劉福兵

（鄒平市長山鎮(zhèn)人民政府，山東鄒平 256200）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和耕作結(jié)構(gòu)正在發(fā)生重大變化，這使得農(nóng)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(huì)造成資源的極大浪費(fèi)，也會(huì)導(dǎo)致環(huán)境問題。本文主要針對(duì)山東省鄒平市內(nèi)的農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用現(xiàn)狀和技術(shù)短板進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)提出相關(guān)技術(shù)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(nóng)業(yè)大市。該市農(nóng)業(yè)廢棄物主要包括畜禽糞便、秸稈等。隨著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式在鄒平市的推廣應(yīng)用，該地農(nóng)業(yè)廢棄物的產(chǎn)生量也在穩(wěn)步增加。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2021 年鄒平市畜禽養(yǎng)殖規(guī)模達(dá)到850 萬只，產(chǎn)生畜禽糞便約130萬t。同時(shí)，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(jì)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(jī)物、氮磷鉀等養(yǎng)分，是寶貴的資源。但是目前該市農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用總體處于初級(jí)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(nóng)業(yè)廢棄物不僅浪費(fèi)資源，也易引發(fā)環(huán)境污染。因此，開展農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化綜合利用，實(shí)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(shè)資源節(jié)約和環(huán)境友好型社會(huì)的重要措施。

2 存在的問題

2.1 機(jī)械化分類處理技術(shù)裝備不足

鄒平市農(nóng)業(yè)廢棄物種類繁多、分布分散，現(xiàn)有的分類處理設(shè)施規(guī)模小、自動(dòng)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(chǎng)未配套沼氣工程，直接外排糞便，嚴(yán)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(jī)械化處理，處理率不足25%。機(jī)械化程度低直接限制了后續(xù)資源化利用的規(guī)?；健４送?，目前鄒平市農(nóng)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(shù)裝備的應(yīng)用推廣。

2.2 精深加工和綜合利用技術(shù)體系不完善

鄒平市農(nóng)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(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家1萬元·t-1的水平。導(dǎo)致這一局面的原因主要是相關(guān)核心技術(shù)創(chuàng)新不足，無法實(shí)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(shù)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(jì)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(nóng)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(dǎo)致成本居高不下，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(chǔ)、運(yùn)輸體系，區(qū)域內(nèi)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(shù)創(chuàng)新不足

鄒平市農(nóng)業(yè)廢棄物資源化產(chǎn)品以低價(jià)值的有機(jī)肥、飼料為主，2020年相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值僅10億元。技術(shù)創(chuàng)新不足主要體現(xiàn)在3方面：關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新不足，高附加值產(chǎn)品開發(fā)嚴(yán)重滯后；產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作創(chuàng)新機(jī)制不健全；產(chǎn)學(xué)研用一體化創(chuàng)新平臺(tái)缺失。具體而言，鄒平市農(nóng)業(yè)廢棄物資源化關(guān)鍵技術(shù)長期依賴引進(jìn)，自主創(chuàng)新能力弱。以秸稈化學(xué)加工為例，區(qū)域內(nèi)缺乏秸稈預(yù)處理、苯乙烯生產(chǎn)等核心獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)，對(duì)海外技術(shù)依存度高達(dá)80%[2]。此外，農(nóng)業(yè)廢棄物高值化產(chǎn)品開發(fā)與市場(chǎng)需求脫節(jié)，不少技術(shù)成果未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。鄒平市缺乏融合產(chǎn)學(xué)研優(yōu)勢(shì)的公共技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)，制約了技術(shù)攻關(guān)與成果轉(zhuǎn)化[4]。這導(dǎo)致農(nóng)業(yè)廢棄物資源化產(chǎn)品低端化嚴(yán)重，產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)水平和效益有限。

2.4 焚燒發(fā)電及生物制氣技術(shù)水平有限

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2020 年鄒平市秸稈、農(nóng)作物殘余物等農(nóng)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(nóng)業(yè)廢棄物焚燒發(fā)電技術(shù)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(jī)容量1×104～2×104kW，局限性明顯。同時(shí)相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新不足，設(shè)備運(yùn)維成本高。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2020年鄒平市秸稈發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)為每千瓦時(shí)0.75 元，而電煤的上網(wǎng)電價(jià)每千瓦時(shí)僅0.35 元，天然氣火電上網(wǎng)電價(jià)為每千瓦時(shí)0.45 元，秸稈發(fā)電成本顯著高出常規(guī)能源，嚴(yán)重制約了規(guī)模化發(fā)展[2]。2）農(nóng)業(yè)廢棄物生物質(zhì)制氣技術(shù)裝備偏弱。該市沼氣等生物能資源豐富，但相關(guān)工程建設(shè)規(guī)模較小，總量僅30 萬m3。關(guān)鍵設(shè)備、核心技術(shù)依賴進(jìn)口，自主創(chuàng)新能力不足，如沼氣發(fā)酵成套設(shè)備國產(chǎn)化率低于30%，運(yùn)行穩(wěn)定性及壽命有限。

3 對(duì)策

3.1 提升機(jī)械化智能分類處理技術(shù)

1）推廣應(yīng)用智能識(shí)別與自主分揀技術(shù)?？山⑿笄菁S便、秸稈等主要農(nóng)業(yè)廢棄物樣本特征庫，利用圖像識(shí)別、傳感器檢測(cè)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)廢棄物種類及主要參數(shù)的智能快速識(shí)別，指導(dǎo)后續(xù)分揀與處理。同時(shí)，配套應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)、傳送裝置等實(shí)現(xiàn)對(duì)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(zhēng)到2025 年實(shí)現(xiàn)分類精度95%以上。2）擴(kuò)大智能組合分類處理裝備應(yīng)用規(guī)模。重點(diǎn)布局農(nóng)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(jī)處理能力，降低處理成本。以規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)沼氣生物反應(yīng)器為例，單機(jī)處理能力可達(dá)10 萬m3，帶動(dòng)周邊20 km 范圍內(nèi)農(nóng)戶分散沼氣資源的集中化供給與高效利用。3）建立農(nóng)業(yè)廢棄物機(jī)械化分類處理公共服務(wù)平臺(tái)，集中檢測(cè)分析儀器設(shè)備，提供廢棄物定性定量服務(wù)，還可開展相關(guān)核心裝備研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，強(qiáng)化自主創(chuàng)新。到2025年培育區(qū)內(nèi)分類處理裝備制造企業(yè)10家，帶動(dòng)就業(yè)3 000人。

3.2 建立綜合利用與循環(huán)技術(shù)體系

建立鄒平市農(nóng)業(yè)廢棄物綜合利用與循環(huán)技術(shù)體系，關(guān)鍵是要構(gòu)建系統(tǒng)化的區(qū)域性產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)不同種類廢棄物之間的串聯(lián)轉(zhuǎn)化，形成產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。1）在鄒平市主要農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)生區(qū)域規(guī)劃建設(shè)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(nóng)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(shù)調(diào)節(jié)C/N比例，混合畜禽糞便經(jīng)過生物干燥工藝調(diào)理，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的生物有機(jī)肥；玉米秸稈經(jīng)過機(jī)械化切碎、高溫膨化、厭氧發(fā)酵等預(yù)處理，提取木質(zhì)素和纖維素，分別深加工生產(chǎn)活性炭及生物降解塑料；殘?jiān)鼊t用于生物質(zhì)鍋爐供熱發(fā)電。2）通過信息化、智能化平臺(tái)監(jiān)測(cè)管理整個(gè)過程，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化生產(chǎn)。設(shè)置在線檢測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)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(yù)測(cè)產(chǎn)品市場(chǎng)供需變化，指導(dǎo)生產(chǎn)調(diào)度，確保技術(shù)體系動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)；還可通過區(qū)塊鏈等技術(shù)追蹤廢棄物及產(chǎn)品流轉(zhuǎn)全過程，保障質(zhì)量安全。該系統(tǒng)運(yùn)行后，預(yù)計(jì)年產(chǎn)值可達(dá)10 億元，帶動(dòng)就業(yè)2 萬人，顯著提升區(qū)域農(nóng)業(yè)廢棄物綜合利用效率和經(jīng)濟(jì)效益[3]。

3.3 開展高值化利用產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)

為解決鄒平市農(nóng)業(yè)廢棄物資源化產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新不足的問題，需要從完善技術(shù)創(chuàng)新體系和加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同等方面著手。1）整合區(qū)域內(nèi)高校、科研院所技術(shù)力量，重點(diǎn)圍繞農(nóng)業(yè)廢棄物高值化產(chǎn)品開發(fā)建立關(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)聯(lián)盟。既要加大基礎(chǔ)研究投入力度，強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新源頭活力；又要注重產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化?？上攘㈨?xiàng)組建以農(nóng)殘高值化利用為目標(biāo)的山東省工程研究中心，明確產(chǎn)品路線圖，并設(shè)置技術(shù)攻關(guān)基金，推進(jìn)成果產(chǎn)業(yè)化。2）依托高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)等平臺(tái)，建立農(nóng)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(xué)研用一體化模式，配套完整的科研、測(cè)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(shù)攻關(guān)；中試車間驗(yàn)證技術(shù)及產(chǎn)品，完成規(guī)?；{(diào)試；生產(chǎn)車間實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，可達(dá)10萬t級(jí)容量。3）充分發(fā)揮龍頭企業(yè)技術(shù)集成和產(chǎn)業(yè)化推廣作用。立項(xiàng)支持農(nóng)業(yè)廢棄物高值產(chǎn)品開發(fā)的重點(diǎn)龍頭企業(yè)，打造技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化旗艦。在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)培育規(guī)上利用企業(yè)，推動(dòng)技術(shù)成果規(guī)模化應(yīng)用。

3.4 推廣焚燒發(fā)電及生物制氣技術(shù)

為提高鄒平市農(nóng)業(yè)廢棄物焚燒發(fā)電及生物制氣利用技術(shù)水平，需要采取以下關(guān)鍵舉措：1）堅(jiān)持市場(chǎng)導(dǎo)向，因地制宜選準(zhǔn)發(fā)電和制氣模式。電價(jià)較高地區(qū)宜發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電，注重負(fù)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2×105kW分散式生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)和60 萬m3沼氣發(fā)電站，年上網(wǎng)電量1×1010kW·h。2）加大科技投入和裝備創(chuàng)新力度，提高自主核心技術(shù)裝備水平。組建專業(yè)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟，突破氣化爐、發(fā)酵罐等關(guān)鍵設(shè)備制約。同時(shí)，依托高新區(qū)設(shè)立生物質(zhì)裝備制造基地，到2025年實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備和系統(tǒng)國產(chǎn)化率80%以上。3）采用設(shè)計(jì)采購施工（Engineering Procurement Construction，EPC）總承包模式和精益管理，打造農(nóng)業(yè)廢棄物高效利用基地。在規(guī)劃建設(shè)過程中，按照廢物收運(yùn)—制氣/發(fā)電—肥料深加工的一體化方案設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制工期進(jìn)度和質(zhì)量。運(yùn)營階段則利用數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程優(yōu)化，確保投產(chǎn)后發(fā)電等效利用小時(shí)數(shù)8 500 h以上、機(jī)組平均可用率96%以上。

4 結(jié)語

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