工农业废弃物

工农业废弃物（精选10篇）

工农业废弃物 篇1

0 引言

据统计, 目前中国每年生物质能源、制糖、食品加工、禽畜养殖等行业排放的有机废弃物总量超过40×108t, 可转化成10×108t优质有机肥料, 每年可为1.33×106km2耕地每666.67 km2提供0.5 t可循环的有机质资源[1]。鉴于此, 国家大力推进土壤有机质提升工程, 促进有机废弃物综合利用。该工艺开发应用关键设备“真空带式压滤机”和“除尘-除臭一体化发酵翻拌机”, 确立生态型肥料为有机废弃物的综合利用方向, 形成“机械脱水一步到位+微生物动态好氧发酵”为主线的节能环保肥料工艺路线, 运用现代先进配方肥料生产工艺, 实现多品种生态肥料商品化, 建立起有机资源综合利用新模式。

1 关键技术装备的开发

1.1 有机废弃物高效脱水装备的开发

废物处理和资源利用的技术关键在于被处理物料含水量降低的程度, 含水量越低价值越高。在此之前, 国内外常用的脱水设备主要有带式压滤机、板框压滤机、离心脱水机、真空吸滤机、螺旋压榨机等。由于具有能够连续不间断生产, 操作简单, 运行维护成本低, 固液分离效率比较高等特点, 传统带式压滤机在原有的各类脱水设备中被优先广泛应用于冶金、化工、造纸、酒精污水处理、城市餐饮垃圾等环保处理, 其进行废渣脱水, 废渣脱水后含水率一般为75%~80%。但由于脱水效率低, 传统带式压滤机已经适应不了社会发展对节能减排和资源循环利用日益提高的要求。

针对传统带式压滤机的不足, 真空带式压滤机在传统带式压滤机的基础上, 创新了真空脱水装置, 同时对各压力辊的结构、布局, 对辊装置和驱动装置, 滤带张紧装置等进行优化创新, 大幅度改进提升了设备的正压脱水能力, 同时增加了负压脱水功能, 实现一次脱水后物料含水率降低至60%~65%, 产量达到6 t/h~8 t/h, 同比脱水率提高50%, 产量提高60%, 实现一次性将高含水量的有机废弃物脱水至可直接进入生物发酵环节, 直接降低处理和利用成本, 满足高含水量有机废弃物工厂化、同步对接处理初步要求, 减少二次堆放占用的场地。经过一次脱水的有机废弃物初步具有商品性, 形成了新的经济增长点。

1.2 有机废弃物发酵清洁生产装备开发

工农业有机废弃物综合利用生产有机肥料的过程中, 需要经过高温好氧发酵, 发酵质量的好坏主要取决于O2的供应与控制, 本工艺中创新的发酵翻拌设备对发酵过程具有智能化供氧和除尘除臭功能。

国内常用的发酵翻拌设备有条垛自行走式翻抛机、德国BACKHUS翻抛机及槽式翻拌机等。在有机物料生物发酵过程中, 这些设备均无法实现供氧准确控制和除尘除臭, 导致物料发酵腐熟不均匀、不充分、水分降低速度慢、发酵周期长, 产生恶臭、滋生蝇蚊等二次环境污染。

气浮式除尘除臭一体化发酵翻拌机在常规槽式翻拌机的基础上, 增加了通风增氧智能化控制系统及废气、粉尘收集处理系统, 实现对发酵物料进行翻拌的同时进行O2供给智能化控制, 及时准确调整发酵温度, 为好氧发酵创造最佳的环境条件, 使发酵物料保持最佳发酵状态, 发酵物料持续50℃以上高温达15d~20 d, 既杀灭有害病菌, 促进发酵腐熟, 又实现物料水分的快速干燥, 有效避免各种腐败菌产生, 实现工农业有机废弃物综合利用高效利用和清洁生产。在同等条件下, 与传统发酵翻拌设备相比, 可实现节能80%, 缩短发酵周期50%, 节约发酵场地30%。

1.3 一线多品生态节能环保肥料生产工艺装备开发与应用

国家农业部从2005年组织实施测土配方施肥项目至今, 中国的配方肥产品的生产已经形成了较大规模, 生产企业多。但长期以来生产技术工艺落后, 肥料生产工艺中, 其配方的稳定性受人为因素影响较大, 存在生产水平低, 能耗大, 成本高等特点, 这已成为中国配方肥产品良性发展的一大障碍, 对中国农业的可持续发展产生了不利的影响。

本肥料制造生产工艺集成了电子自动配料、沸腾炉节能烘干、电子自动称量包装、机械自动码垛及电机变频控制等自动化节能系统技术, 通过智能化手段解决了配方肥生产工艺中物料平衡、热量平衡、水平衡的控制难题, 实现了配方肥产品生产稳定性的技术控制;通过集成自动化技术和节能控制技术, 节约能耗, 提高生产效率, 实现产品生产综合节能80%, 节约劳动力80%, 节约土地50%, 大幅度降低生产成本。同时, 利用本技术工艺在一条生产线上能够完成生态有机肥料、生物有机肥料、有机—无机复混肥料和复混肥料的生产, 即实现有机发酵物料“一线多品”完全商品化, 还可按要求分别生产出圆形颗粒状、圆柱形颗粒及粉状三种形态的产品, 兼容性更大、适应范围更广。

2 生态型肥料生产绿色工艺

2.1 工艺流程

高水分含量的有机废弃物→机械脱水→水分含量60%左右的有机废弃物→槽式动态好氧发酵→水分含量40%以下、发酵腐熟的有机发酵料→生产加工生态肥料。

2.2 工艺优势

a) 一次脱水后物料含水率降低至60%~65%, 节约能源, 减少40%二次运输成本, 无需二次堆放, 可直接进发酵槽进行发酵, 无需外掺干物料发酵, 减少场地占用, 节约土地等资源;

b) 有机废弃物发酵转化过程有效杜绝恶臭产生, 能够做到全程无臭味、无苍蝇、无废水, 无废渣排放, 清洁环保, 实现有机原料绿色资源化;

c) 充分利用生物质能源进行发酵, 发酵结束水分可降低至30%, 满足制肥要求, 无需二次烘干, 与常规工艺相比节能80%以上;

d) 可与排污企业的生产线对接, 实现同步即时处理与利用, 综合处理成本低, 产业化前景好。

该工艺运用“机械一步到位脱水+微生物动态好氧发酵”技术, 实现有机废弃物节能环保清洁生产综合利用, 既解决了环境污染问题, 又实现了资源循环利用, 在工艺技术上优势显著。

3 结语

中国耕地占世界耕地总面积的1/10左右, 每年化肥消耗量约占世界化肥消耗总量的1/3。化学肥料的使用, 对种植业的促进、特别是粮食的增产方面, 在特定时期曾经起到很大作用[2,3]。但是, 长期大量盲目使用化肥, 其产生的负面影响日益彰显。实行有机与无机相结合是测试配方施肥的主要内容, 且投资少、见效快, 在废弃物排放与生态环境保护矛盾突出的今天, 更具战略意义[4]。

有机废弃物肥料商品化是综合利用的主要途径。该创新工艺高效、节能、环保, 应用在工农业有机废弃物综合利用领域, 可为中国木薯、甘蔗等产业实现节能环保、清洁生产、资源循环利用提供支撑, 将木薯淀粉渣、酒糟渣、糖厂滤泥、畜禽粪便等大宗有机废弃物变废为肥, 实现优质有机肥料商品化。尤其是发酵处理过程中能够充分利用生物质能实现持续高温杀灭有害病菌, 促进发酵腐熟, 除尘除臭, 克服二次污染问题。有利于相关生产企业提高经济效益, 同时也有利于生态环境的保护, 将有力促进当地经济向低碳、健康、良性循环的方向发展。

摘要：中国年产生各种有机废弃资源总量超过40×108 t, 长期以来工艺技术滞后, 处理成本居高不下, 废弃物排放与生态环境保护矛盾日益突出。该工艺以“真空带式压滤机”、“除尘-除臭一体化发酵翻拌机”和先进肥料生产工艺技术装备为依托, 开发形成有机废弃物绿色产业化综合利用创新工艺, 实现了有机废弃物综合利用清洁生产。

关键词：资源,综合利用,有机废弃物,清洁生产

参考文献

[1]刘贵锋.绿色有机肥料的开发与研制[J].现代农业科技, 2013 (1) :224-225.

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[3]张爱菊.有机肥料的营养及无害化处理[J].河北化工, 2010, 33 (5) :20-22.

[4]张学峰, 胡滨.生物有机肥对生态农业发展的影响[J].绿色科技, 2011 (4) :50-52.

工农业废弃物 篇2

农业废弃物资源化综合利用途径探讨

根据农业废弃物的特点与现状及其资源化的实质,提出了农业废弃物多途径的`利用方法和我国现阶段农业废弃物资源化利用存在的问题.

作 者：胡明秀 作者单位：武汉工业学院生物与化学工程系,湖北,武汉,430023刊 名：安徽农业科学 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF ANHUI AGRICULTURAL SCIENCES年，卷(期)：200432(4)分类号：X71关键词：农业废弃物 资源化 综合利用 存在的问题

工农业废弃物 篇3

1.菌种生产技术。采用食用菌菌种常规生产技术进行母种、原种、栽培种生产。

2.培养料选用。选用没有淋雨和霉变的玉米秸、玉米芯、棉籽壳、麦秸,选用干燥的牛粪、马粪、鸡粪,使用前进行堆积发酵。杏鲍菇栽培配方:玉米芯40~60份、棉籽壳40~60份、麸皮15份,饼肥7份,糖1份、磷肥1份、尿素0.3份、石膏1份、水150份,pH值7;玉米秸40～60份、棉籽壳40～60份、麸皮15份、饼肥7份、糖1份、磷肥1份、尿素0.3份、石膏1份、水160份,pH值7。双孢菇栽培配方:牛粪55份、麦秸40份、菜籽饼3份、石膏1份、磷肥1份、水160份。

3.培养料处理、播种。杏鲍菇采用袋装熟料栽培,选用规格为16厘米×28厘米或17厘米×60厘米的聚丙烯折角袋,装料后在1.5兆帕压力下保持2.5~3小时,或在100℃下保持12小时,一头接种或打穴接种,接种后的接种袋放置在洁净的培养室,于23～25℃下避光发菌。双孢菇采用二次发酵料栽培,具体方法为一次发酵15天左右,培养料进入菇房后再进行发酵7～10天,接种采用混播或穴播方法。

工农业废弃物 篇4

农业废弃物也称农业垃圾,主要包括植物纤维性废弃物(如农作物秸秆、谷壳、果壳、树叶及甘蔗渣等)、农产品加工废弃物、畜禽粪便、农村生活垃圾、污水、人粪尿等,其数量巨大,分布广泛,既是宝贵的可再生资源,又是农村主要的环境污染源。农业废弃物的处理,对实现农村家居环境清洁化、资源利用高效化和农业生产无害化,消除农村脏、乱、差,推进构建和谐社会和社会主义新农村建设具有重大意义[1]。

在我国农业废弃物处理中,秸秆与畜禽粪便因其量大、污染重、资源化利用潜能大等原因具有重要的地位。本文主要从秸秆与畜禽粪便的处理技术出发,探讨应用技术上可行、经济上合理且环保的方法来有效地减少农业污染物的排放。

1 农业废弃物处理现状

1.1 秸秆综合利用现状和技术

农作物秸秆是农业生产的最大副产品,其总量是粮食总产量的1.1~1.2倍。我国每年产生约6.5亿t左右的作物秸秆,其中造肥还田和收集损失约占15%,工业原料12%,饲料13%,燃料25%,还有50%左右的直接还田、烧荒或丢弃。事实上,农作物秸秆不仅是农村生活燃料、牲畜饲料和有机肥料的重要来源,而且也是重要的工业、建筑原料,因此应该加以充分利用[2]。

目前实际开发应用的秸秆利用技术主要有5大类20余种,主要包括有:肥料技术、饲料技术 、燃料技术、工业原料技术、食用菌基料技术等[1]。

1.2 畜禽粪便综合利用现状和技术

随着我国畜牧业的高速发展,畜禽废弃物也大幅度增加,畜禽养殖业所产生的废弃物已经超过工业和城镇生活排污,成为不可忽视的重大污染源。畜禽粪便若不加以有效处理,将严重污染水体、土壤及大气环境,并带来卫生、健康问题。畜禽粪便既是污染源,也是肥源,目前我国畜禽废弃物利用主要有肥料化、饲料化和能源化利用3个方面。

由于畜禽粪便中含有大量的病原体,所以其资源化利用前,必须进行无害化处理。对于粪便固体处理的方法主要有生物发酵法、干燥法等。畜禽粪便无害化、资源化处理的主要关键工艺为粪便的生物发酵、干燥和除臭。目前,采用的技术主要有:一是沼气发酵;二是高温烘干;三是固液分离,堆腐晾晒;四是机械搅拌,高温堆肥;五是接种菌剂,塔式翻动发酵。

2 农业废弃物处理技术分析

2.1 秸秆处理技术分析

秸秆的种类很多,总体上可将秸秆分为3大类:水稻小麦油菜、玉米高粱和棉花甘蔗。第一类水稻小麦油菜秆性质类似,质地较软,总体上最主要采用直接还田和收集利用两种有效方式予以利用,也可预处理后制取沼气[3];第二类玉米高粱秆,青秆糖分较高,适宜作为青贮饲料,秸秆可以作为气化燃料使用;第三类棉秆和甘蔗渣,木质素含量很高,适宜用于成型炭化和气化。

针对上述分析,秸秆利用具有广阔前景,需要对相关关键技术和工艺进行深入研究,也需要开发相关的装备或设备,并结合秸秆特性、区域种植制度、区域能源结构等具体情况,因地制宜地制定出相应的秸秆综合利用方案。根据秸秆分类,提出了相应的秸秆处理方式,并分析了各项技术的应用特点及发展趋势,具体如图1所示。

2.2 畜禽粪便处理技术分析

根据养殖规模不同,畜禽粪便处理可以分为分散处理方式和集中处理方式两种。以农户为单元的分散养殖畜禽粪便,目前主要采用直接还田和户用沼气两种方式利用,户用沼气既可以解决能源问题,又可以获得高效有机肥料,并减少对环境的污染[4]。

根据无害化、减量化和资源化的原则,对规模化养殖场畜禽粪便应尽量采用干湿分别处理的方式。每个养殖场的干粪采取厌氧干发酵获得一次能源效益后,将沼渣集中到有机肥厂,开发成颗粒有机肥,该技术的关键是对现有规模养殖场进行清干粪的装备改造和厌氧干发酵技术与装备进行攻关。每个养殖场的冲洗液和尿液应采取湿式厌氧发酵,获得一次能源效益后,较稀的沼液应进行分散综合利用,该方式的关键是分散利用模式与运行机制的建立。根据养殖规模大小,提出了相应的处理方式,并就各项技术的应用特点及发展趋势作出分析,具体如图2所示。

3 配套农业机械发展

在农业废弃物的综合利用方式中,还需要相应的配套农业机械的发展作为支撑。随着农业废弃物多途径资源化利用的开展,对相应农业机械配套机具、设备的发展也提出了越来越多的要求。

3.1 秸秆处理配套农机

对于可直接还田的秸秆,如水稻小麦油菜等,需要大力开发和推广秸秆粉碎机或直接埋草机。将田间秸秆就地粉碎并均匀抛撒在地表后,随即用犁耕翻深埋,目前多采用拖拉机配套秸秆直接粉碎还田机。对于不需粉碎即可腐解的秸秆,则可通过集整地、翻埋于一体的机具直接将秸秆埋入土中,也是适合南方的一种方式[5]。

对于不宜直接还田的秸秆,首先应尽量采集后加以利用,要求采用半喂入式收割机,以完整保存秸秆并留茬低,为后续利用带来方便。目前半喂入式收割机较全喂入式价格偏高,还需要政府的进一步推广[6]。对于气化、制沼、成型等秸秆利用方式,均需要预先对秸秆进行粉碎处理,因此对秸秆粉碎机形成了需求,不仅要求能将各种秸秆能粉碎到所需的长短或粒径,对于制沼用途,还要求能够有效破坏秸秆表面蜡质层,便于充分降解。尤其是质地较软的秸秆,粉碎时易发生缠绕等故障,应进一步加大对此类机具的研发和推广。

秸秆气化是近年来发展较快的一种利用方式,秸秆气化的核心部件在于秸秆气化炉,需要集中技术力量攻关解决焦油、燃料适应面等问题,促进气化炉的应用。

机制木炭是秸秆成型化利用方式,对于生物质挤压成型设备目前急需解决的问题主要是提高设备机组的可靠性,尤其是提高磨损部件的使用寿命。此外,需要扩大设备适应范围,提高设备的经济性。

3.2 畜禽粪便处理配套农机

畜禽粪便处理过程中首先需要发展干清粪机械,以实现粪水分离,降低后期处理的有机质浓度。尤其是规模化养殖场,应针对不同养殖条件,发展机械刮粪板、自走式或集中式清粪机械,以适应现代健康养殖的需要[7,8]。

畜禽粪便沼气化利用方式中,进出料设备是难点问题。尤其在沼气池大修时,由于池内底物组成复杂,潜污泵容易出现故障,寿命较短,需要研发适合沼气池抽吸料的专用泵。此外,沼渣沼液储运设备,如沼液沼渣吸运车也需要进一步普及,并降低成本,提高可靠性,以利于畜禽粪便沼气化利用的推广。

畜禽粪便资源化利用的重要途径是制有机肥,这是经济效益的主要来源。一套系统的制肥设备,包括了脱水、输送、翻堆、干燥、制粒等多个环节,目前多采用饲料、肥料等行业的设备,应针对畜禽粪便物料特点开发相应设备,并与有机肥工艺结合,加强设备的集成化生产能力。

4 结语

我国在未来15~20年,农业废弃物的产生总量依然呈增加的趋势,如果不加以合理的利用和处理,农业废弃物,尤其是畜禽养殖对环境的污染将更加严重。农业废弃物的处理不仅关系到资源的再利用和环境安全,而且与农业的可持续发展和农村“两型”社会的建设紧密相关。

我国在农业废弃物处理方面应大力采用现代的生物技术和工程技术提升农业废弃物的处理水平,提高废弃物的利用率,在处理农业废弃物的同时,消除农业废弃物对环境的污染,发展生物质经济、开发生物质能源,发展生态循环农业,促进农村经济和社会发展。

参考文献

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[3]庞凤梅,李玉浸,杨殿林,等.农作物秸秆沼气发酵与直接利用效益比较[J].中国沼气,2008,26(2):34-37.

[4]卢旭珍,邱凌,王兰英.发展沼气对环保和生态的贡献[J].可再生能源,2003,(6):50-52.

[5]张国忠,许绮川,夏俊芳,等.1GMC-70型船式旋耕埋草机的设计[J].农业机械学报,2008,39(10):214-217.

[6]翟红,张衍林.浅谈保护性耕作现状及有关技术的推广[J].湖北农机化,2008(2):16-17.

[7]温克兴.浅谈机械化养鸡场清粪机械的利用[J].中国家禽,2004,26(19):25.

工农业废弃物 篇5

一、试点单位

XX村

二、目标任务

力争到2020年，XX村的规模养殖场配套建设粪污处理设施比例达80%左右，畜禽粪污基本资源化利用；病死畜禽基本实现无害化处理；秸秆综合利用率达到90%以上；当季农膜回收和综合利用率达到75%以上；农药、化肥瓶进行集中回收。

三、具体措施

1、加强畜禽养殖废弃物综合利用。按照“两分、两改、两配套”模式（即雨水与污水分开、粪污与固液分开，改水冲粪为干清粪、改鸭嘴式饮水器为嵌入式饮水器，配套干粪棚、污水处理池、沼气池、沼液输送管网、干湿分离机等粪污处理设施设备，配套消纳土地），配合畜牧水产局对全村现有的畜禽规模养殖场（户）进行升级改造，着力完善引水装置、粪污收集、沼气处理、肥水一体化利用等设施设备。大力提升有机肥厂生产规模及能力，建设完善沼液储存运输配套设施。

2、对于病死畜禽，必须采取消毒掩埋的办法，实行无害化处理，违者严管重罚。

3、建立完善农膜管理制度、农膜监测制度和回收利用体系，对废弃农药包装物和废旧农膜等废弃物的回收，进行政府补贴，对于乱丢乱弃行为，严肃查处。

4、加强农作物秸杆综合利用，提高能源化利用比例，提升秸杆饲料化、能源化、基料化和原料化利用水平。鼓励农业经营主体购置秸秆粉碎还田、深松机等设备，促进秸秆就地还田。

四、实施步骤

1、宣传发动。通过村村响广播、宣传车、开会、微信等方式，将工作要求传达到种田农户，尤其是种田大户。

2、集中整治。利用2019年下半年秋收和2020年农耕集中时段，开展巡查督促。对于影响严重、拒不改正的，立案查处，加大惩罚力度，达到震慑和警示作用。

3、持续推进。根据工作要求任务，每月调度。针对存在的问题和薄弱环节，重点研究解决。总结经验，完善工作机制。以点带面，全镇铺开，农业生产废弃物资源化利用工作取得更大的成效。

五、工作保障

1、坚持党建引领。发挥基层党组织的核心引领作用，将主题党日活动与农业生产废弃物资源化利用结合起来，发挥好党员作用，促进工作开展。

2、坚持群众主体。强化政策宣讲、技术业务培训等工作，提高基层和广大农民对农业废弃物资源化利用重要性的认识，激发改变生活环境的内生动力。

3、坚持鼓励引导。采取“以奖代补”等方式，鼓励通过“一事一议”，引导农民投资投劳参与相关设施建设和污染防治。

4、坚持责任落实。联村领导为牵头责任领导，相关办站负责人为牵头责任人，所在村的支部书记为第一责任人。要将指导、督促、考核等各项工作到位，加强配合协作，确保工作实效。

六、资金筹措与使用安排

1、对于畜禽粪污、农作物秸秆综合利用工作，充分利用沼气工程、农业面源污染综合治理等项目资金，予以支持。

2、对于病死畜禽无害化处理工作，由各村安排2000元消毒经费，村民负责掩埋，予以美丽乡村专项资金补贴。

农业废弃物利用的关键技术分析 篇6

农业废弃物是指农业生产和农村生活中自然也是必然产生的副产品,量大面广。农业生产和农村生活一日不停歇,农业废弃物的产生就一日不枯竭。按照处理方式来看,它既是农村主要的环境污染源,又能转变为宝贵的可再生资源。按来源分类,农业废弃物主要可划分为种植业废弃物、养殖业废弃物等两种类型。据有关方面统计,我国是世界上农业废弃物产出量最大的国家,每年大约产出40.0亿t多,其中农作物秸秆7.0亿t,畜禽粪便排放量26.1亿t。

随着农业产业化进程的加快,农业废弃物增多,加上大中型集中养殖场的发展,都给生态环境保护带来了隐患。柑橘作为西南地区的主要经济作物之一,在给人们提供大量新鲜水果的同时,也将大量柑橘果皮、果渣弃于环境。由于果皮果渣酸性重、纤维素含量高,直接用作堆肥存在诸多问题。另一方面,西南地区河网密布,水系发达,一些河流、湖泊、水库富营养化严重,如昆明滇池、三峡水库的次级河流遭受不同程度的富营养化,导致水藻、水葫芦等富营养化衍生物增多。这些水藻、水葫芦的处置已不得不提上议事日程。如果不经妥善处理直接外排进入生活环境,将会造成严重污染。因此,如何充分有效地处理并利用这些废弃物,对合理利用农业资源,改善农村生态环境具有十分重要的意义。

近年来,国内外农业废弃物的资源化利用技术和相关的研究项目有了较大的发展,农业废弃物的资源化利用正在进入科学化的新阶段。合理利用和推广这些技术,必将产生良好的经济、生态和社会效益。

1 现状及存在的问题

1.1植物纤维性废弃物利用技术及存在的问题

1.1.1 直接燃烧技术

植物纤维性废弃物直接燃烧发电在国外应用的比较早,具有较大的潜能。我国在该项技术上与发达国家相比还存在着一定的差距,主要体现在原料的预处理方面。目前,美国利用植物纤维性材料的燃烧发电技术已经成熟,其发电设备装机容量至今已发展为1000MW。

1.1.2 热解—气化利用技术

秸秆等植物纤维性废弃物被点燃时,生成CO,H2,CH4等可燃混合气体,在去除焦油以及杂质后用途广泛,可直接燃烧用于供热、发电等方面。在欧洲,该项技术已相当成熟,我国与发达国家相比还是存在一定的差距,主要体现在燃气热值低、焦油量多、需要较高的温度,导致热能利用效率低、投入产出效益差等问题。

1.1.3 制备复合材料技术

利用农业植物纤维性废弃物可生产人造纤维板、轻质建材板等建筑装饰复合材料。例如,以硅酸盐水泥为基体材料,麦秆、玉米秆等农业废弃物(经表面处理剂处理后)作为增强材料,再加入粉煤灰等填充料后可制成植物纤维水泥复合板,产品成本低,隔音、保温性能好[6];以农业植物纤维性废弃物为原料,如秸秆、稻壳、甘蔗渣等通过粉碎、加入适量无毒成型剂、粘合剂、耐水剂和填充料等经搅拌捏合后成型可制成可降解快餐具,以替代一次性泡沫塑料餐具[7];以石膏为基体材料,农业植物纤维性废弃物为增强材料,可生产出植物纤维增强石膏板,产品具有吸音、透气、隔热等特性,是一种较好的装饰材料[8]。

1.2 畜禽粪便的能源化利用技术及存在的问题

1.2.1 国外畜禽粪便处理的方法与模式

自20世纪50年代起,发达国家开始进行大规模的集约化养殖,许多发达国家从政策法律、技术手段、预防管理等多个层面进行了综合整治,并取得了显著成效。

美国在联邦水污染法中的规定侧重于畜禽养殖场建设管理,超过一定规模的畜禽养殖场,建场必须通过环境许可。美国现有处理市政污水的土地和稳定塘处理系统2万个多,约为该国污水处理厂的13倍。美国已将畜禽粪污的处理利用作为一门“粪便科学”开展了深入研究,对畜禽养殖场粪污的管理和要求都比较严格,尤其对大规模畜禽养殖场。从政府、科研单位到生产者都十分重视环境保护问题,建议加强“环保型”饲料和粪污处理利用技术方面的研究,为畜牧业可持续发展提供有力的技术支撑。其畜禽养殖场多采用防渗的氧化塘(污水塘)处理和贮放粪污,但应防止氧化塘满溢而造成地表渗流污染(如在雨季)及注重粪污的利用,同时也运用现代微生物技术和生物发酵工艺。例如,利用发酵塔和造粒机等加工设施,对畜禽粪便通过快速发酵、脱臭和添加复合微肥等生产工艺进行工厂化生产,将畜禽粪便加工成系列复合有机肥料。

新加坡政府规定,养猪场的污水排放必须小于250 mg/L。为此,养猪场需付出相当高的代价,相当于每销售1头猪分摊7.45$。

1.2.2 我国沼气发酵技术现状及存在的问题

我国是世界上开展沼气发酵技术研究最早的国家之一,沼气发酵技术在我国有着非常广泛的应用。据有关统计,截止2011年,我国户用沼气达3678万户,在全部适用农户中普及率24.3%,年均递增17.5%,同时还建成养殖场沼气工程3万多处。但与国外发达国家相比,我国的沼气技术还是非常落后的,尤其是集中型沼气无论从工艺上还是设施设备上都与国外发达国家尤其是欧洲存在很大的差距,尤以西南地区发展比较缓慢。

西南地区农村养殖规模小、发酵原料多样、经济水平较低,现有的沼气工程工艺和技术都比较落后,要形成西南地区集中型沼气发酵工艺及设备关键技术体系,以及提高西南地区沼气工程的科技水平,主要存在以下4大技术难点和问题:

1)针对山区条件发酵原料资源高度分散和多样性的特点,如何形成西南地区主要发酵原料预处理技术规程和设备配套方案;

2)在开展多原料厌氧发酵工艺调控技术研究的基础上,如何形成适宜西南地区多原料发酵的主流工艺模式和发酵调控技术参数控制流程,如何开发能适应多原料发酵的高效反应器;

3)在西南地区特殊气候条件下如何形成经济适用的增温保温发酵技术;

4)国内外先进的集中型沼气发酵技术及成套设备在西南地区的本土化。

2 农业废弃物分类利用模式

为了更好地利用农业废弃物,使其变废为宝,结合多年来国内外的经验,提出了一种农业废弃物分类利用模式。

根据秸秆种类的不同,把不同种类秸秆分别通过不同处理模式,进行直接燃烧,热解—气化,制备复合材料等技术将其充分利用,减少对自然环境的污染。

根据养殖规模,畜禽粪便处理可以分为分散处理方式和集中处理方式两种。分散处理指以农户为单元的分散养殖,一般采用直接还田和户用沼气两种方式利用。集中处理指规模化养殖场,目前多采用集中型沼气发酵,发展集中型沼气将会解决大型养殖场在发展过程中所面临的粪污处理难题,缓解规模扩张越快、环境污染越严重的矛盾。发展集中型沼气是西南地区生态环境改善的重要途径之一。西南地区以丘陵山地为主,丘陵、山地和高原占幅员面积的92.6%,其中山地面积占76.3%,生态环境相对脆弱,水土流失严重。通过集中处理大量养殖废弃物,减少废弃物的排放,防止污染源的扩散,从而达到治理污染、保卫水体安全的目的。

3 总结与探讨

在重庆市高速发展的大环境下,农业固体废弃物日趋增多。重庆市是一个农业大市,又是中国内陆最大城市之一,而且重庆当地最出名的火锅也享誉全国,但是随着人们享用完火锅的美味之后所残余的火锅油、火锅底料等也成为了一种新型的废弃物。这就是说随着已有废弃物的累积,还会产生不计其数的新型废弃物,这就要求我们必须开展更深入的探索和研究,开发出更经济、简便、二次污染更少或无二次污染的工艺技术,形成一种多层次多途径的综合利用方式,使经济效益、环境效益和社会效益最大限度地统一,促进农业经济持续稳定协调的发展。随着食品监督力量的加大,重庆已经开始实行一次性锅底(其实如果技术得当,可以研究出重复利用的锅底,这样可以大大减少这一领域的废弃物排放量),所以通过技术升级,提高废弃物资源化和无害化处理率,同时地方政府给予限制与约束,还有就是资金上的支持。这样大力推广具有市场竞争力的产品,建立一套适合于中国国情的废弃物资源化技术体系和保障体系以及发展战略,为农业可持续发展和中国的能源安全以及全面实现小康社会做出重要贡献。

农业废弃物资源化利用技术研究 篇7

1 我国农业废弃物资源化利用技术现状

我国农业废弃物种类繁多, 因为废弃物类型不同, 所以所采用的废弃物利用技术也不同, 本文将按照农业废弃物处理对象的不同分析资源化利用技术现状。

1.1 植物废弃物利用技术

植物纤维性废弃物在农业废弃物中占有相当大的比例, 同时也是农业生产的主要非产品性产出。目前, 在植物废弃物处理方法中, 普遍采用的技术有废物还田技术、气化技术、固化技术等。废物还田技术是投入最小, 同时也是最简便的一种资源化利用技术, 是将农作物秸秆等直接退还土壤, 在补充土壤有机质的同时, 还能丰富土壤的微量元素, 提高土壤活力。气化技术是利用气化原理将植物废弃物在有限供氧条件下转化为可燃气体的技术。秸秆等植物废弃物由C、H、O等元素组成, 这些成分被点燃之后可以变为可燃性气体。这些气体可以作为城乡管道的供气能源或直接取代传统燃料发挥作用, 从而创造更多的清洁能源。采用气化技术进行植物废弃物再利用不仅具有较高的利用效率, 而且所产出的能源级别也较高, 将是未来农业废弃物资源化利用的一个重要发展方向。固化技术是将松散的植物废弃物等通过压缩工艺制成固体物质的工艺技术, 产出的固体物质可以是复合材料用于建筑生产, 也可以是化学制品用于工业生产。除上述技术外, 还可以将多种植物废弃物按照一定比例混合后栽培食用菌或用于污染治理, 在此不作赘述。

1.2 动物废弃物利用技术

动物废弃物主要指禽畜饲养中所产生的粪便。在禽畜粪便处理方面, 目前所采用的技术主要包括肥料化技术、燃料化技术和饲料化技术三种。肥料化技术分为堆肥技术和制肥技术。堆肥技术是利用微生物在特殊环境下将禽畜粪便转化为腐殖质土壤的技术, 是一种化学降解技术。制肥技术则是运用特殊工艺处理高温堆肥产品产出颗粒化复合肥的技术。经制肥技术所产出的复合肥不仅可以为作物生长提供均衡的养分, 而且使用起来也更加方便, 与化学肥料相比优势显著。燃料化技术指通过厌氧菌发酵过程将禽畜粪便转化为沼气的技术。沼气可以直接作为燃料, 剩余的沼液、沼渣则可以用来肥沃土壤或者渔业养殖。因此, 该项技术将禽畜饲养、农作物种植及渔业养殖等产业有机结合起来, 构建出了一种可以往复循环的生态模式。禽畜粪便中含有丰富的养分, 比较适合禽畜反刍, 禽畜粪便只要经过适当的灭菌处理, 就可以用于动物商品化饲料生产。我国在禽畜粪便饲料化处理及研究方面已积累了丰富的经验。

2 腹膜生物反应器技术 (MCT)

2.1 MCT技术简介

随着农业废弃物资源化利用技术研究的不断深入, 我国在借鉴国外成功经验的基础上开拓创新, 探索出了农业废弃物资源化利用的新途径——腹膜生物反应器技术 (MCT) 。该项技术是借助腹膜生物反应器原理来进行沼气干法发酵的工艺。从国内外发展现状来看, 沼气干法发酵无论是在工作效率、处理量上, 还是在后期运营管理上都具有突出的优势, 系统稳定性较强, 而且随着沼气发酵技术的不断进步, 干法发酵技术相关设备设施还将得到不断的完善。可以说, 干法发酵已成为农业废弃物沼气技术的发展主流。MCT技术的出现进一步提高了沼气技术水平, 使沼气发酵技术及工艺流程更加完善。MCT技术的基础是腹膜槽生物反应器。该反应器是一个可以容纳物料的装置, 连接柔性膜与槽体。由于柔性膜的密封性较强, 使反应器内部形成一个严格的厌氧环境, 这样一来, 固体废弃物就可以经过发酵产生高质量沼气。除反应器之外, MCT技术系统还包括一个搅拌装置和一系列的配套设施装备, 搅拌装置可以充分搅拌反应器的物料, 保证其完全反应。此外, 也可以促使厌氧菌在强力机械搅拌的情况下与物料混合均匀, 提高厌氧菌发酵接种效果。

2.2 MCT技术的工艺流程

MCT技术的工艺流程大致可以分为以下几个环节: (1) 将符合要求的物料置入发酵槽, 每种物料需要分层堆放避免混合; (2) 利用搅拌装置充分搅拌物料, 之后混入厌氧菌及相关菌剂, 再次搅拌均匀; (3) 将柔性膜覆盖在发酵槽上, 同时密封连接口, 设置一个完全密封的环境, 使厌氧菌充分作用; (4) 发酵结束后掀开柔性膜并将反应器的沼气抽干, 对剩余物质进行脱水处理制备肥料。

上述流程可以总结为:预处理→厌氧发酵→发酵完成。

2.3 MCT技术的特点

MCT技术的最大特点是有效解决了厌氧菌与好氧菌发酵条件转换的问题, 实现了快速进出料, 同时借助搅拌装置提高了厌氧接种效率。该技术不仅操作简单, 而且投入成本低, 系统耗能少, 安全性极高, 适合各种物料的沼气发酵处理。我国在该项技术研究及应用方面取得了突破性的进展, 北京市大兴区MCT试验工程日均生产沼气109 m3, 甲烷含量高达55%。MCT技术能够对固体农业废弃物进行大规模的高效转化, 同时实现零污排放, 经济效益、社会效益显著。在能源紧缺、环境污染日益加剧的今天, MCT技术具有广阔的发展前景, 在沼气工程方面将得到越来越广泛的应用。

3 结束语

从“提高资源利用效率, 减少环境污染”的角度分析, 农业废弃物资源化利用技术研究具有广泛而深刻的意义。在今后的技术研究中, 应当努力探索出更加简单、环保、经济的工艺技术, 并开创综合利用模式, 提高农业废弃物再利用水平, 促进我国农业生产、农民生活的可持续、健康发展。

摘要：近年来, 我国在农业废弃物资源化利用技术研究方面取得了突破性的进展, 但是与发达国家相比仍然存在较大差距。因此, 有必要对现有技术进行总结、分析, 不断探索出符合我国国情及农村发展现状的先进技术。

关键词：农业废弃物,资源化利用,废物利用,农村发展

参考文献

[1]吕豪豪, 刘玉学, 杨生茂.生物质炭化技术及其在农林废弃物资源化利用中的应用[J].浙江农业科学, 2015 (01) :19-22.

农业废弃物处理及环境治理研究 篇8

一、我国是农业废弃物产出大国

农业废弃物是在农业生产、畜禽饲养、农副产品加工以及农村居民生活活动中产生的废弃物的总称。农业废弃物可分为以下四类:一是农田和果园残留物, 如秸秆、残株、杂草、落叶、果实外壳、藤蔓、树枝和其他废物。其中含有丰富的有机质、纤维素、半纤维素、粗蛋白、粗脂肪和氮、磷、钾、钙、镁、硫等各种营养成分, 可广泛用于饲料、燃料、肥料、造纸、轻工食品养殖、建材、编织等各个领域。二是牲畜和家禽粪便以及栏圈铺垫物等。其中含有丰富的有机质, 含有较高的N、P、K及微量元素, 是很好的制肥原料。三是农产品加工废弃物。一般以纤维素、半纤维素和木质素为主, 含有可溶性物质、糖类、蛋白质等。四是人粪尿以及生活废弃物。农村生活废弃物主要是塑料袋、建筑垃圾、生活垃圾、农药瓶和作物秸秆、腐败植物组成的混合体。中国是世界上农业废弃物产出量最大的国家, 每年大约产出40多亿吨, 其中农作物秸秆7.0亿吨, 畜禽粪便排放量26.1亿吨, 废弃农膜等塑料2.5万吨, 蔬菜废弃物1亿吨~1.5亿吨, 乡镇生活垃圾和人粪便2.5亿吨, 肉类加工厂废弃物0.5亿吨~0.65亿吨, 饼粕类0.25亿吨, 林业废弃物每年约3700万立方米。我国的传统农业中有着优良的农业废弃物利用的传统, 但是随着农村经济的巨大发展, 农民开始逐步改变了传统的生活用能和生产用肥方式, 使得农业废弃物过剩问题日益突出, 成为生态环境的重要污染源[1]。

二、农业废弃物对生态环境的影响

大量的农业废弃物露天堆放不仅占用了大量的耕地, 并对周边环境造成了严重污染。每到玉米、小麦和水稻的收获季节, 焚烧玉米秆、麦草和稻草, 造成严重的空气污染。不少废弃稻草、麦草和玉米秆堆放在村头、路边, 长期得不到有效处理, 从而腐烂变质, 污染生活环境[2]。畜禽高度密集, 厩舍内潮湿, 灰尘、粪便、霉变垫料及呼出的二氧化碳等散发出恶臭气。畜禽粪便能直接或间接进入地表水体, 导致河流严重污染, 水体严重恶化, 致使公共供水中的硝酸盐含量及其他各项指标严重超标。其对于水体的污染不亚于工业污水。同时, 畜禽粪便尿液淋溶性极强, 可以通过地表径流污染地下水, 也可经过土壤渗透污染地下水。对土壤的危害主要表现在土壤的营养积累, 动物粪便作为有机肥长期使用, 将导致N、P、Cu、Zn及其他微量元素在土壤中的富集。污水会引起传染病和寄生虫的蔓延, 传播人畜共患病, 直接危害人的健康, 特别在非冬季节, 畜禽粪便孳生大量蚊蝇, 使环境中病原种类、病原菌数量增大, 从而造成人、畜传染病和寄生虫的蔓延。

三、我国主要农业废弃物处理方式

㈠秸秆还田利用快速堆肥剂产生大量纤维素酶, 在较短的时间内将各种作物秸秆堆制成有机肥堆, 腐解还田。通过燃料或在田间直接焚烧, 烧灰还田。秸秆经过青贮、氨化、微贮处理, 饲喂畜禽后, 以畜粪尿施入土壤。秸秆发酵后产生的沼渣、沼液是优良的有机肥料, 其养分丰富, 腐殖酸含量高, 肥效缓速兼备, 是生产无公害农产品、有机食品的良好选择。

㈡秸秆固化与炭化秸秆以碳水化合物为主要成分, 其中主要是纤维素, 半纤维素和木质素, 由于木质素属于非晶体, 没有熔点只有软化点, 对秸秆进行加热时, 温度达到70℃~110℃, 木质素就塑化具有黏性, 在140℃~270℃时, 则液化成胶黏剂, 此时加一定压力使其与纤维素紧密粘接, 并与相邻秸秆颗粒互相胶接, 袋冷却后即可固化成型。利用炭化炉将生物质压块进一步加工处理, 生产出可供烧烤等使用的木炭。

㈢制备食用菌培养基利用植物纤维性废弃物, 如作物秸秆、棉籽皮、树枝叶等, 按一定的比例粉碎混合, 可用来栽培食用菌, 栽培效果好, 营养价值高。食用菌一般是真菌中能形成大型子实体或菌核类组织并能提供食用的种类, 绝大部分属于担子菌, 极少部分属于囊菌, 其中较大面积栽培的有20多种。食用菌是腐生型真菌, 有的为兼性寄生, 可在纤维素材料上生长发育。

㈣制备复合材料利用植物纤维性废弃物可生产纸板、人造纤维板、轻质建材板等包装和建筑装饰复合材料, 如以硅酸盐水泥为基体材料, 玉米秆、麦秆等农业废弃物作为增强材料, 再加入粉煤灰等填充料后可制成植物纤维水泥复合板, 产品成本低, 保温、隔音性能好;以石膏为基体材料, 植物纤维性废弃物为增强材料, 可生产出植物纤维增强石膏板, 产品具有吸音、隔热、透气等特性, 是一种较好的装饰材料;以秸秆、稻壳、甘蔗渣等植物纤维性废弃物为原料, 经粉碎, 加入适量无毒成型剂、黏合剂、耐水剂和填充料等助剂, 经搅拌捏合后成型制成可降解快餐具, 以替代一次性泡沫塑料餐具。

㈤畜禽粪便处理生产生态饲料, 通过从饲料原料的选购、配方设计、加工饲喂等过程严格实施质量控制和动物营养系统的生理调控, 使生产的饲料达到卫生、安全、营养的效果。加强饲养过程的管理, 改变传统的陋习, 也可以达到减少粪便流失, 减轻污染的控制。通过堆肥法、快速干法、微波法、膨化法、充氧动态发酵法等技术把畜禽粪便再造为有机肥料、饲料、燃料等。

四、我国农业废弃物处理中存在的问题

㈠农业废弃物处理技术不成熟目前的农业废弃物处理技术多集中在粮食作物秸秆上, 而对蔬菜、食用菌等作物废弃物处理的研究较少, 技术应用多处于初加工阶段, 仅是一些单项技术或是某一单项措施, 缺乏专业性、针对性, 没有形成完整成熟的技术体系, 离产业化程度甚远。

㈡农业废弃物处理产品附加值低农业废弃物从产生到作为能源使用, 中间需要经过多个环节, 每个环节需要消耗机具、劳动力等成本, 故农业废弃物实际处理使用成本的构成除了秸秆自身价值外, 更多的是中间环节的成本。而目前农业废弃物处理后产品的附加值低, 难以抵消处理利用的成本, 因此目前农业废弃物处理主要是依靠政府推动或科技项目支持。

㈢技术应用前期投入大, 成本回收慢大多数农业生产还是农户分散经营使得农业废弃物处理技术应用难以实现规模化, 加之现有的农业废弃物处理技术前期投入较大, 成本回收慢, 农民主动使用设施农业废弃物处理技术的积极性不高[3]。

五、农村环境治理措施

㈠积极发展循环农业以资源循环利用模式示范推广为抓手, 改造传统农业生产方式。有针对性地实施废弃物循环利用、农业生物质产业开发、加强农业资源保护, 形成“种植—养殖—加工”型循环农业模式示范片 (点) 。普及农村户用沼气, 建设养殖场沼气, 形成养殖和庭院清洁化、废物资源利用化、农业生产无害化的生态农业模式。积极试验示范能源作物, 提高资源利用效率, 缓解能源紧缺压力, 稳妥推进秸秆汽化和秸秆还田技术。依托科研、教学单位, 深入开展废弃物资源化利用、能源作物培育、土壤污染修复、循环型农业等技术研究, 争取和组织实施农田污染防治、基因资源和种质创新、生物质能开发等项目, 为循环农业提供良好的技术支撑。以沼气项目、乡村清洁工程等为重点, 建设自身良性循环的生态示范新村, 因地制宜地发展太阳能、小水电等清洁能源, 实施乡村清洁工程, 以自然村为单元, 建立以农户为服务对象, 以垃圾、污水收集处理, 促进全区和周边地区循环农业的发展。

㈡加大农村环境治理力度严禁焚烧农作物秸秆, 积极推广秸秆综合利用, 推广使用沼气、生物质能等农村清洁能源。加快建设农村生活垃圾集中收运体系, 采取“分散收集、集中清运、集中处置”方法, 提高乡镇、农村生活垃圾处理能力。加强农村面源污染防治, 科学合理施用化肥农药, 大幅减少化肥和农药施用量, 全面禁止使用高毒、高残留农药, 扩大生物肥料、农药的覆盖面。加大农村“白色污染”治理力度, 大力推广使用无毒可降解农用薄膜, 加强农用塑料薄膜回收再利用。严禁在沿江、沿河、沿溪城镇饮用水源地、人口稠密区及环境敏感区建设大中型畜禽养殖场, 严格实行“环评”和“三同时”制度。加大对新建畜禽养殖场废弃物排放的管理, 积极推行生物发酵床污染治理先进技术, 实现污水和粪便零排放。

摘要：农业废弃物既是受技术与人类认识水平的限制, 尚未能加以利用的资源和能量, 又是农村主要的环境污染源。作者定义了农业废弃物的概念并对农业废弃物作了分类, 介绍了中国农业废弃物产出情况以及秸秆还田、秸秆固化与炭化、制备食用菌培养基、制备复合材料、畜禽粪便制肥等农业废弃物的处理方法和技术, 分析了中国农业废弃物处理中存在的问题, 提出了处理农业废弃物, 积极发展循环农业和加大农村环境治理力度的具体措施。

关键词：农业废弃物,处理,环境治理

参考文献

[1]艾平, 张衍林, 李善军, 等.农业废弃物处理技术的分析[J].农业环境与发展, 2010, ⑴.

[2]刘忠新, 许启明.关于农业废弃物处理与利用的思考[J].陕西环境, 2001, ⑴.

工农业废弃物 篇9

1.1 直接燃烧技术

植物纤维性废弃物直接燃烧发电具有较大的潜能, 在国外应用的比较早。美国利用植物纤维性材料如废木材和农业废弃物等燃烧发电技术已经成熟, 其发电设备装机容量为736 MW。我国在直接燃烧的利用上要落后于国外发达国家, 主要是一些原料的预处理难以达到要求, 从而限制该技术的的利用;但在一些地区的秸秆压缩成型块直接燃烧也达到一定工业生产规模。其生产的颗粒成型燃料燃烧用于家庭或暖房的取暖。

1.2 热解——气化利用技术

秸秆等植物纤维性废弃物被点燃时, 供应少量空气, 并且采取措施控制其反应过程, 生成CO、H2、CH4、CmHn等可燃混合气体, 在去除焦油及杂质后用途广泛, 可直接燃烧用于供热、发电等方面。在我国, 1981年运行第一台稻壳气化发电装置, 发电功率已由开始的160KW增加到目前的1.2MW。虽然我国热解气化技术得到大力的研究、推广及利用, 但还是存在着燃气热值低、焦油量多、需要较高的温度, 导致热能利用效率低、投入产出效益差等问题, 有待于改进解决。

1.3 固化、炭化利用技术

将质地松散、能量密度小的秸秆等植物纤维性的废弃物加工成高密度燃料棒或颗粒, 可以改变燃烧性能, 提高燃烧效率, 实现优质能源的转化;同时, 还可以改善运输、储存条件, 在使用上安全可靠、清洁卫生, 并且可持续再生。

1.4 液化技术

张全国等利用玉米秸液化技术制得生物焦油, 是一种由烃类、酚类、酸类、醛类、酯类等多种有机成分组成的混合物。通过蒸馏所得140-200 ℃轻质馏出物, 各方面性能指标与车用柴油相近, 可做为发动机燃料的替代品;200 ℃以上重质馏出物可进一步加工制造焦油抗聚剂、抗氧剂、工业杂酚和生物沥青增塑剂等化学品。但我国开展作物秸秆等植物纤维性废弃物液化技术的研究起步较晚, 因此应用也比较少, 研究的进展也较缓慢, 大多处于研究试验或工业试生产阶段。

2 农村生活垃圾与畜禽粪便的能源化利用现状及存在的问题

2.1 沼气发酵法与垃圾的厌氧发酵制气技术

我国是世界上开展沼气发酵技术研究最早的国家之一, 沼气发酵技术在我国有着非常广泛的应用。据有关统计, 截止2007年, 我国户用沼气达2623万户, 在全部适用农户中普及率18.3%, 年均递增17.5%, 同时还建成养殖场沼气工程2.6万多处。我国把沼气发酵技术同生态农业有机结合, 形成了以畜禽粪便、秸秆等农业废物为原料, 利用受控制的厌氧细菌的分解作用, 将有机物经过厌氧消化作用转化为以甲烷为主要成分的沼气, 作为燃料, 沼液直接肥田, 沼渣用来养鱼, 形成养殖与种植和渔业紧密结合的物质循环的生态模式。是一种比较合理的有机废弃物利用模式。

2.2 焚烧回收热能技术

随着我国农村城镇化的发展, 农村生活垃圾的特性越来越接近城市生活垃圾, 因此农村在垃圾与畜禽粪便的焚烧回收热能的应用上可以因地制宜的借鉴城市的成功利用方法。在国外发达国家, 直接焚烧法技术在畜禽粪便与垃圾处理利用中有一定的应用。就我国的实情而言, 粪便的直接焚烧技术可以作为我国畜禽粪便资源化利用的方法的一个参考。

3 农业废旧地膜的能源化利用现状及存在的问题

3.1 焚烧回收热能技术

目前我国使用的塑料农膜材料比较简单, 主要是聚乙烯、聚氯乙烯, 可以应用于焚烧进行热能回收。其工艺不需要复杂的预处理, 也不需要与生活垃圾分离, 特别适用于难以分拣的混杂型塑料制品, 产热量可观。就我国的实际情况而言, 利用废旧塑料回收热能的前景是十分广阔的, 值得广泛地推广和利用。

3.2 农业废旧地膜的还原油化技术

我国在把废旧塑料转化为再生燃油的技术方面, 取得了不错的研究成果, 其生产工艺已经在海南研究开发成功, 并投入工业试生产, 他们将一次性不可降解的泡沫塑料饭盒、塑料袋等废旧塑料, 送入热裂解反应釜, 加入催化剂, 在高温条件下生产气体柴油和汽油的混合物, 再经过冷却变成液体, 通过分馏、过滤, 得到成品汽油和柴油, 在目前化石能源日益紧缺的背景下, 可以作为很好的替代能源, 缓减石油能源紧缺压力。不过我国此项技术在工业应用方面还有待于更深入的研究和发展。

农业固体废弃物是一个大的环境污染源, 也是一个大的生物质资源库, 要充分的认识其“双重性”。通过技术升级, 向规模化的生物质能的方向拓展减少农业废弃物对环境的危害、遏制废弃物的污染、降低废弃物资源化成本、深度开发高值产品、提高废弃物资源化和无害化处理率, 配套相关政策, 大力推广具有市场竞争力的产品, 建立一套适合于中国国情的废弃物资源化技术体系和保障体系及发展战略, 为农业可持续发展和中国的能源安全以及全面实现小康社会做出重要贡献。

参考文献

[1]余伯良.秸秆饲料生产技术简介[J].粮食与饲料工业, 1997, (7) .

[2]余振华.畜禽废弃物的处理和利用[J].中国编辑联盟, http://www.ccc68.com/wx1/class/, 2005.

工农业废弃物 篇10

关键词：农业有机废弃物,沼气发酵潜力,实验

0 引言

随着规模农业的迅速发展和社会主义新农村建设工程的推进,农村庭院养殖业规模越来越小,使农村沼气发酵粪便原料来源不足,需要寻找替代沼气的发酵原料。本文拟选取常见农业有机废弃物青草、干稻草、菜叶以及鲜猪粪作为发酵原料,通过研究其总固体含量(TS)、挥发性固体含量(VS)、碳素含量、氮素含量以及碳氮比,对沼气发酵潜力进行实验研究,以期为混合发酵产沼气原料选择及其工艺条件控制提供科学指导。

1 实验

1.1 实验材料

实验材料中的猪粪、干稻草和菜叶均来源于桂林市农村,青草来源广西桂林工学院草坪。

1.2 实验装置

沼气发酵反应器为自制50L倒置发酵罐;温控系统为自制保温柜,可由温度指示控制仪(WMZK-01,上海华辰医用仪表有限公司)对反应环境温度进行调控;气体计量系统为医用6L肺活量测定仪(FLJ-A,常州好德医疗器械厂),并与发酵罐同放置于温控系统中。

1.3 实验方法

采用沼气发酵常规分析方法测试沼气发酵原料的总固体含量(TS)、挥发性固体含量(VS)、碳素含量以及氮素含量。沼气发酵潜力测试实验共设置4组反应装置,连续发酵60d,控制条件为温度30℃、固体浓度为7.5%、接种物浓度为30%、原料总质量为25kg。总固体含量使用105~110℃烘干质量法测定;挥发性固体含量使用550~600℃灼烧质量法测定;碳素含量以挥发性固体含量的47%估算[1];氮素含量采用农业行业标准[2]进行测定。

2 结果与分析

2.1 原料基础测试

对本研究所选定的几种农业有机废弃物进行基础测试,结果见表1所示。

由表1可以得到如下结论:

1) 原料TS由高到低分别为干稻草、青草、鲜猪粪、菜叶,彼此十分悬殊;原料的总固体含量指试样在一定温度下蒸发至恒定质量时所余固体物的总量,包括有机物和无机物[3]。对其进行测试,可指导沼气发酵固体浓度的控制。在本实验中,需要控制一定的固体浓度,因此各种原料的需投量大小排序为:菜叶>猪粪>青草>干稻草。

2) 原料VS由高到低分别为鲜猪粪、青草、干稻草、菜叶,彼此非常接近;原料的挥发性固体(VS)指试样的燃烧挥发部分,包括BVS 和NBVS (非生物挥发固体,即生物难降解部分)。挥发性固体含量的大小可反映原料的易降解程度,直观反应了原料中有机质含量的多少。沼气发酵所消耗之原料部分便是其挥发性固体部分。本试验所选取干稻草、青草以及菜叶的挥发性固体含量与鲜猪粪相差很小。理论上认为:在一定范围内,原料挥发性固体含量越高,其可发酵含量越高,沼气发酵能力越强[4],说明干稻草、青草以及菜叶所含易酵解有机质含量与鲜猪粪相当,具有较好产沼气能力的物质基础条件和沼气发酵产气潜力。

3) 原料碳素含量由高到低分别为鲜猪粪、青草、干稻草、菜叶,彼此较为接近。碳素是构成沼气发酵细菌细胞的重要成分,在发酵细菌的细胞内酶作用下转变为乙酸、丙酸、丁酸、乳酸等脂肪酸和乙醇等醇类[1],为产甲烷细菌提供生命活动的能量和转换基体。因此,碳素含量的存在是原料可以沼气发酵产气的必需条件。本实验所选取的沼气发酵原料碳素含量都很高,说明这几种原料均为富碳原料。干稻草、青草以及菜叶和鲜猪粪一样,具备了很好的产沼气能力的能源基础条件。

4) 原料氮素含量由高到低分别为鲜猪粪、干稻草、青草、菜叶。氮素是构成沼气微生物躯体细胞质的重要成分,含氮有机物经微生物的氮素矿化过程,降解并释放出氨,并在蛋白酶的作用下进行水解,生成多肽与二肽,然后由肽酶进一步水解生产氨基酸,为微生物所吸收[5]。因此,氮素的多少同菌体细胞的增长和数量是成正比的。理论上在有足够碳素的条件下,氮素含量越大,厌氧微生物的活性越大、数量越多,越利于沼气发酵的进行,其产气速度越快。本试验选取的沼气发酵原料都含有一定量的氮素。干稻草、青草以及菜叶的含碳量相对鲜猪粪偏低,其沼气发酵能力以及产气速度不进行处理时较难得到良好的发酵效果。

5) 原料碳氮比由高到低分别为菜叶、青草、干稻草、鲜猪粪。一般来说,沼气发酵的碳氮比要求并不严格,原料在较宽的范围(13~60):1内均能产气,在(20~30):1范围便可正常发酵,在其他范围内,也可以发酵,但产气量以及产气速率很低[3,4,5]。

综上所述,在单种原料沼气发酵的条件下,鲜猪粪可作沼气发酵物料碳氮比调节剂,不经碳氮比调节可迅速启动发酵产气,其他几种原料进行碳氮比调节,应可得到良好的沼气发酵效果。

2.2 产气潜力测试

各反应器以7.5kg沼液作反应接种物,用原料基础测试结果指导各组反应器原料投配情况(如表2所示)进行沼气发酵实验;用各反应器的总产气量和原料消耗量(沼气发酵前后的原料TS之差和VS之差)计算出本研究选取的几种沼气发酵原料产气潜力(如表3所示)。

结果表明,本研究所选取的4种农业有机废弃物在控制条件下均具备较好的混合沼气发酵潜力,其中青草的产沼气潜力最大,为2015.0L/kgTS和4686.0L/kgVS;鲜猪粪次之,为1119.3L/kgTS和2558.4L/kgVS;干稻草为748.0L/kgTS和1774.6L/kgVS;菜叶最小,为有382.9L/kgTS和960.8L/kgVS。这些数据说明:如果对反应器内物料进行科学合理的碳氮比调节,采用农村易得的青草或干稻草等替代畜禽粪便作为发酵原材料是可行的。

3 结论

1) 原料基础测试表明:

干稻草、青草以及菜叶均具有较高的挥发性固体含量,碳氮比较高,而鲜猪粪的碳氮比较低。因此,鲜猪粪可以作为干稻草、青草、菜叶等农业有机废弃物沼气发酵的碳氮比调节剂。当采用青草、干稻草或菜叶等农业有机废弃物作沼气发酵原料时,用鲜猪粪或尿素等高含氮物质调节碳氮比作沼气发酵原材料是可行的。

2) 产气潜力测试表明:

鲜猪粪、干稻草或青草以及菜叶这几种沼气发酵原料均具备较好的混合发酵产沼气潜力,是良好的沼气发酵原料,其产气潜力大小排序为青草>鲜猪粪>干稻草>菜叶。

参考文献

[1]朱宗强.几种农业有机废弃物沼气发酵试验研究[D].桂林:桂林工学院,2008.

[2]南京农业大学.土壤农化分析[M].北京:农业出版社,1992.

[3]贺延龄.废水的厌氧生物处理[M].北京:中国轻工业出版社,1998:536-537.

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