農業固體廢物綜合利用技術

胡淞元 王柏一

摘 要：我國是農業生產大國，但由于技術、資金等原因，大部分農作物秸稈、稻殼等得不到有效的利用，被當作農業廢棄物廢棄，造成了嚴重的污染和資源浪費。生物質能源是目前世界上應用最廣泛的可再生能源，稻殼是其中的一類，常見的稻殼應用領域有稻殼發電技術、制備活性炭、建筑材料中的應用、在橡膠制備中的應用、在制備水玻璃和白炭黑中的應用、在吸附劑領域中的應用。開展生物質資源化綜合利用，既開發了可再生資源，又保護了環境。

關鍵詞：生物質;稻殼;固體廢物;可再生能源;綜合利用

0 引言

隨著大量使用煤炭、石油、天然氣等不可再生的資源，世界能源短缺現象加劇，可再生能源逐漸被人類認識并得到廣泛應用，其中生物質能源的消費總量僅次于前三種能源，它也是唯一可循環、可再生的碳源。我國生物質固廢的主要特點為量大、分布廣，每年各類農作物類廢棄物（如米糠、秸稈等）的理論回收資源量應為8.20億噸，但受到回收技術不成熟、天氣多變等因素的影響，回收利用率非常低。農業固體廢棄物隨意堆砌，使資源造成了浪費，既污染環境也帶來了一定安全隱患。農業固體廢物資源化的綜合開發與利用，既消費掉各類農業廢棄物，節省擠占的大量土地，又保護了環境。對國家能源結構調整，改善生態環境，促進社會經濟的發展具有重大意義。

1.生物質的綜合利用技術

現將生物質的綜合利用歸納總結，稻殼發電技術的應用、制備活性炭、建筑材料中的應用、在橡膠制備中的應用、在制備水玻璃和白炭黑中的應用、在吸附劑領域中的應用。

1.1稻殼發電技術的應用

稻殼的主要有機成分包括木質素、纖維素、戊聚糖、灰分和其它有機物等。由于稻殼容易被燃燒，可燃成分達到一半以上，所以可以作為能源燃料，與傳統煤炭燃燒熱值進行比較，結果表明，稻殼的發熱量可達12.5-14.6MJ/Kg，2t稻殼的熱能就相當于1t標準煤[1]。通過測定其含硫量極低，稻殼燃燒時基本上無硫化物產生，都是以二氧化碳和水蒸氣的形式排放量到空氣中對環境的污染近似于零。稻殼發電技術的廣泛應用，不但為企業增加經濟效益，而且又解決了環境污染問題。

1.2制備活性炭的原料及應用

活性炭的主要特征是“疏松多孔”，由于具有的結構特征，從而決定了活性炭巨大的比表面積和超強的吸附能力[2]。因此得到廣泛的應用，其不僅應用于食品和醫藥的脫色與除味、制作防毒面具，還可以應用在工業污水處理等領域。

1.3在建筑材料中的應用

稻殼灰是指稻殼發電中被遺留下來殘渣。稻殼灰，其主要成分是SiO2。約占稻殼總體的20%左右，其中含有60%～95% SiO2，其余為未燃燒的碳，另外還有1%～2% K2O金屬氧化物。稻殼灰中硅氧化物是以無定形的形式存在的。由于稻殼灰與傳統制備建筑材料骨料的化學組成、性能基本一致。因此選用稻殼灰作為添加劑與傳統骨料混合，提高相應性能，應用于制備稻殼灰混凝土、稻殼灰水泥，也可用于制備涂料、耐火磚等領域，使其性能得到一定改變和提高[3-5]。

1.4在橡膠制備中的應用

稻殼灰中的主要成分是二氧化硅。二氧化硅是目前常用的重要工業填料，可改善高聚物的性能，具有一定的補強作用，而且對改性膠料來說，添加稻殼灰之后的硫化性能無任何不良影響。將膠料改性過后，在將稻殼灰填充到EPDM中，膠料的門尼粘度減小，使加工更加便捷。經過改性填充后的高聚物，明顯改善橡膠的一些性能被人們廣泛推廣及應用[6]。

1.5在制備水玻璃和白炭黑中的應用

對稻殼灰中的SiO2進行生物提純之后，不在含有有害的重金屬物質，特別適用于牙膏、食品生產、生物制藥和化妝品等與人類生活息息相關的領域。國外早有人做稻殼制備白炭黑的相關研究工作。通常事先將稻殼焚燒后，將生成的稻殼灰與一定濃度的碳酸鈉水溶液混合煮沸反應一段時間，經過一系列物理加工方法，通過高溫將濾液濃縮后，得到水玻璃產品，再用強酸類溶劑與水玻璃進行中和反應，并再次進行洗滌、干燥等過程，最后得到納米級的白炭黑產品[7，8]。

1.6在吸附劑領域中的應用

稻殼灰在電子顯微鏡下觀察，其顆粒結構為整齊排列的蜂窩狀，這種蜂窩狀結構的骨架主要由二氧化硅和少量鈉鹽鉀鹽組成，在骨架中間的蜂窩內填充著無定型碳，具有很強的吸附能力，其吸附效果比單一結構的硅酸鹽要強得多。因此具有吸附能力強的特征，可作為主要的吸附原材料。活性炭制備的吸附劑主要對廢水中的重金屬離子起到吸附去除作用，如Cr2+、Hg2+、Pb2+、Cd3+、Zn2+，也能對一些染料和有機物中的有害氣體進行吸附。鑒于稻殼灰具有吸附性，原料來源廣泛，價格低廉，易于加工，而且還可以用來提高油品的質量和產量，降低企業生產成本，增加企業的效益，逐漸被廣泛的應用和推廣[9]。

2 結語

生物質的綜合利用前景巨大，以上這些應用可以單獨使用，也可以聯合使用，

因此隨著環保意識的不斷增強，生物質的綜合開發利用會具有很好的發展前景和投資前景變得越來越廣。

參考文獻

[1]諶旭東.稻殼直接燃燒特性分析及試驗研究[D].哈爾濱工業大學，2009.

[2]楊永紅，張冬梅.稻殼活性炭的制備及其對CO2的吸附分析[J].工業技術與職業教育，2018（04）：12-14.

[3]高漢忠，葉慧海，楊滿宏.稻殼水泥混凝土混凝土[J].混凝土，1996，（3）：41-43.

[4]蔡希高.稻殼、稻殼灰在建筑上的應用[J].廣西科學院學報，1999，15（4）：190-195.

[5]王昌義，趙翠華，王家順.稻殼灰水泥和混凝土的研究[J].混凝土，1991，（2）：27-34.

[6]山下義裕，川端季雄，長岡宣雄.關于稻殼炭用作橡膠補強材料的研究[J].那洪東譯，世界橡膠工業，2002，29（1）：41，43-46.

[7]徐星漢.利用稻殼灰制取水玻璃和活性炭[J].糧食與飼料工業，1988，（3）：44-45

[8]衛延安，朱永義，朱春山.提高稻殼灰制備活性炭、白炭黑質量的方法研究[J].鄭州工程學院學報，2003，24（1）：61-63

[9] 張松梅，李立清.谷殼灰吸附水中汞的實驗探討[J].江蘇環境科技，1999，12（4）：4-5.

（作者單位：1.沈陽化工大學;2.沈陽化工大學）