農(nóng)業(yè)固體廢棄物能源化利用技術(shù)現(xiàn)狀及展望

李曉軍

（榆林市環(huán)境工程評(píng)估中心 陜西榆林 719000）

引言

在新世紀(jì)的發(fā)展過程中，我國農(nóng)業(yè)已經(jīng)步入了精細(xì)化格局，開始關(guān)注農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)于生態(tài)環(huán)境的影響。結(jié)合當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本現(xiàn)狀來看，固體廢棄物的種類與數(shù)量還比較多，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)出現(xiàn)了較多環(huán)境不和諧情況，已經(jīng)成為了農(nóng)業(yè)環(huán)保工作的重中之重。目前我國很多地區(qū)在處理農(nóng)業(yè)固體廢棄物的時(shí)候，都已經(jīng)開始全面應(yīng)用能源化利用技術(shù)，使得這些固體廢棄物可以得到無害化轉(zhuǎn)化，提供相應(yīng)能源[1]。下面也主要結(jié)合當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際情況，全面探索固體廢棄物能源化利用技術(shù)的有效應(yīng)用方式。

1 農(nóng)業(yè)固體廢棄物能源化利用的意義

結(jié)合當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，做好固體廢棄物能源化利用活動(dòng)具有非常顯著的現(xiàn)實(shí)意義，這里也從多個(gè)方面進(jìn)行綜合闡述。第一，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中不可避免會(huì)產(chǎn)生大量固體廢棄物，比如秸稈等。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的時(shí)候，農(nóng)民群體就會(huì)隨意處理這些固體廢棄物，比如焚燒秸稈等。這種處理方式不僅無法充分挖掘固體廢棄物的價(jià)值，還會(huì)帶來嚴(yán)重的生態(tài)污染問題。而進(jìn)行固體廢棄物資源化利用以后，就可以通過正確的方式利用這些固體廢棄物，在發(fā)揮固體廢棄物價(jià)值水平的同時(shí)，也可以較好避免固體廢棄物產(chǎn)生不必要的生態(tài)污染問題。第二，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生的固體廢棄物如果進(jìn)行能源化利用，就可以較好降低我國社會(huì)發(fā)展的能源壓力。在當(dāng)前我國發(fā)展過程中，傳統(tǒng)能源消耗規(guī)模已經(jīng)非常高，同時(shí)傳統(tǒng)能源也面臨不可再生和生態(tài)污染等問題。而農(nóng)業(yè)固體廢棄物經(jīng)過能源化處理以后，就可以轉(zhuǎn)化為可用的能源，顯著緩解我國社會(huì)所面臨的能源壓力[2]。

2 農(nóng)業(yè)固體廢棄物能源化利用技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 秸稈能源化利用技術(shù)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生大量秸稈，這些秸稈也給生態(tài)環(huán)境帶來較為顯著的壓力。如果能夠?qū)@些秸稈進(jìn)行合理的處理，就可以將其轉(zhuǎn)化為能源。結(jié)合當(dāng)前的實(shí)際工藝情況來看，秸稈能源化利用技術(shù)有很多，這里結(jié)合實(shí)際使用的技術(shù)進(jìn)行全面分析[3]。

（1）直接燃燒技術(shù)

在以前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，很多農(nóng)民都會(huì)直接在田地里集中秸稈，并進(jìn)行秸稈的燃燒。這種處理方式雖然比較簡(jiǎn)單，但是會(huì)造成非常顯著的生態(tài)污染問題。在這種情況下，如果能夠?qū)⒔斩捜紵糜谏瞽h(huán)境，那么就可以較好發(fā)揮秸稈的能源作用。目前很多發(fā)達(dá)國家都開始研究植物秸稈燃燒發(fā)電技術(shù)，并且也取得了較好成效。比如美國使用農(nóng)業(yè)廢棄物等材料應(yīng)用的燃燒發(fā)電技術(shù)，發(fā)電設(shè)備裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到了736MW。但需要注意的是，我國在直接燃燒技術(shù)方面與其它國家有差距，主要因?yàn)槲覈诮斩捲牧咸幚矸矫娲嬖诓蛔悖茈y達(dá)到秸稈燃燒發(fā)電的標(biāo)準(zhǔn)。因此當(dāng)前我國在秸稈直接燃燒方面的能源化利用技術(shù)，主要集中在家庭和暖房的取暖模塊。這也說明了當(dāng)前我國在秸稈直接燃燒技術(shù)方面還存在比較顯著的不足，很難取得較好的預(yù)計(jì)成效，需要在后續(xù)時(shí)間里加強(qiáng)這方面的探索與研究。

（2）固化與碳化技術(shù)

農(nóng)作物秸稈的質(zhì)地比較松散，同時(shí)能量密度也比較低。利用植物秸稈的這類特性，可以將秸稈廢棄物制作成為高密度的燃燒棒或者固體顆粒。植物秸稈的燃燒性能就可以得到較好的轉(zhuǎn)變，切實(shí)提高了植物的燃燒效率，使得植物秸稈轉(zhuǎn)變成為優(yōu)質(zhì)能源。除此之外，農(nóng)作物秸稈經(jīng)過固化和碳化以后，自身運(yùn)輸環(huán)境也得到了較好改善，同時(shí)在使用方面也變得更加安全、清潔與衛(wèi)生，符合我國可持續(xù)發(fā)展等各類戰(zhàn)略。

（3）液化技術(shù)

農(nóng)作物秸稈中含有非常豐富的有機(jī)物，通過使用液化技術(shù)也可以將這些秸稈轉(zhuǎn)化為多種有機(jī)物的混合溶液。目前我國已經(jīng)有學(xué)者研究了玉米秸稈液化技術(shù)，最終將玉米秸稈制作成為包含烴類、酚類、酯類等多種有機(jī)物的混合溶液。在經(jīng)過蒸餾處理以后，可以得到一些140℃到200℃的輕質(zhì)餾化物，同時(shí)這些輕質(zhì)餾化物的性能跟柴油非常相近，可以作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的替代物。而200℃的重質(zhì)餾化物經(jīng)過進(jìn)一步加工以后，可以形成焦油抗聚劑、抗氧劑、工業(yè)雜酚等。但我國在農(nóng)作物秸稈液化方面的研究起步還是比較晚的，因此很多液化技術(shù)都還停留在理論和試點(diǎn)運(yùn)作層面，并沒有進(jìn)行全面推廣。

（4）氣化技術(shù)

農(nóng)作物秸稈在被點(diǎn)燃以后，通過控制變量，就能夠形成CO、H2、CH4等可燃性氣體。特別是在去除焦油和雜質(zhì)以后，具有非常廣泛的應(yīng)用前景，比如直接用于供熱、發(fā)電等。我國在1981 年的時(shí)候就研發(fā)成功了稻殼氣化發(fā)電裝置，并且在多年發(fā)展過程中實(shí)現(xiàn)了較好的技術(shù)革新。但目前這套技術(shù)在推廣使用過程中還存在燃?xì)鉄嶂档汀⒔褂土慷唷囟刃枨蟊容^高、投入產(chǎn)出效益不高等多種問題，應(yīng)該在后續(xù)時(shí)間里進(jìn)行積極的改善與調(diào)整。

2.2 家禽家畜糞便能源化利用技術(shù)

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，家禽家畜的糞便也會(huì)帶來生態(tài)環(huán)境污染問題，對(duì)農(nóng)村環(huán)境體系帶來了一定的負(fù)面影響。但如果能夠合理利用家禽家畜糞便，也可以將其轉(zhuǎn)化為可用的能源。

（1）沼氣發(fā)酵法

我國在沼氣發(fā)酵法方面的研究起步比較早，在世界范圍內(nèi)也處于前列。當(dāng)前沼氣發(fā)酵技術(shù)在我國很多地區(qū)都已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。在2007 年的時(shí)候，我國沼氣用戶就達(dá)到了2623 萬戶，同時(shí)還建成了養(yǎng)殖場(chǎng)沼氣工程2.6 萬處。在后續(xù)發(fā)展過程中，我國沼氣普及率增長速度不斷提升，年增長率達(dá)到了17.6%。我國當(dāng)前已經(jīng)將沼氣發(fā)酵法跟生態(tài)農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)了有機(jī)結(jié)合，將家禽家畜糞便、農(nóng)作物秸稈等農(nóng)業(yè)固體廢棄物作為原料，并通過厭氧細(xì)菌的分解作用，實(shí)現(xiàn)固體廢棄物中的有機(jī)物在厭氧消化作用轉(zhuǎn)化為沼氣、沼液、沼渣。沼氣可以直接作為燃料能源，沼液則可以回歸田地實(shí)現(xiàn)土地增肥，沼渣則可以用來養(yǎng)魚。通過這種模式，就可以利用沼氣發(fā)酵法形成聯(lián)動(dòng)養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)、漁業(yè)等多種產(chǎn)業(yè)共存的生態(tài)模式，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)固體廢棄物的有效利用。

（2）焚燒回收熱能技術(shù)

農(nóng)業(yè)家禽家畜糞便通過焚燒的方式也可以回收熱能，實(shí)現(xiàn)糞便的能源化利用。在國外發(fā)達(dá)國家，直接焚燒回收熱能技術(shù)已經(jīng)在家禽家畜糞便能源化利用方面取得了較好的成效。而我國目前還沒有全面貫徹應(yīng)用這套技術(shù)，同時(shí)整套技術(shù)也不是很成熟。在后續(xù)時(shí)間里可以考慮融入沼氣的直接燃燒技術(shù)，實(shí)現(xiàn)熱能技術(shù)的升級(jí)與創(chuàng)新。

3 農(nóng)業(yè)固體廢棄物能源化利用技術(shù)的發(fā)展展望

結(jié)合我國農(nóng)業(yè)固體廢棄物能源化利用現(xiàn)狀來看，當(dāng)前已經(jīng)使用的技術(shù)種類較多，但除了沼氣發(fā)酵技術(shù)以外，其余技術(shù)都沒有取得較好的成效。目前我國已經(jīng)非常重視農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的生態(tài)環(huán)保，同時(shí)也提出了生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略理念與布局。在這種情況下，我國農(nóng)業(yè)固體廢棄物能源化利用技術(shù)也可以在后續(xù)時(shí)間里取得較好的發(fā)展成效。立足于全球領(lǐng)域來看，我國農(nóng)業(yè)固體廢棄物能源化利用跟國外發(fā)達(dá)國家有一定的差距，但是也具有較強(qiáng)的發(fā)展?jié)摿4]。綜合當(dāng)前我國在這方面的基本現(xiàn)狀來看，農(nóng)業(yè)固體廢棄物能源化利用技術(shù)的發(fā)展主要可以分為三個(gè)方面。

（1）沼氣發(fā)酵技術(shù)的進(jìn)一步開發(fā)利用

我國在沼氣發(fā)酵技術(shù)方面發(fā)展起步比較早，同時(shí)在這套技術(shù)方面也累積了較多的經(jīng)驗(yàn)。在后續(xù)時(shí)間里，沼氣發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展也將變得更加純熟，在提供熱能、電能等方面取得更多成就，同時(shí)也可以依托于這套方式構(gòu)建生態(tài)農(nóng)業(yè)體系。特別是在當(dāng)前智能信息化技術(shù)快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上，后續(xù)沼氣池項(xiàng)目建設(shè)過程中也會(huì)融入較多的智能技術(shù)，最終打造智慧化沼氣項(xiàng)目，使得沼氣發(fā)酵技術(shù)可以取得更加顯著的應(yīng)用效果。

（2）秸稈能源利用技術(shù)的多元化布局

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的農(nóng)作物秸稈是主要的固體廢棄物，同時(shí)關(guān)于農(nóng)作物秸稈的能源利用技術(shù)也比較多。目前我國對(duì)于農(nóng)作物秸稈的能源化利用還不純熟，并沒有取得較好的綜合效益。因此在后續(xù)發(fā)展過程中，我國將會(huì)進(jìn)一步加快這套技術(shù)的研發(fā)。當(dāng)前我國河北、天津等地已經(jīng)開始在農(nóng)村地區(qū)大范圍回收農(nóng)作物秸稈，并用于燃燒發(fā)電。與此同時(shí)，還有部分企業(yè)回收農(nóng)作物秸稈，開始對(duì)松散秸稈進(jìn)行壓縮處理，形成一種方便運(yùn)輸?shù)哪茉床牧稀?/p>

（3）多種新型技術(shù)并存研發(fā)的局面

農(nóng)業(yè)固體廢棄物能源化利用技術(shù)是比較新穎的，目前整個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中不斷出現(xiàn)各類新技術(shù)，比如制氫技術(shù)、微波熱解技術(shù)、原材料預(yù)處理技術(shù)等。后續(xù)我國也會(huì)逐步加強(qiáng)這類技術(shù)的研究，使得農(nóng)業(yè)固體廢棄物能源化利用技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)較好的創(chuàng)新，并在實(shí)際應(yīng)用中取得較好成效。

結(jié)語

綜合來看，我國農(nóng)業(yè)固體廢棄物會(huì)帶來部分的生態(tài)污染問題，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們身體健康帶來不必要的威脅。在這種情況下，我國農(nóng)業(yè)固體廢棄物能源化利用技術(shù)就可以發(fā)揮較好的作用，實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的有效轉(zhuǎn)化，具有較為突出的綜合效益。因此在后續(xù)時(shí)間里，我國各個(gè)農(nóng)村地區(qū)都應(yīng)該充分重視固體廢棄物能源化利用技術(shù)，同時(shí)還要積極了解當(dāng)前國內(nèi)外的前沿動(dòng)態(tài)，能夠結(jié)合區(qū)域農(nóng)業(yè)固體廢棄物實(shí)際情況，有針對(duì)性的引進(jìn)各類新技術(shù)。這樣以后，農(nóng)業(yè)固體廢棄物能源化利用技術(shù)就可以取得較好的成效。