),使得大棚發(fā)揮其最大功效。
3對以上系統(tǒng)的優(yōu)化
為了彌補類似于高家小學(xué)的沼氣循環(huán)系統(tǒng)存在的缺點,筆者在綜合多方面因素之后設(shè)計了一套比較合理的優(yōu)化系統(tǒng)。雖然剛開始投入資金相對較高,但其潛在創(chuàng)利價值很高,投資風(fēng)險小[4]。并且主要考慮了低碳、投入以及收益三方面相結(jié)合,具體如下:
3.1 菌種的選擇。為了得到的沼氣效率更高,應(yīng)選擇符合的發(fā)酵菌種。沼氣菌種是許多種細(xì)菌的總稱,根據(jù)作用的不同,可以把沼氣菌分為兩大類:第一類叫做分解菌;第二類叫做產(chǎn)甲烷菌。由于投入的原料偏向于纖維素類的廢料,再綜合產(chǎn)氣的效果,著重添加纖維分解菌和產(chǎn)甲烷菌。預(yù)計投入資金較少,根據(jù)沼池大小,每年投入50元/m3,包括菌種的調(diào)研和購買。
3.2 發(fā)酵原料的配比[6]。沼氣池的發(fā)酵原料,要有含碳酸較多的稿稈、青雜草和含氮較多的人、畜糞便,進(jìn)行合理搭配,才能達(dá)到滿意的產(chǎn)氣效果。參考諸多資料,當(dāng)糞(這里選擇牛糞)與草(風(fēng)干狀態(tài)的作物稿稈)的重量比大于2:1時,發(fā)酵啟動快,產(chǎn)氣效果好;糞草比小于2:1時則發(fā)酵啟動慢,產(chǎn)氣效果較差。糞草比2:1相當(dāng)于碳、氮比25:1。投入資金100元\次,更換次數(shù)依據(jù)實際情況來實施。
3.3 將沼氣用于發(fā)電,廢水可投入沼池。每立方米沼氣可發(fā)1.44千瓦時。根據(jù)現(xiàn)行價格,單獨用沼氣發(fā)電,每千瓦時成本為0.13-0.14元。與柴油混合發(fā)電,每千瓦時成本為0.21-0.23元。按照高家小學(xué)立方數(shù)計算,日發(fā)電約60-80度電,按西安市現(xiàn)行電價0.5元計算,每度電至少節(jié)省0.25元,可見具有相當(dāng)高的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。
3.4 增加沼液和沼渣的利用價值:魚塘的循環(huán)價值和果園的配套設(shè)置。用沼液養(yǎng)魚不僅能提高魚的產(chǎn)量而且能減少魚病發(fā)生,提高魚的品質(zhì)[5]。魚塘設(shè)施投入2000元/畝,其他費用投入500元,年創(chuàng)利潤預(yù)計可達(dá)3000元以上。同時果園的建造不僅綠化校園,而且可以合理利用沼渣,創(chuàng)造利潤1000元左右/畝。
3.5 大棚可采用無土栽培技術(shù),具有節(jié)肥、節(jié)水、省工、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì),不受季節(jié)地域限制等特點,并且操作管理簡單,系統(tǒng)排出液無污染,產(chǎn)品品質(zhì)好。同時合理種植一些生產(chǎn)周期較短、經(jīng)濟(jì)效益又較高的蔬菜,如果條件允許,還可以種植一些花卉,作為美化之物、觀賞之物。種植時采用間種、套種等技術(shù),在有限的種植面積上力求最大的經(jīng)濟(jì)效益。
3.6 垃圾分類回收,對部分生活垃圾進(jìn)行分類處理不但保證沼氣系統(tǒng)的流暢運行,而且能達(dá)到低碳環(huán)保的效益。投入預(yù)計1000元/年。
具體如下:
優(yōu)化系統(tǒng)總收支平衡至少需要:
(95787-43050)?鄢X-35500〉=758000
解出X=15年,比原系統(tǒng)少4年,雖然如此,但其生態(tài)效應(yīng)明顯優(yōu)于原系統(tǒng),是一項具有低碳性質(zhì)的。
由于所有設(shè)施均屬于學(xué)校管理,學(xué)校已擁有的大部分管理人員可以兼職參與,能大大減少管理投入費用。同時將一些能涉及開放課程的管理項目設(shè)置成地方校本課程,開發(fā)學(xué)生的時間學(xué)習(xí)能力,不但達(dá)到管理的目的,而且能全面培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。
4結(jié)論與分析
4.1 低碳校園建設(shè)具有重要意義
4.1.1 教育效應(yīng)推進(jìn)基礎(chǔ)教育改革,提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。例如溫室大棚中菜蔬的栽種及管理等課程,不僅給新課改下校本課程學(xué)生綜合實踐課程的實施提供了良好平臺,而且為學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)、社會實踐以及勞動與技術(shù)教育提供了前提基礎(chǔ),還鍛煉了不同階段學(xué)生的實踐動手能力,更重要的是,可以讓學(xué)生樹立循環(huán)、低碳環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展的理念。
4.1.2 生態(tài)效應(yīng)改善了校園環(huán)境,為學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)造了良好的綠色低碳氛圍。
4.1.3 經(jīng)濟(jì)效應(yīng)合理利用多種能源,變廢為寶、節(jié)能減耗,增加經(jīng)濟(jì)收入。
4.1.4 社會效應(yīng)普及科學(xué)知識,培養(yǎng)新型農(nóng)民。
低碳經(jīng)濟(jì),是當(dāng)今世界最為關(guān)注的詞語之一,低碳是地球環(huán)境問題越來越嚴(yán)峻而催生的產(chǎn)物,而要喚起大眾關(guān)注環(huán)保和節(jié)約,是我們廣大師生應(yīng)該承擔(dān)的使命。低碳校園的建設(shè)不僅可以解決校園的環(huán)境問題和能耗問題,而且可以通過校園低碳建設(shè),對學(xué)生進(jìn)行環(huán)保意識教育以及提升包括動手能力在內(nèi)的各種綜合能力[2]。從而將環(huán)保意識、精神向大眾推廣。
4.2 低碳校園――沼氣循環(huán)系統(tǒng)綜合利用的展望我們在以沼氣為中心的循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)建低碳校園,綜合利用了多種低耗能、可循環(huán)、高收益的能源,具有很好的發(fā)展?jié)撃?尤其對于農(nóng)村及城鎮(zhèn)中小學(xué)具有更高的實際意義。
致謝:誠摯感謝陜西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院團(tuán)總支各級領(lǐng)導(dǎo)對本次調(diào)研的關(guān)懷和支持;同時在本次調(diào)研過程中,高家小學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)和老師給予了充分的幫助和支持,使本次活動能順利進(jìn)行,在此本團(tuán)隊表示真誠的感謝。
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節(jié)能減排已成為世界發(fā)展的重要目標(biāo)。我國已將節(jié)能減排列為重要的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展指標(biāo),對各級政府和各類企業(yè)進(jìn)行考核與評價。節(jié)能減排指標(biāo)是一組約束性指標(biāo),對耗能大戶、污染大戶甚至是依法強制性執(zhí)行的指標(biāo)。由于國家一系列節(jié)能減排政策的實行和建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的要求,我國依法強制性關(guān)閉了一大批能耗高、污染嚴(yán)重的小火電、小焦化、小電石、小冶煉、小煉鋼、小水泥、小礦山、小造紙企業(yè),通過依法關(guān)閉、壓縮過剩產(chǎn)能、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。在全社會強制性實施節(jié)能減排目標(biāo)責(zé)任制的同時,在政府節(jié)能減排的社會導(dǎo)向推動下,通過一系列技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新和結(jié)構(gòu)調(diào)整,正在全社會催生和形成一批新產(chǎn)業(yè)。
節(jié)能新產(chǎn)業(yè)門類眾多
在節(jié)能方面,世界各國的科學(xué)家和工程技術(shù)專家,圍繞在社會生產(chǎn)、社會消費各環(huán)節(jié)、各領(lǐng)域的節(jié)能目標(biāo),通過支持、鼓勵節(jié)能的制度創(chuàng)新,產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路創(chuàng)新,設(shè)計思路創(chuàng)新,生產(chǎn)過程優(yōu)化和產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新,已在全世界催生形成一批新產(chǎn)業(yè)。
1.以LED為代表的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè),就是利用先進(jìn)的LED技術(shù)發(fā)展的新一代節(jié)能燈具、燈飾等照明產(chǎn)品,與傳統(tǒng)的照明產(chǎn)品比可節(jié)省90%的電。這一新興產(chǎn)業(yè)正在國內(nèi)外向集群化發(fā)展。
2.以提高電動設(shè)備、機(jī)械的功率因數(shù)為代表的,能夠滿足各種電動裝置、裝備機(jī)械的功率補償電器產(chǎn)品正在系列化。目前世界各國已開發(fā)出許多這樣的產(chǎn)品。
3.以潔凈煤聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等技術(shù)為代表的節(jié)煤發(fā)電裝置,已使世界上每度電耗煤由500多克下降到300多克,在生產(chǎn)二次能源的過程中不斷減少對一次能源的消耗。這些技術(shù)正在世界范圍實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
4.以能量回收裝置為代表的大型氣體壓縮系統(tǒng)設(shè)備,將做功后剩余熱能,回收再用于驅(qū)動原始做功設(shè)備,達(dá)到最大限度節(jié)能的目的。例如陜鼓集團(tuán)的軸流式壓縮機(jī)及一體化的能量回收裝置。這類節(jié)能新產(chǎn)品也在全世界的大型石油化工、天然氣化工、煤化工、鹽化工、大型鋼廠等得到廣泛使用。
5.大型硫酸生產(chǎn)過程,利用放熱反應(yīng)產(chǎn)生的熱能發(fā)電,再用于生產(chǎn)過程,以減少單位產(chǎn)品整體能耗的技術(shù)改造項目,已在大型硫酸生產(chǎn)企業(yè)得到廣泛推行和實施。
6.大型空冷燃煤發(fā)電機(jī)組,通過空冷裝置,大量節(jié)約循環(huán)冷卻水資源,從而大大減少了水資源抽取、處理、循環(huán)、排放、清污過程中的能耗。另外,大型電廠、化工企業(yè)利用先進(jìn)的水處理工藝,將閉路循環(huán)水處理的殺菌、殺藻、除垢、緩蝕的功能助劑進(jìn)行科學(xué)復(fù)配,大大提高了閉路循環(huán)水的排放濃縮倍數(shù),使許多高耗水的大型企業(yè)閉路循環(huán)水系統(tǒng)的補充用水減少50%以上。
7.為了實現(xiàn)汽車節(jié)能的目的,世界上正在推行以鎂合金等代替鋼生產(chǎn)汽車零部件,達(dá)到汽車節(jié)能減重的目標(biāo)。由此引發(fā)了世界范圍鎂及鎂合金產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展。
8.為了達(dá)到建筑物節(jié)能目標(biāo),全世界建筑材料科學(xué)家們開發(fā)了能充分利用太陽能和隔熱性能好、導(dǎo)熱系數(shù)小的類似太陽能屋頂材料、新型墻體材料以及門窗、節(jié)能磚、節(jié)能燈等新產(chǎn)品。新型建筑節(jié)能產(chǎn)品五花八門,不勝枚舉,今后人類還會不斷發(fā)明和制造出更多節(jié)能建筑新材料和新產(chǎn)品。
9.為了達(dá)到建筑物節(jié)能目的,科學(xué)家們正在利用地?zé)岜迷?,通過在建筑物地基設(shè)計、構(gòu)筑“U”形空氣和水的循環(huán)設(shè)施及裝置,達(dá)到冬暖夏涼的效果。這類節(jié)能設(shè)計思想及工程技術(shù)已開始得到廣泛應(yīng)用。
10.利用自然能源節(jié)約二次能源新技術(shù),正在形成一批新產(chǎn)業(yè)。例如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能、水能利用新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化等。再比如技術(shù)專家正在研究和設(shè)計的滿足農(nóng)村居民生產(chǎn)、生活需要的現(xiàn)代化的,能夠充分利用家庭生產(chǎn)、生活過程中的生物能源資源、太陽能和風(fēng)能資源,結(jié)合節(jié)能建筑新技術(shù)、節(jié)能建材新技術(shù)、節(jié)能建筑新產(chǎn)品、節(jié)能生產(chǎn)、生活新產(chǎn)品,集成創(chuàng)新和應(yīng)用,形成可工廠化生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化的、各具特色的新農(nóng)村一體化的現(xiàn)代民居設(shè)施、大棚設(shè)施和以家庭為單元的封閉型、循環(huán)型生產(chǎn)生活裝置與設(shè)施。
11.專家們正在研究的應(yīng)用于大型轉(zhuǎn)動設(shè)備的磁懸浮軸承裝備。磁懸浮軸承可達(dá)到節(jié)能和減少大型重載軸承在使用過程中的熱噴涂金屬、刮軸瓦等一系列高昂的維修成本。
12.為了節(jié)能人們正在開發(fā)保溫性更好的管道保溫新材料和耐火新材料、耐火新爐料。為了減少高溫爐子的熱量損失,科學(xué)家們還研究出了噴涂在爐壁上的耐高溫遠(yuǎn)紅外涂料產(chǎn)品。
13.為了減少日常居民生活用電成本,降低能耗,人們開發(fā)出了各種各樣的電磁、微波新產(chǎn)品。這類產(chǎn)品在現(xiàn)代家電族群中已成為龐大產(chǎn)業(yè)集群。
14.為了節(jié)約或減少使用日益短缺的石油資源,人類首先想到利用相對豐富的煤資源,以南非薩索爾公司為代表建成了世界第一個大型煤制油裝置。我國的煤制油產(chǎn)業(yè)發(fā)展已進(jìn)入起步階段,神華集團(tuán)在內(nèi)蒙古伊金霍洛旗的大型煤制油項目即將建成投產(chǎn),兗礦在榆林的煤制油項目即將開工。為了節(jié)約和減少使用石油,一個煤化工代替石油化工的時代正在到來。例如大唐國際在內(nèi)蒙古多倫的大型MTP項目、陜西煤業(yè)化工在榆林、蒲城等地的MTO項目、寧煤的MTP項目,以及全國八個煤炭主產(chǎn)省正在規(guī)劃建設(shè)的一大批煤制甲醇、二甲醚、聚氨酯、環(huán)乙酮、己內(nèi)酰胺、醋酸、聚甲醛、MTO/MTP、DTO/DTP、煤焦油加氫制油和醇醚燃料項目等。另外為了減少一次性能源資源的使用和減少一次性能源資源開發(fā)使用對大氣環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、水環(huán)境的影響,科學(xué)家們正在圍繞節(jié)約替代稀缺能源和一次性能源,開發(fā)出了一大批新能源、可再生能源新產(chǎn)品以及使用這些能源的新產(chǎn)品。例如氫能、太陽能、風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮?、生物能(乙醇燃料、生物柴油、沼氣、生物質(zhì)發(fā)電等)、水能等可再生能源資源的開發(fā)利用,以及利用這類可再生能源形成的發(fā)動機(jī)、發(fā)電裝置、汽車(如電動汽車、二甲醚汽車、甲醇汽車、氫能源汽車等)等新產(chǎn)業(yè)。另繞節(jié)約和減少煤、油、氣等傳統(tǒng)能源的使用,人類還對可利用的核能資源、煤層氣資源、高爐氣資源、焦?fàn)t氣資源、油田伴生氣資源、油頁巖資源、廢棄煤礦的殘煤資源、沼氣資源進(jìn)行開發(fā)利用,在全世界又形成了一批能源開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用新產(chǎn)業(yè)。目前,石油資源短缺,價格連年持續(xù)上漲,世界各國一方面在全球范圍內(nèi)廣泛尋找和發(fā)展石油替代產(chǎn)品,一方面千方百計希望在全球找到更多石油資源。在已開發(fā)油田千方百計通過技術(shù)創(chuàng)新不斷提高采出率來提高產(chǎn)量,滿足各國對石油的現(xiàn)期需求。過去由于認(rèn)識和技術(shù)上的限制人們側(cè)重在陸相沉積層中找油,現(xiàn)在已在海相沉積層中找到新的石油資源,過去人們利用打注水井提高老油田和低滲透油田的采出率,現(xiàn)在人們已開始應(yīng)用滲透性更強的二氧化碳驅(qū)油新技術(shù)。從總體上看,人們一方面希望找到更多一次性能源資源,最大限度地開采和利用一次性能源資源,盡量延長一次性能源資源的開采使用年限;另一方面抓緊尋找、研究和開發(fā)、節(jié)約和替代稀缺性能源資源的新路子、新技術(shù)和新產(chǎn)品。人類沿著這個大的思路,正在全世界形成若干新能源產(chǎn)業(yè)、替代能源產(chǎn)業(yè)、可再生能源產(chǎn)業(yè)和節(jié)能產(chǎn)業(yè)。
從節(jié)能角度催生的新產(chǎn)業(yè)還有很多。一次性能源資源、傳統(tǒng)能源資源和稀缺性能源資源的短缺,引發(fā)了人們的節(jié)能意識,而節(jié)能的意識和上升為國家意志的節(jié)能法規(guī)與政策,又會推動人們通過發(fā)展思路和產(chǎn)業(yè)技術(shù)、產(chǎn)品技術(shù)、設(shè)計思路創(chuàng)新,不斷形成節(jié)約能源、發(fā)展新能源、發(fā)展替代能源、開發(fā)可再生能源的新思路、新產(chǎn)業(yè)、新產(chǎn)品。
減排也成產(chǎn)業(yè)化
在減排方面,人們按照資源化、減量化、再循環(huán)、再利用和零排放的思路,正在全社會催生和形成一批新產(chǎn)業(yè)。
1.通過一種資源的充分利用,實現(xiàn)零排放。例如在礦產(chǎn)資源開發(fā)中,除主產(chǎn)品以外,通過對傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)排放、堆積、儲存的尾礦和礦渣中其它有價元素的提取分離,通過對最終不能再提取回收利用殘余礦渣的建材化應(yīng)用,通過對整個礦山開采、選礦、回收利用過程中水資源的循環(huán)利用等,可實現(xiàn)對單一礦種的廢渣、廢水零排放。礦渣制磚、生產(chǎn)墻體材料、用作水泥添加劑、礦山廢水循環(huán)利用等新技術(shù),已在全世界得到廣泛應(yīng)用。綠色礦業(yè)、環(huán)保礦業(yè)的思路已成為現(xiàn)代礦業(yè)發(fā)展的基本指導(dǎo)思想和設(shè)計建設(shè)方針。
2.通過多種資源、多種產(chǎn)業(yè)的園區(qū)化、集群化發(fā)展,通過多種資源沿產(chǎn)業(yè)鏈前向、后向、側(cè)鏈延伸發(fā)展,通過多產(chǎn)業(yè)的交叉發(fā)展、融合發(fā)展、衍生發(fā)生、配套發(fā)展,使一種產(chǎn)業(yè)、一家企業(yè)、一個產(chǎn)品的廢棄物成為另一個產(chǎn)業(yè)、另一家企業(yè)、另一種產(chǎn)品的原料或材料,通過多產(chǎn)業(yè)、多企業(yè)、多產(chǎn)品共生發(fā)展,實現(xiàn)對資源的最充分利用,最終達(dá)到“三廢”零排放。例如:利用天然氣和煤聯(lián)合造氣生產(chǎn)化工產(chǎn)品,可實現(xiàn)對碳、氫資源的最充分利用;通過煤電建材一體化,可實現(xiàn)對粉煤灰、煤矸石、電廠煤渣的資源化、建材化利用;通過水泥企業(yè)、電石企業(yè)、氯堿/PVC企業(yè)的共生,可將PVC生產(chǎn)的電石泥用于生產(chǎn)水泥;利用水泥廠、氟化工、硫酸廠、硫鐵礦生產(chǎn)企業(yè)共生,可將氟化工廢渣用于生產(chǎn)耐酸堿防腐水泥,可用硫酸廠廢渣生產(chǎn)高鐵水泥,可用含硫的礦山尾礦及礦渣回收的硫鐵礦生產(chǎn)硫酸,可利用氟化工和硫酸廠的含氟廢氣生產(chǎn)氟硅酸鈉等化工產(chǎn)品,在這一共生體中,硫酸還是生產(chǎn)氟化氫的原料,還可利用硫酸放熱反應(yīng)產(chǎn)生的蒸氣發(fā)電等。在煤、油、氣、鹽、氟、硅、石灰石、硫鐵礦和有色金屬資源豐富的陜西等省區(qū),在多種資源的共生地,發(fā)展多產(chǎn)業(yè)的綜合性工業(yè)園區(qū)、產(chǎn)業(yè)集中區(qū),發(fā)展能源化工、載能產(chǎn)業(yè)和新型材料、現(xiàn)代建材等產(chǎn)業(yè)共生區(qū),對實現(xiàn)資源的最充分利用,減少廢棄物排放,實現(xiàn)對傳統(tǒng)“三廢”的資源化、再利用、再循環(huán)和零排放具有重大現(xiàn)實意義。
3.圍繞對水資源的節(jié)約利用,經(jīng)過一代一代科學(xué)家們的研究和開發(fā),已形成了龐大的供水產(chǎn)業(yè)、節(jié)水產(chǎn)業(yè)、水處理產(chǎn)業(yè)、中水利用產(chǎn)業(yè)。例如:海水淡化產(chǎn)業(yè)、地?zé)崴C合開發(fā)利用產(chǎn)業(yè)、節(jié)水設(shè)施產(chǎn)業(yè)(凈化、輸水、噴灌、滲灌、滴灌等產(chǎn)業(yè))、水處理產(chǎn)業(yè)(水處理設(shè)備產(chǎn)業(yè)和水處理助劑產(chǎn)業(yè)等)、中水利用產(chǎn)業(yè)等。僅水處理產(chǎn)業(yè),又衍生出了水處理裝備制造、現(xiàn)代膜處理技術(shù)及產(chǎn)品開發(fā)、處理過程中的殺菌劑、阻垢劑、緩蝕劑、絮凝劑開發(fā)與生產(chǎn)等許多新產(chǎn)業(yè)。水處理產(chǎn)業(yè)既增加了水資源的供給,又會大大減少廢水、污水的排放。
4.圍繞煤化工、燃煤電廠、焦化廠二氧化碳的回收利用,國內(nèi)外正在研究開發(fā)二氧化碳捕集、回收裝置及設(shè)備,并圍繞二氧化碳產(chǎn)品的應(yīng)用,人們研究設(shè)計出了二氧化碳驅(qū)油增產(chǎn)石油新技術(shù),研究出了用二氧化碳生產(chǎn)重要的基礎(chǔ)性化工產(chǎn)品――碳酸二甲酯及其系列產(chǎn)品,研究出了用二氧化碳生產(chǎn)干冰用于食品、果品、蔬菜、肉類冷藏的各類新技術(shù),還開發(fā)出了利用二氧化碳作設(shè)施農(nóng)業(yè)、溫室大棚的氣體肥料新技術(shù)等。
5.圍繞各類廢氣的回收利用生產(chǎn)各類新產(chǎn)品或新能源,減少有害氣體排放。例如回收利用煉油廠、石油化工廠火炬生產(chǎn)化工產(chǎn)品,利用煤化工脫硫、煤電煙氣脫硫、天然氣脫硫、焦?fàn)t氣脫硫等各類工業(yè)脫硫的工藝技術(shù)改造,回收硫資源用于生產(chǎn)硫磺、硫酸產(chǎn)品;利用焦?fàn)t氣和高爐氣發(fā)電,利用油田伴生氣發(fā)電,利用煤礦瓦斯氣發(fā)電;利用化工廠的空分裝置回收利用主分離產(chǎn)品以外的各類有價氣體產(chǎn)品等。
6.利用焦化廠、蘭炭(半焦)廠副產(chǎn)物煤焦油,加氫生產(chǎn)柴油、汽油;分離煤焦油生產(chǎn)苯、甲苯、二甲苯、工業(yè)苯、蒽醌等產(chǎn)品;還可再將二甲苯生產(chǎn)對二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯,用于生產(chǎn)聚酯塑料、聚酯纖維和一系列有機(jī)化工產(chǎn)品。
7.利用農(nóng)村廢棄的秸稈、果樹剪枝、木材加工廢棄物、果殼、谷糠等生產(chǎn)活性炭、密度板產(chǎn)品,還可利用其中的纖維素和糖類物質(zhì)發(fā)酵生產(chǎn)乙醇和建設(shè)生物質(zhì)燃料電廠,再利用生物質(zhì)燃料電廠的草木灰生產(chǎn)有機(jī)鉀肥等。在陜西等黃姜生產(chǎn)集中的地區(qū),可通過上大壓小,利用皂素生產(chǎn)的殘渣和廢水,回收淀粉,再利用淀粉和殘渣中的纖維素發(fā)酵生產(chǎn)乙醇,并將皂素廢水通過反滲透膜技術(shù)再用于水解過程。
8.利用農(nóng)村的人畜糞便、綠色農(nóng)產(chǎn)品殘余物等有機(jī)物建設(shè)沼氣裝置,凈化農(nóng)村環(huán)境,增加農(nóng)村居民能源供給。還可利用大型屠宰企業(yè)無法利用皮毛骨血肉,生產(chǎn)飼料和氨基酸葉面噴肥等。沼氣工程結(jié)合新農(nóng)村建設(shè)正在我國廣大農(nóng)村全面推開,利用城市垃圾的沼氣發(fā)電項目也在我國起步。
9.利用城鎮(zhèn)、城市垃圾中的有機(jī)物生產(chǎn)有機(jī)肥料和發(fā)電;利用垃圾中的可粉碎無機(jī)物生產(chǎn)建材;利用廢舊塑料及其制品煉油、生產(chǎn)再生塑料和各類再生塑料制品;利用廢紙生產(chǎn)再生紙制品、包裝物等。
10.建設(shè)廢舊工業(yè)裝置、廢舊鋼鐵、廢舊汽車、廢舊輪胎、廢舊軍艦、廢舊輪船、廢舊飛機(jī)、廢舊機(jī)械、廢舊設(shè)備、廢舊電器、廢舊電子產(chǎn)品、廢舊玻璃等的拆解、回收、再生、加工、利用的專業(yè)化園區(qū),從中回收各類金屬、鋼鐵,各類可再次利用的電子元器件,可利用的橡塑制品和玻璃等,在園區(qū)集中進(jìn)行拆解、分類、回收、加工和再循環(huán)、再利用。國內(nèi)外現(xiàn)代化的拆解、回收、加工、利用廢舊物資的工業(yè)園區(qū)發(fā)展迅猛,已形成了許多新的強勢產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)業(yè)鏈。例如:利用廢鋼鐵煉鋼,提取分離和回收各類貴金屬與稀有元素;利用廢輪胎,可用于生產(chǎn)翻新輪胎,低溫冷凍生產(chǎn)建筑膠粉,高溫裂解生產(chǎn)成品油、炭黑,還可生產(chǎn)高彈性地板和節(jié)水設(shè)施農(nóng)業(yè)使用的滴、滲管道等;廢塑料熱解生產(chǎn)成品油,生產(chǎn)再生塑料制品,與煤共焦煉鋼、生產(chǎn)水泥、作高爐燃料;廢舊玻璃用于生產(chǎn)新玻璃、玻璃纖維及其制品、保溫材料和建材等。
11.從形成、產(chǎn)生、使用含貴金屬的生產(chǎn)廢棄物、廢爐灰、工業(yè)廢渣中,回收各類貴金屬。例如從冶煉廠的陽極泥中回收金、銀、鎘等貴金屬;從電鍍廢泥、洗相廢泥、廢舊膠片中回收金屬銀;從煉油廠的廢鈀碳催化劑中回收貴金屬鈀;從硝酸、硝銨廠的氨氧化爐灰中回收鉑、銠、鈀,利用鈀回收網(wǎng)回收氨氧化爐中的氣態(tài)鉑、氣態(tài)銠等貴金屬;從化肥廠、甲醇廠、化工廠的鎳、鈷、銀催化劑中回收有價的貴金屬產(chǎn)品等等。
12.大力發(fā)展核電、氫能源、醇醚燃料、水電、潔凈煤、太陽能、風(fēng)能、潮汐能、生物能等新能源、潔凈能源和可再生能源生產(chǎn),減少傳統(tǒng)能源使用過程中的SO2、CO2等有害氣體和廢渣的排放。
一、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的起源與發(fā)展
循環(huán)經(jīng)濟(jì)的思想萌芽可以追溯到環(huán)境保護(hù)運動興起的20世紀(jì)60年代。1962年美國海洋生物學(xué)家蕾切爾·卡遜發(fā)表了《寂靜的春天》,指出生物界以及人類所面臨的危險,這是學(xué)術(shù)界對傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)行為和觀念的早期反思?!把h(huán)經(jīng)濟(jì)”一詞,首先由美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家K·波爾丁于20世紀(jì)60年代提出,他受當(dāng)時發(fā)射的宇宙飛船的啟發(fā)來分析地球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。他認(rèn)為宇宙飛船是一個孤立無援、與世隔絕的獨立系統(tǒng),靠不斷消耗自身資源存在,最終它將因資源耗盡而毀滅,惟一使之延長壽命的方法就是實現(xiàn)宇宙飛船內(nèi)的資源循環(huán)。同理,地球經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)如同一艘宇宙飛船。盡管地球資源系統(tǒng)大得多,地球壽命也長得多,但是,也只有實現(xiàn)對資源的循環(huán)利用,地球才能得以長存。其“宇宙飛船理論”可以作為循環(huán)經(jīng)濟(jì)的早期代表。
20世紀(jì)70年代,循環(huán)經(jīng)濟(jì)的思想只是一種理念,當(dāng)時人們關(guān)心的主要是對污染物的無害化處理。20世紀(jì)80年代,人們認(rèn)識到應(yīng)采用資源化的方式處理廢棄物。20世紀(jì)90年代以后,特別是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略成為世界潮流的近些年,環(huán)境保護(hù)、清潔生產(chǎn)、綠色消費和廢棄物的再生利用等才整合為一套系統(tǒng)的以資源循環(huán)利用、避免廢棄物產(chǎn)生為特征的循環(huán)經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略。我國從20世紀(jì)90年代起引入了關(guān)于循環(huán)經(jīng)濟(jì)的思想,此后對于循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理論研究和實踐不斷深入。1999年從可持續(xù)生產(chǎn)的角度對循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式進(jìn)行整合;2002年從新興工業(yè)化的角度認(rèn)識循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展意義;2003年將循環(huán)經(jīng)濟(jì)納入科學(xué)發(fā)展觀,確立物質(zhì)減量化的發(fā)展戰(zhàn)略;2004年,我國提出從不同的空間規(guī)模:城市、區(qū)域、國家層面大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。
二、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的技術(shù)途徑
1.資源的高效利用
依靠科技進(jìn)步和制度創(chuàng)新,提高資源的利用水平和單位要素的產(chǎn)出率。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,一是通過探索高效的生產(chǎn)方式,集約利用土地、節(jié)約利用水資源和能源等。如推廣套種、間種等高效栽培技術(shù)和混養(yǎng)高效養(yǎng)殖技術(shù),引進(jìn)或培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種子種苗和養(yǎng)殖品種,實施設(shè)施化、規(guī)?;蜆?biāo)準(zhǔn)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn),都能提高單位土地、水面的產(chǎn)出水平。通過優(yōu)化多種水源利用方案,改善溝渠等輸水系統(tǒng),改進(jìn)灌溉方式和挖掘農(nóng)藝節(jié)水等措施,發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)。通過發(fā)展集約化節(jié)水型養(yǎng)殖,實現(xiàn)養(yǎng)殖業(yè)節(jié)水。二是改善土地、水體等資源的品質(zhì),提高農(nóng)業(yè)資源的持續(xù)力和承載力。通過秸稈還田、測土配方科學(xué)施肥等先進(jìn)實用手段,改善土壤有機(jī)質(zhì)以及氮、磷、鉀元素等農(nóng)作物高效生長所需條件,提高土壤肥力。利用酸堿中和原理和先進(jìn)技術(shù)改造沿海的鹽堿地,或種植特效作物對鹽堿地進(jìn)行長期土壤改良,提高鹽堿地的可種植性??刂妻r(nóng)藥用量,嚴(yán)禁高毒農(nóng)藥,合理使用化肥和農(nóng)膜,推廣可降解農(nóng)膜,減少其對土壤的侵蝕;畜禽養(yǎng)殖排泄物采取生態(tài)化處理,減少其對水體污染。減少使用抗生素等藥物,保證農(nóng)作物產(chǎn)品和畜禽產(chǎn)品滿足健康標(biāo)準(zhǔn)。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,資源利用效率提高主要體現(xiàn)在節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地和資源的綜合利用等方面。工業(yè)技術(shù)水平的提高,主要是通過高效管理和生產(chǎn)技術(shù)替代低效管理和生產(chǎn)技術(shù)、高質(zhì)能源替代低質(zhì)能源、高性能設(shè)備替代低性能設(shè)備、高功能材料替代低功能材料,高層工業(yè)建筑替代低層工業(yè)建筑等來促進(jìn)資源的利用效率提高。另一方面,圍繞資源的合理利用,在一些生產(chǎn)環(huán)節(jié)用余熱利用,零部件和設(shè)備修理與再制造,以及廢金屬、廢塑料、廢紙張、廢橡膠等可再生資源替代原生資源、可再生材料替代原生材料等資源化利用,實現(xiàn)資源的高效利用。在生活消費領(lǐng)域,提倡節(jié)約資源的生活方式,推廣節(jié)能、節(jié)水用具。節(jié)約資源的生活方式不是要削減必要的生活消費,而是要克服浪費資源的不良行為,減少不必要的資源消耗。
2.資源的循環(huán)利用
通過構(gòu)筑資源循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)鏈,建立起生產(chǎn)和生活中可再生資源的循環(huán)利用通道,達(dá)到資源的有效利用,減少向自然資源的索取,在與自然和諧循環(huán)中促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展。 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,農(nóng)作物的種植和畜禽、水產(chǎn)養(yǎng)殖本身就要符合自然生態(tài)規(guī)律,通過先進(jìn)技術(shù)實現(xiàn)有機(jī)耦合農(nóng)業(yè)循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈,是遵循自然規(guī)律并按照經(jīng)濟(jì)規(guī)律來組織有效的生產(chǎn)。包括:種植—飼料—養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)鏈。根據(jù)草本動物食性,充分發(fā)揮作物秸稈在養(yǎng)殖業(yè)中的天然飼料功能,構(gòu)建種養(yǎng)鏈條。養(yǎng)殖—廢棄物—種植產(chǎn)業(yè)鏈。通過畜禽糞便的有機(jī)肥生產(chǎn),將豬糞等養(yǎng)殖廢棄物加工成有機(jī)肥和沼液,可向農(nóng)田、果園、茶園等地的種植作物提供清潔高效的有機(jī)肥料;畜禽糞便發(fā)酵后的沼渣還可以用于蘑菇等特色蔬菜種植。養(yǎng)殖—廢棄物—養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)鏈。開展桑蠶糞便養(yǎng)魚、雞糞養(yǎng)貝和魚類、豬糞發(fā)酵沼渣養(yǎng)蚯蚓等實用技術(shù)開發(fā)推廣,實現(xiàn)養(yǎng)殖業(yè)內(nèi)部循環(huán),有利于體現(xiàn)治污與資源節(jié)約雙重功效。生態(tài)兼容型種植—養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)鏈。在控制放養(yǎng)密度前提下,利用開放式種植空間,散養(yǎng)一些對作物無危害甚至有正面作用的畜禽或水產(chǎn)動物,有條件地構(gòu)筑“稻鴨共育”、“稻蟹共生”、放山雞等種養(yǎng)兼容型產(chǎn)業(yè)鏈,可以促進(jìn)種養(yǎng)兼得。廢棄物—能源或病蟲害防治產(chǎn)業(yè)鏈。畜禽糞便經(jīng)過沼氣發(fā)酵,產(chǎn)生的沼氣可向農(nóng)戶提供清潔的生活用能,用于照明、取暖、燒飯、儲糧保鮮、孵雞等方面,還可用于為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供二氧化碳?xì)夥?、開展燈光誘蟲等。農(nóng)作物廢棄秸稈也是形成生物質(zhì)能源的重要原料,可以加以挖掘利用。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,以生產(chǎn)集中區(qū)域為重點區(qū)域,以工業(yè)副產(chǎn)品、廢棄物、余熱余能、廢水等資源為載體,加強不同產(chǎn)業(yè)之間建立縱向、橫向產(chǎn)業(yè)鏈接,促進(jìn)資源的循環(huán)利用、再生利用。如圍繞能源,實施熱電聯(lián)產(chǎn)、區(qū)域集中供熱工程,開發(fā)余熱余能利用、有機(jī)廢棄物的能量回收,形成多種方式的能源梯級利用產(chǎn)業(yè)鏈;圍繞廢水,建設(shè)再生水制造和供水網(wǎng)絡(luò)工程,合理組織廢水的串級使用,形成水資源的重復(fù)利用產(chǎn)業(yè)鏈;圍繞廢舊物資和副產(chǎn)品,建立延伸產(chǎn)業(yè)鏈條,可再生資源的再生加工鏈條、廢棄物綜合利用鏈條以及設(shè)備和零部件的修復(fù)翻新加工鏈條,構(gòu)筑可再生、可利用資源的綜合利用鏈。在生活和服務(wù)業(yè)領(lǐng)域,重點是構(gòu)建生活廢舊物質(zhì)回收網(wǎng)絡(luò),充分發(fā)揮商貿(mào)服務(wù)業(yè)的流通功能,對生產(chǎn)生活中的二手產(chǎn)品、廢舊物資或廢棄物進(jìn)行收集和回收,提高這些資源再回到生產(chǎn)環(huán)節(jié)的概率。
3.廢棄物的無害化排放
通過對廢棄物的無害化處理,減少生產(chǎn)和生活活動對生態(tài)環(huán)境的影響。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,主要是通過推廣生態(tài)養(yǎng)殖方式,實行清潔養(yǎng)殖。運用沼氣發(fā)酵技術(shù),對畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的糞便進(jìn)行處理,化害為利,生產(chǎn)制造沼氣和有機(jī)農(nóng)肥;控制水產(chǎn)養(yǎng)殖用藥,推廣科學(xué)投餌,減少水產(chǎn)養(yǎng)殖造成的水體污染。探索生態(tài)互補型水產(chǎn)品養(yǎng)殖,加強畜禽飼料的無害化處理、疫情檢驗與防治;實施農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn),采取生物、物理等病蟲害綜合防治,減少農(nóng)藥使用量,降低農(nóng)作物的農(nóng)藥殘留和土壤農(nóng)藥毒素的積累;采用可降解農(nóng)用薄膜和實施農(nóng)用薄膜回收,減少土地中的殘留。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,推廣廢棄物排放減量化和清潔生產(chǎn)技術(shù),應(yīng)用燃煤鍋爐的除塵脫硫脫硝技術(shù),工業(yè)廢油、廢水及有機(jī)固體的分解、生化處理、焚燒處理等無害化處理,大力降低工業(yè)生產(chǎn)過程中的廢氣、廢液和固體廢棄物的產(chǎn)生量,擴(kuò)大清潔能源的應(yīng)用比例,降低能源生產(chǎn)和使用的有害物質(zhì)排放。在生活消費領(lǐng)域,提倡減少一次性用品的消費方式,培養(yǎng)垃圾分類的生活習(xí)慣。