生物质能源

世界上生物质能源的开发利用技术，长期以来主要是采用直接燃烧，尽管经过不断的技术改造，利用效率仍很低。为了提高效率、方便运输、贮存如多功能使用生物质能源，减少直接燃烧造成的环境污染，近几十年来，不少国家，尤其是经济发达国家，大力研究、开发利用生物质转型优化的能源技术，也就是将低品位的生物质能源转变成液体、气体、固化、电力等形式的优质新能源的技术以及高效节能技术，并开发种植“石油”植物，增加生物质能源的资源储备。

一、生物质热解综合技术

该项技术是生物质在反应器中完全缺氧或只提供有限氧和不加催化剂条件下，高温分解为生物炭、生物油和可燃气的热化学反应过程。可热解的生物质非常广泛，农业、林业和加工时废弃的有机物，都可以作为热解的原料。生物质热解后，其能量的80%-90%转化为较高品位的燃料，有很高的商业价值。农业、林业废弃生物质热解产生的固体和液体燃料燃烧时不冒黑烟，废气中含硫量低，燃烧残余物很少，减少了对环境的污染。分选后的城市垃圾和废水处理生成的污泥经热解后，体积大为缩小，臭味、化学污染和病原菌被除去在消除公害的同时，获得了能源。

热裂解工艺有以下3种类型。

1、慢速热解（烧炭法）：主要用于烧木炭业。将木材放在种型式的窑内，在隔绝空气的情况下，加热烧成木炭。一个操作期一般要几天，可得到原料重量30%-35%的木炭，烧木炭法也称木材干馏或碳化。低温干馏的加热温度为50 0-580℃，中温干馏温度为660-750℃，高温干馏温度为900-1100℃。

2、常规热解：是将生物质原料通过常规热解的装置，一般要经过几个小时的热解，可得到原料重量20%-25%的生物炭、10%-20%的生物油。

3、快速热解：是将磨细的生物质原料在快速热解装置中进行，过程经历的时间很短，只有几秒钟，热解产物中生物油的比率明显提高，一般可以达到原料重量的40%-60%，快速热解过程需要的热量以热解产生的部分气体为热源供应。

另外，国内外正在研究“闪激加热”热解气化技术，加热速率越高，热解所获得的气态和液态的燃料产品率越高。

热解所用原料和工艺不同，所得生物炭、生物油和燃料气3种产品的比率及其热值也有差异。

二、生物质液化技术

该技术是以生物质为原料，制取液体燃料的工艺。将生物质转化为液体燃料使用，是有效利用生物质能的最佳途径。其转换方法可分为热化法、生化法、机械法和化学法。生物质液化的主要产品是醇类和生物柴油。

醇类是含氧的碳氢化合物，其分子式为R-OH，其中R表示烷基。常用是甲醇和乙醇。甲醇可用木质纤维素经蒸馏获得，亦可将生物质气化产物一氧化碳与氢经催化反应合成。生产甲醇的原料比较便宜，但设备投资较大。乙醇可由生物质热解产物乙炔与乙烯合成制取，但能耗太高，采用生物质经糖化发酵制取方法较经济可行。一般情况下，乙醇生产成本的60%以上为原料所占。因此选用廉价原料对降低乙醇成本很重要。制取乙醇的原料主要有两类，一类是本质纤维原料，另一类是含糖丰富的植物原料，也可选用农业废弃物，如高梁秸、玉米秸、制糖废渣等。

乙醇作为燃料使用已有很久的历史，1900年英国就出现了以乙醇为燃料的内燃机。70年代以来的能源危机使乙醇燃料又得到发展，据统计，世界上有上千万辆汽车用汽油混合乙醇为燃料。

生物柴油是动植物油脂加定量的醇，在催化剂作用下经化学反应，生成性质近似柴油的酯化燃料。生物柴油可代替柴油直接用于柴油发动机上，也可与柴油掺混使用。生物质液体燃料的可再生性和低污染性使期成为良好的替代能源，作为动力燃料和发电能源有持久的生命力，但目前仍受到石油市场的左右。

巴西利用甘蔗大规模生产乙醇作汽车燃料，以替代进口石油，节约外汇。僵已建有480多家加工厂，年产乙醇127亿升，乙醇汽车累计量达530多万辆。美国利用玉米、马铃薯等生产乙醇，以1：10的比例渗入汽油作汽车燃料，1993年有39个工厂，年产11亿加仑乙醇，每吨玉米可产40加仑乙醇。

三、生物质气化技术

世界上研究应用生物质气化技术发展较快，主要有热解气化技术和厌氧发酵生产沼气技术等。

1、热解气化技术。国外以不同种类的生物质为原料，大都采用压力燃烧气化技术以驱动燃气轮机，还有发生炉煤气甲烷化，流化床气化炉或固定床气化炉热解气化等技术。美国、日本、加拿大、瑞典等国的气化技术已能大规模生产水煤气。

2、厌氧发酵生产沼气，是有机物在厌氧条件下被微生物分解发酵生成一种可燃性气体——沼气，又称生物气。其主要成分是甲烷，含量占60%左右。每立方米沼气的热值相当于1公斤煤的热量。

沼气是1776年由意大利物理学家A??沃尔塔在沼泽发现的。1781年法国人L?穆拉根据沼气产生的原理，将简易沉淀池改造成世界上第一个沼气发生器。但是，资本主义国家在发展工业化、城市化过程中，走了一条“先污染后治理”的路子，对沼气并未引起重视，直至20世纪七八十年代，才越来越引起世界各国的重视。不论是研究、开发、利用厌氧消化技术和大型沼气工程处理城市、工业污泥和垃圾，既治理了污染，又获得了能源。

四、生物质发电技术

1、生物质发电。对于以生物质资源为原料进行发电，工业发达国家已有成熟的技术设备，并形成一定的生产规模。美国采用这种生物质能转型优化方式有三种技术的支持：一是能源林生产技术，包括种子选型、培育和种植。美国利用退耕或轮作的土地种植能源作物，包括树和草，因为这类土地种树或草只需要很少的化肥、农药和管理费用，有利于改良土壤结构，保护水土资源，改善生态环境。二是有专用的加工设备，包括秸秆打捆机、粉碎机、木材削片、整树粉碎等设备和专用的运输工具等。三是生产设备，主要是燃烧炉、蒸汽发电装置等。而毛里求斯、哥斯达黎加等国则大量使用蔗渣发电。

1998年12月英国首座利用特殊培育的柳树为燃料的发电厂在西约克郡奠基。这座新型发电厂使用的主要燃料是生长速度很快的矮柳。该柳树3-4年便可成材。柳树的种植和采伐将使用轮作方式，采伐后立即种植，保证电厂能获得持续的燃料供应。除了柳树外，电厂还可使用农业和渔业废物作为燃料。

2、垃圾发电。随着城市化和食品、医药等工业的发展，城市垃圾迅速增加，许多城市面临着垃圾围城的困扰，大量垃圾堆放占用土地、污染环境。而卫生掩埋、焚化、就也燃烧、堆肥、填低洼地及任意倾弃，衍生出二次污染，危害生态环境和人们的健忘。随着科学技术进步，现代垃圾中被认定为可回收的成分越来越多，因而发达国家，加强了利用垃圾发电的技术研究、开发与应用。

如何对农林生物质废料进行发酵处理

1、能源化利用

生物质能是仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源，在世界能源消费总量中占14%，而且与前三大能源相比具有可再生的独特优势。我国农业废弃物的生物质能是农村能源的重要组成部分，在解决农村能源短缺和农村环境污染方面有重要的价值。近年来，中国先后对禽畜粪便厌氧消化、农作物秸秆热解气化等技术进行了攻关研究和开发，已经取得了一定成绩。比如利用粪便产生沼气发电，燃烧秸秆产生热能供热，将有机垃圾混合燃烧发电等。

2、肥料化利用

农业废弃物和乡镇生活垃圾的肥料化在提高土壤肥力，增加土壤有机质，改善土壤结构等方面有其独特的作用。主要肥料化方式有：直接还田，如秸秆和粪肥直接还田等，该技术操作简单、省工省时。有关试验研究表明，秸秆连续还田2~3 年后土壤孔隙度增加2.1%～4.1%，有机质增加0.5~1.7g/kg，速效钾增加15.0～18.7mg/kg，碱解氮、速效磷含量也都有所提高，年均增产粮食534kg/hm2；发酵还田，如各种堆肥(耗氧)，沤肥(兼性厌氧)、沼气肥(厌氧)等，都是利用微生物进行生物化学反应，将有机废物转化成类似腐殖质的高效有机肥。

其中，堆肥和沤肥由于简便易行而被广泛采用，而厌氧发酵生产沼肥因投入与维护问题，推广和应用受到了一定的限制。将畜禽粪便、有机垃圾等经一系列工艺处理(如高温、高压等)，加工成无病菌、无毒、无臭，并便于运输和贮存的有机复合肥料，使其既含有机成分，又含无机成分，既可实现氮磷钾平衡，又可实现有机与无机的平衡，具有较大优越性。

3、饲料化利用

目前，农业废弃物的饲料化主要分为植物纤维性废弃物的饲料化和动物性废弃物的饲料化，因为农业废弃物中含有大量的蛋白质和纤维类物质，经过适当的技术处理便可作为畜禽饲料应用。植物纤维性废弃物主要指秸秆。当前我国秸秆的饲用量约为1.6亿吨，相当于3.67亿公顷天然草地的产草量，其相应的养殖量约为4.67亿只羊单位，占我国草食畜养殖总量的3/4。秸秆大多可以直接饲喂，经过一定的加工处理，可以提高其营养利用率和经济效益。

加工处理方法包括粉碎等物理方法、酸碱处理等化学方法和微生物发酵等。动物性废弃物主要指畜禽粪便和加工下脚料。如鸡粪的有效能值为7524kJ/kg，含粗蛋白27%左右，无氮浸出物20%以上，还含有丰富的钙、磷和微量元素，通过特定的物理、化学和微生物方法处理后可作为畜禽饲料。但是，动物性废弃物的饲料化利用存在一定的安全隐患，目前人们对动物性废弃物的饲料化利用观点不一致，存在争议。

4、材料化利用

利用农业废弃物中的高蛋白质资源和纤维性材料可生产多种生物质材料，比如利用农业废弃物中的高纤维性植物废弃物生产纸板、人造纤维板、轻质建材板，通过固化、炭化技术制成活性炭，生产可降解餐具材料和纤维素薄膜，利用稻壳作为生产白碳黑、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷的原料，利用秸秆、稻壳经炭化后生产钢铁冶金行业金属液面的新型保温材料，利用棉秆皮、棉铃壳等含有酚式羟基化学成分制成聚合阳离子交换树脂吸收重金属。

基本上是三种主要的处理方法

1.填埋处理

填埋是大量消纳城市生活垃圾的有效方法，也是所有垃圾处理工艺剩余物的最终处理方法，目前，我国普遍采用直接填埋法。

所谓直接填埋法是将垃圾填入已预备好的坑中盖上压实，使其发生生物、物理、化学变化，分解有机物，达到减量化和无害化的目的。

天津市在水上公园南侧用垃圾堆山，营造人工环境，变害为利，工程占地近80万平方米，以垃圾与工程废土按1:1配合后作为堆山土源，对于渗滤液和发酵产生的沼气和山坡的稳定性等，都采取了必要的措施。

美国堪萨斯城（Kansas City）是一个不大的城市，人口不多，城市周围是广阔的乡村，在远离城市的一块丘陵山地的低洼处选建填埋场，为了防止二次污染，采取如下措施：

(1)在底部和周围铺有防渗层；

(2)分层铺放，即堆放一层垃圾，而后盖土压实，根据介绍，有些垃圾堆放层还安装导气和导水管道，并利用产生的沼气。

日本东京都江东区有一片树林浓密，花草繁茂的土地，人们称之为“梦岛”，梦岛全部都是用垃圾填海造成的。

但是，我国许多城市的垃圾仍有大多采取露天堆放，没有任何防护措施。每一个垃圾堆放场都成了一个污染源，蚊蝇孽生，老鼠成灾，臭气漫天，大量垃圾污水由地表渗入地下，对城市环境和地下水源造成严重污染。沈阳市曾经对35处填埋场中的10处进行钻探取样，分析垃圾断层样品和地下水质，分析结果发现：

1、地下水质恶化，污染严重，水混浊发臭，水中均检出厌氧大肠杆菌；

2、垃圾断层样品均检出有毒有害物质。上海市每天有万吨垃圾运往郊区海边堆放，一座座高达二三十米的垃圾山拔地而起，造成周围环境的严重污染。

填埋处理方法是一种最通用的垃圾处理方法，它的最大特点是处理费用低，方法简单，但容易造成地下水资源的二次污染。随着城市垃圾量的增加，靠近城市的适用的填埋场地愈来愈少，开辟远距离填埋场地又大大提高了垃圾排放费用，这样高昂的费用甚至无法承受。

2.焚烧处理

焚烧法是将垃圾置于高温炉中，使其中可燃成分充分氧化的一种方法，产生的热量用于发电和供暖。美国西屋公司和奥康诺公司联合研制的垃圾转化能源系统已获成功。该系统的焚烧炉在燃烧垃圾时可将湿度达7%的垃圾变成干燥的固体进行焚烧，焚烧效率达95%以上，同时，焚烧炉表面的高温能将热能转化为蒸汽，可用于暖气、空调设备及蒸汽涡轮发电等方面，美国部分焚烧厂的主要技术指标列于表1。

我国石家庄市建造了焚化站、沈阳市环境科学研究所引进日本垃圾焚烧装置对医院等单位的特殊垃圾进行无害化处理，焚烧过程中产生的残灰约占焚烧前生物垃圾重量的5%，一般为优质磷肥。近几年我国对垃圾焚烧发电产生再生能源技术越来越给予重视。

焚烧处理的优点是减量效果好（焚烧后的残渣体积减少90%以上，重量减少80%以上），处理彻底。但是，根据美国的报道焚烧厂的建设和生产费用极为昂贵。在多数情况下，这些装备所产生的电能价值远远低于预期的销售额给当地政府留下巨额经济亏损。由于垃圾含有某些金属，焚烧具有很高的毒性，产生二次环境危害。焚烧处理要求垃圾的热值大于3.35MJ/kg，否则，必须添加助燃剂，这将使运行费用增高到一般城市难以承受的地步。

3.堆肥处理

将生活垃圾堆积成堆，保温至70℃储存、发酵，借助垃圾中微生物分解的能力，将有机物分解成无机养分。经过堆肥处理后，生活垃圾变成卫生的、无味的腐殖质。既解决垃圾的出路，又可达到再资源化的目的，但是生活垃圾堆肥量大，养分含量低，长期使用易造成土壤板结和地下水质变坏，所以，堆肥的规模不易太大。

不论城市生活垃圾的填埋、焚烧或堆肥处理，都必须要有预处理。

农业废弃物包括植物类废弃物（农林生产过 程中产生的残余物）、动物类废弃物（牧、渔业生产 过程中产生的残余物）、加工类废弃物（农林牧渔 业加工过程中产生的残余物）和农村城镇生活垃 圾等四大类。通常农业废弃物主要指农作物秸秆 和畜禽粪便。我国的农业废弃物呈现出四大特点， 即数量大、品质差、价格低、危害多的污染特点。每 年产生的废弃物数以亿计，同时发生的污染事件也 在逐年增加。农业废弃物由于有益成分含量低，即 可利用物品位不高，而有害成分含量高，利用中必 收稿日期：2006－01讲。 须进行无害化处理，因此成本提高。虽然农业废弃 物资源化与农村生物质能源利用已经开展多年，也 取得了一些成效。但目前我国农业废弃物的利用 率和前几年相比不仅未提高，反而有所降低，秸秆 焚烧和集约化养殖带来的畜禽粪污对环境的污染 日趋严重，农民大多不把它作为一种资源利用，随 意丢弃或者排放到环境中，使本来的“资源”变为 “污染源”，对生态环境造成了很大的影响。 在我国未来20年内实现GDP翻两番和全面 实现小康社会的目标下，如何处理和利用成倍增加 作者简介：孙振钧（1956一），男，教授，博士生导师；研究方向：农业废弃物生物转化与综合利用，农牧生态工程。 基金项目：国家“十五”科技攻关计划研究课题（2004BA516A03）；国家863计划研究课题（2001AA46092）。 万 　 方数据 1期 我国农业废弃物资源化与农村生物质能源利用的现状与发展 7 的有机废弃物是目前“三农”中面临的现实问题， 有必要通过对国内外农业废弃物处理和资源化现 状和发展趋势的分析，找出影响我国农业废弃物资 源化的主要限制因素和技术瓶颈，提出未来20年 农业废弃物资源化和农村生物质能源的发展战略 和重点技术领域，这对真正实现农业废弃物变 “废”为“宝”，消除环境污染，改善农村生态环境， 促进农业的可持续发展具有现实和深远的意义。 分库储存太少，土壤质量下降，导致只能靠大量施 用化肥提高作物产量，化肥施用量越高，其利用率 越低。实现农业废弃物的肥料化利用，生产有机肥 料可以补充土壤养分，并提高土壤中微量元素的有 效性。增加有机肥的施用比例，一方面可减少或缓 解化肥用量，另一方面可提高和保持土壤地力，促 进农业的可持续发展。 1．3解决农村的能源短缺和保护生态环境 我国农村人口占全国总人口的70％以上，生 物质一直是农村的主要能源之一，农村生活用能源 仍有57％依靠薪柴和秸秆。薪柴消费量超过合理 采伐量的15％，导致大面积森林植被破坏，水土流 失加剧和生态平衡破坏。农村的生物质能利用大 多以直接燃烧为主，不仅热效率低（低于10％），而 且大量烟尘和余灰的排放使人们的居住和生活环 境日益恶化，损伤了农民的身体健康。采用生物质 能转化技术可使热效率提高35％一40％，节约资 源，改善农民的居住环境，提高生活水平。“九五” 以来的全国生态农业和生态家园建设的实践已经 证明，有效利用农林废弃物和乡镇生活废弃物，发 展农村沼气等能源工程和生态农业模式，可有效地 促进生态良性循环，减轻对森林资源的破坏，减少 土壤侵蚀和水土流失，保护生物多样性。 1．4生物质能为国家能源和电力紧张做贡献 我国已由石油出口国转变为石油进口国，2000 年，净进口量已达到7 000万t。生物质可通过各 种工艺转化为液体燃料，直接代替汽油、柴油等石 油燃料，作为民用燃料或内燃机燃料。而同期我国 含农业废弃物在内的生物质资源量达7亿t标准 煤，2020年的生物质资源量至少可达到15亿t标 准煤。如果将其中的50％用于生产液体燃料，即 可为我国石油市场提供2亿t液体燃料。另外，如 果能采取种植能源植物（能源作物和能源林）等措 施发展我国的生物质资源，可促进农业结构的调 整，增加农村就业机会和农村居民收人，对振兴农 村经济具有重要意义。 农林废弃物生物质能可以在填补农村电力供 应缺口方面做出贡献。1999年，我国电力生产总 量为12 600亿kW?h，人均用电不到1 000 ， 1我国农业废弃物资源化利用的意义 1．1消除日益严重的环境污染 目前，我国是世界上农业废弃物产出量最大的 国家，每年大约有40多亿t，其中畜禽粪便排放量 26．1亿t，农作物秸秆7．0亿t，废弃农膜等塑料 2．5万t，蔬菜废弃物1亿～1．5亿t，乡镇生活垃圾 和人粪便2．5亿t，肉类加工厂（包括肉联厂、皮革 厂和屠宰场）废弃物0．5亿～0．65亿t，饼粕类 0．25亿t，林业废弃物（不包括炭薪林），每年约达 3 700万m3，相当于1 000万t标准煤。过去，我国农 民将农业废弃物作为有机肥使用，在促进物质能量 循环和培肥地力方面发挥了巨大的作用。但是，随 着市场经济的发展，农业废弃物转化为有机肥料面 临一系列新的问题和严峻的挑战。一方面废弃物 成分发生了很大变化，同时，种植业逐渐转向省工、 省力、高效、清洁的栽培方式，传统的有机肥料积、 制、存、用技术已不能适应现代农业的发展。因此， 农业废弃物不再受欢迎，成为严重污染生态环境的 污染源。主要表现在：①臭气、秸秆焚烧、温室气体 排放，加剧了空气污染；②重金属和农药、兽药残留 污染土壤，增加环境生物的耐药性；③农业“白色 污染”严重影响土壤正常功能；④污水横流增加面 源污染和水体富营养化；⑤病毒传播，疾病蔓延，尤 其是人畜共患病等方面。 1．2保持和提高耕地土壤质量 我国用占世界10％的耕地面积养活占世界 22％的人口，并保持地力不衰，在某种意义上应归 功于有机肥料的施用。但是，随着农业生产日益集 约化，生产资料投入的增加，农业生产有了飞跃的 发展，传统的有机肥料面临被抛弃的境地。同时根 据全国化肥试验网肥料长期定位试验和国家土壤 肥力与肥料效益监测资料显示，近年来，耕地土壤 有机质含量有下降趋势，土壤缓冲能力减弱，抗灾 能力衰退；化肥利用率低；土壤肥力降低。土壤养 kW?h／ 人?a，只有韩国的1／5左右，而人均生活用电更 低，只有110 kW?h／人?a左右。尤其农村电力 供应缺口更大。要实现2020年国民经济翻两翻的 目标，保障电力供应是必备条件。因地制宜地利用 当地生物质能资源，秸秆、薪柴、谷壳和木屑等，建 万 　 方数据 8 中国农业科技导报 8卷 立分散、独立的离网或并网电站拥有广阔的市场前 景。如果用当前农林废弃物产量的50％作为电站 燃料，可发电4 000亿kW?h，占目前我国总耗电 量的30％左右。 杜绝它的产生，随着农业的发展，其总量只能增加。 在20世纪80年代以前，我国农业废弃物量少而分 散，几乎不存在农业废弃物污染环境的问题。当今 的农业废弃物污染主要是集约化农业使废弃物大 量集中，超过环境消纳能力的结果。按照环保部门 的“末端治理”方法，治理效果不佳，要达到排放标 准，治理费用很高，农业成本提高，不利于农业的发 展。国外的养殖场建设规模已经向中小型发展，并 且必须和一定的消纳土地或处理设施相配套才能 批准。源头控制就是控制养殖规模。全程治理包 括产前的饲料、产中的养殖工艺和方法、产后的粪 污处置与处理。提高饲料利用率，改革养殖工艺， 减少固体废弃物中氮磷含量，减少污水的产生量、 化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）的排放量。 做到既有利于养殖业的发展，又消除粪污对环境的 污染。 2国内外现状和发展趋势 2．1循环经济理念正在催生“废弃物”为新的 产业 废弃物产生于一、二、三产业，但不依属于任何 产业。资源的最优化配置和废弃物的循环利用是 循环经济技术体系的核心。废弃物需要上升到一 个产业地位才能与之相适应。本报告明确提出废 弃物为“第四产业”的概念。农业废弃物的资源化 作为农村循环经济的重要组成，将会成为农业与农 村持续发展的基础乃至农村小康社会建设的重要 环节。农业废弃物的资源化从一项污染治理和环 境保护技术和策略提升为循环农业和循环经济的 高度。这直接关系到农业的可持续发展和农村小 康社会的建设。废弃物循环利用一循环农业一循 环经济是废弃物产业发展的方向与目标。 2．2 2．4农牧结合、生态循环是最简单有效的办法 欧美国家的种植制度多为一年一季，收获时， 在联合收割机后面悬挂秸秆粉碎机或直接悬挂深 翻犁翻入土壤内，直接还田。美国从20世纪40年 代开始研究覆盖免耕技术，现有70％的耕地实行 农作物秸秆免耕覆盖种植。也有的农场将秸秆青 贮发酵，用作饲料，过腹还田。在西欧各国对农作 物秸秆的利用情况较好，大约有20％的秸秆被用 作饲料。据联合国粮农组织统计资料表明，美国约 有73％的肉类是由草转化而来的，澳大利亚约 90％，新西兰高达100％。由此可见，“秸秆一畜牧 业”的农牧结合方式是最简单而有效的农作物秸 秆资源利用方式。从养殖业发展看，发达国家的畜 禽饲养多以个体农场的生产方式进行，规模以中小 型为主。废弃物处理的方式主要是干清粪和水冲 式，利用方式主要是通过堆肥和厌氧发酵无害化处 理后，直接用于农田和草地。 2．5食品安全使农业废弃物资源化面临新的机遇 和挑战 食品安全已经成为农业与人类生存、经济发展 和社会稳定息息相关的世界性问题。除了农药残 留和动物抗生素残留问题外，近年来，欧洲被疯牛 病、口蹄疫、猪瘟和二恶英以及亚洲被禽流感等严 重的动物疫病及食品安全等问题困扰。食品安全 危机终于使无公害农业和绿色食品生产变为农牧 业生产的主流。清洁的动植物生产方式使农业废 弃物的“清洁度”提高，所含的有毒有害物质明显 降低，为农业废弃物的深度开发创造了条件。同时 生态农业的实践指明了变“废”为“宝”的 途径 农业废弃物造成的污染主要是在“生产者一 消费者一分解者”组成的生态链上，分解环节形成 瓶颈，不能形成良性的物质循环和能量流动，过量 堆积而造成污染。我国自20世纪40年代初开展 的生态农业，按生态学和生态工程学的原理，把农 业废弃物的资源化技术作为一种接口技术构建出 了包括“猪一沼一果”、“四位一体”在内的许多生 态农业工程模式，促进了区域环境质量的提高和经 济的发展。实践证明，农业废弃物的资源化技术只 有与生态农业模式结合才能起到事半功倍的功能。 农业废弃物资源化的发展趋势之一就是提升或研 发新的农业废弃物生态技术，按生态循环原理和循 环经济的要求，和其他技术一道优化组装成新的生 态农业工程和区域发展模式，并按不同的区域和生 态类型建立相应的示范基地，在确保资源的可持续 利用、保持生态平衡和改善环境质量的同时，全面 促进农村的经济与社会发展。 2．3 由“末端治理”到源头控制，全程治理方向 发展 农业废弃物，特别是养殖业废弃物是生物代谢． 的产物，和工业废弃物不同，是一种自然产物，无法 万 　 方数据 1期 我国农业废弃物资源化与农村生物质能源利用的现状与发展 9 绿色食品和有机食品生产中对农用化学品（化肥） 的限用或禁用，为以农业废弃物为原料的商品有机 肥等打开市场提供了机遇；但同时，对农业废弃物 的处理和资源化提出了更高的技术要求和质量 标准。 2．6废弃物资源化产品向多元化、材料化和高值 化方向发展 我国农业有机废弃物的产生量大，分散在广大 农村、不易贮运，处理加工利用技术层面低，目前仍 然是以农用为主。预计近5—10年农业废弃物肥 料化、饲料化和燃料化仍然是主要发展方向。但必 须用新的技术和经营理念，克服利用价值低、生产 的肥料和饲料等产品质量差、商品价值低的症结。 农业废弃物综合利用的问题，是世界各国普遍 需要解决的大课题。特别是随着自然资源日趋短 缺和废弃物数量剧增，农业废弃物越来越受到人们 的重视，在市场经济和产业化经营的今天，“老三 样”（还田、青贮、堆肥）已经不适应发展的需要。 以高值化产品开发为目标，对农业废弃物资源综合 利用是其发展趋势之一。利用农业废弃物开发新 型的生物材料、生化产品及替代石化产品和紧缺资 源替代物的研究日益受到重视，极大地拓展了农业 废弃物的资源化领域。

生物质能作为最具潜力的可再生能源，已成为我国仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源。推进储量丰富和绿色环保的生物质材料资源化利用，是实现“双碳”的有效技术途径，也是我国节能减排和环境保护的重要任务，符合当前环保节能和低碳经济的需求。

应用领域正不断扩展

可资源化利用的生物质材料主要包括直接利用光合作用合成有机物的植物，如农作物秸秆、稻壳、玉米芯、废弃木材和城市垃圾等还包括间接利用光合作用产物而形成的有机质，如畜禽粪便、蟹壳、虾皮和贝壳等，以及光能自养型的原核生物藻类。

目前，生物质高效综合利用领域分布在能源、生态农业、环境修复、建材等。以能源领域应用为例，包括生物质制乙醇和生物质发电。前者是生物质高效综合利用最传统的途径，我国2018年生物质燃料乙醇产量约为340万吨，逐渐成为液体燃料的重要组成部分后者在国家财政补贴的大力支持下，发电规模迅速增长，生物质发电量2019年已达1111亿千瓦时。

以生态农业领域为例，秸秆还田是重要一环，重点在于秸秆的收集和就近还田。生物质通过堆肥等发酵方法制备的有机肥，可以有效提高农田有机质含量和土壤肥力，完善农作物根系的生态系统功能，实现农作物优质增产。

生物质材料未来的应用领域正向高值化利用方向拓展，如模块化建材、生物质碳纤维、生物质储能材料、生物质环境修复材料等。

在模块化建材方面，秸秆复合墙板、重组木、新型纤维板、木塑复合材料和生物钢等涉及生物质建材的几大成型产业，将为建筑行业装配式被动房的模块化、环保化和节能化作出重要贡献。

在生物质材料还田方面，一些新的应用技术正接近实用化，如生物质可降解地膜、生物炭直接还田等正获得小规模推广。

在生物质碳纤维方面，优质的生物质基碳纤维前驱体是重要方向。木质素含碳量比纤维素高，采用干喷湿纺碳化和熔融纺丝的工艺制备木质素碳纤维，提高木质素的热熔性和可纺性是未来的研究趋势。

在生物质储能方面，利用生物质材料制备炭材料，用作电池中石墨的替代品，提升锂离子电池的储能性能。在生物质环境修复方面，生物炭材料在其中的应用前景也最大。

固体生活垃圾，是指在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废物。生活垃圾按其化学组分通常可大致分为有机废物和无机废物，前者包括厨余、纸类、塑料及橡胶制品等，后者则包括灰、渣、玻璃等。

城市化进程是人类近代社会经济水平发展的集中体现之一。一般来说，一个国家的城市水平，是该国经济发展水平的结果，从长期趋势看，中国的确遵循了这样的一般规律，随着中国经济水平的不断提高，大中型高密度尤其是现代化城市不断出现，从而也伴随着各种固体生活垃圾的大量产生。中国城市固体生活垃圾总量已位于世界高产国前列，增长率居世界首位，全国668座城市人均产固体生活垃圾440千克，每年总量高达1.6亿多吨，占世界总量的1/4以上，且以8%～10%的速度增长，少数城市则达15%～20%。专家预计，我国城市垃圾2010年将达到2.64亿吨，2030年达到4.09亿吨，2050年达到5.28亿吨。想想看，如此众多的垃圾如果不能采取科学的手段加以处理的话，城市将会变成垃圾城，城市居民将会被垃圾所包围。城市生活垃圾的处理是世界性的难题。综观世界各国的解决垃圾问题的办法，主要有填埋、焚烧、堆肥和热解等。

其中填埋处理方法最大特点是处理费用低，方法简单，但容易造成地下水资源的二次污染。为了减少运输成本，各城市垃圾大多露天存放或简单填埋在城郊附近，大量占用并破坏了人类赖以生存的土地资源。焚烧处理方法的优点是减量效果好（焚烧后的残渣体积减小90％以上，重量减少80％以上），处理彻底，污染小。但是，它的前期投入费用极为昂贵。建设一个日处理垃圾1000吨的焚烧炉及附属热能回收设备，大约需要7~8亿元人民币。在西方发达国家，垃圾焚烧技术的应用已经有将近130年的历史，而且目前仍被认为是最有效、最经济的垃圾处理技术之一。堆肥处理方法是将混合垃圾进行静态发酵生产堆肥。堆肥适于乡村农家肥生产而非城市垃圾产业化处理。其缺点是有机物堆腐时间长，一般需三周至一个月，堆积污染严重，苍蝇、蚊子孳生，严重污染周边环境，给当地卫生防疫带来极大隐患。有机物降解不彻底，处理不充分，残留物仍会造成垃圾污染。有机物堆肥产品杂质多，而且对重金属等有害物质不能有效分离，长期使用堆肥产品，会造成土壤表面沉积，破坏土壤、危害农作物。

生活垃圾是人们日常生活中产生的一种含有大量厨余物及有机废料的混合物，它直接影响着生态环境和人民生活质量。但是随着科学技术的提高，人们逐渐认识到垃圾是一种放错位置的资源，它们经过一些无害化处理后，不仅可以减量，而且会成为一种新的资源。

生活垃圾的分类、中转

为了对生活垃圾进行很好的处理和利用，就必须对它们进行分类。针对不同的类别采取不同的处理方式。垃圾分类是指按照垃圾的不同成分、属性、利用价值以及对环境的影响，并根据不同处置方式的要求，分成属性不同的若干种类。生活垃圾一般可分为四大类：可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾。

可回收垃圾。包括纸类、金属、塑料、玻璃等，通过综合处理回收利用，可以减少污染，节省资源。如每回收1吨废纸可造好纸850千克，节省木材300千克，比等量生产减少污染74％；每回收1吨塑料饮料瓶可获得0.7吨二级原料；每回收1吨废钢铁可炼好钢0.9吨，比用矿石冶炼节约成本47％，减少空气污染75％，减少97％的水污染和固体废物。

厨房垃圾。包括剩菜剩饭、骨头、菜根菜叶等食品类废物，经生物技术就地处理堆肥，每吨可生产0.3吨有机肥料。

有害垃圾。包括废电池、废日光灯管、废水银温度计、过期药品等，这些垃圾需要特殊安全处理。

其他垃圾。包括除上述几类垃圾之外的砖瓦陶瓷、渣土、卫生间废纸等难以回收的废弃物，采取卫生填埋可有效减少对地下水、地表水、土壤及空气的污染。

但是，对垃圾进行分类可不是件容易的事情，成千上万的城市人口每天都产生巨量的垃圾，未来的城市将以现代技术为手段，建立垃圾分类收集和加工处理系统。鼓励城市居民自觉地从垃圾中分出玻璃、金属、织物、废纸、家电、电池、有机垃圾等，并且将不同种类的垃圾放入不同颜色的垃圾箱内。三种颜色不同的垃圾箱，一种颜色的垃圾箱装食品垃圾，一种颜色的垃圾箱装普通垃圾，另一种颜色的垃圾箱装危险垃圾。即使有的居民一时未将垃圾分类也无妨，随着人类计算机技术的发展未来的垃圾箱将实现智能化，具有视觉、嗅觉的功能，智能垃圾桶能够对倒入其中的垃圾进行智能识别，安装在垃圾桶内的探测装置能利用垃圾的某些性质方面的差异，将垃圾分类。例如利用废弃物中的磁性和非磁性差别进行分类；利用粒径尺寸差别进行分类；利用比重差别进行分类等，重力分选、磁力分选、涡电流分选、光学分选等。识别完毕后，通过操控系统，将垃圾自动进行分类。当垃圾快要装满垃圾桶时，智能垃圾桶就会对分类好的垃圾进行压缩打包。

针对人类生活中的食品垃圾和杂草植物垃圾等有机化合物垃圾，将来每个家庭还设立专门的生物垃圾箱。生物垃圾指可降解的有机化合物，如剩余食品、杂草植物等。这种垃圾箱对倒入其中的有机垃圾自动进行分解，变成可以施肥的肥料，城市居民可以处理垃圾的同时，免费自造化肥。

垃圾经过分类处理后，不能一直放在垃圾桶里啊，还需要转运出去，否则城市就成垃圾山了。目前比较先进的中转垃圾的方法是采用管道输送。在瑞典、日本和美国，有的城市就是采用管道输送垃圾，并已经取消了部分垃圾车。这是目前最有前途的垃圾输送方法。智能垃圾箱的下端将与地下管道相连，四通八达的地下管道会将垃圾送往垃圾处理机构，进行回收利用。垃圾处理机构将可重复用的塑料、纸张、橡胶、金属、玻璃等回收送往再生厂，把没有回收价值的高热值垃圾送往焚烧厂焚烧发电，还可以经过深加工，可以制成辅助燃料应用于其他行业；其他的东西可以送去堆肥，其中的有机物经二次发酵后再精处理，变成可应用于园林绿化的有机肥。经过这样处理后，无机物和其他不能回收的垃圾已经大大减量并且无害化，再送往填埋场填埋。

垃圾的资源化

我国是“人口大国”，这就意味着，我们同时是个“垃圾大国”。据有关部门统计，全国每年仅城镇垃圾总量就达1.5亿吨。而对其处理，基本上采取的都是较为原始的“搬家政策”，这不仅转播细菌，污染环境，甚至会破坏生态平衡。同时，较为原始的垃圾处理方法，还使每年因此而丢掉价值高达250亿元的可再生资源。

事实上，垃圾可回收利用的东西很多，如废纸废铁的再生产；一些包装物的再重复多次使用；一些资源进行能源转换（垃圾沼气发电）等，都可以使之成为新的生产要素，重新回到生产和消费的循环中去，即科学合理地处理垃圾。

美国新兴预测委员会和日本科技厅等协会和机构的有关专家预测：在未来三十年间，全球在能源、环境、农业、食品、信息技术、制造业和医学等领域，将出现“十大新兴技术”，其中有关“垃圾处理”的新兴技术被排在第2位。随着这类新兴技术的出现、成熟和产业化，在下个世纪头十年内，发达国家日常生活垃圾中的50%将被科学利用。

利用垃圾发电

“电”在我们现实生活中是必不可少的重要组成部分。没有“电”的生活是不可想象的。我们知道目前“电”主要是通过煤的燃烧，在燃烧过程中将锅炉中的水加热为高压水蒸气，再由高压水蒸气推动蒸汽轮机高速转动，通过联轴带动发电机发电。发出的“电”通过变压器送到输电线路再经过变压器将电压变为用户使用的电压等级，联结到各种用电器上使之运行。

据国家资源部门介绍，我国的煤炭储量只有40~50年的开采期。过了40~50年我国煤炭资源就枯竭了。我们将要面临无“电”的日子。我们没法想象没有了“电”，我们的世界将是什么样子。我们的周围将是一片漆黑，没有电话，没有电视，机器不能运转，信息不能传送，等等，所以没有了“电”，我们的生活将会变得多么可怕。它又将我们推到远古的过去。所以，我们必须开发新能源。

事实上，世界各国都在面临这个严峻的事实。各国科学家包括我国的科学家在内都在研究如何解决将来煤炭资源用竭之后的发电问题，以解决人们生活中不可缺少的“电”。

目前，除了利用原子能发电和可再生能源（水能、风能、太阳能、地热能、海洋能、生物质能）发电外，还研究利用垃圾发电。垃圾发电既清洁了我们的环境，又对生活垃圾进行处理。

欧洲议会专门批准了一系列文件，要求欧盟各国的垃圾填埋气体必须收集利用；奥地利、瑞典、法国对废旧回收先后制定法律法规，促使垃圾回收成为一种新的产业并得到蓬勃发展；瑞士、丹麦利用垃圾焚烧发电已占垃圾处理量的65%~75%；20世纪末，美国已有259个垃圾填埋场回收发电，装机容量超过750万千瓦；日本从废品中回收的铜占全国铜需求量的80%。

而就垃圾发电而言，其带来的利润也相当可观。目前对发电来说，一吨煤产生的热量是7000~8000大卡，垃圾只有3000大卡左右，垃圾发电在热值上无法与煤炭相比，但跟煤炭每吨500~600元的成本比起来，垃圾几乎不需要成本，这就让垃圾发电的利润回报显得十分优厚。就当前来看，美国每吨垃圾转换的电能在500~750千瓦左右，而在中国也已经达到400~500千瓦的转换。垃圾发电所带来的净利润在7%~9%左右。

利用垃圾发电主要的方法是焚烧发电。焚烧是一种对城市垃圾进行高温热化学处理的技术，将垃圾作为固体燃料送入炉膛内燃烧，在800℃～1000℃的高温条件下，垃圾中的可燃组分与空气中的氧进行剧烈的化学反应，释放出热量并转化为高温的燃烧气，然后再转化为电能。垃圾焚烧技术在西方发达国家已有很长的发展历史，最先利用垃圾发电的是德国和法国。近几十年来，美国和日本在垃圾发电方面的发展也相当迅速，处于世界领先行列。中国在垃圾焚烧技术的研究、开发和应用方面起步较晚，相比之下，中国的垃圾焚烧设备的设计、生产和应用的水平和规模与发达国家的差距还很大，但是潜力巨大，前景广阔。

2002年，中国共有660个城市，年垃圾清运量为1.365亿吨，考虑垃圾的平均热值4200千焦/千克，则垃圾作为能源资源年总量为573太焦。根据国家环保总局预测，2010年中国城市垃圾年产量将为1.52亿吨，2015年和2020年将分别达到1.79亿吨、2.1亿吨。根据专家估计，2005年大中城市垃圾中有机物含量将达到70%以上，含水率在50%左右，并配合垃圾分类等措施，到2010年大中城市的生活垃圾基本能够达到直接焚烧的要求，届时能够达到这一要求的垃圾如考虑占总量的50%的话，热值按5000千焦/千克计算，则垃圾能源资源总量为760太焦，可利用量380太焦，可利用的垃圾发电装机潜力为2500兆瓦，提供电力约18太瓦时；2020年如考虑同样的比例，垃圾能源资源总量为1050太焦，可利用量525太焦，可利用的垃圾发电装机潜力为3450MW，提供电力约25TWh。据了解，到目前为止，已有深圳、上海、珠海等15个城市的20座垃圾焚烧发电厂建成并投入运行，而有每天焚烧1000吨垃圾发电规划的城市就有数十座之多。因此垃圾焚烧发电从资源角度来说潜力很大。

另外一种利用垃圾发电的技术就是，垃圾沼气发电。这种就是将有机物集中放在沼气池中进行发酵产生能燃烧的沼气，然后输送到电厂进行发电，发酵完的有机物可以当成肥料，真是一举两得。

垃圾发电将环境保护和节约能源有机地结合起来，因而将有很好的发展前景。

把垃圾转变成肥料

城市生活垃圾中的有机物成分比如剩菜剩饭等，既不能用于重复使用又不能用于发电，因为它们的燃烧值很低，水分很大，即便如此，我们也不能将它们倒掉，这样会滋生各种细菌和苍蝇、蚊子之类，对城市环境会造成破坏。目前人类对于这种垃圾主要是采用堆肥的方式进行发酵处理，堆肥处理方法是将混合垃圾进行静态发酵生产堆肥。堆肥适于乡村农家肥生产而非城市垃圾产业化处理。其缺点是有机物堆腐时间长，一般需3周至1个月，堆积污染严重，苍蝇、蚊子孳生，严重污染周边环境，给当地卫生防疫带来极大隐患。有机物降解不彻底，处理不充分，残留物仍会造成垃圾污染。有机物堆肥产品杂质多，而且对重金属等有害物质不能有效分离，长期使用堆肥产品，会造成土壤表面沉积，破坏土壤，危害农作物。

随着人类生物技术的迅速发展，人类将把微生物技术广泛地应用到有机垃圾肥料化处理的过程之中。微生物垃圾处理技术是在餐厨有机垃圾中加入微生物固菌发酵剂，让有益菌“吃垃圾”，我们吃剩的饭，细菌接着吃，细菌吃掉的餐厨垃圾变成一袋袋淡黄色的粉末，这种粉末就是高能量的有机肥料。袋子里还有细菌吃不掉的骨头、塑料袋、筷子。这些处理不掉的垃圾仅占餐厨垃圾总量的2%～3%。

在这个“化腐朽为神奇”的工程中功劳最大的是微生物技术，把复合微生物菌撒到垃圾上，经过6~8小时，在一定温度湿度的作用下，复合微生物菌就能吃干净垃圾，将动植物蛋白全部转化为菌体蛋白。这种菌体蛋白既可以做饲料，又可以做肥料，可真正实现变废为宝。

利用微生物技术实现垃圾处理的无害化达到100%、资源化95%。今年北京奥运会期间与运动员餐厅一墙之隔的微生物垃圾处理站就是将餐厨垃圾就地处理，实现了垃圾无运输、气味零排放。据介绍，很多城市的市长都参观过奥运会垃圾处理站，称其跳出了“将一种垃圾形式转化为另一种垃圾形式”的怪圈。同时，还取得了另一种良好的效果。比如，微生物菌剂不断对土壤进行改良，提高土壤有机质含量，平衡土壤酸碱度。这些虽然无法用价钱衡量，但科学研究证明，土壤中每平方米的有机质提高0.1%就可以减少2.25吨二氧化碳排放量。据此推算，如果2000多平方千米的果菜基地都采用这种微生物垃圾处理技术，每年可以减少800万吨的二氧化碳排放量，这样“沃土工程”的实现将不再遥远。

未来的每个城市家庭中都会有这种运用了微生物处理技术的小机器，人们用餐后把剩菜剩饭喂到小机器里，这台小机器吐出来的是可供家庭花园使用的袋装肥料，“这太神奇了！”未来的城市居民将摆脱剩菜剩饭等有机垃圾带来的烦恼。

1、堆肥法

堆肥工艺是使垃圾中的有机物,，在微生物作用下 ，进行生物化学反应 ,最后形成一种类似腐。

2、堆肥法

堆肥工艺是使垃圾中的有机物, 在微生物作用下 ，进行生物化学反应 ，最后形成一种类似腐殖质土壤的物质, 用作肥料或改良土壤。

3、热解法

热解法是有机物在无氧或缺氧条件下的高温加热分解技术 ,利用热能使高分子物化合断裂,大分子量有机物转化为小分子可燃气体( 氢气 、CH 4 、CO等) 、 液体燃料( 甲醇 、 丙酮 、 焦油等) 和焦炭的过程。

4、焚烧法

城市垃圾焚烧可以达到热能回收、减容、减重、高温灭菌等目的, 具有明显的环境保护和资源利用方面的优势。

扩展资料:

古代的垃圾处理:

据典籍记载，早在先秦时期，城市已经颇具规模，人口开始密集，当时的统治者制定了相当严格的法令。

唐代为了处理垃圾问题，国家颁布了相应的法规，其严格程度不逊于先秦。据《唐律疏议》记载，在街道上乱扔垃圾的人，会被处罚六十大板。

如果执法者纵容市民乱扔垃圾的行为，也会被一起处罚。唐朝时还出现了以回收垃圾、处理粪便为职业的人，有人以此致富。

宋代为了管理城市的环境卫生，设置了专门的机构：街道司。街道司下有专职的环卫工人，据《梦梁录》的记述，其职责包括洒扫街道、疏导积水、整顿市容。

像开封、临安这样的大城市，每天早上都会有几百个环卫工人打扫街道，处理垃圾。

参考资料来源:百度百科-生活垃圾处理