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我国农业固体废弃物的处理与综合利用

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[摘要].概述1.1农业固体废弃物的概念农业固体废弃物是指农业生产、畜禽饲养、农副产品加工以及农村居民生活活动排出的废物,如植物秸秆、人和畜禽的粪便等。1.2农业固体废弃物的特点1.2.1元素的组成除C、O、H三元素的含量高达65%—90%外,还含有丰富的N、P、K、Ca、Mg、S等。1.2.2化学组成一是天然高分子聚合物及其混合物,如纤维素、半纤维素、淀粉、木质素等;二是天然小分子化合物。如氨基酸、生物碱、单糖、激素、抗生素、脂肪酸等1.2.3物理性质表面密度小、韧性大、抗拉、抗弯、抗冲击能力强等。1.3农业固体废弃物的分类1.3.1按成分分类可分为植物纤维性废弃物和畜禽粪便。1.3.2按来源分类可分为第一性生产废弃物、第二性生产废弃物、农副产品加工后的剩余物和农村居民生活废弃物。1.3.2.1第一性生产废弃物及其现状第一性生产废弃物是指作物秸秆、枯枝落叶等,是农业废弃物中最主要的部分。我国的纤维素物质10亿t/a;农业植物纤维废料1.178亿t/a;作物秸秆7亿t/a。虽然具有很高的利用价值

.概述
1.1农业固体废弃物的概念
农业固体废弃物是指农业生产、畜禽饲养、农副产品加工以及农村居民生活活动排出的废物,如植物秸秆、人和畜禽的粪便等。
1.2农业固体废弃物的特点
1.2.1元素的组成
除C、O、H三元素的含量高达65%—90%外,还含有丰富的N、P、K、Ca、Mg、S等。
1.2.2化学组成
一是天然高分子聚合物及其混合物,如纤维素、半纤维素、淀粉、木质素等;二是天然小分子化合物。如氨基酸、生物碱、单糖、激素、抗生素、脂肪酸等
1.2.3物理性质
表面密度小、韧性大、抗拉、抗弯、抗冲击能力强等。
1.3农业固体废弃物的分类
1.3.1按成分分类
可分为植物纤维性废弃物和畜禽粪便。
1.3.2按来源分类
可分为第一性生产废弃物、第二性生产废弃物、农副产品加工后的剩余物和农村居民生活废弃物。
1.3.2.1第一性生产废弃物及其现状
第一性生产废弃物是指作物秸秆、枯枝落叶等,是农业废弃物中最主要的部分。
我国的纤维素物质10亿t/a;农业植物纤维废料1.178亿t/a;作物秸秆7亿t/a。虽然具有很高的利用价值,但我国的利用率仅为33%左右。
1.3.2.2第二性生产废弃物及其分布
第二性生产废弃物主要是指畜禽粪便和栏圈垫物等。
分布:牲畜排粪量由高到低的省份是,四川、河南、山东、云南、湖南、广西、内蒙古;
畜禽排粪量由高到低的省份是:广东、山东、四川、安徽、河南、广西、福建。
1.3.2.3农副产品加工后剩余物及其类型
种类:作物残体、畜产废弃物、林产废弃物、渔业废弃物和食品加工废弃物
1.作物残体:以纤维素、半纤维素和木质素为主;
2.畜产废弃物:BOD,TP,TN,K含量高;
3.林产废弃物:纤维素45-50%、半纤维素20-25%和木质素20-25%;
4.渔业废弃物:水产品加工的下脚料丢弃大;
5.食品加工废弃物:易分解,易腐败;
1.3.2.4农村居民生活废弃物
我国生活垃圾的产生量以7%-8%的速度增长。其成分变化巨大:以前以菜叶瓜皮为主,发展为以塑料袋、建筑垃圾、生活垃圾、作物秸秆、腐败植物等组成的混合体。
1.4农业固体废弃物处置不当的危害
未经处理的粪便排入江河湖泊,会使水质污浊,生化需氧量(BOD)负荷增加,形成厌氧腐化或富营养化现象,威胁鱼类、贝类和藻类的生存;也会传染疾病,影响居民健康。
在田间随意焚烧秸秆,这时,大气中二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物三项污染指数达到高峰值,从而造成局部空气质量污染,危害周围人群健康;焚烧秸秆形成的烟雾,成空气能见度下降,造可见范围降低,影响道路交通和航空安全,容易引发交通事故;焚烧秸秆使地面温度急剧升高,能直接烧死、烫死土壤中的有益微生物,影响作物对土壤养分的充分吸收,直接影响农田作物的产量和质量,影响农业收益;秸秆焚烧,极易引燃周围的易燃物,尤其是在村庄附近,一旦引发火灾,威胁群众的生命财产安全,后果将不堪设想。
1.5农业固体废弃物的利用现状
近年来,国内外农业废弃物的资源化利用技术和相关研究有了较大的发展,农业废弃物的资源化利用正在进入科学化的新阶段。目前,植物纤维废弃物的资源化利用技术主要有废物还田、加工饲料、固化炭化、气化、制复合材料、制造化学品等;畜禽粪便资源化利用技术目前主要有肥料化技术、饲料化技术
和燃料化技术等。
2.农业固体废弃物的综合利用
2.1植物纤维性废弃物资源化利用技术
2.1.1废物还田技术
秸秆等植物纤维性废弃物退还土壤后,可以大量补充和更新土壤有机质,提供丰富的氮、磷、钾、硅等元素。同时,农作物秸秆中含有大量的木质素和纤维素,腐烂分解后可使十壤腐殖质增加,孔隙度提高,通气透水,理化性状大为改善。
秸秆等植物纤维性废弃物还田的方法主要有直接还田、过腹还田、堆沤还田和沼渣还田四种方法。
2.1.2饲料化利用技术
植物纤维性废弃物往往因其营养价值低或可消化性低,不能直接用作饲料,但若将之进行适当处理,即可大大改善其营养价值和可消化性。具体处理方法一般有以下几种:
(1)微生物处理技术农业植物纤维性废弃物中的成分一般都能被微生物分解利用,这些微生物含有较多的蛋白质并含有较丰富的维生素,加到动物饲料中可大大提高饲料效果。微生物处理技术就是指应用微生物工业技术,采用生物工程手段,将秸秆、术屑等农业植物纤维性废弃物加工变为微生物蛋白产品,其应用的微生物包括细菌、酵母菌及微型藻类,发酵主要有液体发酵和固体发酵两种方式。(2)青贮法主要是利用自然的乳酸在厌氧条件下对青绿秸秆进行发酵处理。通过青贮处理可以使原来粗硬的秸秆变软熟化,增加原料的营养价值和可消化率,是牲畜的好饲料。目前常用的青贮方法有窖贮、塔贮和袋贮三种。
(3)氧化法主要是用液氨或尿素、碳氨的水溶液对切碎的秸秆等废物进行氨化处理,改善原料的迅口性和营养价值。
(4)热喷法热喷技术是80年代兴起的一项新技术。农业废弃物经蒸汽处理后,进行增压、突然减压、热喷处理,原料受到热效应和喷放机械效应两个方面的作用后,改变了结构,提高了消化率。
2.1.3气化技术
气化是指含炭物质在有限供氧条件下产生可燃气体的热化学转化。农业植物纤维性废弃物由C、H、O等元素和灰分组成,当它们被点燃时,供应少量空气,并且采取措施控制其反应过程,使其变成CO、CH.、H2等可燃气体,生物质中大部分能量都被转化到气体中。气化后的可燃气体可作为锅炉燃料与煤混燃,也可作为管道气为城多居民集中供气;将气化后的可燃气经过净化除尘与内燃机连用,取代汽油或柴油,实现能量系统的高技利用;气化后的可燃气还可进行气化发电,气化发电技术可以在较小规模下实现较高的利用率,并能提供高品位的能源形式,是一个重要的发展方向。
2.1.4固化、炭化技术
固化、炭化技术是将松散的植物纤维性废弃物原料压制成棒(块)状,放人炭化设备中炭化后制成生物质炭,其质量能可达3.16-3.36kJ/kg。
2.1.5制备复合材料技术
利用农业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(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,保温、隔音性能好;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、隔热、透气等特性,是一种较好的装饰材料。
再有,以秸秆、稻壳、甘蔗渣等农业植物纤维性废弃物为原料,通过粉碎、加入适量无毒成型剂、粘合剂、耐水剂和填充料等助剂经搅拌捏台后成型,能制成可降解快餐具,以替代一次性泡沫塑料餐具;以农业植物纤维性废弃物为原料还可制成可降解性纤维素薄膜,替代不可降解性塑料薄膜。
2.1.6制取化学品技术
以植物纤维性废弃物为原料制取化学制品,也是综合利用农业废弃物,提高其附加值的一种有效方法。如甘蔗渣、玉米芯、稻壳等中含有1/3-1/4的多缩戊糖,经水解可制得术糖;甘蔗渣、木糖醇渣、玉米芯、稻壳、果壳等经过炭化、活化后可制成性能很好的活性炭;稻壳可作为牛产白碳黑、炭化硅陶瓷、氮化硅陶瓷的原料;秸秆、稻壳经炭化后可作为钢铁冶金行业金属液面的新型保温材料,麦草经常压水解、溶剂萃取反应后可制得糠醛,水解后的固相残渣还可造纸。另外,用甘蔗渣、玉米渣皮等可以制取膳食纤维。
2.1.7其他
利用秸秆、棉籽皮、树枝叶等按一定比例粉碎混合可用来栽培食用菌,栽培出的食用菌营养价值高。
农业植物纤维废弃物还可作为治理污染的材料,如甘蔗渣经化学改性后可迅速吸附废水中的酸性物质;利用棉秆皮、棉铃壳等含有酚式羟基化学成分的废弃物经过简单的化学处理后,可制成聚合阳离子变换树脂,对重金属有明显的吸收作用。
2.2畜禽粪便资源化利用技术
2.2.1肥料化技术
(1)堆肥化技术利用微生物在一定温度、湿度、pH值的条件下,使畜禽粪便和秸秆等农业有机废物发生生物化学降解,形成一种类似腐殖质土壤的物质,用作肥料和改良土壤,这种方法称为堆肥化。根据处理过程中微生物对O2需求的不同,堆肥化可分为好氧堆肥化和厌氧堆肥化。前者是在通气条件下借好氧微生物活动使有机物得到降解,由于好氧堆肥化温度在50-60oC,极限可达80-90oC,故亦称为高温堆肥;后者是利用微生物发酵造肥,所需时间较长。
(2)制复合肥技术将高温堆肥产品经杀灭病原菌、虫卵和杂草种子等无害化处理和稳定化处理后与经粉碎后的N、P、K化肥混合后,经筛分、干燥可制成颗粒化复合肥。颗粒化的复合肥因为能同时提供多种营养成分、养分均衡、施用方便、便于运输等特点而得以迅速发展。
2.2.2饲料化技术
畜禽粪便含有丰富的营养成分,最适合于反刍动物。畜禽粪便经适当处理可杀死病原菌,改善适口性,并能提高蛋白质的消化率和代谢能。
(1)干燥法干燥法以鸡粪的处理用得最多,也是常用的处理方法。干燥法是将粪便单独或掺入一定比例的麦糠,拌匀后干燥、过筛除去杂质,再粉碎供作饲料。按干燥方式不同其可分为自然干燥法和人工干燥法。人工干燥浩又可分为快速干燥法和烘箱烘干法。(2)青贮法畜禽粪便可单独或与其他饲料一起青贮。这种方法经济可靠,产品无毒无味,适口性强。
(3)需氧发酵法在氧化池中法利用好氧微生物对畜禽粪尿进行发酵,产生单细胞蛋白,可制成适合单胃动物的饲料,氧化池混合液可作为动物饮用水。
2.2.3能源化技术
畜禽粪便转化成能源在草原上采用的是直接燃烧。而目前对于集约化养殖场,大多是水冲式清除畜禽粪便的。例如,养猪业采用漏缝地板、水冲猪粪系统,粪便含水量高。对这种高浓度的有机废水,目前常采用厌氧消化法。厌氧消化法具有低成本、低能耗、占地少、负荷高等优点,是一种有效处理粪便和资源回收利用的技术。它不但提供清洁能源(沼气),解决中国广大农村燃料短缺和大量焚烧秸杆的矛盾,还能消除臭气、杀死致病菌和致病虫卵,解决了大型畜牧养殖场的畜禽粪便污染问题。另外,发酵原料或产物可以生产优质饲料,发酵液可以用作农作物生长所需的营养添加剂。
3.前景展望
3.1技术水平落后,科学技术普及低
虽然我国是传统的农业大国,但是由于科学技术的落后,以及科学技术的普及低下,导致了大部分从事农业生产的地区仍采取的是粗放的农业管理,没有进行科学化生产,很多地区仅仅能自给自足,这在很大程度上浪费了土地资源、劳动力和其他生产资源。
国家应加大在农业生产技术方面上的研发力度,提高科学技术在农村的普及,以及宣传好农业生产的环保意义,逐步使农业生产走向科学化、生态化发展。
3.2分布分散,不便于管理
由于我国地域辽阔,跨度大,导致了东西南北的地势相差较大,各个地域的结构又各不相同,这使得在农业生产类型方面就先天存在了差异性。而地势的分块性,又导致了很多地区难于实现机械化生产,也不便于集约化生产管理。
加大管理力度,重新规划好农业生产区域,使得可以进行集约化生产,这样既可以降低生产成本,也可以降低管理的成本和压力。
3.3农业固体废弃物管理方面不完善
在广大的农村地区,由于知识普及率普遍较低,加上法律和环保意识也都偏低,导致了农村在对农业固废的处理是随意排放,任意焚烧,这样严重危害了环境。
而由于农村多处于乡镇级别的管理,乡镇机构的部门不完善,人员较少,使得对农业固废的管理方面存在严重不足。这需要国家在这方面的经济投入,也需要加大对农村人员素质方面培养的力度。
3.4农村经济结构落后
“仓廪实而知礼节”,在现阶段很多问题存在的情况下,很大情况是在于农村经济基础太低,遭受在经济层面的束缚很大,妥善处理秸秆等植物性废物需要钱,妥善处理畜禽等粪便也需要资金,而由农业上所能赚取的利润是相当的有限,这就导致了要想农村方面自我进行良好的管理,无异于强人所难,既不现实,也不科学。
如何调整农村农业方面的发展前进道路?如何增加农村农民的收入?如何加快农村方面的硬件设施建设?这些都是极具挑战的问题,如何处理好,不仅关系到农村的出路,也同样关系到国家的发展。
4小结
我国是一个人口众多,资源丰富,却人均相对贫乏的国家,因此,如何对数量丰富、大量的农业固体废弃物进行收集并加以充分利用,变废为宝,这不仅可以产生巨大的经济效益,还能取得良好的社会和环境效益。这既功在当代,又利在千秋。
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来源:百度文库
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