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文檔簡介

1、    農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用技術研究進展及展望    董雪云+張金流+郭鵬飛摘 要:該文簡述了農(nóng)業(yè)固體廢棄物的特點,分析了我國農(nóng)業(yè)固體廢棄物的資源化潛力,綜述了國內外農(nóng)業(yè)固體廢棄物在沼氣干發(fā)酵技術、綜合堆肥技術和生物液體燃料技術等資源化利用技術方面的研究進展和應用情況。并結合我國經(jīng)濟、社會的發(fā)展目標,對農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用技術進行了展望。關鍵詞:農(nóng)業(yè)固體廢棄物;資源化利用;展望x71 a 1007-7731(2014)18-86-04農(nóng)業(yè)固體廢棄物是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品加工、畜禽養(yǎng)殖和農(nóng)村居民生活排放的廢棄物,如植物秸稈、畜禽糞便等。中國是一個人口

2、大國和農(nóng)業(yè)大國,隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,農(nóng)村的生產(chǎn)和生活水平不斷提高,農(nóng)業(yè)固體廢棄物也越來越多。目前,我國已經(jīng)成為世界上農(nóng)業(yè)固體廢棄物產(chǎn)出量最多的國家,而絕大多數(shù)廢棄物沒有被作為一種資源利用,被隨意丟棄或者排放到環(huán)境中,使一部分“資源”變成“廢棄物”,對生態(tài)環(huán)境造成了極大的影響1。國內外實踐表明,農(nóng)業(yè)固體廢棄物的資源化利用和無害化處理,是控制農(nóng)業(yè)污染、改善農(nóng)村環(huán)境、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一2。因此,針對我國農(nóng)業(yè)固體廢棄物的資源化潛力,結合國內外農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用技術,從而有效地將農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用是可行的。1 農(nóng)業(yè)固體廢棄物的特點和資源化潛力1.1 農(nóng)業(yè)固體廢

3、棄物的特點 農(nóng)業(yè)固體廢物的特點3包括:(1)元素組成上除c、o、h三元素的含量高達65%90%外,還富含有n、p、k、ca、mg、s等多種元素;(2)化學組成上既包括天然高分子聚合物及其混合物,如纖維素、半纖維素、淀粉、木質素等,又有天然小分子化合物,如氨基酸、生物堿、單糖、激素、抗生素、脂肪酸等;(3)物理性質表現(xiàn)為表面密度較小、韌性大、抗拉、抗彎、抗沖擊能力強等特點。1.2 農(nóng)業(yè)固體廢物的資源化潛力1.2.1 農(nóng)作物秸稈 我國是農(nóng)業(yè)大國,秸稈資源非常豐富。據(jù)統(tǒng)計,2009年全國農(nóng)作物秸稈理論資源量為8.20億t4(風干,含水量為15%),其中稻草、麥秸和玉米秸三大農(nóng)作物秸稈分別為2.05億

4、t、1.5億t、2.65億t,約占資源總量的75.6%,農(nóng)作物秸稈折標煤總量為4.04億t(表1)。表1 2009年我國不同農(nóng)作物的秸稈產(chǎn)量農(nóng)作物品種&秸稈年產(chǎn)量(億t)&占總資源量的比例(%)&折標煤量(億t)&稻&2.0500&25&0.8795&麥&1.5000&18.3&0.7425&玉米&2.6500&32.3&1.4018&棉花&0.2584&3.2&0.1403&油料作物&0.3737&4.6&0.

5、1977&豆類&0.2726&3.3&0.1480&薯類&0.2243&2.7&0.1090&其他&0.8710&10.6&0.4233&合計&8.20&100&4.04&注:標準折算系數(shù)據(jù)系數(shù)根據(jù)中國能源統(tǒng)計年鑒中的各種能源折標準煤系參考系數(shù)。1.2.2 畜禽糞便 近年來,隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們生活質量的不斷提高,對畜禽產(chǎn)品的需求量也在不斷增加,這使得畜禽養(yǎng)殖模式不斷從散養(yǎng)向規(guī)?;?、集約化養(yǎng)殖轉變,促使集約化、規(guī)?;B(yǎng)殖業(yè)迅猛發(fā)展。但與此同時,畜禽糞便

6、的產(chǎn)生量也在逐年增加,據(jù)統(tǒng)計,2012年我國畜禽糞便年產(chǎn)量約12.69×108t,其中牛糞7.55×108t,豬糞4.19×108t,羊糞0.51×108t,家禽糞0.44×108t,折算為標煤年產(chǎn)能分別為:3 841萬t、3 593萬t、651萬t、1 345萬t,總量達9 430萬t(表2)。表2 2012年我國主要畜禽的糞便量5畜禽種類&體重(kg)&飼養(yǎng)出欄周期(d)&一晝夜排糞量(kg/頭)&一年排糞量(t/頭)&年飼養(yǎng)數(shù)量(萬頭/a)&糞便資源量(萬t/a)&糞便收集系數(shù)&am

7、p;糞便可開發(fā)量(萬t)&a.干物質含量(%)&b.標煤折算系數(shù)&c.標準量(標煤,萬t)&標準量合計(標煤,萬t)&牛&500&365&20&7.3&10343&75504&0.60&45302&18&0.471&3841&9430&豬&50&150&4&0.6&69789&41873&1.00&41873&20&0.429&3593&羊&&

8、;&&0.18&28504&5131&0.3&1539&80&0.529&651&家禽(肉雞)&1.5&60&0.1&0.006&726438&4359&0.60&2615&80&0.643&1345&注:標準折算系數(shù)據(jù)系數(shù)根據(jù)中國能源統(tǒng)計年鑒中的各種能源折標準煤系參考系數(shù)。綜上所述,我國農(nóng)業(yè)固體廢棄物具有巨大的資源化潛力,將這些廢棄物通過合理的資源化利用技術轉化為資源,為人類所利用,有利于解決因農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)快速發(fā)展帶來

9、的環(huán)境污染和資源浪費等問題,這對于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展,促進“三農(nóng)”問題的解決,推進社會主義新農(nóng)村建設等都具有重要的現(xiàn)實意義。2 國內外農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用技術研究進展endprint近幾年在全球范圍內都提出了實現(xiàn)循環(huán)性社會的目標。處理農(nóng)業(yè)固體廢棄物的基本原則是所謂的“4r”原則,即減量化(reduce)、再利用(reuse)、再循環(huán)(recycle)、無害化(harmless)。隨著廢棄物種類和總量的急劇增加,農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用技術已成為國內外研究的焦點。世界各國運用先進工程技術在廢棄物的肥料化、飼料化、能源化、基質化等方面進行了技術水平的提高,使技術向規(guī)?;?、穩(wěn)定化、機械化、專

10、業(yè)化、高效化、無害化的深度發(fā)展。本文主要從沼氣干發(fā)酵技術、綜合堆肥技術以及生物液體燃料技術等方面介紹了國內外農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用技術的研究進展。2.1 沼氣干發(fā)酵技術 沼氣干發(fā)酵又稱固體厭氧發(fā)酵,是以畜禽糞便、秸稈等有機固體廢棄物為原料,在干物質濃度為20%以上的條件下,利用厭氧菌將廢棄物分解為ch4、co2等氣體的發(fā)酵技術,它是處理有機廢棄物資源化的有效途徑。2.1.1 沼氣干發(fā)酵影響因素研究 在干發(fā)酵過程中,ch4不斷生成,導致原料的c/n比不斷下降,因此進料時的c/n比可適當調高些,研究表明,c/n比在20130l是最適于沼氣干發(fā)酵。農(nóng)業(yè)固體廢棄物化學組成含有纖維素、半纖維素、木質素

11、,這些成分在自然條件下很難分解,采取適當?shù)念A處理,可有效提高產(chǎn)氣率以及原料的利用率,常見的預處理方式有破碎6、熱處理7、酸堿處理8等。對于不同的發(fā)酵原料干物質濃度會有所不同,冷成保9等研究暗河式生活垃圾干發(fā)酵處理指出較理想的干物質濃度是25%30%;石利軍等10以牛糞秸稈為原料,在c/n比=2530,t=36條件下研究干物質濃度對厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣影響,結果表明10%的干物質濃度產(chǎn)沼氣效果最好;厭氧干發(fā)酵溫度一般在中溫(3045)條件下產(chǎn)氣較好。fatma a等11在37、55及65條件下對雞糞進行批量式干發(fā)酵試驗,結果發(fā)現(xiàn),在55及65進行的發(fā)酵樣品中沒有檢測到甲烷,而在37條件下,培養(yǎng)254d

12、,達到了很好的產(chǎn)氣效果;ph對生物體內各種酶的活性有一定的影響,在中性條件下更適合菌的生長,促進沼氣的產(chǎn)生12;通過攪拌可實現(xiàn)微生物和底物的有效接觸,促進傳質、傳熱效率,從而提高沼氣消化效率13。國外許多國家在沼氣發(fā)酵過程中設置混合攪拌裝置14,攪拌方式有氣體攪拌、水利攪拌、機械攪拌,攪拌模式分為連續(xù)攪拌和間歇式攪拌。2.1.2 沼氣干發(fā)酵裝置研究 德國于20世紀90年代就進行間歇式沼氣干發(fā)酵技術裝備研發(fā)。目前歐洲主要采用4種沼氣干法發(fā)酵工藝,即dmnco豎式推流發(fā)酵、valorga豎式氣攪拌、kompogas臥式推流發(fā)酵和linglekca臥式推流發(fā)酵,這4種工藝已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化運作。我國起步

13、較晚,在21世紀初才開始干厭氧發(fā)酵反應器的研究。韓捷等15研制出新型沼氣干法發(fā)酵反應器覆膜槽生物反應器(membrane covered trough bioreactor,簡稱mct),并開發(fā)出規(guī)?;恼託飧砂l(fā)酵技術和成套裝置。經(jīng)測試,1個mct反應器單元最高日產(chǎn)氣量為86m3,沼氣發(fā)酵期平均日產(chǎn)氣量54.8m3,容積產(chǎn)氣率0.598m3/m3·d,沼氣甲烷含量55%60%。該項技術在工程上解決了沼氣干發(fā)酵進料難的問題,便于管理,節(jié)約用地,提高了經(jīng)濟性和實用性。2.2 綜合堆肥技術 世界各國對農(nóng)業(yè)固體廢棄物的堆肥處理技術研究主要包括:堆肥工藝中的因素、不同廢棄物的綜合堆肥技術等。2

14、.2.1 堆肥過程中的影響因素研究 堆肥過程受許多環(huán)境因子的影響16,如c/n比、水分、氧氣濃度、粒度、ph值、溫度等。表3列出了一些堆肥參數(shù)的合理范圍和優(yōu)先范圍,這些數(shù)值可能根據(jù)堆肥原材料的不同而有所變化。表3 堆肥工藝中的因素因素&合理范圍&建議范圍&c/n&201401&251301&水分&40%75%&50%60%&氧氣濃度&大于5%&遠大于5%&粒度&312mm&適當調整&ph&5.59.0&6.58.0&溫度&5065&55

15、60&2.2.2 綜合堆肥技術 傳統(tǒng)的堆肥是在糞便處理過程中添加稻草、樹葉等容易分解的材料作為調理劑或膨脹劑,然后用于農(nóng)作物。然而,隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,農(nóng)業(yè)固體廢棄物的排放量不斷增加,成分日趨復雜,為提高固體廢棄物的處理效率,人們不再局限于單一的、傳統(tǒng)的堆肥處理技術,而是將不同的技術有機結合逐步向多元化發(fā)展。如蚯蚓堆肥的對象17有城市生活垃圾、畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈及廢渣、有機污泥等,蚯蚓堆肥處理技術是以上述有機廢棄物為底物,經(jīng)蚯蚓消化系統(tǒng)和微生物共同作用將有機物分解。高溫快速堆肥技術與蚯蚓堆肥技術相結合可有效地解決高溫快速堆肥過程中因處理時間短,腐熟度達不到,產(chǎn)品需進一步處理等問題

16、。普通堆肥與蚯蚓堆肥相結合,具有縮短反應時間、提高堆肥質量、對環(huán)境危害小、很好的控制病原菌等優(yōu)點18。實踐證明,綜合堆肥處理技術不僅能加快堆肥的腐熟過程,更能有效解決堆肥處理過程中的處理率和堆肥應用間的矛盾,從而實現(xiàn)廢棄物的減量化、無害化及資源化,是處理農(nóng)業(yè)固體廢棄物切實可行的途徑。2.3 生物液體燃料生產(chǎn)技術 化石能源是不可再生能源,人類需要找到可替化石能源的可再生能源。生物液體燃料以麥稈、稻草和木屑等農(nóng)林廢棄物或藻類、紙漿廢液為主要原料,使用纖維素酶或其他發(fā)酵手段將其轉化為生物乙醇或生物柴油的模式,它是可以直接替代石油產(chǎn)品的可再生能源,具有可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Γ蚨艿绞澜绺鲊那嗖A。2.3.1

17、 生物液體燃料技術發(fā)展現(xiàn)狀 美國在2007年提出,通過發(fā)展生物液體燃料和提高能效等方式使2017年的汽油消費量降低20%,生物液體燃料的使用量達1.8億t左右;巴西計劃擴大燃料乙醇項目,到2015年生產(chǎn)燃料乙醇達3 000萬t;歐盟于2008年提出,2020年可再生燃料滿足歐盟地區(qū)10%的道路交通燃料需求;從2020年起,日本將開始供應e10燃料,到2030年所有車用汽油都將更換成e10燃料;2007年法國每年將有100萬t生物柴油產(chǎn)能投入運營,到2009年提高了400萬t/a,2010年提高了500萬t/a,到2015年將提高700800萬t/a,法國將成為主要的生物柴油生產(chǎn)國19;我國已經(jīng)

18、成為繼美國和巴西之后世界第三大燃料乙醇生產(chǎn)國,據(jù)報道我國有望在2015年真正實現(xiàn)第二代乙醇商業(yè)化。endprint2.3.2 生物液體燃料生產(chǎn)技術 生物質作為一種可直接轉化為液體燃料的可再生能源,其轉化技術主要是生化轉化技術和熱化學轉化技術,其中生物質熱裂解液化技術是生物質能領域的研究熱點。近年來在原料預處理、熱解工藝和生物油精制等方面取得了顯著進展20。asgher等21開發(fā)出了一種新的木質素降解酶,用于小麥秸稈前處理生產(chǎn)乙醇,在最優(yōu)參數(shù)條件下,從木質素降解處理后的殘余物獲得生物乙醇33.5g/l。中國科技大學利用裂解副產(chǎn)物炭粉和可燃氣燃燒釋放的熱量為裂解提供熱源,實現(xiàn)了自熱式裂解液化,并于

19、2007年在合肥建成了一套生物質裂解液化裝置,2008年成功研發(fā)了第二代生物質裂解液化技術。徐俊明等22開發(fā)了一種新的生物質熱解油精制方法,并且將生物質熱解油加水預分離,得到的水溶性組分和非水溶性組分可分別加以利用。清華大學突破傳統(tǒng)的酶法工藝瓶頸,成功研制出轉化油脂制備生物柴油的新工藝,產(chǎn)率高達90%以上。趙永騰等23提出了更經(jīng)濟、有效的糖化和發(fā)酵技術是未來藻類碳水化合物制備生物燃料的研發(fā)方向。3 農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用技術展望利用農(nóng)業(yè)固體廢棄物制取沼氣技術、綜合堆肥技術、生物液體燃料技術是其資源化和能源化領域的有效利用途徑。沼氣干發(fā)酵技術能夠保證畜禽糞便和農(nóng)作物秸稈在干物質濃度較高的情況下

20、正常發(fā)酵,產(chǎn)生清潔能源,符合我國廣大農(nóng)村地區(qū)對優(yōu)良環(huán)境、清潔能源的需要。沼氣干發(fā)酵技術是一項系統(tǒng)工程,在未來還需由普通型向方便型方式轉變,更要向集約型方式轉變,最后發(fā)展成多元化方式;綜合堆肥技術將幾種單一的堆肥技術有機結合起來,有效地解決堆肥過程中處理效率和堆肥應用之間的矛盾,具有良好的社會和經(jīng)濟效益;生物液體燃料是可再生能源,不僅能緩解能源緊張和環(huán)境壓力,還能夠促進農(nóng)業(yè)發(fā)展、增加農(nóng)民收入、推進新農(nóng)村建設,因而在我國擁有巨大的發(fā)展?jié)摿?。雖然現(xiàn)階段生物液體燃料工藝復雜、生產(chǎn)效率低、成本高、技術瓶頸有待突破,但是一旦實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn),將會給我國乃至全球帶來巨大的財富,有著良好的發(fā)展前景。沼氣干發(fā)酵產(chǎn)

21、生的沼氣用于發(fā)電,供給生物液體燃料生產(chǎn),干發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼液沼渣和生物液體燃料產(chǎn)生的殘渣可以用于堆肥??傊@3種技術可以相輔相成共同運用于農(nóng)業(yè)固體廢棄物的資源化利用中。4 結語農(nóng)業(yè)固體廢棄物既是環(huán)境污染源,又是生物質資源庫。為了減少農(nóng)業(yè)固體廢棄物對環(huán)境的污染,降低資源化成本,必須提高農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用率,以促進我國農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展,建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會。筆者建議相關政府部門應加強宣傳引導,健全和建立農(nóng)業(yè)固體廢物的法規(guī)和政策體系,加大資金和人才投入;企業(yè)或科研單位應加快技術開發(fā)與創(chuàng)新,通過技術升級,使農(nóng)業(yè)廢棄物得到更高效的利用。參考文獻1孫永明.中國農(nóng)業(yè)廢棄物資源化現(xiàn)狀

22、與發(fā)展戰(zhàn)略j.農(nóng)業(yè)工程學報,2005,21(8):169-172.2彭靖.對我國農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的思考j.生態(tài)環(huán)境學報,2009,18(2):794-798.3文瑞明.農(nóng)副產(chǎn)品的綜合利用j.長沙大學學報,1997,11(4):70-72.4農(nóng)業(yè)部科技教育司.全國農(nóng)作物秸稈資源調查與評價報告j.農(nóng)業(yè)工程技術新能源產(chǎn)業(yè),2011(2):2-5.5中華人民共和國統(tǒng)計局.2013中國統(tǒng)計年鑒eb/ol:http:/6svensson lars mattias,bj?rnsson lovisa,mattiasson bo.enhancing performance in anaerobic high

23、-solids stratified bed digesters by straw bed implementationj.bioresource technology,2006,98(1):46-52.7zhikai zhang,wangliang li,guangyi zhang,guangwen xu.impact of pretreatment on solid state anaerobic digestion of yard waste for biogas productionj. world journal of microbiology and biotechnology,2

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28、search and design,2013.22徐俊明,蔣劍春,呂微,等.生物質熱解油中各成分的精制與應用j.林產(chǎn)化學與工業(yè),2010,30(2):1-5.23趙永騰,李濤,徐軍偉,等.微藻碳水化合物生產(chǎn)生物燃料的研究進展j.化工進展,2014,04:878-882,920.(責編:張宏民)endprint2.3.2 生物液體燃料生產(chǎn)技術 生物質作為一種可直接轉化為液體燃料的可再生能源,其轉化技術主要是生化轉化技術和熱化學轉化技術,其中生物質熱裂解液化技術是生物質能領域的研究熱點。近年來在原料預處理、熱解工藝和生物油精制等方面取得了顯著進展20。asgher等21開發(fā)出了一種新的木質素降解酶

29、,用于小麥秸稈前處理生產(chǎn)乙醇,在最優(yōu)參數(shù)條件下,從木質素降解處理后的殘余物獲得生物乙醇33.5g/l。中國科技大學利用裂解副產(chǎn)物炭粉和可燃氣燃燒釋放的熱量為裂解提供熱源,實現(xiàn)了自熱式裂解液化,并于2007年在合肥建成了一套生物質裂解液化裝置,2008年成功研發(fā)了第二代生物質裂解液化技術。徐俊明等22開發(fā)了一種新的生物質熱解油精制方法,并且將生物質熱解油加水預分離,得到的水溶性組分和非水溶性組分可分別加以利用。清華大學突破傳統(tǒng)的酶法工藝瓶頸,成功研制出轉化油脂制備生物柴油的新工藝,產(chǎn)率高達90%以上。趙永騰等23提出了更經(jīng)濟、有效的糖化和發(fā)酵技術是未來藻類碳水化合物制備生物燃料的研發(fā)方向。3 農(nóng)

30、業(yè)固體廢棄物資源化利用技術展望利用農(nóng)業(yè)固體廢棄物制取沼氣技術、綜合堆肥技術、生物液體燃料技術是其資源化和能源化領域的有效利用途徑。沼氣干發(fā)酵技術能夠保證畜禽糞便和農(nóng)作物秸稈在干物質濃度較高的情況下正常發(fā)酵,產(chǎn)生清潔能源,符合我國廣大農(nóng)村地區(qū)對優(yōu)良環(huán)境、清潔能源的需要。沼氣干發(fā)酵技術是一項系統(tǒng)工程,在未來還需由普通型向方便型方式轉變,更要向集約型方式轉變,最后發(fā)展成多元化方式;綜合堆肥技術將幾種單一的堆肥技術有機結合起來,有效地解決堆肥過程中處理效率和堆肥應用之間的矛盾,具有良好的社會和經(jīng)濟效益;生物液體燃料是可再生能源,不僅能緩解能源緊張和環(huán)境壓力,還能夠促進農(nóng)業(yè)發(fā)展、增加農(nóng)民收入、推進新農(nóng)村

31、建設,因而在我國擁有巨大的發(fā)展?jié)摿Αkm然現(xiàn)階段生物液體燃料工藝復雜、生產(chǎn)效率低、成本高、技術瓶頸有待突破,但是一旦實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn),將會給我國乃至全球帶來巨大的財富,有著良好的發(fā)展前景。沼氣干發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣用于發(fā)電,供給生物液體燃料生產(chǎn),干發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼液沼渣和生物液體燃料產(chǎn)生的殘渣可以用于堆肥??傊?,這3種技術可以相輔相成共同運用于農(nóng)業(yè)固體廢棄物的資源化利用中。4 結語農(nóng)業(yè)固體廢棄物既是環(huán)境污染源,又是生物質資源庫。為了減少農(nóng)業(yè)固體廢棄物對環(huán)境的污染,降低資源化成本,必須提高農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用率,以促進我國農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展,建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會。筆者建議相關政府部門應

32、加強宣傳引導,健全和建立農(nóng)業(yè)固體廢物的法規(guī)和政策體系,加大資金和人才投入;企業(yè)或科研單位應加快技術開發(fā)與創(chuàng)新,通過技術升級,使農(nóng)業(yè)廢棄物得到更高效的利用。參考文獻1孫永明.中國農(nóng)業(yè)廢棄物資源化現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略j.農(nóng)業(yè)工程學報,2005,21(8):169-172.2彭靖.對我國農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的思考j.生態(tài)環(huán)境學報,2009,18(2):794-798.3文瑞明.農(nóng)副產(chǎn)品的綜合利用j.長沙大學學報,1997,11(4):70-72.4農(nóng)業(yè)部科技教育司.全國農(nóng)作物秸稈資源調查與評價報告j.農(nóng)業(yè)工程技術新能源產(chǎn)業(yè),2011(2):2-5.5中華人民共和國統(tǒng)計局.2013中國統(tǒng)計年鑒eb/ol:h

33、ttp:/6svensson lars mattias,bj?rnsson lovisa,mattiasson bo.enhancing performance in anaerobic high-solids stratified bed digesters by straw bed implementationj.bioresource technology,2006,98(1):46-52.7zhikai zhang,wangliang li,guangyi zhang,guangwen xu.impact of pretreatment on solid state anaerobic

34、 digestion of yard waste for biogas productionj. world journal of microbiology and biotechnology,2014,30(2):547-554.8成喜雨,李超,王靜,鐘成.預處理對秸稈廢棄物沼氣發(fā)酵的影響研究j.可再生能源,2014,32(4):524-528.9冷成寶,肖波,楊家寬,等.暗河式生活垃圾干發(fā)酵處理研究j.環(huán)境工程,2001,19(4):45-47.10石利軍,黃淼,劉慧芬,等.干物質濃度對牛糞秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的影響j.農(nóng)機化研究,2013,08:208-211,216.11 fatma a

35、bouelenien,yutaka nakashimada,naomichi nishio.dry mesophilic fermentation of chicken manure for production of methane by repeated batch culturej.journal of bioscience and bioengineering,2008,107(3):293-295.12劉思穎,樊婷婷,陳雄.稻草秸稈干發(fā)酵產(chǎn)沼氣工藝條件的優(yōu)化j.化學與生物工程,2011,27(12):83-85.13孫孝政,夏吉慶,田曉峰.厭氧消化技術工廠化生產(chǎn)沼氣的現(xiàn)狀及展望j.東

36、北農(nóng)業(yè)大學學報,2005,36(1):109-112.14劉刈,王智勇,孔垂雪,等.沼氣發(fā)酵過程混合攪拌研究進展j.中國沼氣,2009,27(3):26-30.15韓捷,向欣,李想.農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用新途徑覆膜槽干法發(fā)酵沼氣工程技術j.農(nóng)業(yè)工程技術(新能源產(chǎn)業(yè)),2008,4:8-11.16唐景春.生物質廢棄物堆肥過程與調控m.北京:中國環(huán)境科學出版社,2010.17陳巧燕,楊健,王志強,等.蚯蚓堆肥處理有機廢棄物的國外研究進展j.中國資源綜合利用,2006,24(12):8-10.18ndegwa p m,thompson s a. integrating composting and v

37、ermicomposting in the treatment and bioconversion of biosolidsj.bioresource technology,2001,76(2):107-112.19李希宏.國內外生物液體燃料發(fā)展趨勢j.當代石油石化,2007,15(3):7-13.20朱錫鋒,李明.生物快速熱解液化技術研究發(fā)展j.石油化工,2013,42(8):833-837.21muhammad asgher,fareeha bashir,hafiz muhammad nasir lqbal.a comprehensive ligninolytic pre-treatmen

38、t approach from lignocellulose green biotechnology to produce bio-ethanolj.chemical engineering research and design,2013.22徐俊明,蔣劍春,呂微,等.生物質熱解油中各成分的精制與應用j.林產(chǎn)化學與工業(yè),2010,30(2):1-5.23趙永騰,李濤,徐軍偉,等.微藻碳水化合物生產(chǎn)生物燃料的研究進展j.化工進展,2014,04:878-882,920.(責編:張宏民)endprint2.3.2 生物液體燃料生產(chǎn)技術 生物質作為一種可直接轉化為液體燃料的可再生能源,其轉化技術主

39、要是生化轉化技術和熱化學轉化技術,其中生物質熱裂解液化技術是生物質能領域的研究熱點。近年來在原料預處理、熱解工藝和生物油精制等方面取得了顯著進展20。asgher等21開發(fā)出了一種新的木質素降解酶,用于小麥秸稈前處理生產(chǎn)乙醇,在最優(yōu)參數(shù)條件下,從木質素降解處理后的殘余物獲得生物乙醇33.5g/l。中國科技大學利用裂解副產(chǎn)物炭粉和可燃氣燃燒釋放的熱量為裂解提供熱源,實現(xiàn)了自熱式裂解液化,并于2007年在合肥建成了一套生物質裂解液化裝置,2008年成功研發(fā)了第二代生物質裂解液化技術。徐俊明等22開發(fā)了一種新的生物質熱解油精制方法,并且將生物質熱解油加水預分離,得到的水溶性組分和非水溶性組分可分別加

40、以利用。清華大學突破傳統(tǒng)的酶法工藝瓶頸,成功研制出轉化油脂制備生物柴油的新工藝,產(chǎn)率高達90%以上。趙永騰等23提出了更經(jīng)濟、有效的糖化和發(fā)酵技術是未來藻類碳水化合物制備生物燃料的研發(fā)方向。3 農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用技術展望利用農(nóng)業(yè)固體廢棄物制取沼氣技術、綜合堆肥技術、生物液體燃料技術是其資源化和能源化領域的有效利用途徑。沼氣干發(fā)酵技術能夠保證畜禽糞便和農(nóng)作物秸稈在干物質濃度較高的情況下正常發(fā)酵,產(chǎn)生清潔能源,符合我國廣大農(nóng)村地區(qū)對優(yōu)良環(huán)境、清潔能源的需要。沼氣干發(fā)酵技術是一項系統(tǒng)工程,在未來還需由普通型向方便型方式轉變,更要向集約型方式轉變,最后發(fā)展成多元化方式;綜合堆肥技術將幾種單一的堆

41、肥技術有機結合起來,有效地解決堆肥過程中處理效率和堆肥應用之間的矛盾,具有良好的社會和經(jīng)濟效益;生物液體燃料是可再生能源,不僅能緩解能源緊張和環(huán)境壓力,還能夠促進農(nóng)業(yè)發(fā)展、增加農(nóng)民收入、推進新農(nóng)村建設,因而在我國擁有巨大的發(fā)展?jié)摿?。雖然現(xiàn)階段生物液體燃料工藝復雜、生產(chǎn)效率低、成本高、技術瓶頸有待突破,但是一旦實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn),將會給我國乃至全球帶來巨大的財富,有著良好的發(fā)展前景。沼氣干發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣用于發(fā)電,供給生物液體燃料生產(chǎn),干發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼液沼渣和生物液體燃料產(chǎn)生的殘渣可以用于堆肥??傊@3種技術可以相輔相成共同運用于農(nóng)業(yè)固體廢棄物的資源化利用中。4 結語農(nóng)業(yè)固體廢棄物既是環(huán)境污染源

42、,又是生物質資源庫。為了減少農(nóng)業(yè)固體廢棄物對環(huán)境的污染,降低資源化成本,必須提高農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用率,以促進我國農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展,建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會。筆者建議相關政府部門應加強宣傳引導,健全和建立農(nóng)業(yè)固體廢物的法規(guī)和政策體系,加大資金和人才投入;企業(yè)或科研單位應加快技術開發(fā)與創(chuàng)新,通過技術升級,使農(nóng)業(yè)廢棄物得到更高效的利用。參考文獻1孫永明.中國農(nóng)業(yè)廢棄物資源化現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略j.農(nóng)業(yè)工程學報,2005,21(8):169-172.2彭靖.對我國農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的思考j.生態(tài)環(huán)境學報,2009,18(2):794-798.3文瑞明.農(nóng)副產(chǎn)品的綜合利用j.長沙大學學報,

43、1997,11(4):70-72.4農(nóng)業(yè)部科技教育司.全國農(nóng)作物秸稈資源調查與評價報告j.農(nóng)業(yè)工程技術新能源產(chǎn)業(yè),2011(2):2-5.5中華人民共和國統(tǒng)計局.2013中國統(tǒng)計年鑒eb/ol:http:/6svensson lars mattias,bj?rnsson lovisa,mattiasson bo.enhancing performance in anaerobic high-solids stratified bed digesters by straw bed implementationj.bioresource technology,2006,98(1):46-52.7zhikai zhang,wangliang li,guangyi zhang,guangwen xu.impact of pretreatment on solid state anaerobic digestion of yard

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