苏ICP备112451047180号-6
自然村废弃物循环利用管理模式研究、技术系统集成与工程示范参考资料
可行性研究（论证）报告
一、课题概述
就当前中国南方地区的广大农村来说，自然村是在长期自然历史过程中形成的,具有丰富的信任、网络与规范，蕴含着丰富的社会资本。在当前的新农村建设中,以自然村为新农村行动建设基本单位, 更好保护好散落在各个角落的传统村落，成了迫在眉睫的问题。自然村的保护和建设不仅具有理论上的合理性,而且在现实中具有能够更好地提高新农村建设绩效和实践的可行性。
循环型农业在保护农业生态环境和充分利用高新技术的基础上,调整和优化农业生态系统内部结构及产业结构, 提高农业系统物质能量的多级循环利用和农业废弃物的产生, 最大程度地减轻环境污染, 使农业生产活生活纳入到农业生态系统循环中, 实现生态的良性循环与农业的可持续发展。通过农业生态系统设计和管理, 实现物质能量资源的多层次、多级化的循环利用, 达到农业系统的自然资源利用效率最大化、购买性资源投入最低化、可再生资源高效循环化、有害生物和污染物可控制化的产业目标。
因此，本课题针对南方典型区域自然村生产生活废弃物，着重解决南方自然村环境污染与能源短缺双重矛盾问题，以自然村资源循环再利用为核心，结合南方典型自然村生产生活废弃物特性，从可再生能源、非传统水源和材料资源循环利用三个角度集成研发南方自然村水循环利用技术与设备、清洁能源站开发与生活用能系统、有机废弃物人工基质成套设备，构建南方地区典型自然村生产生活循环技术系统，解决当前南方自然村普通存在的废弃物循环利用率低，再利用技术与成套设备缺乏，环境污染与能源短缺相矛盾的现实问题，为南方自然村的规划治理提供科技支撑和示范样板。项目实施可为我国南方美丽自然村建设提供技术支持，通过相关技术成果的示范应用推广，使生产生活废弃物得到最大程度的减量化、资源化及循环再利用，循环利用率达到90%以上，极大改善乡村人居环境，节能减排，推进社会主义新农村建设。
二、课题需求分析
1．课题确定的课题目标与任务的需求分析
（1）课题目标
课题针对美丽自然村建设中的农民生产生活废弃物，着重解决农村废物资源循环再利用以及环境污染与能源短缺双重矛盾问题，从关键技术设备研发、技术体系集成构建和区域示范三个层面，以循环利用为出发点，以低成本、高效稳定持续运行为目标，研究集成自然村生产生活废弃物减量化、能源化、循环利用技术及成套装置，构建清洁能源产供系统管理模式及评价指标体系，形成南方自然村生产生活废弃物减量化、资源化、再利用的闭合循环经济发展模式，实现村落生产生活废物最小限度外排；并建设成具有南方地区典型特色和示范意义的自然村社会生产生活废弃物循环利用示范工程，为我国南方美丽自然村落建设提供科技支撑和示范样板。
（2）任务需求分析
① 美丽自然村急需美好环境
传统自然村落是中华民族千百年繁衍生息留下的宝贵遗产，具有较高的历史、文化、科学、艺术、社会、经济价值。然而随着新农村建设的发展，现代乡村社区如雨后春笋般崛地而起，而传统自然村则成为一片“遗忘之地”。据调查，每年我国农村地区所产生的生活污水约80多亿吨，96%的自然村庄没有排水渠道和污水处理系统，生活污水随意排放，90%的生活垃圾随意丢弃，“垃圾乱堆、苍蝇乱飞、污水乱排”现象仍然存在，废弃物资源化循环利用率低，造成农业面源污染，严重影响了自然村的生态环境。与北方自然村落不同，南方地区自然村通常比较小，而且分散。然而随着人口的增加，资源需求的增大，土地和水等资源日益紧缺，农村生产生活产生的固体废弃物大量增加，土地自净能力降低，建设美丽自然村急需建设美好环境。与目前大力发展的乡村社区不同，自然村基础设施条件相对落后，且南方地区多丘陵山地，从某种程度上，对治理设施、方式以及管理提出了更高的要求。另一方面，自然村农民收入来源较单一、收入仍低、支付能力较差。因此，自然村污染物处理应立足于该群体收入不高，其技术需求是成本低、资源化、综合循环利用的特点。充分将如何降低环境治理与运行的成本，甚至将废弃物变废为宝，使得生活垃圾、生活污水、人畜粪便、农作物秸秆等生产生活废弃物能够得到资源化、高效再循环利用，并通过生物质能转化提供清洁能源作为重点攻克内容，既解决了废弃物的污染问题，同时又提供清洁能源，是自然村建设发展中的关键问题，亟需科技支撑。
② 自然村废弃物不可选择城市处理模式
根据本项目申报单位长期的农村科技实践，以及对四川自然村、三峡库区自然村、高山生态扶贫移民搬迁村的多处调查，目前自然村的生产废弃物主要以农作物秸秆为主，每家养殖牛、猪、家禽等牲畜。生活废弃物主要以生活污水和生活垃圾为主。秸秆在田间焚烧；生活垃圾不分类，基本上采用农户—垃圾堆放地—集中焚烧的方式，有些甚至倾倒在山沟中或房前屋后，缺少就地处理及循环利用设施设备，循环利用率低；生活污水多数采用化粪池处理，污水直排。而在经济发达的城镇以及新农村社区，生活垃圾多采用户投放——村收集——镇转运——县集中填埋焚烧的模式；生活污水采用管网输送——城市污水处理系统——达标排放的模式。这种以处理为目的城市化模式，运行费用高、处理压力与日俱增，在传统自然村落无法持续运行，需要构建新的高效、低成本、可持续性强的自然村废弃物循环利用技术模式。
③ 需构建清洁能源产供新模式
对四川自然村、三峡库区自然村、高山生态扶贫移民搬迁村多次调查研究表明，目前南方地区传统自然村居民生活使用的能源有电力、煤炭、成品油、秸秆、薪柴、沼气；其中，主要是煤、秸秆、薪柴，三者占到所调查自然村生活用能总量的 90％以上。农业生产使用的能源有电力、煤炭、成品油；其中，主要是煤炭，占到自然村农业生产用能总量的 80％以上。一方面存在能源结构不合理，秸秆、畜禽粪便等生物质能源收集困难、利用率低等问题，如果将秸秆产量的70％用作燃料，可完全满足村落居民生活所需。另一方面村落可再生能源技术相对落后，缺少沼气高效发酵技术及沼气产物综合利用系统技术，严重制约了南方地区自然村落清洁能源利用的发展。因此，相对已经健全的乡村社区生产生活能源技术管理体系，构建适合于南方传统自然村落清洁能源产供新模式显得尤为迫切。
④ 需构建自然村落循环技术系统——废弃物减量化、资源化、再利用（3R）
目前，生活垃圾、生活污水、人畜粪便、农作物秸秆等农村废弃物处理及循环利用基本上是单个技术的研究和应用，尚未在自然村形成整个区域范围内所有废弃物资源化循环利用技术系统并进行集中示范，美丽乡村建设尚缺乏整套技术体系的科技支撑，且其循环技术系统构建应以节能、节水和节材出发点走废弃物减量化、资源化与再利用的路径。
综上可知，南方传统村落的分散性，地型气候的复杂性，居民文化意识的薄弱性，从某种程度上，对治理设施、方式以及管理提出了更高的要求。由于缺乏相应的科技支撑，随着农村区域城镇化的快速发展，自然村落土地资源、水资源日益紧缺，固体废弃物剧增，土壤、水体和空气污染加剧等现象突显，但现阶段相关适用技术研发力度不够，且现有技术大多难以适应农村垃圾分散、有机质含量高等的特点；此外，相关技术运营成本高、可持续性差，循环利用率低，缺乏高效、低成本的技术装备与可持续性强的运管模式是制约当前自然村落污染治理的技术瓶颈；而另一方面，村民收入来源较单一、支付能力较差，无法实现生产生活与治污的投入的平衡。因此，如何结合美丽村落建设以循环利用为出发点，以低成本、高效稳定持续运行为目标，因地制宜的研究开发适合南方传统自然村废弃物减量化、再利用和资源化，秸秆、人禽粪便和厨余废弃物气化等集中生产清洁能源的综合利用循环技术与成套设备，清洁能源产供系统管理模式及评价指标体系。是当前自然村生产生活环境改善、建设美丽乡村中所要解决的最迫切、最突出的问题，具有重要的现实意义与需求。
2．课题解决的主要技术难点和问题分析
①可再利用与可再循环利用分质分类困难。调查显示，村民生活垃圾成分复杂，有硬质的金属， 有轻软的塑料，有大块的骨头，也有细长的木筷，使用简单的处理工艺很难实现杂质的去除。其次，厨余垃圾油脂、淀粉、含盐率高对预处理设备防黏附、堵塞要求高；再次，人畜粪便含氮量高，过多积累会严重抑制沼气的生产，而农作物秸秆理化性质的特殊性，又为预处理工艺平添了困难。因此开发模块化、低运行管理的生产生活废弃物能源再生及预处理设备是本课题需解决的关键技术难点之一。 ②村民将生活生产废弃物运至清洁能源站，以换取清洁能源作为回报。因此，如何优化工艺技术路线，集成以可再生能源开发利用为前提的气-肥联气技术，实现产能-用能，产肥-需肥的平衡问题是本课题所需解决另一技术难点。 ③与北方自然村落相比，南方自然村落居民生活生产用水相对粗放，生活废水产量大，且雨水多。因此，如何根据南方典型区域自然村日常生活中用水习惯，以资源化利用为目标，构建家庭-院户废水、雨水收集系统及净化与利用装置，实现雨水-净水-污水的循环再利用是本课题所需解决的技术难点之一。
三、现有工作基础与优势
1．国内外现有技术、知识产权和技术标准现状及预期分析
美丽乡村是十六届五中全会提出的新时期建设社会主义新农村“生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁、管理民主”的具体要求，各地纷纷按照自身的特点大力建设美丽乡村。但是不管采取何种模式，都是要实现乡村人居环境美化、村民生活舒适，这就使得村民产生的生活生产废弃物必须要得到有效处理利用，使之减量化、资源化、再利用。
（1）乡村水循环利用技术现状
① 雨水利用技术现状
人类对雨水收集利用历史十分悠久，农耕社会即开始修建水塘等蓄水用于农业。目前，城市雨水利用也方兴未艾，主要是存在三类：一是屋面雨水集蓄系统，集下来的雨水主要用于家庭、公共场所和企业的非饮用水；二是雨水截污与渗透系统，主要用于补充地下水；三是生态小区雨水利用系统，用于水井与绿化灌溉。相关的技术相对已成熟，但目前在自然乡落雨水利用方面，尚未见应用案例报道。
② 污水处理技术与循环利用
我国污水回用技术起步较晚，但近年来发展得比较快。北京、天津、大连、太原、青岛、西安等缺水城市已经先后建立一系列污水回用工程，如北京高碑店污水厂的二级排放水经投加石灰等深度处理后回用于电厂循环冷却水；大连的春柳废水处理厂的二级处理出水经深度处理后用于冷却水等。从已有资料看，我国污水回用主要应用于工业废水处理，其去向主要作为冷去液，其次有少量作为城市杂水，用于绿化和清洗车辆等的例子。但由于资金和技术的限制，我国水资源利用率不高，利用方式单一，污水回用率偏低。
国外较早重视开发水资源的循环利用，如日本早在1962年就开始回用污水，70年代已初现规模；90年代初在全国范围内进行了废水再生回用的调查研究与工艺设计，建立起了许多“水再生工厂”。此外，结合建筑物、建筑物群、居民小区设计的杂用水净化设施应用广泛，经净化的水用于冲厕或其他非生活饮用途径，取得不错效果。美国是世界上开展污水回用最早的国家之一，20世纪60年代初开始大规模建设污水处理厂，随后开始进行污水回用。污水主要回用于包括灌溉、景观、工艺、冷却水、锅炉补水、回灌地下和娱乐养鱼等多种用途。以色列是在中水回用方面最具特色的国家，采用“城市污水收集-传输到处理中心处理-季节性储存-输入到用户“的模式，全国污水处理总量46%的出水直接回用于灌溉，其余 33.3%和约20%分别回灌于地下或排人河道，其回用程度之高堪称世界第一。
从国内外现状分析，我国水资源利用率不高，利用方式单一，污水回用率偏低，且回用费用较高。现阶段自然村落此类应用还处于空白阶段，因此如何结合国外水资源循环利用经验，进行污水、雨水分质收集与处理，小型污水处理与循环利用设备的集成研发，同时考虑降低投资与运行成本，是该技术领域的发展趋势。
② 水循环利用技术规范及标准
我国水循环利用相关技术起步较晚还处于发展瓶颈期，近10几年来发展较快，相继起草并实施了《城市污水再生利用》、《建筑与小区雨水利用工程技术规范》系列标准，但由于资金和技术的原因，我国水资源利用率不高，污水回用率偏低。现阶段，污水回用（非工业废水）相关标准及规范主要有《城市污水再生利用——城市杂用水水质》GB/T 18920-2002、《城市污水再生利用——景观环境用水水质》（ GB/T 18921— 2002）、《城市污水再生利用——补充水源水质》GB/T 19923-2005、《城市污水再生利用——农业用水水质》。
目前，现有标准大多针对城市污水的循环利用，而其内容侧重于污水回用的水质标准，生活污水污染控制与循环利用技术的相关指南与规范、标准和系列化技术还严重缺乏，亟待填补完善。而自然村落生活污水处理与循环利用的可借鉴的标准图则更加急缺。
③ 水循环利用技术知识产权情况
通过对我国专利信息服务平台的检索，现阶段国内还未见针对“农村生活污水循环利用”的处理装置专利；专门针对“生活污水循环利用”装置专利设计6项，仅3项有效；以“水循环”为检索对象的专利较多有13693项。
对目前知识产权现状分析可知，现阶段国内针对农村生活污水的循环利用处理技术较少，具有借鉴意义的仅有3项；水循环利用技术有突破的方面主要集中在工业废水回用和单项技术装置方面，对于类似我国自然村落发展，针对生活污水的成套技术集成装置和以污水综合利用为目标的相关成熟技术相对较少。因此，本项目预期可在自然村落生活污水循环利用相关技术方面获得发明专利或实用新型专利。
（2）农村有机废弃物气化技术研究与利用
气化技术根据处理方式分热解气化和生物气化（沼气工程）两种。受农村废弃物种类繁多，成分复杂，含水率高等特点的影响，运用厌氧微生物发酵产沼气技术，成为解决乡村有机“垃圾”资源化和可再生利用最为广泛的方式。
根据发酵底物状态的不同，沼气技术分为湿式和干式两种。厌氧湿发酵反应体系中的总固体(TS)含量一般在10%以内。厌氧湿发酵具有启动快、进出料方便等优点，是当前乡村有机废弃物产沼气主流技术。湿式沼气发酵装置经过三阶段的发展，目前研发运用的厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）、升流式厌氧污泥床过滤器 （UBF）、以及适合高固体的升流式固体发酵罐 （USR） 都具有较高的水力负荷和容积负荷，产气效率高的特点。但湿法发酵技术存在反应器容积大，沼液和沼渣分离困难、沼液产量大等缺点，容易造成环境的二次污染。
厌氧干发酵又称为固体厌氧发酵，反应体系中的总固体（TS）含量达到20%~30%。干发酵具有节约用水、发酵周期长、处理量大、产气多、容积产能能力强、处理成本低、易管理等优点，已经成为沼气厌氧发酵技术的研究热点。目前比较成熟的工艺有：比利时 Brecht 处理厂的Dranc工艺、荷兰 Ielystad 处理厂的Biocel 工艺、瑞士 Kompogas 工艺、法国 Valorga 工艺等，都已经广泛应用于乡村有机物废物的处理中。国内沼气干发酵技术的研究虽然起步较晚，但通过几十年的发展，已有成功案例。
然而无论湿法还是干法发酵，温度控制是影响其发酵产气率的关键因素。目前较发酵增温保湿措施主要有：电加热，隔热材料保温法、热水锅炉加热法及太阳能热泵加热法等。其中太阳能集热增温法因低成本、清洁、对环境友好的特点而成为今后研究和发展的重点。利用太阳能集热器收集太阳能，以水为热媒供给发酵罐，来满足发酵所需的热量，使之突破了昼夜、季节、气候等不利因素的束缚，实现了连续稳定供能。系统完成了由不稳定的、较低品位的太阳能和生物质能向稳定的、高品位的沼气化学能的转化，从而相比传统的沼气发酵，实现了恒温高效产沼气的过程。
我国南方自然村多以丘陵、山地为主，且无大型集中禽畜养殖基地，无法实现有机废弃物的统一收集，集中处理。其次，南方多处于亚热带季风气候区，夏季炎热，冬季阴冷，发酵系统温度季节变化大。如照搬照抄现有成熟的干、湿发酵工艺，势必会造成发酵原料短缺，发酵系统不稳定，出现间断性供气甚至停气等运行问题。因此，必须依据现有成熟的发酵工艺，针对南方自然村落独特地理环境及原料特性，构建生产生活循环技术与清洁能源产供系统管理模式，达到能源的持续供应和动力自给。
（3）废弃物循环利用运行管理方面
村落分散的地理分布特点以及农村基础设施建设相对落后的现状，造成了其生产生活废弃物收集处理利用难度较大，即使建立了废弃物收集处理利用设施，但其运行管理跟不上，大多存在重建设轻管理的现象，以至于设施设备得不到有效利用，闲置率较高。近年来各地也根据自身的特点，摸索制定了相关的运行管理模式。
农村生活垃圾处理方面，主要以填埋、焚烧、堆肥等处理为主。在不考虑土地成本和后期维护的前提下，垃圾填埋技术的建设投资和运行成本相对较低，能处理处置各种类型的垃圾，是目前我国应用最多的生活垃圾处理技术。但在广大乡村，由于各种条件的限制，这种技术仍属于比较粗放的垃圾填埋方式。对垃圾基本上不经任何处理，采取村外自然填沟、填坑的原始方式进行简单的露天堆放，造成了日益严重的垃圾围村现象，而且趋势正愈演愈烈。目前，很多地方提出了“村收集、镇转运、县处理”模式，但这种模式适用于地势比较平坦、交通较为方便的地区，而在山区转运的成本较高，其适用性就比较差；有些地方根据当地的条件，实行“垃圾不出村”的模式，即在村里设置了分类垃圾池，垃圾就地分类、焚烧处理。生活污水处理方面，有些地方建立了生活污水处理站，统一收集、统一处理。
在国外，农村中的生活垃圾通常不采用上述填埋、焚烧和堆肥等方法，而是采用分类收集的处理方式。像欧盟所有的农村社区生活垃圾都由市政当局集中收集和处理。垃圾箱和垃圾收集处理的费用由地方政府征收的房地产税及其他税收支付。在欧盟的一些村庄里，张贴着“随意乱倒垃圾是犯罪”，此类行为将记录在“案”的告示。而同样，如果地方政府不能为农村社区居民提供垃圾收集的服务或不按分区规划管理新住宅的开发，也将受到农村社区居民的起诉。农民家中一般有两个不同颜色的垃圾箱，一个装有机垃圾，另一个装无机垃圾。美国农村的垃圾处理，一般由规模不大的家庭公司来承担。公司的员工到各家各户收取垃圾，同时也收取一定费用。虽然美国的农民住得分散，但是垃圾公司会深入到每个乡村的每个角落。每家每户都有一个带轮子的垃圾箱，居民每天早晨送到公路边，由专车带走分类垃圾；在日本，垃圾分类非常清楚，能回收利用与不能回收的生活垃圾都分开投放，各放其箱。在有些地方每周回收不同的垃圾，包括玻璃制品、不燃物质(塑料、橡胶、皮革等)、金属、家电等。
在生物质能源化集中供气站运行管理方面，近年来随着沼气工程的广泛建设，出现了一批较好的运行管理模式。北京市针对集中型沼气工程，在传统的“村委会”和“养殖企业”管理模式的基础上提出了“委托管理”和“投资管理”模式，在保证沼气工程长期稳定运行的同时推进了市场化运作，为沼气工程可持续发展创造了条件；江苏淮安市采用“专业化服务、市场化运作、物业化管理”建立户用沼气技术长效推广机制，重点开展协会制、承包制等服务模式，通过有偿服务，合理收费，形成了沼气物业管理长效机制；浙江磐安县建立新能源服务站，实行“建、管、护”一条龙的专业服务管理模式，为农村能源建设项目的长效运行管理积累经验。
目前，针对农村生产生活废弃物处理并循环利用的整套运行管理系统尚缺乏相应的研究与应用实践，现在的做法主要还是针对单个工程（如沼气工程、集中供气站）或单种类型废弃物如生活垃圾、生活污水等进行的运行管理模式应用探索，存在着管理模式复杂、不易操作、各类型管理机构可能会互相扯皮、可持续性不强等现实问题。因此，本项目在研究集成自然村生产生活废弃物减量化、资源化循环利用技术体系的基础上，研究探索南方自然村落生产生活废弃物循环利用运行管理模式，形成一整套适合的系统并实践，对农村生产生活废弃物可持续处理利用具有重要的意义。
四、实施计划及年度目标
1．课题研究内容、技术路线和创新点
（1）研究内容
①典型自然村生产生活废弃物特性研究。
对典型自然村生产生活废弃物的理化特性进行研究，重点包括秸秆、厨余废弃物、生活垃圾、人畜粪便及污水等的理论产气潜力、废弃物热化学特性，定性定量分析转化效率及各阶段产出物组分等。（北方、南方）
②南方地区典型自然村生产生活循环技术系统构建和集成示范
自然村低能耗污水循环利用技术集成与成套设备研发。依据南方典型区域自然村日常生活中用水习惯，以资源化利用为目标，研发雨污分流系统与雨水集蓄系统，研发黑水与灰水分质收集系统和灰水双通再利用装置，实现雨水、黑水、灰水有效分离，用于院落内循环利用，从源头减少污水量，并研究开发院落式污水净化与利用装置，实现污水院落式循环利用。
南方地区自然村生产生活循环技术系统构建研究。 在院落污水净化、生活垃圾制取生物燃气等关键技术的基础上，集成沼渣、秸秆等有机肥技术，构建南方典型自然村生产生活循环技术系统模式，实现自然村内生产生活废弃物资源化利用，改善社区居住环境。
③自然村生产生活循环技术与清洁能源产供系统管理模式研究
自然村生产生活循环技术系统评价体系研究。基于资源综合利用原则，构建自然村生产生活废弃物循环利用评价指标体系，从自然村的污染物减量化、能源化利用效率以及资源化再利用等方面，系统评价典型区域自然村循环技术系统的经济、社会及生态效益。
自然村生产生活清洁能源产供系统管理模式研究。基于自然村生产生活循环技术系统，开发智慧型自然村运行管理系统，有效监测运行数据，为自然村生产生活废弃物收集、清洁能源供给、生活污水净化、生物燃气制取等提供数据信息。
④典型自然村生产生活循环技术系统构建和集成示范
针对自然村通常是多户共一院落居住、多院落在空间上既有一定距离又保存紧密联络的社区特点，结合美丽乡村创建，开展自然村废弃物减量化、再利用和资源化，在南方地区选择1个典型自然村，结合生态农房建设，开展自然村生产生活循环技术系统集成示范。
（2）总体研究技术路线
详见下图。
（3）创新点
①研发雨污分流系统与雨水集蓄系统、黑水与灰水分质收集系统和灰水双通再利用装置，开发院落式污水净化与利用装置，实现污水院落式循环利用。
②首次提出南方自然村生产生活废弃物循环利用评价指标体系的构建具有创新性。
③首次进行自然村生产生活清洁能源产供系统管理模式的研究，开发智慧型自然村运行管理系统
可行性研究（论证）报告
一、课题概述
就当前中国南方地区的广大农村来说，自然村是在长期自然历史过程中形成的,具有丰富的信任、网络与规范，蕴含着丰富的社会资本。在当前的新农村建设中,以自然村为新农村行动建设基本单位, 更好保护好散落在各个角落的传统村落，成了迫在眉睫的问题。自然村的保护和建设不仅具有理论上的合理性,而且在现实中具有能够更好地提高新农村建设绩效和实践的可行性。
循环型农业在保护农业生态环境和充分利用高新技术的基础上,调整和优化农业生态系统内部结构及产业结构, 提高农业系统物质能量的多级循环利用和农业废弃物的产生, 最大程度地减轻环境污染, 使农业生产活生活纳入到农业生态系统循环中, 实现生态的良性循环与农业的可持续发展。通过农业生态系统设计和管理, 实现物质能量资源的多层次、多级化的循环利用, 达到农业系统的自然资源利用效率最大化、购买性资源投入最低化、可再生资源高效循环化、有害生物和污染物可控制化的产业目标。
因此，本课题针对南方典型区域自然村生产生活废弃物，着重解决南方自然村环境污染与能源短缺双重矛盾问题，以自然村资源循环再利用为核心，结合南方典型自然村生产生活废弃物特性，从可再生能源、非传统水源和材料资源循环利用三个角度集成研发南方自然村水循环利用技术与设备、清洁能源站开发与生活用能系统、有机废弃物人工基质成套设备，构建南方地区典型自然村生产生活循环技术系统，解决当前南方自然村普通存在的废弃物循环利用率低，再利用技术与成套设备缺乏，环境污染与能源短缺相矛盾的现实问题，为南方自然村的规划治理提供科技支撑和示范样板。项目实施可为我国南方美丽自然村建设提供技术支持，通过相关技术成果的示范应用推广，使生产生活废弃物得到最大程度的减量化、资源化及循环再利用，循环利用率达到90%以上，极大改善乡村人居环境，节能减排，推进社会主义新农村建设。
二、课题需求分析
1．课题确定的课题目标与任务的需求分析
（1）课题目标
课题针对美丽自然村建设中的农民生产生活废弃物，着重解决农村废物资源循环再利用以及环境污染与能源短缺双重矛盾问题，从关键技术设备研发、技术体系集成构建和区域示范三个层面，以循环利用为出发点，以低成本、高效稳定持续运行为目标，研究集成自然村生产生活废弃物减量化、能源化、循环利用技术及成套装置，构建清洁能源产供系统管理模式及评价指标体系，形成南方自然村生产生活废弃物减量化、资源化、再利用的闭合循环经济发展模式，实现村落生产生活废物最小限度外排；并建设成具有南方地区典型特色和示范意义的自然村社会生产生活废弃物循环利用示范工程，为我国南方美丽自然村落建设提供科技支撑和示范样板。
（2）任务需求分析
① 美丽自然村急需美好环境
传统自然村落是中华民族千百年繁衍生息留下的宝贵遗产，具有较高的历史、文化、科学、艺术、社会、经济价值。然而随着新农村建设的发展，现代乡村社区如雨后春笋般崛地而起，而传统自然村则成为一片“遗忘之地”。据调查，每年我国农村地区所产生的生活污水约80多亿吨，96%的自然村庄没有排水渠道和污水处理系统，生活污水随意排放，90%的生活垃圾随意丢弃，“垃圾乱堆、苍蝇乱飞、污水乱排”现象仍然存在，废弃物资源化循环利用率低，造成农业面源污染，严重影响了自然村的生态环境。与北方自然村落不同，南方地区自然村通常比较小，而且分散。然而随着人口的增加，资源需求的增大，土地和水等资源日益紧缺，农村生产生活产生的固体废弃物大量增加，土地自净能力降低，建设美丽自然村急需建设美好环境。与目前大力发展的乡村社区不同，自然村基础设施条件相对落后，且南方地区多丘陵山地，从某种程度上，对治理设施、方式以及管理提出了更高的要求。另一方面，自然村农民收入来源较单一、收入仍低、支付能力较差。因此，自然村污染物处理应立足于该群体收入不高，其技术需求是成本低、资源化、综合循环利用的特点。充分将如何降低环境治理与运行的成本，甚至将废弃物变废为宝，使得生活垃圾、生活污水、人畜粪便、农作物秸秆等生产生活废弃物能够得到资源化、高效再循环利用，并通过生物质能转化提供清洁能源作为重点攻克内容，既解决了废弃物的污染问题，同时又提供清洁能源，是自然村建设发展中的关键问题，亟需科技支撑。
② 自然村废弃物不可选择城市处理模式
根据本项目申报单位长期的农村科技实践，以及对四川自然村、三峡库区自然村、高山生态扶贫移民搬迁村的多处调查，目前自然村的生产废弃物主要以农作物秸秆为主，每家养殖牛、猪、家禽等牲畜。生活废弃物主要以生活污水和生活垃圾为主。秸秆在田间焚烧；生活垃圾不分类，基本上采用农户—垃圾堆放地—集中焚烧的方式，有些甚至倾倒在山沟中或房前屋后，缺少就地处理及循环利用设施设备，循环利用率低；生活污水多数采用化粪池处理，污水直排。而在经济发达的城镇以及新农村社区，生活垃圾多采用户投放——村收集——镇转运——县集中填埋焚烧的模式；生活污水采用管网输送——城市污水处理系统——达标排放的模式。这种以处理为目的城市化模式，运行费用高、处理压力与日俱增，在传统自然村落无法持续运行，需要构建新的高效、低成本、可持续性强的自然村废弃物循环利用技术模式。
③ 需构建清洁能源产供新模式
对四川自然村、三峡库区自然村、高山生态扶贫移民搬迁村多次调查研究表明，目前南方地区传统自然村居民生活使用的能源有电力、煤炭、成品油、秸秆、薪柴、沼气；其中，主要是煤、秸秆、薪柴，三者占到所调查自然村生活用能总量的 90％以上。农业生产使用的能源有电力、煤炭、成品油；其中，主要是煤炭，占到自然村农业生产用能总量的 80％以上。一方面存在能源结构不合理，秸秆、畜禽粪便等生物质能源收集困难、利用率低等问题，如果将秸秆产量的70％用作燃料，可完全满足村落居民生活所需。另一方面村落可再生能源技术相对落后，缺少沼气高效发酵技术及沼气产物综合利用系统技术，严重制约了南方地区自然村落清洁能源利用的发展。因此，相对已经健全的乡村社区生产生活能源技术管理体系，构建适合于南方传统自然村落清洁能源产供新模式显得尤为迫切。
④ 需构建自然村落循环技术系统——废弃物减量化、资源化、再利用（3R）
目前，生活垃圾、生活污水、人畜粪便、农作物秸秆等农村废弃物处理及循环利用基本上是单个技术的研究和应用，尚未在自然村形成整个区域范围内所有废弃物资源化循环利用技术系统并进行集中示范，美丽乡村建设尚缺乏整套技术体系的科技支撑，且其循环技术系统构建应以节能、节水和节材出发点走废弃物减量化、资源化与再利用的路径。
综上可知，南方传统村落的分散性，地型气候的复杂性，居民文化意识的薄弱性，从某种程度上，对治理设施、方式以及管理提出了更高的要求。由于缺乏相应的科技支撑，随着农村区域城镇化的快速发展，自然村落土地资源、水资源日益紧缺，固体废弃物剧增，土壤、水体和空气污染加剧等现象突显，但现阶段相关适用技术研发力度不够，且现有技术大多难以适应农村垃圾分散、有机质含量高等的特点；此外，相关技术运营成本高、可持续性差，循环利用率低，缺乏高效、低成本的技术装备与可持续性强的运管模式是制约当前自然村落污染治理的技术瓶颈；而另一方面，村民收入来源较单一、支付能力较差，无法实现生产生活与治污的投入的平衡。因此，如何结合美丽村落建设以循环利用为出发点，以低成本、高效稳定持续运行为目标，因地制宜的研究开发适合南方传统自然村废弃物减量化、再利用和资源化，秸秆、人禽粪便和厨余废弃物气化等集中生产清洁能源的综合利用循环技术与成套设备，清洁能源产供系统管理模式及评价指标体系。是当前自然村生产生活环境改善、建设美丽乡村中所要解决的最迫切、最突出的问题，具有重要的现实意义与需求。
2．课题解决的主要技术难点和问题分析
①可再利用与可再循环利用分质分类困难。调查显示，村民生活垃圾成分复杂，有硬质的金属， 有轻软的塑料，有大块的骨头，也有细长的木筷，使用简单的处理工艺很难实现杂质的去除。其次，厨余垃圾油脂、淀粉、含盐率高对预处理设备防黏附、堵塞要求高；再次，人畜粪便含氮量高，过多积累会严重抑制沼气的生产，而农作物秸秆理化性质的特殊性，又为预处理工艺平添了困难。因此开发模块化、低运行管理的生产生活废弃物能源再生及预处理设备是本课题需解决的关键技术难点之一。 ②村民将生活生产废弃物运至清洁能源站，以换取清洁能源作为回报。因此，如何优化工艺技术路线，集成以可再生能源开发利用为前提的气-肥联气技术，实现产能-用能，产肥-需肥的平衡问题是本课题所需解决另一技术难点。 ③与北方自然村落相比，南方自然村落居民生活生产用水相对粗放，生活废水产量大，且雨水多。因此，如何根据南方典型区域自然村日常生活中用水习惯，以资源化利用为目标，构建家庭-院户废水、雨水收集系统及净化与利用装置，实现雨水-净水-污水的循环再利用是本课题所需解决的技术难点之一。
三、现有工作基础与优势
1．国内外现有技术、知识产权和技术标准现状及预期分析
美丽乡村是十六届五中全会提出的新时期建设社会主义新农村“生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁、管理民主”的具体要求，各地纷纷按照自身的特点大力建设美丽乡村。但是不管采取何种模式，都是要实现乡村人居环境美化、村民生活舒适，这就使得村民产生的生活生产废弃物必须要得到有效处理利用，使之减量化、资源化、再利用。
（1）乡村水循环利用技术现状
① 雨水利用技术现状
人类对雨水收集利用历史十分悠久，农耕社会即开始修建水塘等蓄水用于农业。目前，城市雨水利用也方兴未艾，主要是存在三类：一是屋面雨水集蓄系统，集下来的雨水主要用于家庭、公共场所和企业的非饮用水；二是雨水截污与渗透系统，主要用于补充地下水；三是生态小区雨水利用系统，用于水井与绿化灌溉。相关的技术相对已成熟，但目前在自然乡落雨水利用方面，尚未见应用案例报道。
② 污水处理技术与循环利用
我国污水回用技术起步较晚，但近年来发展得比较快。北京、天津、大连、太原、青岛、西安等缺水城市已经先后建立一系列污水回用工程，如北京高碑店污水厂的二级排放水经投加石灰等深度处理后回用于电厂循环冷却水；大连的春柳废水处理厂的二级处理出水经深度处理后用于冷却水等。从已有资料看，我国污水回用主要应用于工业废水处理，其去向主要作为冷去液，其次有少量作为城市杂水，用于绿化和清洗车辆等的例子。但由于资金和技术的限制，我国水资源利用率不高，利用方式单一，污水回用率偏低。
国外较早重视开发水资源的循环利用，如日本早在1962年就开始回用污水，70年代已初现规模；90年代初在全国范围内进行了废水再生回用的调查研究与工艺设计，建立起了许多“水再生工厂”。此外，结合建筑物、建筑物群、居民小区设计的杂用水净化设施应用广泛，经净化的水用于冲厕或其他非生活饮用途径，取得不错效果。美国是世界上开展污水回用最早的国家之一，20世纪60年代初开始大规模建设污水处理厂，随后开始进行污水回用。污水主要回用于包括灌溉、景观、工艺、冷却水、锅炉补水、回灌地下和娱乐养鱼等多种用途。以色列是在中水回用方面最具特色的国家，采用“城市污水收集-传输到处理中心处理-季节性储存-输入到用户“的模式，全国污水处理总量46%的出水直接回用于灌溉，其余 33.3%和约20%分别回灌于地下或排人河道，其回用程度之高堪称世界第一。
从国内外现状分析，我国水资源利用率不高，利用方式单一，污水回用率偏低，且回用费用较高。现阶段自然村落此类应用还处于空白阶段，因此如何结合国外水资源循环利用经验，进行污水、雨水分质收集与处理，小型污水处理与循环利用设备的集成研发，同时考虑降低投资与运行成本，是该技术领域的发展趋势。
② 水循环利用技术规范及标准
我国水循环利用相关技术起步较晚还处于发展瓶颈期，近10几年来发展较快，相继起草并实施了《城市污水再生利用》、《建筑与小区雨水利用工程技术规范》系列标准，但由于资金和技术的原因，我国水资源利用率不高，污水回用率偏低。现阶段，污水回用（非工业废水）相关标准及规范主要有《城市污水再生利用——城市杂用水水质》GB/T 18920-2002、《城市污水再生利用——景观环境用水水质》（ GB/T 18921— 2002）、《城市污水再生利用——补充水源水质》GB/T 19923-2005、《城市污水再生利用——农业用水水质》。
目前，现有标准大多针对城市污水的循环利用，而其内容侧重于污水回用的水质标准，生活污水污染控制与循环利用技术的相关指南与规范、标准和系列化技术还严重缺乏，亟待填补完善。而自然村落生活污水处理与循环利用的可借鉴的标准图则更加急缺。
③ 水循环利用技术知识产权情况
通过对我国专利信息服务平台的检索，现阶段国内还未见针对“农村生活污水循环利用”的处理装置专利；专门针对“生活污水循环利用”装置专利设计6项，仅3项有效；以“水循环”为检索对象的专利较多有13693项。
对目前知识产权现状分析可知，现阶段国内针对农村生活污水的循环利用处理技术较少，具有借鉴意义的仅有3项；水循环利用技术有突破的方面主要集中在工业废水回用和单项技术装置方面，对于类似我国自然村落发展，针对生活污水的成套技术集成装置和以污水综合利用为目标的相关成熟技术相对较少。因此，本项目预期可在自然村落生活污水循环利用相关技术方面获得发明专利或实用新型专利。
（2）农村有机废弃物气化技术研究与利用
气化技术根据处理方式分热解气化和生物气化（沼气工程）两种。受农村废弃物种类繁多，成分复杂，含水率高等特点的影响，运用厌氧微生物发酵产沼气技术，成为解决乡村有机“垃圾”资源化和可再生利用最为广泛的方式。
根据发酵底物状态的不同，沼气技术分为湿式和干式两种。厌氧湿发酵反应体系中的总固体(TS)含量一般在10%以内。厌氧湿发酵具有启动快、进出料方便等优点，是当前乡村有机废弃物产沼气主流技术。湿式沼气发酵装置经过三阶段的发展，目前研发运用的厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）、升流式厌氧污泥床过滤器 （UBF）、以及适合高固体的升流式固体发酵罐 （USR） 都具有较高的水力负荷和容积负荷，产气效率高的特点。但湿法发酵技术存在反应器容积大，沼液和沼渣分离困难、沼液产量大等缺点，容易造成环境的二次污染。
厌氧干发酵又称为固体厌氧发酵，反应体系中的总固体（TS）含量达到20%~30%。干发酵具有节约用水、发酵周期长、处理量大、产气多、容积产能能力强、处理成本低、易管理等优点，已经成为沼气厌氧发酵技术的研究热点。目前比较成熟的工艺有：比利时 Brecht 处理厂的Dranc工艺、荷兰 Ielystad 处理厂的Biocel 工艺、瑞士 Kompogas 工艺、法国 Valorga 工艺等，都已经广泛应用于乡村有机物废物的处理中。国内沼气干发酵技术的研究虽然起步较晚，但通过几十年的发展，已有成功案例。
然而无论湿法还是干法发酵，温度控制是影响其发酵产气率的关键因素。目前较发酵增温保湿措施主要有：电加热，隔热材料保温法、热水锅炉加热法及太阳能热泵加热法等。其中太阳能集热增温法因低成本、清洁、对环境友好的特点而成为今后研究和发展的重点。利用太阳能集热器收集太阳能，以水为热媒供给发酵罐，来满足发酵所需的热量，使之突破了昼夜、季节、气候等不利因素的束缚，实现了连续稳定供能。系统完成了由不稳定的、较低品位的太阳能和生物质能向稳定的、高品位的沼气化学能的转化，从而相比传统的沼气发酵，实现了恒温高效产沼气的过程。
我国南方自然村多以丘陵、山地为主，且无大型集中禽畜养殖基地，无法实现有机废弃物的统一收集，集中处理。其次，南方多处于亚热带季风气候区，夏季炎热，冬季阴冷，发酵系统温度季节变化大。如照搬照抄现有成熟的干、湿发酵工艺，势必会造成发酵原料短缺，发酵系统不稳定，出现间断性供气甚至停气等运行问题。因此，必须依据现有成熟的发酵工艺，针对南方自然村落独特地理环境及原料特性，构建生产生活循环技术与清洁能源产供系统管理模式，达到能源的持续供应和动力自给。
（3）废弃物循环利用运行管理方面
村落分散的地理分布特点以及农村基础设施建设相对落后的现状，造成了其生产生活废弃物收集处理利用难度较大，即使建立了废弃物收集处理利用设施，但其运行管理跟不上，大多存在重建设轻管理的现象，以至于设施设备得不到有效利用，闲置率较高。近年来各地也根据自身的特点，摸索制定了相关的运行管理模式。
农村生活垃圾处理方面，主要以填埋、焚烧、堆肥等处理为主。在不考虑土地成本和后期维护的前提下，垃圾填埋技术的建设投资和运行成本相对较低，能处理处置各种类型的垃圾，是目前我国应用最多的生活垃圾处理技术。但在广大乡村，由于各种条件的限制，这种技术仍属于比较粗放的垃圾填埋方式。对垃圾基本上不经任何处理，采取村外自然填沟、填坑的原始方式进行简单的露天堆放，造成了日益严重的垃圾围村现象，而且趋势正愈演愈烈。目前，很多地方提出了“村收集、镇转运、县处理”模式，但这种模式适用于地势比较平坦、交通较为方便的地区，而在山区转运的成本较高，其适用性就比较差；有些地方根据当地的条件，实行“垃圾不出村”的模式，即在村里设置了分类垃圾池，垃圾就地分类、焚烧处理。生活污水处理方面，有些地方建立了生活污水处理站，统一收集、统一处理。
在国外，农村中的生活垃圾通常不采用上述填埋、焚烧和堆肥等方法，而是采用分类收集的处理方式。像欧盟所有的农村社区生活垃圾都由市政当局集中收集和处理。垃圾箱和垃圾收集处理的费用由地方政府征收的房地产税及其他税收支付。在欧盟的一些村庄里，张贴着“随意乱倒垃圾是犯罪”，此类行为将记录在“案”的告示。而同样，如果地方政府不能为农村社区居民提供垃圾收集的服务或不按分区规划管理新住宅的开发，也将受到农村社区居民的起诉。农民家中一般有两个不同颜色的垃圾箱，一个装有机垃圾，另一个装无机垃圾。美国农村的垃圾处理，一般由规模不大的家庭公司来承担。公司的员工到各家各户收取垃圾，同时也收取一定费用。虽然美国的农民住得分散，但是垃圾公司会深入到每个乡村的每个角落。每家每户都有一个带轮子的垃圾箱，居民每天早晨送到公路边，由专车带走分类垃圾；在日本，垃圾分类非常清楚，能回收利用与不能回收的生活垃圾都分开投放，各放其箱。在有些地方每周回收不同的垃圾，包括玻璃制品、不燃物质(塑料、橡胶、皮革等)、金属、家电等。
在生物质能源化集中供气站运行管理方面，近年来随着沼气工程的广泛建设，出现了一批较好的运行管理模式。北京市针对集中型沼气工程，在传统的“村委会”和“养殖企业”管理模式的基础上提出了“委托管理”和“投资管理”模式，在保证沼气工程长期稳定运行的同时推进了市场化运作，为沼气工程可持续发展创造了条件；江苏淮安市采用“专业化服务、市场化运作、物业化管理”建立户用沼气技术长效推广机制，重点开展协会制、承包制等服务模式，通过有偿服务，合理收费，形成了沼气物业管理长效机制；浙江磐安县建立新能源服务站，实行“建、管、护”一条龙的专业服务管理模式，为农村能源建设项目的长效运行管理积累经验。
目前，针对农村生产生活废弃物处理并循环利用的整套运行管理系统尚缺乏相应的研究与应用实践，现在的做法主要还是针对单个工程（如沼气工程、集中供气站）或单种类型废弃物如生活垃圾、生活污水等进行的运行管理模式应用探索，存在着管理模式复杂、不易操作、各类型管理机构可能会互相扯皮、可持续性不强等现实问题。因此，本项目在研究集成自然村生产生活废弃物减量化、资源化循环利用技术体系的基础上，研究探索南方自然村落生产生活废弃物循环利用运行管理模式，形成一整套适合的系统并实践，对农村生产生活废弃物可持续处理利用具有重要的意义。
四、实施计划及年度目标
1．课题研究内容、技术路线和创新点
（1）研究内容
①典型自然村生产生活废弃物特性研究。
对典型自然村生产生活废弃物的理化特性进行研究，重点包括秸秆、厨余废弃物、生活垃圾、人畜粪便及污水等的理论产气潜力、废弃物热化学特性，定性定量分析转化效率及各阶段产出物组分等。（北方、南方）
②南方地区典型自然村生产生活循环技术系统构建和集成示范
自然村低能耗污水循环利用技术集成与成套设备研发。依据南方典型区域自然村日常生活中用水习惯，以资源化利用为目标，研发雨污分流系统与雨水集蓄系统，研发黑水与灰水分质收集系统和灰水双通再利用装置，实现雨水、黑水、灰水有效分离，用于院落内循环利用，从源头减少污水量，并研究开发院落式污水净化与利用装置，实现污水院落式循环利用。
南方地区自然村生产生活循环技术系统构建研究。 在院落污水净化、生活垃圾制取生物燃气等关键技术的基础上，集成沼渣、秸秆等有机肥技术，构建南方典型自然村生产生活循环技术系统模式，实现自然村内生产生活废弃物资源化利用，改善社区居住环境。
③自然村生产生活循环技术与清洁能源产供系统管理模式研究
自然村生产生活循环技术系统评价体系研究。基于资源综合利用原则，构建自然村生产生活废弃物循环利用评价指标体系，从自然村的污染物减量化、能源化利用效率以及资源化再利用等方面，系统评价典型区域自然村循环技术系统的经济、社会及生态效益。
自然村生产生活清洁能源产供系统管理模式研究。基于自然村生产生活循环技术系统，开发智慧型自然村运行管理系统，有效监测运行数据，为自然村生产生活废弃物收集、清洁能源供给、生活污水净化、生物燃气制取等提供数据信息。
④典型自然村生产生活循环技术系统构建和集成示范
针对自然村通常是多户共一院落居住、多院落在空间上既有一定距离又保存紧密联络的社区特点，结合美丽乡村创建，开展自然村废弃物减量化、再利用和资源化，在南方地区选择1个典型自然村，结合生态农房建设，开展自然村生产生活循环技术系统集成示范。
（2）总体研究技术路线
详见下图。
（3）创新点
①研发雨污分流系统与雨水集蓄系统、黑水与灰水分质收集系统和灰水双通再利用装置，开发院落式污水净化与利用装置，实现污水院落式循环利用。
②首次提出南方自然村生产生活废弃物循环利用评价指标体系的构建具有创新性。
③首次进行自然村生产生活清洁能源产供系统管理模式的研究，开发智慧型自然村运行管理系统
| 专项经费 | 自筹经费 | |||
| 1 | 一、经费支出 | 150 | 150 | 0 |
| 2 | （一）直接费用 | 122.41 | 122.41 | 0 |
| 3 | 1、设备费 | 15 | 15 | 0 |
| 4 | （1）购置设备费 | 0 | 0 | 0 |
| 5 | （2）试制设备费 | 15 | 15 | 0 |
| 6 | （3）设备改造与租赁费 | 0 | 0 | 0 |
| 7 | 2、材料费 | 18.17 | 18.17 | 0 |
| 8 | 3、测试化验加工费 | 25.35 | 25.35 | 0 |
| 9 | 4、燃料动力费 | 6.52 | 6.52 | 0 |
| 10 | 5、差旅费 | 12 | 12 | 0 |
| 11 | 6、会议费 | 4.53 | 4.53 | 0 |
| 12 | 7、国际合作与交流费 | 4.81 | 4.81 | 0 |
| 13 | 8、出版/文献/信息传播/知识产权事务费 | 7.61 | 7.61 | 0 |
| 14 | 9、劳务费 | 22.62 | 22.62 | 0 |
| 15 | 10、专家咨询费 | 2.8 | 2.8 | 0 |
| 16 | 11、其他支出 | 3 | 3 | 0 |
| 17 | （二）间接费用 | 27.59 | 27.59 | 0 |
| 18 | 其中：绩效支出 | 6.11 | 6.11 | 0 |
| 19 | 二、经费来源 | 0 | ||
| 20 | 1．申请从专项经费获得的资助 | 150 | 150 | / |
| 21 | 2．自筹经费来源 | / | ||
| 22 | （1）其他财政拨款 | / | 0 | |
| 23 | （2）单位自有货币资金 | / | 0 | |
| 24 | （3）其他资金 | / | 0 |
6-2
设备费——购置/试制设备预算明细表
金额单位：万元
6-3
测试化验加工费预算明细表
金额单位：万元
6-4
承担单位与参加单位研究经费支出预算明细表
金额单位：万元
设备费——购置/试制设备预算明细表
金额单位：万元
|
填表说明：1、设备分类代码：A购置、B试制； 2、试制设备不需填列本表（6）列、（7）列； 3、单价≥10万元（具体金额待定）的设备需填写明细； 4、资金来源分类代码：A为专项经费、B为自筹经费。 |
||||||||||
| 序号 | 设备名称 |
设备 分类 |
单价 (元/台件) | 数量 （台件） | 金额 |
购置设备 型号 |
购置设备生产 国别与地区 |
主要技术 性能指标 |
用途 （与课题研究任务的关系） |
资金来源 |
| (1) | (2) | (3) | (4) | (5) | (6) | (7) | (8) | (9) | 10 | |
| 院落式污水无能耗或自给能净化装置 | B | 150000 | 1 | 150000 | 适用于5-10户聚居院落；SS去除率高于80%，COD去除率高于70%，灰水回用率高于50%。 | 用于对南方地区自然村院落日常生活污水中的黑水与灰水分质收集和灰水双通再利用，实现雨水、黑水、灰水有效分离，使得生活污水在院落内循环利用，并应用于示范村建设。 | A | |||
| 单价10万元以上购置设备合计 | ／ | ／ | 0 | 0 | ／ | ／ | ／ | ／ | ／ | |
| 单价10万元以上试制设备合计 | ／ | ／ | 1 | 150000 | ／ | ／ | ／ | ／ | ／ | |
| 单价10万元以下购置设备 | ／ | ／ | 0 | 0 | ／ | ／ | ／ | ／ | ／ | |
| 单价10万元以下试制设备 | ／ | ／ | 0 | 0 | ／ | ／ | ／ | ／ | ／ | |
| 累计 | ／ | ／ | 1 | 150000 | ／ | ／ | ／ | ／ | ／ | |
6-3
测试化验加工费预算明细表
金额单位：万元
| 填表说明：量大及价高测试化验，是指课题研究过程中需测试化验加工的数量过多或单位价格较高、总费用在5万元及以上的测试化验加工，需填写明细。 | ||||||
| 序号 | 测试化验加工的内容 | 测试化验加工单位 | 计量单位 |
单价 （元/单位数量） |
数量 | 金额 |
| (1) | (2) | (3) | (4) | (5) | (6) | |
| 院落式污水无能耗或自给能净化装置样机加工 | 重庆优耐特农业发展有限公司 | 台 | 39744 | 6 | 23.8464 | |
| 量大及价高测试化验费合计 | / | / | / | / | ||
| 其他测试化验费 | / | / | / | / | 1.5 | |
| 累计 | / | / | / | / | 25.35 | |
6-4
承担单位与参加单位研究经费支出预算明细表
金额单位：万元
| 填表说明：承担单位类型分为，A、第一承担单位 B、其他承担单位。 | |||||||||
| 序号 | 单位名称 | 组织机构代码 | 承担单位类型 | 任务分工 | 研究任务负责人 | 合计 | 专项经费 | 自筹经费 | |
| 小计 | 其中：间接费用 | ||||||||
| （1） | （2） | （3） | （4） | （5） | （6） | （7） | （8） | （9） | |
| 1 | 重庆市农业科学院 | 45038451-5 | A | 南方地区典型自然村生产生活循环技术系统构建和集成示范 | 高立洪 | 150 | 150 | 27.59 | 0 |
| 累计 | 150 | 150 | 27.59 | 0 | |||||
6-5
课题预算说明书
一、对承担单位和相关部门承诺提供的支撑条件进行详细说明，并针对课题实施可能形成的科技条件资源和成果，提出社会共享的方案。
（一）为了配合该课题的实施，承担单位在人、财、物方面大力支持
（二）本课题以南方地区典型自然村生产生活废弃物为研究对象，研究构建南方地区典型自然村生产生活循环技术系统，包括典型自然村生产生活废弃物特性、自然村低能耗污水循环利用技术集成与成套设备研发、自然村生产生活循环技术与清洁能源产供系统管理模式、建立示范村等，着力解决南方地区农村生产生活废弃物处理利用率低的现实问题，变废为宝，改善环境，为全国美丽乡村社区的建设提供科技支撑和示范样板。
课题研究向国内外所有大专院校和研究机构开放，并接受各院校硕士博士研究生的联合培养工作；课题产生的原始数据和资料，按统一标准和格式由课题负责汇总，分年度提交，课题承担保护知识产权的责任和义务。
这些资源、技术和成果将通过国家共享平台、标准公布、技术培训等多种形式，促进资源、技术和成果共享。
本预算材料费包括：样机加工钢材、样机配套其他零部件与耗材、试验仪器耗材、实验用品，以及其他材料，详细预算如下：
| 序号 | 种类 | 小计(万元) |
| 1 | 样机加工钢材 | 8.7437 |
| 2 | 样机配套其他零部件与耗材 | 1.50 |
| 3 | 试验仪器耗材 | 3.3362 |
| 4 | 实验用品 | 4.2395 |
| 5 | 其他材料 | 0.35 |
| 6 | 小计 | 18.1694 |
1. 样机加工钢材，用于院落式污水无能耗或自给能净化装置加工材料：小计8.7437万元；
计算说明：
（1） 计算方法：
样机净重×样机钢材比率×加工余量系数×样机生产轮数×钢材单价；
（2） 试验样机重量及钢材所占比率：
每台设备重量约为1.8 t，其中钢材占整机的80%；
（3） 执行期累计台数：6台
其中，院落式污水无能耗或自给能净化装置样机试制3轮样机，第一轮样机试制2台，第二轮样机试制2台，第三轮样机试制2台，小计6台。
（4） 加工余量系数：
从毛坯到工件，钢材损耗系数按25%计；由于单件制作的损坏、遗失，风险备件系数按10%计；由于样机部件更改，其报废系数按34%计；加工余量系数为1.25×1.10×1.34=1.84；
（5） 钢材价格：
按市场价格及不同区域价格取平均值为5.5元/kg；
（6） 经费计算：
院落式污水无能耗或自给能净化装置样机：钢材1800kg×6台×0.8×1.84×5.5元/kg=8.7437万元；
2. 配套其他零部件材料、耗材等，小计1.50万元；
不锈钢，用于院落式污水无能耗或自给能净化装置设备关键部件，600kg×25元/kg=1.50万元。
3. 试验仪器耗材，小计3.3362万元；
用于生产生活有机废弃物理化特性分析测试及其制取生物燃气试验测试。损耗件包括：1000ml抽滤瓶装置，根据使用情况，每年配置更换5套，5套/年×3年×600元/套=0.9万元；移液枪（1ml和5ml）每年各配置更换5个，10个/年×3年×320元/个=0.96万元；雾化器，根据使用情况，2-3年更换一次，1个/1.5年，共3年， 1个/1.5年×3年×7381元=1.4762万元；
4. 实验用品，小计4.2395万元；
（1） 化学试剂，用于生产生活有机废弃物理化特性分析测试及其制取生物燃气试验测试、污水处理测试等，小计2.3025万元，详见下表；
| 药品 | 数量 | 单价 | 金额（元） |
| 浓硫酸 | 9 | 15 | 135 |
| 浓盐酸 | 9 | 15 | 135 |
| 浓磷酸 | 9 | 18 | 162 |
| 葡萄糖 | 9 | 15 | 135 |
| 抗坏血酸 | 9 | 22 | 198 |
| 氨基磺酸 | 9 | 38 | 342 |
| 磺胺 | 9 | 46 | 414 |
| 过硫酸钾 | 12 | 24 | 288 |
| 氢氧化钠 | 12 | 8 | 96 |
| 碳酸氢钠 | 12 | 15 | 180 |
| 碳酸钠 | 12 | 15 | 180 |
| 亚硝酸钠 | 9 | 16 | 144 |
| 硝酸钾 | 9 | 20 | 180 |
| 磷酸二氢钾 | 9 | 20 | 180 |
| 酒石酸钾钠 | 9 | 28 | 252 |
| 氨氮试剂 | 12 | 980 | 11760 |
| 高锰酸钾 | 12 | 40 | 480 |
| 草酸钠 | 12 | 18 | 216 |
| 钼酸铵 | 9 | 195 | 1755 |
| 酒石酸锑氧钾 | 9 | 90 | 810 |
| N-（1-萘基）-乙二胺二盐酸盐 | 9 | 55 | 495 |
| 碘化钾 | 12 | 320 | 3840 |
| 乙酸 | 12 | 12 | 144 |
| 氯化铁 | 9 | 15 | 135 |
| 硫酸羟胺 | 9 | 8 | 72 |
| 氯化铵 | 9 | 15 | 135 |
| 乙二醇 | 9 | 18 | 162 |
| 小计 | 23025 |
（2） 试验用气，小计0.96万元；
采用气相色谱仪分析生物燃气成分，需要用到氮气3瓶×800元/瓶=0.24万元；氦气3瓶×1600元/瓶=0.48万元；氢气3瓶×800元/瓶=0.24万元。
（3） 其他实验用品，小计0.977万元；
试剂瓶（白小口/1000ml），用于放置试剂，60个×18元/个=0.108万元；500ml碘量瓶，用于放置碘，60个×16元/个=0.096万元；5mm玻璃管，用于生产生活有机废弃物制取生物燃气试验，30米×10元/米=0.03万元；5mm-6mm乳胶管，用于生产生活有机废弃物制取生物燃气试验，60米×4元/米=0.024万元；100ml量筒，用于配置溶液，60个×15元/个=0.09万元；2000ml烧杯，用于配置溶液，45个×20元/个=0.09万元；定性滤纸，用于溶剂配比，30盒×35元/盒=0.105万元；20mm比色皿（751），用于测试pH实验，10盒×90元/盒=0.09万元；30mm比色皿（751），用于测试pH实验，10盒×150元/盒=0.15万元；微孔滤膜（有机），10盒×70元/盒=0.07万元；1#~11#胶塞，用于生产生活有机废弃物制取生物燃气试验，120个×2元/个=0.024万元；枪头，用于生产生活有机废弃物制取生物燃气试验，（ 1ml 50包+5ml 200包）×4元/包个=0.10万元。
5. 其他材料，小计0.35万元。
玉米、水稻等农作物秸秆，用于理化特性分析、多原料混合发酵制取生物燃气和制作有机肥，用量约为5吨，5吨×700=0.35万元。
（三）测试化验加工费，申请专项经费预算金额25.35万元。
1．样机委托加工费，小计23.8464万元；
（1） 计算方法：
加工费=样机净重×样机钢材比率×加工余量系数×样机生产轮数×单位钢材加工费；
加工样机6台，其中钢材占整机的80%，加工留量系数1.84，按15元/kg计；
（2） 经费计算：
委托重庆优耐特农业发展有限公司加工院落式污水无能耗或自给能净化装置样机6台，加工费=6台×1800千克（样机总重）×0.8×1.84×15元/kg =23.8464万元。
1. 装置性能检测费：小计1.5万元；
院落式污水无能耗或自给能净化装置：用于生活污水净化，委托国家农机具检测中心，进行样机能耗、产率等指标及性能检测，小计1台×1.5=1.5万元。
（四）燃料动力费，申请专项经费预算金额6.52万元。
1. 大型可单独计量设备用电： 小计4.4612万元；
（1） 化验制样粉碎机：样品前处理，共50批次，每批次3天，每天运行8小时，单机功率1.5kW，总耗电：1.5kW×50批次×3天/批次×8h×0.7995元/kWh=0.1439万元；
（2） 其他仪器设备平均每天耗电100度电，每年按180天计算，预计费用100度/天×0.7995元/度×180天×3年=4.3173万元。
2. 大型可单独计量设备用水：小计1.1583万元；
（1） 生产生活废弃物混合原料制取生物燃气实验水费：实验周期为3年，每年180天开展实验，按1吨/天计算，总耗水：1吨/天×540天×7.15元/吨=0.3861万元。
（2） 其他设备平均每天耗水2吨，每年按150天计算，预计费用2吨/天×7.15元/吨×180天×3年=0.7722万元。
3. 其他燃料费预计支出为0.9万元。主要为项目研究单位临时发电购柴油等燃料。每年按3000元计算，预计费用3000元/年×3年=0.9万元。
九、课题风险分析及对策
1、技术风险分析
项目有较好的前期工作基础，围绕建设美丽自然村目标，以已有的成果为基础，进行技术和设备集成创新，并在构建适合南方典型自然村生产生活循环技术系统与管理模式，其成果能为我国南方地区不同区域、不同类型美丽自然村的建设提供示范样板。预防风险的主要对策是：
（1）系统、科学地制定研究方案，充分发挥科研人员的创新能力，加强科研质量的管理水平。
（2）为了减少与避免技术风险，在项目实施前，要求项目组对技术路线进行严谨设计，制定详细实施方案，多方面征求意见并进行严格审核。
（3）在实施过程中，加强阶段考核，实行滚动管理，加强合作与交流，及时总结成功经验。
（4）同时，积极吸收国内外先进经验和技术，可邀请国内外相关专家，成立高水平专家组，对研究实施进行咨询、评估和指导。
（5）多方调研论证，参考现代农业示范工程集中居民点社区或高山生态移民工程建设选择合适的自然村落进行示范建设，最大限度达到项目示范建设的最佳效果。
2、市场应用风险分析
项目针对美丽自然村建设中的农民生产生活废弃物，着重解决农村废物资源循环再利用以及环境污染与能源短缺双重矛盾问题，从关键技术设备研发、技术体系集成构建和区域示范三个层面，以循环利用为出发点，以低成本、高效稳定持续运行为目标，研究集成自然村生产生活废弃物减量化、能源化、循环利用技术及成套装置，构建清洁能源产供系统管理模式及评价指标体系，形成南方自然村生产生活废弃物减量化、资源化、再利用的闭合循环经济发展模式，实现村落生产生活废物最小限度外排；并建设成具有南方地区典型特色和示范意义的自然村社会生产生活废弃物循环利用示范工程，为我国南方美丽自然村落建设提供科技支撑和示范样板。因此，本项目顺应国家战略需求，与促进美丽乡村、社会主义新农村建设、建设和谐社会的目标一致，同时项目技术本身符合国家长期产业政策发展方向，通过以企业为主采用示范及科学的营销策略加以推广应用，市场风险亦可得到有效控制。
3、管理风险分析
本项目内容综合性强，方案实施涉及多个学科和研究人员，研究过程中的管理和协调难度较大，管理与执行能力的强弱对研究能否取得预期成果具有重要的影响。为了减少与避免管理风险，将采取如下措施：建立科学决策机制；建立项目组内双月工作会议制度，沟通执行进展、研讨解决执行中的问题；加强自然村清洁能源站的运行管理，培训村民生产生活废弃物循环利用技术，完全可以规避上述风险。
总体说来，本项目研究具备良好的技术基础、试验研究力量，前期研究成果丰富坚实，成果将产生良好的经济效益和巨大的社会效益，新的技术方法具有广阔的推广与产业化前景，实施本项目无风险。