摘 要 隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，山東省鄒平市農業(yè)廢棄物的產(chǎn)生量呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢，但是資源化利用率偏低。為促進鄒平市農業(yè)廢棄物的減量化和資源化高效利用，分析農業(yè)廢棄物資源化利用現(xiàn)狀及存在的問題，提出提升機械化智能分類處理技術、建立綜合利用循環(huán)技術體系、開展高值化產(chǎn)品技術研發(fā)、推廣焚燒發(fā)電和生物制氣技術等對策。

關鍵詞 農業(yè)廢棄物；資源化利用；技術創(chuàng)新；山東省鄒平市

中圖分類號：X71 文獻標志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.03.003

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國農業(yè)生產(chǎn)方式和耕作結構正在發(fā)生重大變化，這使得農業(yè)廢棄物的產(chǎn)生量和種類日益增加，如果不能得到有效利用，不僅會造成資源的極大浪費，也會導致環(huán)境問題。本文主要針對山東省鄒平市內的農業(yè)廢棄物資源化利用現(xiàn)狀和技術短板進行分析，并在此基礎上系統(tǒng)提出相關技術創(chuàng)新與提升策略建議。

1" 現(xiàn)狀

鄒平市位于山東半島南部，是山東省的農業(yè)大市。該市農業(yè)廢棄物主要包括畜禽糞便、秸稈等。隨著現(xiàn)代化農業(yè)生產(chǎn)方式在鄒平市的推廣應用，該地農業(yè)廢棄物的產(chǎn)生量也在穩(wěn)步增加。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2021年鄒平市畜禽養(yǎng)殖規(guī)模達到850萬只，產(chǎn)生畜禽糞便約130萬t。同時，玉米、小麥等糧食作物播種面積15.33萬hm2，產(chǎn)生秸稈量約100萬t；蔬菜水果等經(jīng)濟作物產(chǎn)生廢棄物約60萬t[1]。這些廢棄物中含有豐富的有機物、氮磷鉀等養(yǎng)分，是寶貴的資源。但是目前該市農業(yè)廢棄物資源化利用總體處于初級狀態(tài)，僅有20%的畜禽糞便經(jīng)過處理，秸稈未全部還田，未得到有效利用。直接排放的農業(yè)廢棄物不僅浪費資源，也易引發(fā)環(huán)境污染。因此，開展農業(yè)廢棄物的資源化綜合利用，實現(xiàn)廢棄物的減量化、資源化、無害化，提高資源利用效率，已經(jīng)成為鄒平市建設資源節(jié)約和環(huán)境友好型社會的重要措施。

2" 存在的問題

2.1" 機械化分類處理技術裝備不足

鄒平市農業(yè)廢棄物種類繁多、分布分散，現(xiàn)有的分類處理設施規(guī)模小、自動化程度低，主要依賴人工分選，分類精度較差[2]。以畜禽糞便處理為例，全市80%以上的養(yǎng)殖場未配套沼氣工程，直接外排糞便，嚴重污染環(huán)境。數(shù)據(jù)顯示，2021年鄒平市僅有30萬t畜禽糞便得到機械化處理，處理率不足25%。機械化程度低直接限制了后續(xù)資源化利用的規(guī)?；?。此外，目前鄒平市農業(yè)廢棄物綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈不完善，終端產(chǎn)品開發(fā)不足，也制約了分類處理技術裝備的應用推廣。

2.2" 精深加工和綜合利用技術體系不完善

鄒平市農業(yè)廢棄物終端產(chǎn)品以低值肥料為主，深加工程度較低。以秸稈資源為例，現(xiàn)有利用方式以簡易碳化、制藥為主，產(chǎn)值僅3 000～5 000元·t-1，遠低于發(fā)達國家1萬元·t-1的水平。導致這一局面的原因主要是相關核心技術創(chuàng)新不足，無法實現(xiàn)秸稈高值化；綜合利用體系不健全，各工藝環(huán)節(jié)銜接存在斷層。

具體來看，鄒平市秸稈精深加工技術仍處于起步階段，未形成完整的精制糖、乙醇等產(chǎn)品鏈[3]?，F(xiàn)有的示范工程產(chǎn)能規(guī)模小，年處理量在3萬t左右，產(chǎn)品單一，經(jīng)濟效益較差。精制糖工藝中缺乏適用酶制劑，各工序效率有限；農業(yè)殘余物制乙醇存在原料前處理、發(fā)酵制約問題，產(chǎn)率僅50%左右。這導致成本居高不下，市場競爭力弱。此外，秸稈燃料乙醇、精制糖等產(chǎn)品未形成統(tǒng)一的收儲、運輸體系，區(qū)域內系統(tǒng)協(xié)作性差，也制約了產(chǎn)業(yè)推廣。

2.3" 資源化產(chǎn)品開發(fā)技術創(chuàng)新不足

鄒平市農業(yè)廢棄物資源化產(chǎn)品以低價值的有機肥、飼料為主，2020年相關產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值僅10億元。技術創(chuàng)新不足主要體現(xiàn)在3方面：關鍵核心技術創(chuàng)新不足，高附加值產(chǎn)品開發(fā)嚴重滯后；產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作創(chuàng)新機制不健全；產(chǎn)學研用一體化創(chuàng)新平臺缺失。具體而言，鄒平市農業(yè)廢棄物資源化關鍵技術長期依賴引進，自主創(chuàng)新能力弱。以秸稈化學加工為例，區(qū)域內缺乏秸稈預處理、苯乙烯生產(chǎn)等核心獨立知識產(chǎn)權技術，對海外技術依存度高達80%[2]。此外，農業(yè)廢棄物高值化產(chǎn)品開發(fā)與市場需求脫節(jié)，不少技術成果未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。鄒平市缺乏融合產(chǎn)學研優(yōu)勢的公共技術創(chuàng)新平臺，制約了技術攻關與成果轉化[4]。這導致農業(yè)廢棄物資源化產(chǎn)品低端化嚴重，產(chǎn)業(yè)整體技術水平和效益有限。

2.4" 焚燒發(fā)電及生物制氣技術水平有限

統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2020年鄒平市秸稈、農作物殘余物等農業(yè)廢棄物利用量僅占總量的20%左右，絕大部分通過簡單燃燒方式處理[5]。這不僅降低了資源化效率，也易造成環(huán)境污染。具體來看，主要體現(xiàn)在以下兩方面：1）規(guī)模化農業(yè)廢棄物焚燒發(fā)電技術裝備不足。鄒平市現(xiàn)有的秸稈發(fā)電廠均為小型鍋爐發(fā)電，單機容量1×104～2×104 kW，局限性明顯。同時相關技術創(chuàng)新不足，設備運維成本高。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2020年鄒平市秸稈發(fā)電上網(wǎng)電價為每千瓦時0.75元，而電煤的上網(wǎng)電價每千瓦時僅0.35元，天然氣火電上網(wǎng)電價為每千瓦時0.45元，秸稈發(fā)電成本顯著高出常規(guī)能源，嚴重制約了規(guī)模化發(fā)展[2]。2）農業(yè)廢棄物生物質制氣技術裝備偏弱。該市沼氣等生物能資源豐富，但相關工程建設規(guī)模較小，總量僅30萬m3。關鍵設備、核心技術依賴進口，自主創(chuàng)新能力不足，如沼氣發(fā)酵成套設備國產(chǎn)化率低于30%，運行穩(wěn)定性及壽命有限。

3" 對策

3.1" 提升機械化智能分類處理技術

1）推廣應用智能識別與自主分揀技術?？山⑿笄菁S便、秸稈等主要農業(yè)廢棄物樣本特征庫，利用圖像識別、傳感器檢測等技術實現(xiàn)對廢棄物種類及主要參數(shù)的智能快速識別，指導后續(xù)分揀與處理。同時，配套應用機器人技術、傳送裝置等實現(xiàn)對廢棄物的自主分揀，減少人工分選環(huán)節(jié)，提升分類精度，力爭到2025年實現(xiàn)分類精度95%以上。2）擴大智能組合分類處理裝備應用規(guī)模。重點布局農業(yè)廢棄物智能組合處理系統(tǒng)，集成粉碎、分選、混合等多聯(lián)產(chǎn)裝備。提高單機處理能力，降低處理成本。以規(guī)模化養(yǎng)殖場沼氣生物反應器為例，單機處理能力可達10萬m3，帶動周邊20 km范圍內農戶分散沼氣資源的集中化供給與高效利用。3）建立農業(yè)廢棄物機械化分類處理公共服務平臺，集中檢測分析儀器設備，提供廢棄物定性定量服務，還可開展相關核心裝備研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應用，強化自主創(chuàng)新。到2025年培育區(qū)內分類處理裝備制造企業(yè)10家，帶動就業(yè)3 000人。

3.2" 建立綜合利用與循環(huán)技術體系

建立鄒平市農業(yè)廢棄物綜合利用與循環(huán)技術體系，關鍵是要構建系統(tǒng)化的區(qū)域性產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)不同種類廢棄物之間的串聯(lián)轉化，形成產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。1）在鄒平市主要農業(yè)廢棄物產(chǎn)生區(qū)域規(guī)劃建設綜合利用基地。以玉米秸稈、畜禽糞便加工為核心，配套蔬菜果渣、農作物秸稈等原料，形成年處理100萬t的綜合利用系統(tǒng)。其中秸稈通過壓塊發(fā)酵技術調節(jié)C/N比例，混合畜禽糞便經(jīng)過生物干燥工藝調理，生產(chǎn)優(yōu)質的生物有機肥；玉米秸稈經(jīng)過機械化切碎、高溫膨化、厭氧發(fā)酵等預處理，提取木質素和纖維素，分別深加工生產(chǎn)活性炭及生物降解塑料；殘渣則用于生物質鍋爐供熱發(fā)電。2）通過信息化、智能化平臺監(jiān)測管理整個過程，實現(xiàn)精準化生產(chǎn)。設置在線檢測設備監(jiān)測廢棄物成分變化情況，優(yōu)化工藝參數(shù)；利用大數(shù)據(jù)預測產(chǎn)品市場供需變化，指導生產(chǎn)調度，確保技術體系動態(tài)協(xié)調；還可通過區(qū)塊鏈等技術追蹤廢棄物及產(chǎn)品流轉全過程，保障質量安全。該系統(tǒng)運行后，預計年產(chǎn)值可達10億元，帶動就業(yè)2萬人，顯著提升區(qū)域農業(yè)廢棄物綜合利用效率和經(jīng)濟效益[3]。

3.3" 開展高值化利用產(chǎn)品技術研發(fā)

為解決鄒平市農業(yè)廢棄物資源化產(chǎn)品開發(fā)技術創(chuàng)新不足的問題，需要從完善技術創(chuàng)新體系和加強產(chǎn)學研協(xié)同等方面著手。1）整合區(qū)域內高校、科研院所技術力量，重點圍繞農業(yè)廢棄物高值化產(chǎn)品開發(fā)建立關鍵共性技術研發(fā)聯(lián)盟。既要加大基礎研究投入力度，強化技術創(chuàng)新源頭活力；又要注重產(chǎn)業(yè)化應用導向，實現(xiàn)技術成果轉化?？上攘㈨椊M建以農殘高值化利用為目標的山東省工程研究中心，明確產(chǎn)品路線圖，并設置技術攻關基金，推進成果產(chǎn)業(yè)化。2）依托高新技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)等平臺，建立農業(yè)廢棄物高值化產(chǎn)品研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化基地。采取產(chǎn)學研用一體化模式，配套完整的科研、測試、中試及生產(chǎn)車間，形成完整產(chǎn)業(yè)鏈。其中，科研車間重在技術攻關；中試車間驗證技術及產(chǎn)品，完成規(guī)?；{試；生產(chǎn)車間實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，可達10萬t級容量。3）充分發(fā)揮龍頭企業(yè)技術集成和產(chǎn)業(yè)化推廣作用。立項支持農業(yè)廢棄物高值產(chǎn)品開發(fā)的重點龍頭企業(yè)，打造技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化旗艦。在此基礎上，重點培育規(guī)上利用企業(yè)，推動技術成果規(guī)模化應用。

3.4" 推廣焚燒發(fā)電及生物制氣技術

為提高鄒平市農業(yè)廢棄物焚燒發(fā)電及生物制氣利用技術水平，需要采取以下關鍵舉措：1）堅持市場導向，因地制宜選準發(fā)電和制氣模式。電價較高地區(qū)宜發(fā)展生物質發(fā)電，注重負荷形態(tài)匹配；沼氣資源豐富區(qū)則發(fā)展規(guī)?；託夤こ獭５?025年，建成2×105 kW分散式生物質發(fā)電裝機和60萬m3沼氣發(fā)電站，年上網(wǎng)電量1×1010 kW·h。2）加大科技投入和裝備創(chuàng)新力度，提高自主核心技術裝備水平。組建專業(yè)技術創(chuàng)新團隊和產(chǎn)學研聯(lián)盟，突破氣化爐、發(fā)酵罐等關鍵設備制約。同時，依托高新區(qū)設立生物質裝備制造基地，到2025年實現(xiàn)關鍵設備和系統(tǒng)國產(chǎn)化率80%以上。3）采用設計采購施工（Engineering Procurement Construction，EPC）總承包模式和精益管理，打造農業(yè)廢棄物高效利用基地。在規(guī)劃建設過程中，按照廢物收運—制氣/發(fā)電—肥料深加工的一體化方案設計，嚴格控制工期進度和質量。運營階段則利用數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)過程優(yōu)化，確保投產(chǎn)后發(fā)電等效利用小時數(shù)8 500 h以上、機組平均可用率96%以上。

4" 結語

通過對鄒平市農業(yè)廢棄物資源化利用技術的深入分析，發(fā)現(xiàn)其在多方面存在技術短板。為彌補這些短板，提出針對性的建議，包括完善機械化處理技術、建立綜合利用循環(huán)體系等。要實現(xiàn)這些技術創(chuàng)新，需要統(tǒng)籌資源與產(chǎn)業(yè)，建立完整的技術和產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈；加大科技投入，深化改革，激發(fā)市場主體創(chuàng)新活力；加強頂層設計，逐步解決核心技術難題，實現(xiàn)從簡單利用到高端精深循環(huán)的轉變，建設資源節(jié)約型循環(huán)產(chǎn)業(yè)體系。

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（責任編輯：敬廷桃" 張春雨）

收稿日期：2024-01-13

作者簡介：劉福兵（1976—），本科，農藝師，從事農業(yè)技術推廣。E-mail：zpcsll@163.com。