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日本自从有了“牛粪发电厂”,用电再也不发愁了!

作者:中国环境报

空气清新的“牛粪发电厂”

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别海町位于北海道东部,面积1320平方公里,辖区内没有山区,全部是平原。别海町利用广阔的草地发展接近自然的草地型奶业,饲养奶牛10.7万头,肉牛1万头,合计约11.7万头,居日本第一位。

别海町产业振兴部部长有田博喜介绍说,北海道是日本最大的畜产地,每年家畜排泄物达到2000万吨,其中90%是牛的排泄物。以前,家畜粪便都是制成堆肥,然后作为肥料撒到农田里。不过,制成堆肥时需要占用大量土地,不仅产生异味,而且还有可能污染地下水和河流。2004年11月1日《家畜排泄物法》开始施行后,各农户都建设了储粪池,但是容量只够存放6个月,由于北海道冰天雪地的时间很长,粪便冻结,很难发酵降解。

通过利用家畜粪便发电,不仅能够获得原有方法无法获得的新能源,还能够实现有机质的循环利用,保护环境,所以用家畜粪便制造沼气的呼声在日本国内不断高涨。

在此背景下,别海町的生物气发电厂——“别海町资源循环中心”应运而生。进入总面积达8.37万平方米的别海町资源循环中心,丝毫感觉不到粪便的恶臭。

管理中心附近的3座巨大的消化液罐是厂区内最显眼的建筑,如同3个巨大的储油罐,每个容量2500立方米。消化液是牛粪便发酵后产生的液体,是上好的液肥。储液罐附近就是牛粪接收设施,只有这里的储粪池口处能够略微感受到一丝牛粪的气息。

充分发酵产生甲烷之后的残渣,通过固体分离机,滤液形成消化液,经过杀菌可以形成液肥,固体物则是干燥后形成堆肥,还可以作为牛舍的垫料,供牛躺在上面休息。消化液可以由农户自己搬运到自己家的存储罐内,或者由运输公司运到农户家。如今消化液都是免费的,为了方便较远地点的农户取用,还在厂区外单独建设了两座容量1000立方米的消化液罐。这5个消化液灌足够存放半年时间产生的消化液。

既当肥料又能发电

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园区内的广阔草地就是实验用草场,这里的实验显示,使用消化液作为肥料之后,土壤不再板结,排水变通畅,土壤中生物增多,奶牛爱吃的豆科牧草增加,杂草变少,牛更爱吃牧草了,疾病也显著减少。

利用消化液作为液肥均匀喷洒后,第一茬和第二茬草在第一年收获增加3%,第二年增加2%,第五年增加21%,第六年增加13%,第七年增加26%,可以显著削减化学肥料的使用。

100头奶牛每天产生的消化液相当于9000日元的化肥,50公顷的草地如果使用化肥,养殖约100头牛,每年肥料费用相当于270万日元,但是如果使用液肥辅助化肥,则只需要217.8万日元,相当于每头牛每年削减了5220日元的费用。

100头奶牛粪便进行生物气发电后,可以供20户家庭的电力需要,还可以给45户家庭提供浴缸的热水。利用粪便进行生物气发电后,粪尿中作为臭气原因的挥发性脂肪酸则减少到1%,大大保护了环境。

此外,10吨牛粪尿从10公里外搬运过来需要20升汽油,但是进行生物气发电时,可以产生400立方米的沼气,其发电量则相当于200升汽油,足足是所用能源的10倍。

产业化合作已经开始

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在“别海町资源循环中心”取得成功后,三井造船公司与别海町合作,在当地建立了“别海生物气发电公司”,2014年5月5日开始动工兴建另一处大型生物气发电工厂,准备利用农户提供的家畜排泄物进行沼气发电,2015年7月左右正式运转。

工厂的建设利用了农林水产省“地域生物质产业化整备事业”的补贴,这是农林水产省等7个政府机构选定的“别海町生物质产业城市构想”的核心工程,也是日本国内最大规模的生物气发电项目。

整个厂区占地面积约1.9万平方米,将收集工厂半径15公里范围内农户产生的家畜排泄物。为了运输牛粪,还将成立专门的运输公司。预计正常运转后,这里年发电量将达到约9600兆瓦时,相当于别海町全部6360个家庭的44.2%的用电量,这将是利用家畜排泄物进行生物气发电的日本国内最大规模的工厂。

发酵的副产品如消化液和垫料可以作为木材肥料和乳牛的垫料销售给农户。工厂建立后,预计能产生7亿日元左右的经济效益。此外,这一项目还能使别海町内奶牛产生的二氧化碳削减约23%。

打造“生物质城镇”

2013年6月,别海町被日本政府认定为“生物质产业城市”。

别海町的生物质城市建设取得飞速进展,也得益于日本政府对生物质利用的重视。2009年9月,日本开始施行《生物质利用推进基本法》,日本政府根据这一法律在2010年12月制定了《生物质利用推进基本计划》,制定了2020年的目标、提出了推进利用生物质的基本方针以及技术开发的方向性等,要求2020年时全国的600个市町村要建成“生物质城镇”,各都道府县和市町村都要制定本地区推进利用生物质的基本计划。

2012年8月31日,日本政府公布了实现可再生能源飞跃发展的新战略,目标是到2030年使海上风力、地热、生物质、海洋(波浪、潮汐)4个领域的发电能力扩大到2010年度的6倍以上。其中通过采用发电效率更高的新技术,生物质发电能力要由2010年度的240万千瓦提高到600万千瓦。

今后,类似别海町的生物质城市将更多地在日本涌现。

文章来源:中国循环经济

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图片来源:https://pixabay.com

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