生物质资源篇第二章

生物质能资源篇第二章废弃物资源1农业废弃物农作物秸秆资源主要畜禽粪便资源林业废弃物加工废弃物农产品加工废弃物工业加工废弃物生活废弃物2一、农业废弃物

秸秆是纤维组分含量很高的农作物残留物，主要包括玉米、水稻、小麦、棉花、黄豆等的秸秆。（一）农作物秸秆资源3

表1几种作物秸秆的化学组成（干重）%秸秆种类秸秆：粮食粗纤维灰分果胶质木质素纤维素半纤维素稻草1：0.63235.613.39－12.5032.0024.00麦秸1：1.36636.76.040.3018.0030.5023.50玉米秸1：2.029.34.660.4522.0034.0037.50我国各类农作物秸秆资源十分丰富，年产量达7亿t左右，其中稻草为2.3亿t，玉米秆为2.2亿t，豆类和秋杂粮作物秸秆为1.0亿t，花生和薯类藤蔓、甜菜叶等为1.0亿t。其中稻草秆和玉米秆占总产量的64%。图1我国主要农作物秸秆产量所占比例33%31%36%稻草玉米秆其它5据联合国环境规划署报道，世界上种植的各种谷物，每年可提供秸秆17亿t，但被利用的秸秆废弃物不足2%。

图2

世界秸秆资源利用情况（年产17亿t)2%98%利用未利用6中国资源分布:秸秆资源的最大特点是既分散又集中，特别是一些粮食产区几乎都是秸秆资源最富裕的地区。黑龙江和黄淮海地区的河北、山东、河南，东南地区的江苏、安徽，西南地区的四川、云南、广西、广东等省区，其秸秆资源量几乎占全国总量的一半。利用方式:主要有还田(15%)、饲料(20%)、工业原料(4%)、薪柴(45%)、露地焚烧(16%)等，依此参数，2007年中国九大作物的7.04亿t秸秆的去向中约有61%可用于能源，即在不改变秸秆现有用途的前提下，每年约有4.3亿t秸秆可作为生物质原料。9作为食用菌基料（秸秆—食用菌）作为工业原料秸秆纤维（秸秆—纸浆—纸产品或秸秆—板材—建筑装饰）秸秆作为饲料养畜（秸秆—饲料—养殖）秸秆还田（秸秆—肥料—种植）秸秆能源化利用（秸秆—直接燃烧、固体成型燃料、气化、液化—能源）10中国秸秆的主要利用方式（1）秸秆能源化利用：主要方式有直接燃烧（包括通过省柴灶、节能炕、节能炉燃烧及直燃发电）、固体成型燃料技术、气化（包括生物质燃气、沼气）和液化（包括燃料乙醇和生物柴油）等。——效率低、污染环境（2）秸秆还田：主要采用机械粉碎翻压还田和覆盖还田两种直接还田方式。另外，采用动物过腹还田和微生物发酵还田，提高秸秆利用率和肥效。11（3）秸秆作为饲料养畜：青贮、氨化秸秆、发酵秸秆生产饲料蛋白等饲用秸秆数量逐年上升，主要用于养牛和养羊。我国每年可产秸秆约7.0亿吨，相当北方草原产草量的50多倍；据粗略测算，若全国秸秆资源40%用来生产发酵饲料，会产生相当于112亿吨粮食的饲用价值，全国可多养1亿头牛，而目前我国秸秆饲料化利用率不足25%。开发利用农作物秸秆发酵饲料，过腹还田，提高农业综合开发效益，具有广阔市场前景。（4）秸秆作为工业原料秸秆纤维：是一种天然纤维素纤维，生物降解性好，可以作为工业原料。其中，最主要作为纸浆原料。另，可开发为：纤维板材制品、新型墙材、

编织和餐具加工、功能性食品和淀粉等。（5）秸秆作为食用菌培养基的利用：含丰富的碳、氮、矿物质及激素等营养成分。资源丰富，成本低廉。目前，国内利用熟料麦秸作为培养基生产食用菌技术已成熟，平均生产1kg食用菌（平菇、香菇、金针菇）可消耗秸秆1kg左右，菌渣还可作有机肥料。此技术简单易行，推广易。西北大学和山西大学进行了研究，试验效果不错。

14图3我国秸秆利用情况（年产6亿t）19%5%18%造纸饲料还田燃烧58%主要利用在：燃料、还田、饲料、造纸我国每年7亿多吨的秸秆，其中约0.28亿吨用于造纸，1.13亿吨用作饲料，1.08亿吨还田，3.5亿吨用作燃料或就地荒烧，秸秆的利用率约为33％，而其中经过技术处理的仅占2.6％。15（二）主要畜禽粪便资源16近年来，随着中国经济迅速发展和人民生活水平普遍提高，我国特别重视农副产品的发展，特别在一些大中城市建立了众多的大中型现代化、集约化养殖场。畜禽粪便资源量最丰富的8个省（区）排序是河南、山东、河北、四川、湖南、云南、吉林及湖北，合计折标煤5.818万t，占全国畜禽粪便产能总量的52.9%。17

品种存栏数排放系数（kg/d)粪便总量(亿吨）(万头）粪便（kg）尿（kg)总粪便量固体粪便量全国猪52352.2423.310.133.82家禽611000.670.1202.682.68奶牛1266.5820101.390.92肉牛13399.9201014.679.78羊38280.010.400.560.56合计

29.4217.76猪、牛、鸡三大类畜禽规模化养殖场约391万处，畜禽粪便资源的实物量为11.2亿吨，可年产672亿立方米沼气。截至到2005年底，中国已建成规模化养殖场沼气工程3746处，仅占规模化养殖场总量的0.11%。

农村地区还有大量分散畜禽养殖户，全国约有1.48亿农户适宜发展农村户用沼气。到2008年底，中国已建成农村户用沼气2857万户，仅占适宜农户的19.3%，现在已经超过4000万户。18主要利用（1）沼气发电：利用微生物厌氧发酵20~30天，细菌把粪便中的碳水化合物转化为以甲烷和一氧化碳为主要成分的沼气最后把沼气导入发电设备中燃烧发电。经过处理的粪便残渣基本无臭味，能作为有机肥。这种生物能发电不但能减少用电成本,而且能能根除未经处理的粪便中滋生的大量病菌和臭味。（2）再生饲料：畜禽粪便中未经消化的营养物质较多，尤以鸡粪最为突出。例如肉鸡粪中蛋白的营养成分为15％左右、蛋鸡粪中含有的粗纤维含量在20％左右、猪粪中粗蛋白的含量最高可达30％、牛粪粗蛋白的含量可达20％。特别是鸡粪几乎含所有必须氨基酸。含量均超过玉米、高梁、及大麦等谷物饲料。（3）生产有机肥：畜禽粪便是优质的有机肥料,可作为肥料直接施用,但由于水分含量高,使用不方便,易造成环境二次污染等原因而限制了它的使用。生物堆肥是处理畜禽粪便的有效方法,通过微生物降解畜禽粪便中的有机质,从而产生高温,杀死其中的病原菌及杂草种子,使有机物达到稳定化,提高肥效。

（4）食用菌培养基：将畜禽粪便在阳光下晒干后粉碎或堆积发酵，以一定比例与粉碎后的稻草等混合，通过发酵制作成蘑菇的培养料。用以种植蘑菇的废料还可以继续利用种植其他的菇类，或者还田种菜、种粮。二、林业废弃物

林业废弃物主要包括林业“三剩物”（采伐剩余物、造材剩余物、木材加工剩余物）和废旧木质材料。采伐剩余物：主要包括枝丫、树梢、树皮、树叶等，由于不同地区地区森林类型不同、树种不同、木材的利用方式不同，采伐剩余物的比例有很大的差别。23

废旧木材：每年危房改造和家具更新淘汰的可开发利用的废旧木材达数千万立方米，占每年产生的城市垃圾60亿吨中的1%左右。我国林业生物质能资源特点我国林业生物质能源资源总量大，植物类型丰富现有林木生物质能资源没有充分利用林木生物质能资源分布不均，利用成本高，没有形成规模化开发利用林木生物质能源发展的潜力巨大我国主要林木生物质能源分布：P23-27三、加工废弃物中国农副产品及食品加工业可产生大量有机废弃物，如粮食、食品、制糖、造纸、酿酒、淀粉等在生产中都会产生大量的有机废渣和废水。据估计，中国农产品加工产生的有机废弃物可生产500亿立方米沼气，相当于3500万吨标煤的能量。27工业废弃物包括食品、饮料、烟草、造纸等有机废水废渣。的利用途径有堆肥、焚烧以及厌氧发酵等处理方式，有机废水的处理方式主要为厌氧发酵生产沼气。城市生活垃圾资源29四、生活废弃物城市垃圾产生量与城市人口规模和经济发展水平成正比。垃圾存量主要取决于现有垃圾处理能力缺口，缺口越大，垃圾存量越大。截至2009年末，全国655个设市城市生活垃圾无害处理率为71.39%，县城仅为14.484，全国所有城市为52.15%，垃圾处理能力缺口大。据城市建设研究院《“十二五”期间城市生活垃圾处理市场规模预测报告》预测，2015年我国城市生活垃圾清运量将达到2.68亿吨。据中投顾问产业研究中心发布的《2009-2012年中国垃圾处理行业投资分析及前景预测报告》，目前，我国生活垃圾累积存量已高达70亿吨。城市生活垃圾中含有大量有机物，可以作为一种能源资源，全国每年垃圾生成量按15000万吨计，则垃圾资源量可折合标准煤2357万吨。35城市生活垃圾资源化利用城市生活废弃物，多以固体废弃物为主。固体废弃物资源化是指采取管理和工艺措施从固体废弃物中回收物质和能源，加速物质和能量的循环，创造经济价值广泛的技术方法。固体废弃物资源化的一般途径有：①废弃物回收利用，②废物转换利用，③转换能量。36适合我国城市生活废弃物资源化回收利用途径及对策：①混合收集-堆肥，回收有机肥料②混合收集-填埋-产沼气直接用于燃烧③分类收集-焚烧发电-灰渣填埋-回收金属、玻璃等

④分类收集-厌氧产沼-沼渣焚烧发电-灰渣填埋-回收金属、玻璃等⑤分类收集-厌氧产沼-中高温堆肥-沼渣填埋-回收金属、玻璃、塑料等⑥分类收集-生化处理、热解、气化我国主要废弃生物质能源不同种类比例38由上分析得：随着科技进步，传统上视为无用的垃圾弃物被开发为生物质新能源。就最近几年数据统计可看出，我国的这种新能源比较丰富，尤其是省市垃圾和废水，其次是农业生物质和禽畜粪类，最后是林木生物质。现阶段我们应更加注重垃圾和废水此类生物质能源的利用，大力研发相关新技术充分利用该类生物质能源。39贵州湖南新疆黑龙江重点省份生物质能资源重点省份生物质能资源（除城市垃圾）40新疆新疆是农牧业大省，2006年农作物种植面积382万公顷，粮食总产量约895万吨,棉花产量218万吨，牲畜存栏头数5339.70万头。肉类年总产量128.13万吨。

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新疆棉花秸秆：全疆棉花产量170多万吨，棉秆资源量约为500万吨，调查显示，约有30-40％可用于能源，数量为150-200万吨，主要分布在新疆中部和南疆。牲畜粪便：目前新疆牲畜多为散养，但集中养殖有增长趋势，当集中养殖达到10％时，即可每年集中收集牲畜粪便5000万吨以上，可产沼气25.5亿立方米，折合标准煤180万吨。42黑龙江黑龙江是农林业大省，拥有世界著名的三大黑土带之一，2006年粮食作物播种面积1017万公顷，产量3780万吨。全省森林覆盖率43.6%，居全国首位，境内的大、小兴安岭是全国最大的林区。43黑龙江2006年全省农作物秸秆总产量约为5000万吨；据专家推算，全省秸秆利用情况如下：燃料占40%，饲料占30%，还田10%，工业原料及其它占20%左右。近年来，黑龙江省畜牧业发展迅速。据2006年统计：全省现有奶牛178万头，居全国之首；肉牛和黄牛饲养量为930万头；绵羊、山羊饲养量1769万只；生猪的饲养量为3895万头；家禽的饲养量为4.5亿只，出栏量为2.6亿只。目前全省畜禽年产鲜粪6656万吨，尿排泄量年均6073万吨。44黑龙江林业大省，是我国的重点林区之一。有林地面积2007万公顷，占全省国土面积的44％。根据省林业厅的材料，每年全省采伐限额约为800万立方米，采伐剩余物约320万立方米。但是，当地生物质资源供应比较分散，以人工为收集主，尤其是对于林业剩余物的收集方面更为突出。对于采伐过程中的剩余物，枝桠有一部分回土，一部分被群众自己收集用于烧柴，树根一般都留在山上。对于林产加工过程中的剩余物，例如锯末和边角碎料，一般用作烧柴或废弃了。目前，黑龙江省林业厅已确定开展林木生物质发电重点县（局）基地建设57处，可营造林木生物质能源林2204.7万亩。45贵州贵州位于云贵高原，92%为山地和丘陵，62%为喀斯特地貌，森林覆盖率约30%，是全国唯一没有平原的省份，素有“八山一水一分田”之说。全省耕地175万亩，耕地面积仅占7.5%，人均耕地面积只有0.68亩。因此，贵州省的废弃农作物秸秆等生物质资源总量较少，估计有1300万吨，人均0.4吨，低于全国平均水平，且分布十分分散，能源化利用前景比较有限。46贵州根据自身特点，贵州提出开发各种零散分布的边际土地种植芭蕉芋、或利用冬闲田种植油菜，发展燃料乙醇和生物柴油。芭蕉芋，根茎含淀粉60%。目前有分散种植，用于加工淀粉或晒干发酵后酿酒，是潜在的燃料乙醇原料。700万亩冬闲田。贵州中水公司计划于两年内建成以油菜籽为原料的年产5万吨生物柴油生产项目，已获科技部支持。47