废弃生物质的开发利用

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1、万方数据新能源一2000．22(4)一34～38废弃生物质的开发利用白鲁刚颜涌捷(华东理工大学能源化工系，匕海200237)摘要评递了利用废弃生物质资源的重要一l生．列出了国内外现有的开发利用手段，详细阚逆T生物降解和热化学转化等新技术赶势。关键词废弃生轴蜃生物降解热化学转化0引言能源是工农业发展、社会进步不可缺少的物质基础，对于急需增强综合国力的发展中国家，能源更是关系到国计民生的大事。据专家预测，地球上蕴藏的可开采利用的煤和石油等化石能源将分别在200年和30～40年以内耗竭，而天然气按储采比也只能用60年‘“。因此，能源短缺问题将成为长期困扰人类社会发展的主要问题

2、之～。我国是一个相对富煤缺油的国家，煤的消费量占一次性能源消费总量的75％以上。根据我国的国情，国内外专家一致认为在未来的50年内，中国以煤炭为主的能源结构将不会改变，而且煤炭在未来的能源系统中的地位将更为重要oj。预测到本世纪末，我国的能源需求总量将达到17～20亿吨标准煤(90年代初为10亿吨)。然而，即便花大力气在比较顺利的情况下发展能源工业，到2000年能源供应总量也只能达到约14亿吨标准煤，能源的需求仍将有比较大的缺口【“，因此，寻找、开发新型能源迫在眉睫。另～方面，我国是一个农业大国，每年将产生大量的秸秆、稻壳和人畜禽粪便；同时，数量惊人的城市垃圾中也含有相

3、当部分的纸和木屑。这些均为可再回收的废弃生物质，如能加以利用，不但可以缓解能源紧张，还能保护环境，节约有限的自然资源，一举两得。1国内外现有的废弃生物质处理利用手段·34·人们意识到回收利用废弃生物质在能源和环境方面的重要性，不断采用新技术和新措施来处理和利用废弃生物质。废弃生物质处理、资源化现状和发展趋势见表1D一。以下将简述废弃生物质的处理和利用方法。我国广为应用的处理方法，目前基本上是露天堆放法和填埋法。土地填埋是最终处理废弃生物质的一种方法，其实质是将废弃生物质铺成一定厚度的薄层，加以压实，并覆盖土壤。这种处理技术在国外得到广泛的应用，主要分为一般填埋和卫生填埋

4、两种，前者破坏环境、污染空气和水源，已限制使用。现行的填埋方法以后者为主。国外除了露天堆放法和填埋法，用得较多的处理方法还有焚烧法。废弃生物质焚烧的目的是使可燃性废弃生物质在高温下与空气中氧发生燃烧反应，将固体废弃生物质经济有效地转变成燃烧气体和少量稳定的残灰。简而言之，焚烧的目的侧重于废弃生物质的减容和残灰的安全稳定化．这和以加热为目的燃料燃烧不同。焚烧法的优点在于能迅速且大幅度地减少可燃性废弃生物质的容积，彻底清除有害细菌和病毒，破坏毒性有机物．并可回收热能；其缺点是容易造成二次污染，投资及管理费用高。为了减少二次污染，要求焚烧过程必须设有控制污染的设施和复杂的测试

5、仪表．这又提高了处理费用。目前，美国约】o％的城市垃圾用这种方法处理n]。尽管这些焚烧设备装有控制大万方数据气污染的装置．如干或湿的气体洗涤器．用于除去酸性气体、静电沉淀，过滤器可以除去粉尘，但仍然存在严重的环境污染问题。通常采用的焚烧炉有床式焚烧炉、撒步(空间)焚烧炉、充填层焚烧炉、机械炉和流化床焚烧炉等。目前采用较多的是机械炉，其发展方向是流化床焚烧炉，这种焚烧炉具有以下优点：①燃烧完全；②可燃烧成分复杂的废弃生物质；③可有效回收热量；④可减少废气量；⑤可同时脱除HCI；⑥构造简单。流化床焚烧炉最明显的缺点是压力损失(或动力消耗)大。表1废弃生物质处理、资源化现状和

6、发展趋势2废弃生物质资源再利用技术的新趋势要充分回收利用废弃生物质，仍需开发新的再利用技术。城市固体垃圾由有机、无机和水分三部分组成，其中有机部分主要由术质纤维奈类物质组成。有85％的城市固体垃圾(干基)是可燃的和可转化为液体燃料的。除了城市固体垃圾中的有机部分外，农业残留物(如甘蔗渣、玉米棒子和秸秆等)、动物粪便以及造纸厂、木工厂的废弃物等，皆含有相当部分的木质纤维紊类物质。废弃生物质中的木质纤维奈类物质主要由半纤维素、纤维紊和木质紊组成。具体组成随生物质的不同而变化，多数生物质含有15％～25％半纤维素、30～45％纤维素和5％～20％木质素。根据废弃生物质的组成特

7、征，其转化技术可分为两大类：一是生物转化技术，二是热化学转化技术。下面分别对几种主要的废弃生物质转化技术做简要介绍。2．1生物降解生物降解是固体废弃生物质处理方法中高效而经济的方法之一，有几个方面已比较成熟。2．1．1有机垃圾的堆肥化主要用于城市垃圾、农林牧渔业和食品加工业的废物。堆肥化方法有露天堆肥法、快速堆肥法及半快速堆肥法，以快速堆肥法最为先进，特别适用于垃圾产生量大的城市。在场地容易保证、恶臭不太受重视的地方可采用露天堆肥法(堆积高度1，2～1．8米，堆宽1．8～3．0米，每周翻堆1～2次)。但快速堆肥也需要大的场地贮存堆肥。最近