农业固体废物综合利用技术

胡淞元 王柏一

摘 要：我国是农业生产大国，但由于技术、资金等原因，大部分农作物秸秆、稻壳等得不到有效的利用，被当作农业废弃物废弃，造成了严重的污染和资源浪费。生物质能源是目前世界上应用最广泛的可再生能源，稻壳是其中的一类，常见的稻壳应用领域有稻壳发电技术、制备活性炭、建筑材料中的应用、在橡胶制备中的应用、在制备水玻璃和白炭黑中的应用、在吸附剂领域中的应用。开展生物质资源化综合利用，既开发了可再生资源，又保护了环境。

关键词：生物质;稻壳;固体废物;可再生能源;综合利用

0 引言

随着大量使用煤炭、石油、天然气等不可再生的资源，世界能源短缺现象加剧，可再生能源逐渐被人类认识并得到广泛应用，其中生物质能源的消费总量仅次于前三种能源，它也是唯一可循环、可再生的碳源。我国生物质固废的主要特点为量大、分布广，每年各类农作物类废弃物（如米糠、秸秆等）的理论回收资源量应为8.20亿吨，但受到回收技术不成熟、天气多变等因素的影响，回收利用率非常低。农业固体废弃物随意堆砌，使资源造成了浪费，既污染环境也带来了一定安全隐患。农业固体废物资源化的综合开发与利用，既消费掉各类农业废弃物，节省挤占的大量土地，又保护了环境。对国家能源结构调整，改善生态环境，促进社会经济的发展具有重大意义。

1.生物质的综合利用技术

现将生物质的综合利用归纳总结，稻壳发电技术的应用、制备活性炭、建筑材料中的应用、在橡胶制备中的应用、在制备水玻璃和白炭黑中的应用、在吸附剂领域中的应用。

1.1稻壳发电技术的应用

稻壳的主要有机成分包括木质素、纤维素、戊聚糖、灰分和其它有机物等。由于稻壳容易被燃烧，可燃成分达到一半以上，所以可以作为能源燃料，与传统煤炭燃烧热值进行比较，结果表明，稻壳的发热量可达12.5-14.6MJ/Kg，2t稻壳的热能就相当于1t标准煤[1]。通过测定其含硫量极低，稻壳燃烧时基本上无硫化物产生，都是以二氧化碳和水蒸气的形式排放量到空气中对环境的污染近似于零。稻壳发电技术的广泛应用，不但为企业增加经济效益，而且又解决了环境污染问题。

1.2制备活性炭的原料及应用

活性炭的主要特征是“疏松多孔”，由于具有的结构特征，从而决定了活性炭巨大的比表面积和超强的吸附能力[2]。因此得到广泛的应用，其不仅应用于食品和医药的脱色与除味、制作防毒面具，还可以应用在工业污水处理等领域。

1.3在建筑材料中的应用

稻壳灰是指稻壳发电中被遗留下来残渣。稻壳灰，其主要成分是SiO2。约占稻壳总体的20%左右，其中含有60%～95% SiO2，其余为未燃烧的碳，另外还有1%～2% K2O金属氧化物。稻壳灰中硅氧化物是以无定形的形式存在的。由于稻壳灰与传统制备建筑材料骨料的化学组成、性能基本一致。因此选用稻壳灰作为添加剂与传统骨料混合，提高相应性能，应用于制备稻壳灰混凝土、稻壳灰水泥，也可用于制备涂料、耐火砖等领域，使其性能得到一定改变和提高[3-5]。

1.4在橡胶制备中的应用

稻壳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业填料，可改善高聚物的性能，具有一定的补强作用，而且对改性胶料来说，添加稻壳灰之后的硫化性能无任何不良影响。将胶料改性过后，在将稻壳灰填充到EPDM中，胶料的门尼粘度减小，使加工更加便捷。经过改性填充后的高聚物，明显改善橡胶的一些性能被人们广泛推广及应用[6]。

1.5在制备水玻璃和白炭黑中的应用

对稻壳灰中的SiO2进行生物提纯之后，不在含有有害的重金属物质，特别适用于牙膏、食品生產、生物制药和化妆品等与人类生活息息相关的领域。国外早有人做稻壳制备白炭黑的相关研究工作。通常事先将稻壳焚烧后，将生成的稻壳灰与一定浓度的碳酸钠水溶液混合煮沸反应一段时间，经过一系列物理加工方法，通过高温将滤液浓缩后，得到水玻璃产品，再用强酸类溶剂与水玻璃进行中和反应，并再次进行洗涤、干燥等过程，最后得到纳米级的白炭黑产品[7，8]。

1.6在吸附剂领域中的应用

稻壳灰在电子显微镜下观察，其颗粒结构为整齐排列的蜂窝状，这种蜂窝状结构的骨架主要由二氧化硅和少量钠盐钾盐组成，在骨架中间的蜂窝内填充着无定型碳，具有很强的吸附能力，其吸附效果比单一结构的硅酸盐要强得多。因此具有吸附能力强的特征，可作为主要的吸附原材料。活性炭制备的吸附剂主要对废水中的重金属离子起到吸附去除作用，如Cr2+、Hg2+、Pb2+、Cd3+、Zn2+，也能对一些染料和有机物中的有害气体进行吸附。鉴于稻壳灰具有吸附性，原料来源广泛，价格低廉，易于加工，而且还可以用来提高油品的质量和产量，降低企业生产成本，增加企业的效益，逐渐被广泛的应用和推广[9]。

2 结语

生物质的综合利用前景巨大，以上这些应用可以单独使用，也可以联合使用，

因此随着环保意识的不断增强，生物质的综合开发利用会具有很好的发展前景和投资前景变得越来越广。

参考文献

[1]谌旭东.稻壳直接燃烧特性分析及试验研究[D].哈尔滨工业大学，2009.

[2]杨永红，张冬梅.稻壳活性炭的制备及其对CO2的吸附分析[J].工业技术与职业教育，2018（04）：12-14.

[3]高汉忠，叶慧海，杨满宏.稻壳水泥混凝土混凝土[J].混凝土，1996，（3）：41-43.

[4]蔡希高.稻壳、稻壳灰在建筑上的应用[J].广西科学院学报，1999，15（4）：190-195.

[5]王昌义，赵翠华，王家顺.稻壳灰水泥和混凝土的研究[J].混凝土，1991，（2）：27-34.

[6]山下义裕，川端季雄，长冈宣雄.关于稻壳炭用作橡胶补强材料的研究[J].那洪东译，世界橡胶工业，2002，29（1）：41，43-46.

[7]徐星汉.利用稻壳灰制取水玻璃和活性炭[J].粮食与饲料工业，1988，（3）：44-45

[8]卫延安，朱永义，朱春山.提高稻壳灰制备活性炭、白炭黑质量的方法研究[J].郑州工程学院学报，2003，24（1）：61-63

[9] 张松梅，李立清.谷壳灰吸附水中汞的实验探讨[J].江苏环境科技，1999，12（4）：4-5.

（作者单位：1.沈阳化工大学;2.沈阳化工大学）