農(nóng)業(yè)固廢處理及資源化

1、前言,如何充分合理地利用自然資源，持續(xù)、穩(wěn)定地發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，同時又保護(hù)和改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，已成為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展、鄉(xiāng)村建設(shè)和農(nóng)村環(huán)境保護(hù)的重要問題。 我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)村居民生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體廢物種類繁多，而且數(shù)量巨大。如何充分、有效地處理并利用這些廢物，對于合理利用農(nóng)業(yè)資源、發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、改善農(nóng)村環(huán)境具有十分重要的意義,目錄 一、概述 二、畜禽糞便的資源化利用 三、農(nóng)作物秸稈的資源化利用 四、農(nóng)業(yè)塑料地膜的資源化利用,一、概述,1.農(nóng)業(yè)固體廢棄物的概念、特點(diǎn)及分類 農(nóng)業(yè)固體廢棄物是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品加工、畜禽養(yǎng)殖業(yè)和農(nóng)村居民生活排放的廢棄物，如植物秸稈、人和畜禽的糞便等,1.1 農(nóng)業(yè)

2、廢棄物的特點(diǎn),1.元素的組成 除c、h、o三元素的含量高達(dá)65%90%外，還含有豐富的n、p、k、ca、mg、s等。 2.化學(xué)組成 一是天然高分子聚合物及其混合物，如纖維素、半纖維素、淀粉、木質(zhì)素等；二是天然小分子化合物，如氨基酸、生物堿、單糖、激素、抗生素、脂肪酸等。 3.物理性質(zhì) 表面密度小、韌性大、抗拉、抗彎、抗沖擊能力強(qiáng)等,1.2 農(nóng)業(yè)廢棄物的分類,農(nóng)田和果園殘留物，如秸稈、殘株、雜草、落葉、果實(shí)外殼、藤蔓、樹枝和其他廢物； 牲畜和家禽糞便以及欄圈鋪墊物等； 農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物； 農(nóng)村居民生活廢棄物,二、畜禽糞便的資源化利用,一）畜禽糞便的概述 畜禽糞便的特點(diǎn) 富含營養(yǎng)，資源化潛力大；

3、不同畜禽糞便成分差異大； 不同畜禽的糞便量差異大； 糞便量分布不均勻； 距居民生活區(qū)近,表一 各種畜禽的糞便的化學(xué)成分,畜禽糞便中污染物質(zhì)種類,畜禽糞便中含有大量的有機(jī)物，且有可能帶有病原微生物和各種寄生蟲卵，如不及時加以處理和合理利用，將造成嚴(yán)重的有機(jī)污染和生物污染，成為環(huán)境公害，危害人畜的健康。 畜禽糞便的污染按污染物成分主要可以分為氮磷污染、礦物質(zhì)元素污染、藥物添加劑污染、生物病原體污染以及惡臭污染五個方面,畜禽糞便對環(huán)境的污染,對水體的污染：水體富營養(yǎng)化； 對土壤的污染：土壤的營養(yǎng)局部積累，可造成植物一時瘋長，或使植物根系受損，乃至引起植物死亡； 對大氣的污染：產(chǎn)生惡臭氣體（如甲基硫醇

4、、甲硫醚等）； 對生物的污染：傳染病和寄生蟲病蔓延,二）畜禽糞便的資源化利用方式,1. 飼料化技術(shù) 飼料化的可行性 畜禽糞便的營養(yǎng)成分豐富，含有大量的蛋白質(zhì)(15.823.5%)、粗纖維（12.716.8%）、維生素b12 17.6g/g。處理后可做飼料。 飼料化的安全性 畜禽糞便經(jīng)適當(dāng)處理，禁用治療期的糞便，在動物宰殺前減少糞便的使用量或停用，畜禽糞便飼料化是安全的,飼料化的經(jīng)濟(jì)效益 相對于其他處理方式，畜禽糞便飼料化的效益最高。 2.飼料化的幾種方法 用新鮮糞便直接做飼料 主要適用于雞糞，由于雞的腸道短，從吃進(jìn)到排出大約需4h，吸收不完全，所食飼料中70%左右的營養(yǎng)物質(zhì)未被消化吸收而排出體

5、外。雞糞中粗蛋白含量為20%30% ，氨基酸含量與玉米等谷物飼料相當(dāng)，且還含有微量元素等,但也含有吲哚、脂類、尿素、病原微生物、寄生蟲等有害物質(zhì)。可用含甲醛37% （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的福爾馬林混合，24h后就可去除；也可先接種米曲霉或白地霉，然后用甕灶蒸鍋殺菌。 青貯 由于畜禽糞便中碳水化合物的含量低，不宜單獨(dú)青貯，常和一些禾本科青飼料一起青貯。青貯飼料具有酸香味，且可殺死糞便中病原微生物、寄生蟲等。此法在血吸蟲病流行區(qū)尤其適用,干燥法 常用的處理方法。主要利用熱效應(yīng)和噴放機(jī)械。處理效率較高，設(shè)備簡單，投資小。 干燥方法主要有以下4種：日光自然干燥、高溫快速干燥、烘干膨化干燥、機(jī)械脫水。 分解法 利

6、用優(yōu)良品種的蠅、蚯蚓和蝸牛等低等動物分解畜禽糞便，達(dá)到既提供動物蛋白質(zhì)又能處理畜禽糞便的目的,此法比較經(jīng)濟(jì)，且生態(tài)效益顯著。 熱噴技術(shù) 利用熱效應(yīng)和噴放機(jī)械，使畜禽糞轉(zhuǎn)變?yōu)殡u朊粉，生產(chǎn)高蛋白飼料，既除臭又能徹底殺菌滅蟲卵，達(dá)到衛(wèi)生防疫和生產(chǎn)商品飼料的要求。 3.肥料化技術(shù) 好氧堆肥技術(shù) 厭氧發(fā)酵技術(shù)沼液、沼渣,4. 能源化技術(shù) 焚燒 厭氧發(fā)酵沼氣 5. 畜禽糞便資源化技術(shù)展望 將現(xiàn)有的資源化技術(shù)在一定程度上進(jìn)行科學(xué)組合，綜合治理，使畜禽糞便得到多層次的循環(huán)利用，才能有效地解決養(yǎng)殖業(yè)的環(huán)境污染問題,目前，把幾種方法有機(jī)地結(jié)合起來使用已成為畜禽糞便資源化技術(shù)展望的主要方向。下圖為養(yǎng)殖場畜禽糞便綜合

7、處理工藝示意圖,養(yǎng)殖場,固液分離,沉淀,酸化調(diào)節(jié),厭氧反應(yīng)器,sbr,混凝沉淀,排放,污泥脫水,污泥濃縮池,好氧連續(xù)式生物堆肥發(fā)酵,復(fù)合有機(jī)肥料,氣體凈化,貯氣柜,發(fā)電、燒鍋爐、民用,三、農(nóng)作物秸稈的資源化利用,一）農(nóng)作物秸稈的概述 1.秸稈的組成和特點(diǎn) 組成：有機(jī)質(zhì)含量平均為15%，平均含碳44.22%、氮0.62%、磷0.25%、鉀1.44%，還有鎂、鈣、硫及其他重要的微量元素。 特點(diǎn)：（1）蛋白質(zhì)、可溶性碳水化合物、礦物質(zhì)和胡蘿卜素含量低，而粗纖維含量高，適口性不好，家畜采食量小，消化率低,2）與紡織纖維相類似，但粗纖維含量較高，密度小于粘膠纖維，堆積密度和斷裂強(qiáng)度較??；而自身含有大量孔

8、隙，吸濕回潮率大于棉纖維，灰分含量較大。 2.我國秸稈資源化利用現(xiàn)狀,3.秸稈焚燒的危害 浪費(fèi)資源：田間焚燒僅能利用所含鉀的40% ，其余氮、磷、有機(jī)質(zhì)和熱能則全部損失。 污染環(huán)境 引發(fā)火災(zāi) 損傷地力 危害周圍生態(tài)動植物,二）秸稈還田技術(shù),宏觀秸稈還田可以草養(yǎng)田、以草壓草，達(dá)到用地養(yǎng)地相結(jié)合，培肥地力。 微觀秸稈還田能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量；改善土壤理化狀況，增加通透性；保存和固定土壤氮素，避免養(yǎng)分流失，歸還氮、磷、鉀和各種微量元素；促進(jìn)土壤微生物活動，加速土地養(yǎng)分循環(huán),1.秸稈直接還田 2.秸稈間接還田 （1）機(jī)械直接還田 （1）堆漚腐解還田 （2）覆蓋栽培還田 （2）燒灰還田 （3）機(jī)械旋耕翻

9、埋還田 （3）過腹還田 （4）菇渣還田 （5）沼渣還田 直接還田中應(yīng)注意：秸稈覆蓋量，一般每畝300400kg； 配合施用氮、磷肥，施n0.60.8kg/100kg； 減少病蟲害傳播,3.秸稈生化腐熟快速還田 采用先進(jìn)技術(shù)培養(yǎng)能分離粗纖維的優(yōu)良微生物菌種，生產(chǎn)出可加快秸稈腐熟的化學(xué)制劑，并采用現(xiàn)代化設(shè)備控制溫度、濕度、數(shù)量、質(zhì)量和時間，經(jīng)機(jī)械翻拋、高溫堆腐、生物發(fā)酵等過程，使秸稈有機(jī)肥。 （1）催腐劑堆肥技術(shù) （2）速腐劑堆肥技術(shù) （3）酵素菌堆肥技術(shù) 實(shí)例：由工業(yè)廢液生產(chǎn)高濃縮秸稈復(fù)合肥 造紙黑液工業(yè)化漚制發(fā)酵氨化處理磷化處理高溫高壓處理顆粒型復(fù)合肥,三）秸稈飼料利用技術(shù),秸稈的主要成分是粗

10、纖維，包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等，一般約占秸稈干物質(zhì)的2050%。 未經(jīng)處理的秸稈消化率和能量利用率較低，因?yàn)榻斩捴械哪举|(zhì)素和糖類結(jié)合在一起，很難分解；蛋白質(zhì)含量低和其他必要營養(yǎng)物質(zhì)缺乏。 處理目的：為動物的消化吸收創(chuàng)造條件；提高秸稈飼料的營養(yǎng)價值。 處理方法：物理；化學(xué)；生物,1.物理處理 （1）切短、粉碎機(jī)軟化 簡單有效，采食量增加2030%。 （2）粉碎后壓塊成型 鍘切（5cm段）烘干（含水16%） 壓制成型（圓柱或塊狀）。 優(yōu)點(diǎn)：密度大，含水量低，便于運(yùn)輸、貯存和飼喂；高溫?cái)D壓使消化率提高25% ；有濃郁糊香味和輕微甜度感，適口性提高；衛(wèi)生條件好；可實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，全年進(jìn)行加工,設(shè)

11、備：擠壓式環(huán)模壓塊機(jī)、平模壓塊機(jī)和壓縮式壓塊機(jī)等。 鍘草粉碎機(jī) 環(huán)模顆粒飼料壓制機(jī) 飼草秸稈 揉搓機(jī),3）秸稈擠壓膨化技術(shù) 原理：將秸稈加水調(diào)質(zhì)后輸入專用擠壓機(jī)的擠壓腔，依靠秸稈與擠壓腔中螺套壁及螺桿之間相互擠壓、摩擦作用，產(chǎn)生熱量和壓力，當(dāng)秸稈被擠出噴嘴后，壓力驟然下降，使秸稈體積膨大。 主要設(shè)備：螺桿式擠壓膨化機(jī)。 工藝流程：秸稈清選粉碎調(diào)質(zhì)擠壓膨化冷卻包裝。 膨化后易吸收的無氮浸出物含量提高，粗纖維與酸性洗滌纖維下降；且適口性好；便于運(yùn)輸貯存,家用多功能飼料膨化機(jī),4）熱噴處理 原理：鍘碎的秸稈（8cm），混入餅粕、雞糞等，裝入飼料熱噴機(jī)內(nèi)，在一定的熱飽和蒸汽下，保持一定時間，然后突然降

12、壓，使物料從機(jī)內(nèi)噴爆而出，從而改變其結(jié)構(gòu)和某些化學(xué)成分，并消毒、除臭，使物料可食性和營養(yǎng)價值提高。 設(shè)備：飼料熱噴機(jī)，實(shí)質(zhì)為一種間歇式蒸汽膨化機(jī),2.化學(xué)處理 利用化學(xué)制劑作用于作物秸稈，破壞秸稈細(xì)胞中半纖維素與木質(zhì)素形成的共價鍵，以利于瘤胃微生物對纖維素與半纖維素的分解，從而達(dá)到提高秸稈消化率與營養(yǎng)價值的目的。 方法：堿化、氨化、氧化還原、復(fù)合化學(xué)處理。 （1）堿化處理 原理：在一定濃度的堿液的作用下，打破粗纖維中纖維素、半纖維素、木質(zhì)素之間的醚鍵或酯鍵，并溶去大部分木質(zhì)素和硅,酸鹽，從而提高秸稈飼料的營養(yǎng)價值。 方法：濕法：每噸秸稈需naoh810kg，水35l浸泡、沖洗；干法：將2040

13、% 濃naoh溶液噴于粉碎或切斷的秸稈上（30ml/100g），然后用酸中和。 用堿量大，須用大量水沖洗，易造成環(huán)境污染。 （2）氧化劑處理 主要指利用so2、o3及堿性過氧化氫（ahp）處理秸稈，破壞木質(zhì)素分子間的共價鍵，溶解部分半纖維素和木質(zhì)素，使纖維基質(zhì),中產(chǎn)生較大孔隙，從而增加纖維素酶和細(xì)胞壁成分的接觸面積，提高飼料消化率。 效果較好，但成本太高。 （3）氨化處理 原理：用氨水、液氨、尿素或碳銨等含氨物質(zhì)，在密閉條件下處理秸稈，氨與秸稈發(fā)生堿化作用（打破木質(zhì)素和纖維素的酯鍵和鑲嵌結(jié)構(gòu)，溶解半纖維素和部分木質(zhì)素與硅酸鹽，纖維素部分水解與膨脹）；氨化作用（氨吸附在秸稈上，增加了粗蛋白含量，

14、延緩氨的釋放速度，促進(jìn)瘤胃微生物的活動）；中和作用（與有機(jī)酸中和，形成 適宜瘤胃微生物活動的微堿性環(huán)境,要點(diǎn)：氨用量34% ；處理時間隨溫度提高而縮短，一般48周；最佳含水量1520% 。 常用秸稈氨化操作方法： 小型容器法 堆垛法 氨化爐法 飼喂方法：喂前12天要將秸稈取出，攤在地上放氨；初次飼喂數(shù)量不能過多，逐漸提高飼喂量,4）復(fù)合化學(xué)處理 融合了堿化處理對木質(zhì)素分解效果好和氨化處理增加瘤胃微生物蛋白合成量的優(yōu)點(diǎn)，克服了堿化處理殘留堿量高和氨化處理對木質(zhì)素軟化作用差的缺點(diǎn)?？墒共墒忱寐侍岣?040% ；含氮量提高12倍；粗蛋白含量達(dá)到715%。 根據(jù)不同秸稈和牲畜選擇不同的化學(xué)處理劑配方

15、，如尿素+氫氧化鈣的復(fù)合化學(xué)處理。將57kg生石灰和23kg尿素溶于50kg水中，噴灑在切碎的100kg秸稈上，混合均勻后密封，夏天2030天，春秋4060天，冬季60天以上，可開封飼喂，適宜的水分為40% ，尿素不得低于2,3.生物處理 （1）青貯技術(shù) 原理：將新鮮植物緊實(shí)地堆積在不透氣的容器中，通過微生物的厭氧發(fā)酵，使原料中所含的糖分轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸 主要是乳酸菌。當(dāng)乳酸在青貯原料中積累到一定濃度時，就能抑制其他微生物的活動，并制止原料中養(yǎng)分被微生物分解破壞，從而將原料中養(yǎng)分很好地保存下來。發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量熱能，當(dāng)溫度上升到50時，乳酸菌也就停止了活動，發(fā)酵結(jié)束,優(yōu)點(diǎn)：飼料保持青鮮多汁的特點(diǎn)

16、，并具有酸香味，牲畜比較愛吃，貯存時間較長；且技術(shù)簡單、方便推行。但對纖維素的消化率提高甚微。 青貯添加劑：微生物制劑、酶制劑、抑制不良發(fā)酵的添加劑、營養(yǎng)添加物、無機(jī)鹽 技術(shù)要點(diǎn)：窯的建設(shè)：容器有青貯塔、青貯窯和塑料袋；可建成地下式、半地下式和地上式。 原料的收割與切短：適時收割；水分應(yīng)降至6070% 。 操作步驟：配制菌液；粉碎分層鋪實(shí)濕度控制在5560% 封窯715天后開窯。 喂養(yǎng)注意：只能喂反芻動物。逐步加量,2）微貯技術(shù) 秸稈微貯是對農(nóng)作物秸稈機(jī)械加工處理后，按比例加入微生物發(fā)酵菌劑、輔料及補(bǔ)充水分，并放入密閉設(shè)施中，經(jīng)過一定的發(fā)酵過程，是指軟化蓬松，轉(zhuǎn)化為質(zhì)地柔軟，濕潤膨脹，氣味酸香

17、，動物喜食的飼料。 原理：利用微生物將秸稈中的纖維素、半纖維素降解并轉(zhuǎn)化為菌體蛋白。 成本低、適口性好、消化率高、利于工業(yè)化生產(chǎn)。 技術(shù)要點(diǎn)：復(fù)活菌種配制菌液切斷秸稈裝填入窯水分控制封窯開窯,用微貯技術(shù)制備秸稈菌體蛋白生物飼料 以農(nóng)作物秸稈、雜草、樹葉等為主要原料，將秸稈粉置于人工造就的特定的生態(tài)環(huán)境中，經(jīng)過制作劑秸稈生化飼料發(fā)酵劑的生物化學(xué)作用，促使微生物的大量繁殖和活動，合成游離氨基酸和菌體蛋白，從而使秸稈轉(zhuǎn)化為富含粗蛋白、脂肪、氨基酸及多種維生素的高效能秸稈飼料,四）秸稈能源技術(shù),1.秸稈直接燃燒供熱技術(shù) 以秸稈為燃料，以專用的秸稈鍋爐為核心形成供熱系統(tǒng)。有秸稈收集、前處理、秸稈鍋爐和秸

18、稈灰利用幾部分組成。 適于在秸稈主產(chǎn)區(qū)為中小鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府機(jī)關(guān)、中小學(xué)校和相對比較集中的鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民提供生產(chǎn)、生活熱水和冬季采暖之用,2.秸稈氣化集中供氣技術(shù) 原理：通過氣化裝置將秸稈、雜草及林木加工剩余物在缺氧狀態(tài)下加熱反應(yīng)轉(zhuǎn)換成燃?xì)獾倪^程。 工藝流程：粉碎給料機(jī)氣化器除塵器冷卻器過濾器貯氣柜用戶。 秸稈氣化機(jī)組由加料器、氣化爐、燃?xì)鈨艋骱腿細(xì)廨斔蜋C(jī)組成,秸稈氣化的優(yōu)勢與限制： 優(yōu)勢：變廢為寶、經(jīng)濟(jì)可行、優(yōu)勢明顯； 限制： 燃?xì)赓|(zhì)量較差、熱值偏低； 燃?xì)庵泻趿科咝纬砂踩[患； 焦油含量偏高； 水洗焦油后污水排放造成環(huán)境污染； 氣化設(shè)備投資偏高,3.秸稈發(fā)酵制沼氣 立式圓形水壓式沼氣池

19、秸稈制沼系統(tǒng)包括沼氣的收集、運(yùn)輸、凈化、貯存、使用及附屬設(shè)備等。 秸稈制沼系統(tǒng)的主要設(shè)備： 集氣室 輸氣管和配氣管 脫硫裝置 氣柜 止火器（或逆火防止器,4.秸稈壓塊成型及炭化技術(shù) （1）成型“秸稈炭” （2）秸稈“生物煤” （3）秸稈成型燃料利用途徑 秸稈成型燃料利用途徑： 農(nóng)村生活用能； 工業(yè)用途； 生產(chǎn)成型炭； 生產(chǎn)活性炭,五）秸稈的工業(yè)應(yīng)用,1.生產(chǎn)可降解的包裝材料 一次性餐具 濕法生產(chǎn)工藝：麥秸粉碎（120目）加入水、粘合劑拌和軋片裁剪冷壓成型烘干噴涂快餐盒。 干法生產(chǎn)工藝：秸稈粉碎（60目）黏合劑、催化劑、固化劑拌和熱壓成型冷風(fēng)散熱紫外消毒包核快餐盒。 還有緩沖包裝材料、瓦楞紙芯、

20、纖維降解膜等,2.用做建筑裝飾材料 （1）秸稈輕型建材 （2） 秸稈人造板 3.秸稈生產(chǎn)工業(yè)原料 （1）植物秸稈生產(chǎn)酒精 （2）秸稈制作淀粉 （3）秸稈生產(chǎn)飴糖 （4）生產(chǎn)梭甲基纖維素 （5）制取木糖醇 （6）生產(chǎn)糠醛 （7）制生物蛋白,4.秸稈用作食用菌的培養(yǎng)基 如蠶豆秸稈栽培草菇：原料處理培養(yǎng)料配方建堆發(fā)酵翻堆播種發(fā)菌出菇管理采收。 玉米稈栽培平菇； 秸稈栽培香菇、銀耳、木耳、仿野生菇等。 5.秸稈的其他應(yīng)用 （1）造紙工業(yè) （2）秸稈人造絲 （3）秸稈用于編織業(yè),四、農(nóng)業(yè)塑料地膜的資源化利用,塑料是一種高分子材料，具有不易腐爛，難于降解的性能，使用過的農(nóng)膜由于開裂破碎等埋進(jìn)土壤中，完全降

21、解需要200400年。 農(nóng)膜會阻礙作物的根系的發(fā)育及對水分養(yǎng)分的吸收，使土壤的通氣性降低等,1.廢棄塑料地膜的危害 1.1 對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的危害 對土壤物理性質(zhì)的影響 對作物生長的影響 對作物產(chǎn)量的影響 影響了根系的生長，使作物的發(fā)病率提 高，作物減產(chǎn)達(dá)1825。 1.2 殘留農(nóng)膜的化學(xué)污染 1.3 其他方面的污染,2.資源化利用方式,2.1 焚燒回收熱能 在塑料的生產(chǎn)、加工成型及消費(fèi)過程產(chǎn)生的廢塑料主要是聚乙烯（pe）、聚氯乙稀（pvc）、聚丙烯（pp）和聚苯乙烯（ps）等。 木材的燃燒熱為1465gj/kg，聚乙烯的燃燒熱為4663gj/kg，聚丙烯的燃燒熱為4395gj/kg，聚氯乙稀的燃燒熱為1806gj/kg,2.1.1 焚燒方式 專用焚燒爐焚燒廢舊塑料地膜回收能量 作補(bǔ)充燃料與生產(chǎn)蒸汽的其他燃料摻用法 通過氫化作用或無氧分解轉(zhuǎn)化為可燃?xì)饣?/p>