农业固体废弃物资源化利用技术研究进展及展望

董雪云+张金流+郭鹏飞

摘 要：该文简述了农业固体废弃物的特点，分析了我国农业固体废弃物的资源化潜力，综述了国内外农业固体废弃物在沼气干发酵技术、综合堆肥技术和生物液体燃料技术等资源化利用技术方面的研究进展和应用情况。并结合我国经济、社会的发展目标，对农业固体废弃物资源化利用技术进行了展望。

关键词：农业固体废弃物；资源化利用；展望

中图分类号 X71 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2014）18-86-04

农业固体废弃物是指农业生产、农产品加工、畜禽养殖和农村居民生活排放的废弃物，如植物秸秆、畜禽粪便等。中国是一个人口大国和农业大国，随着社会经济的快速发展，农村的生产和生活水平不断提高，农业固体废弃物也越来越多。目前，我国已经成为世界上农业固体废弃物产出量最多的国家，而绝大多数废弃物没有被作为一种资源利用，被随意丢弃或者排放到环境中，使一部分“资源”变成“废弃物”，对生态环境造成了极大的影响[1]。国内外实践表明，农业固体废弃物的资源化利用和无害化处理，是控制农业污染、改善农村环境、发展循环经济、实现农业可持续发展的有效途径之一[2]。因此，针对我国农业固体废弃物的资源化潜力，结合国内外农业固体废弃物资源化利用技术，从而有效地将农业固体废弃物资源化利用是可行的。

1 农业固体废弃物的特点和资源化潜力

1.1 农业固体废弃物的特点 农业固体废物的特点[3]包括：（1）元素组成上除C、O、H三元素的含量高达65%～90%外，还富含有N、P、K、Ca、Mg、S等多种元素；（2）化学组成上既包括天然高分子聚合物及其混合物，如纤维素、半纤维素、淀粉、木质素等，又有天然小分子化合物，如氨基酸、生物碱、单糖、激素、抗生素、脂肪酸等；（3）物理性质表现为表面密度较小、韧性大、抗拉、抗弯、抗冲击能力强等特点。

1.2 农业固体废物的资源化潜力

1.2.1 农作物秸秆 我国是农业大国，秸秆资源非常丰富。据统计，2009年全国农作物秸秆理论资源量为8.20亿t[4]（风干，含水量为15%），其中稻草、麦秸和玉米秸三大农作物秸秆分别为2.05亿t、1.5亿t、2.65亿t，约占资源总量的75.6%，农作物秸秆折标煤总量为4.04亿t（表1）。

表1 2009年我国不同农作物的秸秆产量

[农作物

品种＼&秸秆年产量

（亿t）＼&占总资源量的比例（%）＼&折标煤量

（亿t）＼&稻＼&2.0500＼&25＼&0.8795＼&麦＼&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＼&0.1977＼&豆类＼&0.2726＼&3.3＼&0.1480＼&薯类＼&0.2243＼&2.7＼&0.1090＼&其他＼&0.8710＼&10.6＼&0.4233＼&合计＼&8.20＼&100＼&4.04＼&]

注：标准折算系数据系数根据《中国能源统计年鉴》中的《各种能源折标准煤系参考系数》。

1.2.2 畜禽粪便 近年来，随着我国经济的快速发展和人们生活质量的不断提高，对畜禽产品的需求量也在不断增加，这使得畜禽养殖模式不断从散养向规模化、集约化养殖转变，促使集约化、规模化养殖业迅猛发展。但与此同时，畜禽粪便的产生量也在逐年增加，据统计，2012年我国畜禽粪便年产量约12.69×108t，其中牛粪7.55×108t，猪粪4.19×108t，羊粪0.51×108t，家禽粪0.44×108t，折算为标煤年产能分别为：3 841万t、3 593万t、651万t、1 345万t，总量达9 430万t（表2）。

表2 2012年我国主要畜禽的粪便量[5]

[畜禽

种类＼&体重

（kg）＼&饲养出

栏周期

（d）＼&一昼夜排粪量

（kg/头）＼&一年排

粪量

（t/头）＼&年饲养

数量

（万头/a）＼&粪便资

源量

（万t/a）＼&粪便

收集

系数＼&粪便可

开发量

（万t）＼&a.干物

质含量（%）＼&b.标煤

折算

系数＼&c.标准量

（标煤，

万t）＼&标准量

合计（标煤，万t）＼&牛＼&500＼&365＼&20＼&7.3＼&10343＼&75504＼&0.60＼&45302＼&18＼&0.471＼&3841＼&9430＼&猪＼&50＼&150＼&4＼&0.6＼&69789＼&41873＼&1.00＼&41873＼&20＼&0.429＼&3593＼&羊＼&＼&＼&＼&0.18＼&28504＼&5131＼&0.3＼&1539＼&80＼&0.529＼&651＼&家禽（肉鸡）＼&1.5＼&60＼&0.1＼&0.006＼&726438＼&4359＼&0.60＼&2615＼&80＼&0.643＼&1345＼&]

注：标准折算系数据系数根据《中国能源统计年鉴》中的《各种能源折标准煤系参考系数》。

综上所述，我国农业固体废弃物具有巨大的资源化潜力，将这些废弃物通过合理的资源化利用技术转化为资源，为人类所利用，有利于解决因农业、畜牧业快速发展带来的环境污染和资源浪费等问题，这对于实现农业循环经济的发展，促进“三农”问题的解决，推进社会主义新农村建设等都具有重要的现实意义。

2 国内外农业固体废弃物资源化利用技术研究进展endprint

近几年在全球范围内都提出了实现循环性社会的目标。处理农业固体废弃物的基本原则是所谓的“4R”原则，即减量化（Reduce）、再利用（Reuse）、再循环（Recycle）、无害化（Harmless）。随着废弃物种类和总量的急剧增加，农业固体废弃物资源化利用技术已成为国内外研究的焦点。世界各国运用先进工程技术在废弃物的肥料化、饲料化、能源化、基质化等方面进行了技术水平的提高，使技术向规模化、稳定化、机械化、专业化、高效化、无害化的深度发展。本文主要从沼气干发酵技术、综合堆肥技术以及生物液体燃料技术等方面介绍了国内外农业固体废弃物资源化利用技术的研究进展。

2.1 沼气干发酵技术 沼气干发酵又称固体厌氧发酵，是以畜禽粪便、秸秆等有机固体废弃物为原料，在干物质浓度为20%以上的条件下，利用厌氧菌将废弃物分解为CH4、CO2等气体的发酵技术，它是处理有机废弃物资源化的有效途径。

2.1.1 沼气干发酵影响因素研究 在干发酵过程中，CH4不断生成，导致原料的C/N比不断下降，因此进料时的C/N比可适当调高些，研究表明，C/N比在20∶1～30∶l是最适于沼气干发酵。农业固体废弃物化学组成含有纤维素、半纤维素、木质素，这些成分在自然条件下很难分解，采取适当的预处理，可有效提高产气率以及原料的利用率，常见的预处理方式有破碎[6]、热处理[7]、酸碱处理[8]等。对于不同的发酵原料干物质浓度会有所不同，冷成保[9]等研究暗河式生活垃圾干发酵处理指出较理想的干物质浓度是25%～30%；石利军等[10]以牛粪秸秆为原料，在C/N比=25～30，T=36℃条件下研究干物质浓度对厌氧发酵产沼气影响，结果表明10%的干物质浓度产沼气效果最好；厌氧干发酵温度一般在中温（30～45℃）条件下产气较好。Fatma A等[11]在37℃、55℃及65℃条件下对鸡粪进行批量式干发酵试验，结果发现，在55℃及65℃进行的发酵样品中没有检测到甲烷，而在37℃条件下，培养254d，达到了很好的产气效果；pH对生物体内各种酶的活性有一定的影响，在中性条件下更适合菌的生长，促进沼气的产生[12]；通过搅拌可实现微生物和底物的有效接触，促进传质、传热效率，从而提高沼气消化效率[13]。国外许多国家在沼气发酵过程中设置混合搅拌装置[14]，搅拌方式有气体搅拌、水利搅拌、机械搅拌，搅拌模式分为连续搅拌和间歇式搅拌。

2.1.2 沼气干发酵装置研究 德国于20世纪90年代就进行间歇式沼气干发酵技术装备研发。目前欧洲主要采用4种沼气干法发酵工艺，即Dmnco竖式推流发酵、Valorga竖式气搅拌、Kompogas卧式推流发酵和Lingle—KCA卧式推流发酵，这4种工艺已经实现商业化运作。我国起步较晚，在21世纪初才开始干厌氧发酵反应器的研究。韩捷等[15]研制出新型沼气干法发酵反应器—覆膜槽生物反应器（Membrane Covered Trough bioreactor，简称MCT），并开发出规模化的沼气干发酵技术和成套装置。经测试，1个MCT反应器单元最高日产气量为86m3，沼气发酵期平均日产气量54.8m3，容积产气率0.598m3/m3·d，沼气甲烷含量55%～60%。该项技术在工程上解决了沼气干发酵进料难的问题，便于管理，节约用地，提高了经济性和实用性。

2.2 综合堆肥技术 世界各国对农业固体废弃物的堆肥处理技术研究主要包括：堆肥工艺中的因素、不同废弃物的综合堆肥技术等。

2.2.1 堆肥过程中的影响因素研究 堆肥过程受许多环境因子的影响[16]，如C/N比、水分、氧气浓度、粒度、pH值、温度等。表3列出了一些堆肥参数的合理范围和优先范围，这些数值可能根据堆肥原材料的不同而有所变化。

表3 堆肥工艺中的因素

[因素＼&合理范围＼&建议范围＼&C/N＼&20∶1～40∶1＼&25∶1～30∶1＼&水分＼&40%～75%＼&50%～60%＼&氧气浓度＼&大于5%＼&远大于5%＼&粒度＼&3～12mm＼&适当调整＼&pH＼&5.5～9.0＼&6.5～8.0＼&温度＼&50～65℃＼&55～60℃＼&]

2.2.2 综合堆肥技术 传统的堆肥是在粪便处理过程中添加稻草、树叶等容易分解的材料作为调理剂或膨胀剂，然后用于农作物。然而，随着我国经济的快速发展，农业固体废弃物的排放量不断增加，成分日趋复杂，为提高固体废弃物的处理效率，人们不再局限于单一的、传统的堆肥处理技术，而是将不同的技术有机结合逐步向多元化发展。如蚯蚓堆肥的对象[17]有城市生活垃圾、畜禽粪便、农作物秸秆及废渣、有机污泥等，蚯蚓堆肥处理技术是以上述有机废弃物为底物，经蚯蚓消化系统和微生物共同作用将有机物分解。高温快速堆肥技术与蚯蚓堆肥技术相结合可有效地解决高温快速堆肥过程中因处理时间短，腐熟度达不到，产品需进一步处理等问题。普通堆肥与蚯蚓堆肥相结合，具有缩短反应时间、提高堆肥质量、对环境危害小、很好的控制病原菌等优点[18]。实践证明，综合堆肥处理技术不仅能加快堆肥的腐熟过程，更能有效解决堆肥处理过程中的处理率和堆肥应用间的矛盾，从而实现废弃物的减量化、无害化及资源化，是处理农业固体废弃物切实可行的途径。

2.3 生物液体燃料生产技术 化石能源是不可再生能源，人类需要找到可替化石能源的可再生能源。生物液体燃料以麦秆、稻草和木屑等农林废弃物或藻类、纸浆废液为主要原料，使用纤维素酶或其他发酵手段将其转化为生物乙醇或生物柴油的模式，它是可以直接替代石油产品的可再生能源，具有可持续发展潜力，因而受到世界各国的青睐。

2.3.1 生物液体燃料技术发展现状 美国在2007年提出，通过发展生物液体燃料和提高能效等方式使2017年的汽油消费量降低20%，生物液体燃料的使用量达1.8亿t左右；巴西计划扩大燃料乙醇项目，到2015年生产燃料乙醇达3 000万t；欧盟于2008年提出，2020年可再生燃料满足欧盟地区10%的道路交通燃料需求；从2020年起，日本将开始供应E10燃料，到2030年所有车用汽油都将更换成E10燃料；2007年法国每年将有100万t生物柴油产能投入运营，到2009年提高了400万t/a，2010年提高了500万t/a，到2015年将提高700～800万t/a，法国将成为主要的生物柴油生产国[19]；我国已经成为继美国和巴西之后世界第三大燃料乙醇生产国，据报道我国有望在2015年真正实现第二代乙醇商业化。endprint

2.3.2 生物液体燃料生产技术 生物质作为一种可直接转化为液体燃料的可再生能源，其转化技术主要是生化转化技术和热化学转化技术，其中生物质热裂解液化技术是生物质能领域的研究热点。近年来在原料预处理、热解工艺和生物油精制等方面取得了显著进展[20]。Asgher等[21]开发出了一种新的木质素降解酶，用于小麦秸秆前处理生产乙醇，在最优参数条件下，从木质素降解处理后的残余物获得生物乙醇33.5g/L。中国科技大学利用裂解副产物炭粉和可燃气燃烧释放的热量为裂解提供热源，实现了自热式裂解液化，并于2007年在合肥建成了一套生物质裂解液化装置，2008年成功研发了第二代生物质裂解液化技术。徐俊明等[22]开发了一种新的生物质热解油精制方法，并且将生物质热解油加水预分离，得到的水溶性组分和非水溶性组分可分别加以利用。清华大学突破传统的酶法工艺瓶颈，成功研制出转化油脂制备生物柴油的新工艺，产率高达90%以上。赵永腾等[23]提出了更经济、有效的糖化和发酵技术是未来藻类碳水化合物制备生物燃料的研发方向。

3 农业固体废弃物资源化利用技术展望

利用农业固体废弃物制取沼气技术、综合堆肥技术、生物液体燃料技术是其资源化和能源化领域的有效利用途径。沼气干发酵技术能够保证畜禽粪便和农作物秸秆在干物质浓度较高的情况下正常发酵，产生清洁能源，符合我国广大农村地区对优良环境、清洁能源的需要。沼气干发酵技术是一项系统工程，在未来还需由普通型向方便型方式转变，更要向集约型方式转变，最后发展成多元化方式；综合堆肥技术将几种单一的堆肥技术有机结合起来，有效地解决堆肥过程中处理效率和堆肥应用之间的矛盾，具有良好的社会和经济效益；生物液体燃料是可再生能源，不仅能缓解能源紧张和环境压力，还能够促进农业发展、增加农民收入、推进新农村建设，因而在我国拥有巨大的发展潜力。虽然现阶段生物液体燃料工艺复杂、生产效率低、成本高、技术瓶颈有待突破，但是一旦实现商业化生产，将会给我国乃至全球带来巨大的财富，有着良好的发展前景。沼气干发酵产生的沼气用于发电，供给生物液体燃料生产，干发酵过程中产生的沼液沼渣和生物液体燃料产生的残渣可以用于堆肥。总之，这3种技术可以相辅相成共同运用于农业固体废弃物的资源化利用中。

4 结语

农业固体废弃物既是环境污染源，又是生物质资源库。为了减少农业固体废弃物对环境的污染，降低资源化成本，必须提高农业固体废弃物资源化利用率，以促进我国农业循环经济可持续发展，建设资源节约型、环境友好型社会。笔者建议相关政府部门应加强宣传引导，健全和建立农业固体废物的法规和政策体系，加大资金和人才投入；企业或科研单位应加快技术开发与创新，通过技术升级，使农业废弃物得到更高效的利用。

参考文献

[1]孙永明.中国农业废弃物资源化现状与发展战略[J].农业工程学报，2005，21（8）：169-172.

[2]彭靖.对我国农业废弃物资源化利用的思考[J].生态环境学报，2009，18（2）：794-798.

[3]文瑞明.农副产品的综合利用[J].长沙大学学报，1997，11（4）：70-72.

[4]农业部科技教育司.全国农作物秸秆资源调查与评价报告[J].农业工程技术新能源产业，2011（2）：2-5.

[5]中华人民共和国统计局.2013中国统计年鉴[EB/OL]：http：//www.stats.gov.cn/tjsj/2013/indexch.htm.

[6]Svensson Lars Mattias，Bj?rnsson Lovisa，Mattiasson Bo.Enhancing performance in anaerobic high-solids stratified bed digesters by straw bed implementation[J].Bioresource Technology，2006，98（1）：46-52.

[7]Zhikai Zhang，Wangliang Li，Guangyi Zhang，Guangwen Xu.Impact of pretreatment on solid state anaerobic digestion of yard waste for biogas production[J]. World Journal of Microbiology and Biotechnology，2014，30（2）：547-554.

[8]成喜雨，李超，王静，钟成.预处理对秸秆废弃物沼气发酵的影响研究[J].可再生能源，2014，32（4）：524-528.

[9]冷成宝，肖波，杨家宽，等.暗河式生活垃圾干发酵处理研究[J].环境工程，2001，19（4）：45-47.

[10]石利军，黄淼，刘慧芬，等.干物质浓度对牛粪秸秆厌氧发酵产沼气的影响[J].农机化研究，2013，08：208-211，216.

[11] Fatma Abouelenien，Yutaka Nakashimada，Naomichi Nishio.Dry mesophilic fermentation of chicken manure for production of methane by repeated batch culture[J].Journal of Bioscience and Bioengineering，2008，107（3）：293-295.

[12]刘思颖，樊婷婷，陈雄.稻草秸秆干发酵产沼气工艺条件的优化[J].化学与生物工程，2011，27（12）：83-85.

[13]孙孝政，夏吉庆，田晓峰.厌氧消化技术工厂化生产沼气的现状及展望[J].东北农业大学学报，2005，36（1）：109-112.

[14]刘刈，王智勇，孔垂雪，等.沼气发酵过程混合搅拌研究进展[J].中国沼气，2009，27（3）：26-30.

[15]韩捷，向欣，李想.农业废弃物资源化利用新途径—覆膜槽干法发酵沼气工程技术[J].农业工程技术（新能源产业），2008，4：8-11.

[16]唐景春.生物质废弃物堆肥过程与调控[M].北京：中国环境科学出版社，2010.

[17]陈巧燕，杨健，王志强，等.蚯蚓堆肥处理有机废弃物的国外研究进展[J].中国资源综合利用，2006，24（12）：8-10.

[18]NDEGWA P M，THOMPSON S A. Integrating composting and vermicomposting in the treatment and bioconversion of biosolids[J].Bioresource Technology，2001，76（2）：107-112.

[19]李希宏.国内外生物液体燃料发展趋势[J].当代石油石化，2007，15（3）：7-13.

[20]朱锡锋，李明.生物快速热解液化技术研究发展[J].石油化工，2013，42（8）：833-837.

[21]Muhammad Asgher，Fareeha Bashir，Hafiz Muhammad Nasir lqbal.A comprehensive ligninolytic pre-treatment approach from lignocellulose green biotechnology to produce bio-ethanol[J].Chemical Engineering Research and Design，2013.

[22]徐俊明，蒋剑春，吕微，等.生物质热解油中各成分的精制与应用[J].林产化学与工业，2010，30（2）：1-5.

[23]赵永腾，李涛，徐军伟，等.微藻碳水化合物生产生物燃料的研究进展[J].化工进展，2014，04：878-882，920.

（责编：张宏民）endprint

2.3.2 生物液体燃料生产技术 生物质作为一种可直接转化为液体燃料的可再生能源，其转化技术主要是生化转化技术和热化学转化技术，其中生物质热裂解液化技术是生物质能领域的研究热点。近年来在原料预处理、热解工艺和生物油精制等方面取得了显著进展[20]。Asgher等[21]开发出了一种新的木质素降解酶，用于小麦秸秆前处理生产乙醇，在最优参数条件下，从木质素降解处理后的残余物获得生物乙醇33.5g/L。中国科技大学利用裂解副产物炭粉和可燃气燃烧释放的热量为裂解提供热源，实现了自热式裂解液化，并于2007年在合肥建成了一套生物质裂解液化装置，2008年成功研发了第二代生物质裂解液化技术。徐俊明等[22]开发了一种新的生物质热解油精制方法，并且将生物质热解油加水预分离，得到的水溶性组分和非水溶性组分可分别加以利用。清华大学突破传统的酶法工艺瓶颈，成功研制出转化油脂制备生物柴油的新工艺，产率高达90%以上。赵永腾等[23]提出了更经济、有效的糖化和发酵技术是未来藻类碳水化合物制备生物燃料的研发方向。

3 农业固体废弃物资源化利用技术展望

利用农业固体废弃物制取沼气技术、综合堆肥技术、生物液体燃料技术是其资源化和能源化领域的有效利用途径。沼气干发酵技术能够保证畜禽粪便和农作物秸秆在干物质浓度较高的情况下正常发酵，产生清洁能源，符合我国广大农村地区对优良环境、清洁能源的需要。沼气干发酵技术是一项系统工程，在未来还需由普通型向方便型方式转变，更要向集约型方式转变，最后发展成多元化方式；综合堆肥技术将几种单一的堆肥技术有机结合起来，有效地解决堆肥过程中处理效率和堆肥应用之间的矛盾，具有良好的社会和经济效益；生物液体燃料是可再生能源，不仅能缓解能源紧张和环境压力，还能够促进农业发展、增加农民收入、推进新农村建设，因而在我国拥有巨大的发展潜力。虽然现阶段生物液体燃料工艺复杂、生产效率低、成本高、技术瓶颈有待突破，但是一旦实现商业化生产，将会给我国乃至全球带来巨大的财富，有着良好的发展前景。沼气干发酵产生的沼气用于发电，供给生物液体燃料生产，干发酵过程中产生的沼液沼渣和生物液体燃料产生的残渣可以用于堆肥。总之，这3种技术可以相辅相成共同运用于农业固体废弃物的资源化利用中。

4 结语

农业固体废弃物既是环境污染源，又是生物质资源库。为了减少农业固体废弃物对环境的污染，降低资源化成本，必须提高农业固体废弃物资源化利用率，以促进我国农业循环经济可持续发展，建设资源节约型、环境友好型社会。笔者建议相关政府部门应加强宣传引导，健全和建立农业固体废物的法规和政策体系，加大资金和人才投入；企业或科研单位应加快技术开发与创新，通过技术升级，使农业废弃物得到更高效的利用。

参考文献

[1]孙永明.中国农业废弃物资源化现状与发展战略[J].农业工程学报，2005，21（8）：169-172.

[2]彭靖.对我国农业废弃物资源化利用的思考[J].生态环境学报，2009，18（2）：794-798.

[3]文瑞明.农副产品的综合利用[J].长沙大学学报，1997，11（4）：70-72.

[4]农业部科技教育司.全国农作物秸秆资源调查与评价报告[J].农业工程技术新能源产业，2011（2）：2-5.

[5]中华人民共和国统计局.2013中国统计年鉴[EB/OL]：http：//www.stats.gov.cn/tjsj/2013/indexch.htm.

[6]Svensson Lars Mattias，Bj?rnsson Lovisa，Mattiasson Bo.Enhancing performance in anaerobic high-solids stratified bed digesters by straw bed implementation[J].Bioresource Technology，2006，98（1）：46-52.

[7]Zhikai Zhang，Wangliang Li，Guangyi Zhang，Guangwen Xu.Impact of pretreatment on solid state anaerobic digestion of yard waste for biogas production[J]. World Journal of Microbiology and Biotechnology，2014，30（2）：547-554.

[8]成喜雨，李超，王静，钟成.预处理对秸秆废弃物沼气发酵的影响研究[J].可再生能源，2014，32（4）：524-528.

[9]冷成宝，肖波，杨家宽，等.暗河式生活垃圾干发酵处理研究[J].环境工程，2001，19（4）：45-47.

[10]石利军，黄淼，刘慧芬，等.干物质浓度对牛粪秸秆厌氧发酵产沼气的影响[J].农机化研究，2013，08：208-211，216.

[11] Fatma Abouelenien，Yutaka Nakashimada，Naomichi Nishio.Dry mesophilic fermentation of chicken manure for production of methane by repeated batch culture[J].Journal of Bioscience and Bioengineering，2008，107（3）：293-295.

[12]刘思颖，樊婷婷，陈雄.稻草秸秆干发酵产沼气工艺条件的优化[J].化学与生物工程，2011，27（12）：83-85.

[13]孙孝政，夏吉庆，田晓峰.厌氧消化技术工厂化生产沼气的现状及展望[J].东北农业大学学报，2005，36（1）：109-112.

[14]刘刈，王智勇，孔垂雪，等.沼气发酵过程混合搅拌研究进展[J].中国沼气，2009，27（3）：26-30.

[15]韩捷，向欣，李想.农业废弃物资源化利用新途径—覆膜槽干法发酵沼气工程技术[J].农业工程技术（新能源产业），2008，4：8-11.

[16]唐景春.生物质废弃物堆肥过程与调控[M].北京：中国环境科学出版社，2010.

[17]陈巧燕，杨健，王志强，等.蚯蚓堆肥处理有机废弃物的国外研究进展[J].中国资源综合利用，2006，24（12）：8-10.

[18]NDEGWA P M，THOMPSON S A. Integrating composting and vermicomposting in the treatment and bioconversion of biosolids[J].Bioresource Technology，2001，76（2）：107-112.

[19]李希宏.国内外生物液体燃料发展趋势[J].当代石油石化，2007，15（3）：7-13.

[20]朱锡锋，李明.生物快速热解液化技术研究发展[J].石油化工，2013，42（8）：833-837.

[21]Muhammad Asgher，Fareeha Bashir，Hafiz Muhammad Nasir lqbal.A comprehensive ligninolytic pre-treatment approach from lignocellulose green biotechnology to produce bio-ethanol[J].Chemical Engineering Research and Design，2013.

[22]徐俊明，蒋剑春，吕微，等.生物质热解油中各成分的精制与应用[J].林产化学与工业，2010，30（2）：1-5.

[23]赵永腾，李涛，徐军伟，等.微藻碳水化合物生产生物燃料的研究进展[J].化工进展，2014，04：878-882，920.

（责编：张宏民）endprint

2.3.2 生物液体燃料生产技术 生物质作为一种可直接转化为液体燃料的可再生能源，其转化技术主要是生化转化技术和热化学转化技术，其中生物质热裂解液化技术是生物质能领域的研究热点。近年来在原料预处理、热解工艺和生物油精制等方面取得了显著进展[20]。Asgher等[21]开发出了一种新的木质素降解酶，用于小麦秸秆前处理生产乙醇，在最优参数条件下，从木质素降解处理后的残余物获得生物乙醇33.5g/L。中国科技大学利用裂解副产物炭粉和可燃气燃烧释放的热量为裂解提供热源，实现了自热式裂解液化，并于2007年在合肥建成了一套生物质裂解液化装置，2008年成功研发了第二代生物质裂解液化技术。徐俊明等[22]开发了一种新的生物质热解油精制方法，并且将生物质热解油加水预分离，得到的水溶性组分和非水溶性组分可分别加以利用。清华大学突破传统的酶法工艺瓶颈，成功研制出转化油脂制备生物柴油的新工艺，产率高达90%以上。赵永腾等[23]提出了更经济、有效的糖化和发酵技术是未来藻类碳水化合物制备生物燃料的研发方向。

3 农业固体废弃物资源化利用技术展望

利用农业固体废弃物制取沼气技术、综合堆肥技术、生物液体燃料技术是其资源化和能源化领域的有效利用途径。沼气干发酵技术能够保证畜禽粪便和农作物秸秆在干物质浓度较高的情况下正常发酵，产生清洁能源，符合我国广大农村地区对优良环境、清洁能源的需要。沼气干发酵技术是一项系统工程，在未来还需由普通型向方便型方式转变，更要向集约型方式转变，最后发展成多元化方式；综合堆肥技术将几种单一的堆肥技术有机结合起来，有效地解决堆肥过程中处理效率和堆肥应用之间的矛盾，具有良好的社会和经济效益；生物液体燃料是可再生能源，不仅能缓解能源紧张和环境压力，还能够促进农业发展、增加农民收入、推进新农村建设，因而在我国拥有巨大的发展潜力。虽然现阶段生物液体燃料工艺复杂、生产效率低、成本高、技术瓶颈有待突破，但是一旦实现商业化生产，将会给我国乃至全球带来巨大的财富，有着良好的发展前景。沼气干发酵产生的沼气用于发电，供给生物液体燃料生产，干发酵过程中产生的沼液沼渣和生物液体燃料产生的残渣可以用于堆肥。总之，这3种技术可以相辅相成共同运用于农业固体废弃物的资源化利用中。

4 结语

农业固体废弃物既是环境污染源，又是生物质资源库。为了减少农业固体废弃物对环境的污染，降低资源化成本，必须提高农业固体废弃物资源化利用率，以促进我国农业循环经济可持续发展，建设资源节约型、环境友好型社会。笔者建议相关政府部门应加强宣传引导，健全和建立农业固体废物的法规和政策体系，加大资金和人才投入；企业或科研单位应加快技术开发与创新，通过技术升级，使农业废弃物得到更高效的利用。

参考文献

[1]孙永明.中国农业废弃物资源化现状与发展战略[J].农业工程学报，2005，21（8）：169-172.

[2]彭靖.对我国农业废弃物资源化利用的思考[J].生态环境学报，2009，18（2）：794-798.

[3]文瑞明.农副产品的综合利用[J].长沙大学学报，1997，11（4）：70-72.

[4]农业部科技教育司.全国农作物秸秆资源调查与评价报告[J].农业工程技术新能源产业，2011（2）：2-5.

[5]中华人民共和国统计局.2013中国统计年鉴[EB/OL]：http：//www.stats.gov.cn/tjsj/2013/indexch.htm.

[6]Svensson Lars Mattias，Bj?rnsson Lovisa，Mattiasson Bo.Enhancing performance in anaerobic high-solids stratified bed digesters by straw bed implementation[J].Bioresource Technology，2006，98（1）：46-52.

[7]Zhikai Zhang，Wangliang Li，Guangyi Zhang，Guangwen Xu.Impact of pretreatment on solid state anaerobic digestion of yard waste for biogas production[J]. World Journal of Microbiology and Biotechnology，2014，30（2）：547-554.

[8]成喜雨，李超，王静，钟成.预处理对秸秆废弃物沼气发酵的影响研究[J].可再生能源，2014，32（4）：524-528.

[9]冷成宝，肖波，杨家宽，等.暗河式生活垃圾干发酵处理研究[J].环境工程，2001，19（4）：45-47.

[10]石利军，黄淼，刘慧芬，等.干物质浓度对牛粪秸秆厌氧发酵产沼气的影响[J].农机化研究，2013，08：208-211，216.

[11] Fatma Abouelenien，Yutaka Nakashimada，Naomichi Nishio.Dry mesophilic fermentation of chicken manure for production of methane by repeated batch culture[J].Journal of Bioscience and Bioengineering，2008，107（3）：293-295.

[12]刘思颖，樊婷婷，陈雄.稻草秸秆干发酵产沼气工艺条件的优化[J].化学与生物工程，2011，27（12）：83-85.

[13]孙孝政，夏吉庆，田晓峰.厌氧消化技术工厂化生产沼气的现状及展望[J].东北农业大学学报，2005，36（1）：109-112.

[14]刘刈，王智勇，孔垂雪，等.沼气发酵过程混合搅拌研究进展[J].中国沼气，2009，27（3）：26-30.

[15]韩捷，向欣，李想.农业废弃物资源化利用新途径—覆膜槽干法发酵沼气工程技术[J].农业工程技术（新能源产业），2008，4：8-11.

[16]唐景春.生物质废弃物堆肥过程与调控[M].北京：中国环境科学出版社，2010.

[17]陈巧燕，杨健，王志强，等.蚯蚓堆肥处理有机废弃物的国外研究进展[J].中国资源综合利用，2006，24（12）：8-10.

[18]NDEGWA P M，THOMPSON S A. Integrating composting and vermicomposting in the treatment and bioconversion of biosolids[J].Bioresource Technology，2001，76（2）：107-112.

[19]李希宏.国内外生物液体燃料发展趋势[J].当代石油石化，2007，15（3）：7-13.

[20]朱锡锋，李明.生物快速热解液化技术研究发展[J].石油化工，2013，42（8）：833-837.

[21]Muhammad Asgher，Fareeha Bashir，Hafiz Muhammad Nasir lqbal.A comprehensive ligninolytic pre-treatment approach from lignocellulose green biotechnology to produce bio-ethanol[J].Chemical Engineering Research and Design，2013.

[22]徐俊明，蒋剑春，吕微，等.生物质热解油中各成分的精制与应用[J].林产化学与工业，2010，30（2）：1-5.

[23]赵永腾，李涛，徐军伟，等.微藻碳水化合物生产生物燃料的研究进展[J].化工进展，2014，04：878-882，920.

（责编：张宏民）endprint