農業(yè)固體廢棄物能源化利用技術現(xiàn)狀及展望

李曉軍

（榆林市環(huán)境工程評估中心 陜西榆林 719000）

引言

在新世紀的發(fā)展過程中，我國農業(yè)已經步入了精細化格局，開始關注農業(yè)生產對于生態(tài)環(huán)境的影響。結合當前我國農業(yè)生產的基本現(xiàn)狀來看，固體廢棄物的種類與數(shù)量還比較多，導致農業(yè)生產出現(xiàn)了較多環(huán)境不和諧情況，已經成為了農業(yè)環(huán)保工作的重中之重。目前我國很多地區(qū)在處理農業(yè)固體廢棄物的時候，都已經開始全面應用能源化利用技術，使得這些固體廢棄物可以得到無害化轉化，提供相應能源[1]。下面也主要結合當前我國農業(yè)領域的實際情況，全面探索固體廢棄物能源化利用技術的有效應用方式。

1 農業(yè)固體廢棄物能源化利用的意義

結合當前我國農業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，做好固體廢棄物能源化利用活動具有非常顯著的現(xiàn)實意義，這里也從多個方面進行綜合闡述。第一，農業(yè)生產過程中不可避免會產生大量固體廢棄物，比如秸稈等。在傳統(tǒng)農業(yè)生產的時候，農民群體就會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值，還會帶來嚴重的生態(tài)污染問題。而進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)揮固體廢棄物價值水平的同時，也可以較好避免固體廢棄物產生不必要的生態(tài)污染問題。第二，農業(yè)生產活動產生的固體廢棄物如果進行能源化利用，就可以較好降低我國社會發(fā)展的能源壓力。在當前我國發(fā)展過程中，傳統(tǒng)能源消耗規(guī)模已經非常高，同時傳統(tǒng)能源也面臨不可再生和生態(tài)污染等問題。而農業(yè)固體廢棄物經過能源化處理以后，就可以轉化為可用的能源，顯著緩解我國社會所面臨的能源壓力[2]。

2 農業(yè)固體廢棄物能源化利用技術現(xiàn)狀

2.1 秸稈能源化利用技術

農業(yè)生產活動會產生大量秸稈，這些秸稈也給生態(tài)環(huán)境帶來較為顯著的壓力。如果能夠對這些秸稈進行合理的處理，就可以將其轉化為能源。結合當前的實際工藝情況來看，秸稈能源化利用技術有很多，這里結合實際使用的技術進行全面分析[3]。

（1）直接燃燒技術

在以前的農業(yè)生產活動中，很多農民都會直接在田地里集中秸稈，并進行秸稈的燃燒。這種處理方式雖然比較簡單，但是會造成非常顯著的生態(tài)污染問題。在這種情況下，如果能夠將秸稈燃燒用于生活環(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)達國家都開始研究植物秸稈燃燒發(fā)電技術，并且也取得了較好成效。比如美國使用農業(yè)廢棄物等材料應用的燃燒發(fā)電技術，發(fā)電設備裝機容量已經達到了736MW。但需要注意的是，我國在直接燃燒技術方面與其它國家有差距，主要因為我國在秸稈原材料處理方面存在不足，很難達到秸稈燃燒發(fā)電的標準。因此當前我國在秸稈直接燃燒方面的能源化利用技術，主要集中在家庭和暖房的取暖模塊。這也說明了當前我國在秸稈直接燃燒技術方面還存在比較顯著的不足，很難取得較好的預計成效，需要在后續(xù)時間里加強這方面的探索與研究。

（2）固化與碳化技術

農作物秸稈的質地比較松散，同時能量密度也比較低。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變，切實提高了植物的燃燒效率，使得植物秸稈轉變成為優(yōu)質能源。除此之外，農作物秸稈經過固化和碳化以后，自身運輸環(huán)境也得到了較好改善，同時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

農作物秸稈中含有非常豐富的有機物，通過使用液化技術也可以將這些秸稈轉化為多種有機物的混合溶液。目前我國已經有學者研究了玉米秸稈液化技術，最終將玉米秸稈制作成為包含烴類、酚類、酯類等多種有機物的混合溶液。在經過蒸餾處理以后，可以得到一些140℃到200℃的輕質餾化物，同時這些輕質餾化物的性能跟柴油非常相近，可以作為發(fā)動機燃料的替代物。而200℃的重質餾化物經過進一步加工以后，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，因此很多液化技術都還停留在理論和試點運作層面，并沒有進行全面推廣。

（4）氣化技術

農作物秸稈在被點燃以后，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以后，具有非常廣泛的應用前景，比如直接用于供熱、發(fā)電等。我國在1981 年的時候就研發(fā)成功了稻殼氣化發(fā)電裝置，并且在多年發(fā)展過程中實現(xiàn)了較好的技術革新。但目前這套技術在推廣使用過程中還存在燃氣熱值低、焦油量多、溫度需求比較高、投入產出效益不高等多種問題，應該在后續(xù)時間里進行積極的改善與調整。

2.2 家禽家畜糞便能源化利用技術

在農業(yè)生產過程中，家禽家畜的糞便也會帶來生態(tài)環(huán)境污染問題，對農村環(huán)境體系帶來了一定的負面影響。但如果能夠合理利用家禽家畜糞便，也可以將其轉化為可用的能源。

（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，在世界范圍內也處于前列。當前沼氣發(fā)酵技術在我國很多地區(qū)都已經得到了非常廣泛的應用。在2007 年的時候，我國沼氣用戶就達到了2623 萬戶，同時還建成了養(yǎng)殖場沼氣工程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，年增長率達到了17.6%。我國當前已經將沼氣發(fā)酵法跟生態(tài)農業(yè)實現(xiàn)了有機結合，將家禽家畜糞便、農作物秸稈等農業(yè)固體廢棄物作為原料，并通過厭氧細菌的分解作用，實現(xiàn)固體廢棄物中的有機物在厭氧消化作用轉化為沼氣、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)動養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)、漁業(yè)等多種產業(yè)共存的生態(tài)模式，實現(xiàn)了農業(yè)固體廢棄物的有效利用。

（2）焚燒回收熱能技術

農業(yè)家禽家畜糞便通過焚燒的方式也可以回收熱能，實現(xiàn)糞便的能源化利用。在國外發(fā)達國家，直接焚燒回收熱能技術已經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用這套技術，同時整套技術也不是很成熟。在后續(xù)時間里可以考慮融入沼氣的直接燃燒技術，實現(xiàn)熱能技術的升級與創(chuàng)新。

3 農業(yè)固體廢棄物能源化利用技術的發(fā)展展望

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

（1）沼氣發(fā)酵技術的進一步開發(fā)利用

我國在沼氣發(fā)酵技術方面發(fā)展起步比較早，同時在這套技術方面也累積了較多的經驗。在后續(xù)時間里，沼氣發(fā)酵技術的發(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，同時也可以依托于這套方式構建生態(tài)農業(yè)體系。特別是在當前智能信息化技術快速發(fā)展與廣泛應用的基礎上，后續(xù)沼氣池項目建設過程中也會融入較多的智能技術，最終打造智慧化沼氣項目，使得沼氣發(fā)酵技術可以取得更加顯著的應用效果。

（2）秸稈能源利用技術的多元化布局

農業(yè)生產過程中產生的農作物秸稈是主要的固體廢棄物，同時關于農作物秸稈的能源利用技術也比較多。目前我國對于農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，我國將會進一步加快這套技術的研發(fā)。當前我國河北、天津等地已經開始在農村地區(qū)大范圍回收農作物秸稈，并用于燃燒發(fā)電。與此同時，還有部分企業(yè)回收農作物秸稈，開始對松散秸稈進行壓縮處理，形成一種方便運輸?shù)哪茉床牧稀?/p>

（3）多種新型技術并存研發(fā)的局面

農業(yè)固體廢棄物能源化利用技術是比較新穎的，目前整個行業(yè)領域中不斷出現(xiàn)各類新技術，比如制氫技術、微波熱解技術、原材料預處理技術等。后續(xù)我國也會逐步加強這類技術的研究，使得農業(yè)固體廢棄物能源化利用技術可以實現(xiàn)較好的創(chuàng)新，并在實際應用中取得較好成效。

結語

綜合來看，我國農業(yè)固體廢棄物會帶來部分的生態(tài)污染問題，給農業(yè)生產和人們身體健康帶來不必要的威脅。在這種情況下，我國農業(yè)固體廢棄物能源化利用技術就可以發(fā)揮較好的作用，實現(xiàn)固體廢棄物的有效轉化，具有較為突出的綜合效益。因此在后續(xù)時間里，我國各個農村地區(qū)都應該充分重視固體廢棄物能源化利用技術，同時還要積極了解當前國內外的前沿動態(tài)，能夠結合區(qū)域農業(yè)固體廢棄物實際情況，有針對性的引進各類新技術。這樣以后，農業(yè)固體廢棄物能源化利用技術就可以取得較好的成效。