農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用

1、1刖言1.1研究背景農(nóng)業(yè)廢棄物是指在整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中被丟棄的有機(jī)類物質(zhì)，主要包括：農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的植物殘余類廢棄物，畜牧漁業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)物類殘余廢棄物，農(nóng)業(yè)加工過(guò)程中產(chǎn)生的加工類殘余廢棄物和農(nóng)村城鎮(zhèn)生活垃圾等（2。而日常所說(shuō)的農(nóng)業(yè)廢棄物主要是指狹義農(nóng)業(yè)廢物即農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便。本課題所說(shuō)種植類及其加工廢棄物指其中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物。中國(guó)是世界上農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)出量最大的國(guó)家，每年大約產(chǎn)出40多億噸。隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，農(nóng)作物的產(chǎn)量隨之提高，同時(shí)畜禽養(yǎng)殖數(shù)量也逐漸增加，使得農(nóng)業(yè)廢棄物種類和總量逐漸上升。然而近幾年農(nóng)村勞動(dòng)力的缺失和勞動(dòng)成本的增加，對(duì)用于農(nóng)業(yè)廢棄物的利

2、用率越來(lái)越低，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)廢棄物隨意遺棄現(xiàn)象嚴(yán)重。1.1.1我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物特點(diǎn)我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物主要由4個(gè)部分構(gòu)成：養(yǎng)殖業(yè)廢棄物，種植業(yè)廢棄物，農(nóng)村生活垃圾和農(nóng)業(yè)加工廢棄物。養(yǎng)殖業(yè)廢棄物養(yǎng)殖業(yè)廢棄物包括畜禽糞便和欄圈墊物等。其資源來(lái)自于牧、漁業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的殘余物，主要來(lái)自圈養(yǎng)的牛、豬和雞3類畜禽。畜禽糞便年產(chǎn)出量約為26.1億噸，其中牛糞12.7億噸，豬糞4.7億噸，羊糞5.4億噸，家禽類3.3億噸，鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾和人類糞便2.5億噸。畜禽糞便資源量最豐富的6個(gè)省份的排序?yàn)楹幽?、山東、河北、四川、湖南、云南4 J隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，糞便的生產(chǎn)量還會(huì)增加，預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)畜禽

3、糞便量將達(dá)到40億噸：5。種植業(yè)廢棄物表 1-1 2009年農(nóng)作物秸稈資源量Tab.1-1 crop straw resources of 2009秸稈種類可收集資源量（億噸）占理論資源量百分比（）稻草2.0525%麥秸1.5018.3%玉米秸2.6532.3%棉稈0.25843.2%油料作物秸稈0.37374.6%豆類秸稈0.27263.3%薯類秸稈0.22432.7%可收集總量6.8783.8%種植業(yè)廢棄物包括農(nóng)田、食用菌種植及果園殘留物如作物的秸稈、蔬菜的殘?bào)w或果樹(shù)的枝條、落葉、果實(shí)外殼等。農(nóng)作物秸稈 7.0 億噸，其中稻草 2.3 億噸，玉米秸稈 22 億噸，豆 類和雜糧

4、作物秸稈 1億噸，花生、薯類藤蔓和甜菜葉等蔬菜殘?bào)w 1.8億噸。 2009 年我國(guó)農(nóng)作 物秸稈理論資源量為 8.2億噸，而可收集資源量約為 6.87億噸，具體分類見(jiàn)下表1。調(diào)查結(jié)果顯示，我國(guó)的秸稈為利用資源量非常豐富，具有巨大的資源利用潛力。 農(nóng)村生活垃圾農(nóng)村生活垃圾包括農(nóng)村居民生活廢棄物如人糞尿和生活垃圾等。鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾和人類糞便約為 2.5 億噸。而這些廢棄物雖然相比其他量不是很大，但是不能得到及時(shí)處理，也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染同時(shí)浪費(fèi)資源。 農(nóng)業(yè)加工業(yè)廢棄物農(nóng)業(yè)加工工業(yè)廢棄物包括農(nóng)副產(chǎn)品加工后的剩余物例如稻殼、麥麩、玉米芯、鋸末、秸稈、樹(shù)皮、果殼、蔗渣、菇渣、酒糟渣

5、、中藥渣等，主要來(lái)源于動(dòng)植物。其中肉類加工和農(nóng)作物加工廢棄物 1.5 億噸，林業(yè)廢棄物0.5 億噸；其他類有機(jī)廢棄物約有0.5 億噸。農(nóng)產(chǎn)品在初加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物主要包括甘蔗渣、玉米芯、稻殼、花生殼等，這些廢棄物的年產(chǎn)量現(xiàn)已超過(guò) 1億 t 。隨著糧食產(chǎn)量的增長(zhǎng)，這些廢棄物也會(huì)增加，預(yù)計(jì)到2020 年將達(dá)到 2 億t。 2006-2010 年我國(guó)木材采伐剩余物和加工剩余物量為8056 萬(wàn)噸，折合 4592 萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，加上各類經(jīng)濟(jì)林撫育管理期間育林剪枝所獲得的薪材實(shí)物量4813 萬(wàn)噸，折合標(biāo)準(zhǔn)煤 2743 萬(wàn)噸，實(shí)物量共計(jì)為12869萬(wàn)噸，可折合7335萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤8：。1.1.2 農(nóng)業(yè)廢棄物

6、資源化利用意義由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展和人口不斷增加，這些廢棄物以年5%10% 的速度遞增。預(yù)計(jì)到 2020 年我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)生量將超過(guò)50 億噸，其中秸稈將達(dá)到 9.5 億噸11 億噸，畜禽糞便將達(dá)到41億噸。如果把這些農(nóng)業(yè)廢棄物隨意丟棄或者排放到環(huán)境中，不能被作為資源利用，將會(huì)造成嚴(yán)重的空氣污染、水污染、固體廢棄物污染，將對(duì)人們的身體健康帶來(lái)很大危害，值得重視。同時(shí)，農(nóng)業(yè)廢棄物具有數(shù)量巨大，具有可再生、再生周期短、生物降解、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是重要的生物質(zhì)資源。 消除日益嚴(yán)重的環(huán)境污染目前，我國(guó)是世界上農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)出量最大的國(guó)家，每年大約有40多億t,其中農(nóng)作物秸稈7.0億t,

7、畜禽糞便排放量26.1億t,廢棄農(nóng)膜等塑料 2.5萬(wàn)t,鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾和人糞便2.5億t,蔬菜廢棄物11.5億t,肉類加工廠廢棄物 0.50.65億t,餅粕類0.25億t,林業(yè)廢 棄物每年約達(dá) 3700 萬(wàn) m3, 相當(dāng)于 1000 萬(wàn) t 標(biāo)準(zhǔn)煤 9。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,種植業(yè)逐 漸轉(zhuǎn)向集中、高效、清潔的 方式,傳統(tǒng)的個(gè)體堆肥技術(shù)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要。從而農(nóng)業(yè)廢棄物在原有堆肥的利用上又面臨著新的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。農(nóng)業(yè)廢棄物的污染主要表現(xiàn)為：（1）秸稈焚燒和臭氣引起的空氣污染：10;重金屬、農(nóng)藥和獸藥殘留引起的土壤污染；（農(nóng)業(yè)“白色污染” ； （4）糞便等造成的水源污染 11 ； （5）

8、農(nóng)業(yè)廢棄物引起細(xì)菌和病毒的傳播。上 述污染均是伴隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的。合理利用農(nóng)業(yè)廢棄物資源可以有效地降低或者消除以上存在的環(huán)境污染問(wèn)題。因此,在大力發(fā)展農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)上,合理利用農(nóng)業(yè)廢棄物資源是非常必要的 12。 改善耕地土壤質(zhì)量隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)日益集約化,生產(chǎn)資料投入的增加,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有了飛躍的發(fā)展,傳統(tǒng)的有益監(jiān)測(cè)資料顯機(jī)肥料面臨被拋棄的境地。根據(jù)全國(guó)化肥試驗(yàn)網(wǎng)肥料長(zhǎng)期定位試驗(yàn)和國(guó)家土壤肥力與肥料效示，近年來(lái)，我國(guó)耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量有下降趨勢(shì)，土壤緩沖能力減弱，抗災(zāi)能力衰退，化肥利用率低，土壤肥力降低。實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的肥料化利用 ，生產(chǎn)有機(jī)肥料可以 補(bǔ)充土壤養(yǎng)分，提高土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的

9、有效性，并有助于改善土壤質(zhì)地。1.123 解決農(nóng)村能源短缺問(wèn)題 我國(guó)的人均生活用電很低不到韓國(guó)的五分之一，而人口占全國(guó)總?cè)丝诘?70% 以上的農(nóng)村 電力供應(yīng)缺口更大。因此生物質(zhì)能一直是農(nóng)村的主要能源之一，農(nóng)村生活用能源仍有 57% 依 靠薪柴和秸稈。薪柴消費(fèi)量超過(guò)合理采伐量的15% ，導(dǎo)致大面積森林植被破壞，水土流失加劇和生態(tài)環(huán)境失衡。 如果用當(dāng)前農(nóng)林廢棄物產(chǎn)量的 50%作為電站燃料，可發(fā)電 4000 億 kW -h, 占目前我國(guó)總耗電量的 30 %左右。要實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展目標(biāo)，因地制宜地利用當(dāng)?shù)厣?物質(zhì)能資源，秸稈、薪柴、谷殼和木屑等，建立分散、獨(dú)立的離網(wǎng)或并網(wǎng)電站擁有廣闊的市 場(chǎng)前景

10、。“九五”以來(lái)的全國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)和生態(tài)家園建設(shè)的實(shí)踐已經(jīng)證明，有效利用農(nóng)林廢棄物和 鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活廢 棄物，發(fā)展農(nóng)村沼氣等能源工程和生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，可有效地促進(jìn)生態(tài)良性循環(huán)， 減輕對(duì)森林資源的破壞， 減少土壤侵蝕和水土流失，保護(hù)生物多樣性。1.2 研究目的及意義用問(wèn)題進(jìn)行研本文擬將從循環(huán)經(jīng)濟(jì)的視角對(duì)黑龍江農(nóng)墾農(nóng)業(yè)廢棄物中種植類及加工廢棄物的資源化利究，在對(duì)現(xiàn)有的廢棄物資源化利用方式進(jìn)行概述的基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合黑龍江農(nóng) 墾的實(shí)際情況，初步提出種農(nóng)墾農(nóng)業(yè)種植類廢棄物的資源化提供理論深入調(diào)查黑龍江農(nóng)墾現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)數(shù)量及其處理方式、資源化 程度植業(yè)廢棄物綜合利用模型及其效益評(píng)價(jià)指標(biāo)，為最大程度上實(shí)現(xiàn) 指導(dǎo)和相關(guān)建議并

11、做出進(jìn)一步探討，希望達(dá)到以下 目的：(1)種植類廢棄物的種類、以及相關(guān)政策，分析現(xiàn)有方式的優(yōu)缺點(diǎn)，找出最佳改進(jìn)方式的切入點(diǎn)；(2)建立黑龍江農(nóng)墾農(nóng)業(yè)種植類廢棄物的綜合利用模型，資源化；旨在最大程度的實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄 物的(3) 價(jià)體系，完善農(nóng)業(yè)種植類廢棄物綜合利用效益評(píng) 為不同的廢棄物利用方式進(jìn)行效益 評(píng)價(jià)；(4)通過(guò)該研究強(qiáng)調(diào)農(nóng)墾農(nóng)業(yè)種植類廢棄物的資源化利用，最大限度的讓農(nóng)民分享到農(nóng) 業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所帶來(lái)的好處通過(guò)對(duì)黑龍江農(nóng)墾種植類農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的分析優(yōu)化及效益評(píng)價(jià)，在環(huán)境方面能 夠找出最佳的 資源化利用方式及利用分配以達(dá)到最大程度的利用。綜合利用效益評(píng)價(jià)可從經(jīng) 濟(jì)方面得出最佳的農(nóng)業(yè)循環(huán)

12、發(fā)展的模式，在達(dá)到環(huán)保性和可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，給農(nóng)民帶來(lái) 最大的經(jīng)濟(jì)效益。1.3 國(guó)外研究現(xiàn)狀及分析國(guó)外對(duì)種植類農(nóng)業(yè)廢棄物的開(kāi)發(fā)利用較早，也比較完善。主要以下幾個(gè)方面1.3.1 農(nóng)業(yè)廢棄物處理廢水傳統(tǒng)的廢水處理方法是利用粒狀活性炭以及從原油中發(fā)分離的聚合物轉(zhuǎn)移廢水中的有毒 金屬等物質(zhì)。而 Purdue 大學(xué)的研究院將農(nóng)副產(chǎn)品加工廢棄物用于處理工業(yè)和生活污水， 且效 果不錯(cuò)。吸附是一種用于去除替代或從水溶液中回收金屬離子的新興技術(shù)。生物吸附比傳統(tǒng)方法有一定的優(yōu)勢(shì)，包括：低成本、高效率、最小的化學(xué)或生物污泥、生物吸附劑的再生和 金屬回收的可能性。14。而這些官D. Sud 等研究表明纖維素類農(nóng)業(yè)廢

13、棄物是具有顯著金屬吸附作用的豐富來(lái)源，生物質(zhì)廢棄物中的官能團(tuán)對(duì)重金屬離子有很強(qiáng)的親和力，從而形成金屬絡(luò)合物或螯合物能團(tuán)主要包括：乙酰氨基，酒精，羰基，酚基，酰胺基，氨基，巰基等。吸附過(guò)程的機(jī)理包 括化學(xué)附著、 用吸附去除陽(yáng)離子和陰離子燃料，同時(shí)也得出農(nóng)業(yè)廢棄物吸附燃料的吸附能力有所不鎖，受 溶液的 PH絡(luò)合作用、表面吸附、氣孔擴(kuò)散和離子交換等。D.K. Mohamad等也利用吸附作值、燃料初始濃度、吸附劑用量和處理溫度影響15：。B.H. Hameed等對(duì)用蒜皮從水溶液出去亞甲藍(lán) ( MB ) 的吸附能力進(jìn)行了評(píng)價(jià)，利用偽一階和偽二階動(dòng)力學(xué)模型對(duì)數(shù)據(jù) 進(jìn)行分析，結(jié)果表明蒜皮可以作為一種燃料吸附

14、劑用于替代更為昂貴的吸附劑16。另外，U.K.Garg 和乙 Aksu 等分別用甘蔗渣、玉米秸稈和甜菜渣從水溶液中吸附去除其中的六價(jià)Cr(W )和 Cu( n )離子 17, 18 1.3.2 農(nóng)業(yè)廢棄物清潔油污A. Srinivasan 和 T. Viraraghavan 評(píng)估了四種類型的生物質(zhì)材料去除水中油的效率，在研 究中使用的 是標(biāo)準(zhǔn)的礦物油、植物油和切削油。利用材料為伴隨著殼聚糖和核桃介質(zhì)的魯氏毛霉和藍(lán)色犁頭霉兩種真菌生物。發(fā)現(xiàn)無(wú)活性的魯氏毛霉從水中去油效果比藍(lán)色犁頭霉更有 效，且魯氏毛霉的去油效率在 77-93% 之內(nèi)， PH 為 5.0。標(biāo)準(zhǔn)礦物油、植物油和切削油的吸附容量分別為

15、77.2、92.5和84毫克/克19, 20h S. Ibrahim和S. wang利用大麥秸稈由陽(yáng)離子表面 活性劑 作為吸附劑以從水溶液中去除乳化菜籽油。同時(shí)利用N2 吸附、 FT-IR、 SEM 、表面酸性和吸附劑解析分析了改進(jìn)后的大麥秸稈表面活性劑的組織和結(jié)構(gòu)特性。從吸附溫度、溶液的 PH 值、裝載吸附劑和粒度四個(gè)因素分析了對(duì)油的吸附性能。動(dòng)力學(xué)研究表明平衡時(shí)間較短，等溫線研究表明油的吸附與Langmuir 模型擬合很好。從 Langmuir 吸附等溫線測(cè)定的吸附容量為 576.0 ±).3mg/g ( 25 C) 21。1.3.3 農(nóng)業(yè)廢棄物作為能源 希 9 備

16、甲烷P. Weiland 從沼氣的生產(chǎn)和環(huán)境影響方面從出發(fā)，分析了現(xiàn)階段生產(chǎn)沼氣( 甲烷) 的主 要生產(chǎn)方式。發(fā)現(xiàn)生物殘?jiān)蛷U物的厭氧消解既能生產(chǎn)沼氣同時(shí)還能得到一種可用性更高和更好的氮肥。最后綜述了沼氣生產(chǎn)中生化參數(shù)和原料影響微生物轉(zhuǎn)化和天然氣產(chǎn)量的效率和可靠性 22。城市固體廢棄物和木質(zhì)纖維素生物質(zhì)如農(nóng)作物秸稈和能源作物的有機(jī)部分都可通 過(guò) SS-AD 進(jìn)行處理。 Y. Li 和 S.Y. Park 等分析了固態(tài)厭 氧消化 (SS-AD ) 的優(yōu)缺點(diǎn)和主要技術(shù)參數(shù)。對(duì)不同原料的沼氣生產(chǎn)產(chǎn)量的變化進(jìn)行了討論，同時(shí)需要對(duì)木質(zhì)纖維素生物質(zhì)需要預(yù)處理以提高沼氣產(chǎn)量。并對(duì)主要操作參數(shù)如：C/N 比、

17、固含量、溫度、接種對(duì)SS-AD 性能的影響進(jìn)行了總結(jié)。提高工作溫度可以提高沼氣產(chǎn)量和生產(chǎn)料率。并對(duì)用于當(dāng)前商業(yè)規(guī)模的SS-AD 系統(tǒng)的不同反應(yīng)裝置和經(jīng)濟(jì)對(duì)系統(tǒng)選擇的影響都進(jìn)行了討論23 。而 S. Karellas 等提出厭氧消化是目前農(nóng)業(yè)廢物利用防止污染和高效能源生產(chǎn)的非常有前途的解決方案。但由于這 項(xiàng)技術(shù)存在一 定的不足，文章的目的是介紹一種基于農(nóng)業(yè)原料的沼氣廠項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的投資決策工具包：24 - R.Chandra 等通過(guò)從木質(zhì)纖維素主要農(nóng)作物廢棄生物質(zhì)（玉米，小麥，水稻 和甘蔗）的生物途徑提出關(guān)于可 再生甲烷燃料生產(chǎn)的工藝并進(jìn)行了全面的探討。同時(shí)對(duì)生物 甲烷化過(guò)程中的最佳生產(chǎn)條件也進(jìn)

18、行了探討。 與生物乙醇生產(chǎn)比較得出甲烷產(chǎn)量潛力和能量 分析。從厭氧消化及酒精發(fā)酵的總體參數(shù)分析得出啊產(chǎn)品能夠木質(zhì)纖維素農(nóng)作物廢棄物生產(chǎn)徑生物沼氣發(fā)電更經(jīng)濟(jì)，是生物質(zhì)利用有利于環(huán)境的能源生產(chǎn)的可持續(xù)性途 25。 制備乙醇 制備氫氣 其他能源用途1.4 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展 1.5 主要研究?jī)?nèi)容黑龍江農(nóng)墾農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用方式的完善，不但能促進(jìn)該地區(qū)農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)，而且對(duì)我國(guó)其它地區(qū)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)提供借鑒模式。農(nóng)業(yè)廢棄物未得到妥善處理不但是資源的損 失，也會(huì)引發(fā)一系列的環(huán)境問(wèn)題。盡管目前我國(guó)在這方面已經(jīng)有一定的進(jìn)步，但是與發(fā)達(dá)國(guó) 家相比還有一定的差距。因此

19、，完善我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化綜合利用方式，已成為亟需關(guān)注 的問(wèn)題。本論文圍繞黑龍江農(nóng)墾農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用展開(kāi)研究，對(duì)各類農(nóng)業(yè)廢棄物的利用方式進(jìn)行系統(tǒng)研究，探討如何建立黑龍江農(nóng)墾農(nóng)業(yè)廢棄物的綜合利用模型、構(gòu)建農(nóng)業(yè)廢棄物綜合利用效益評(píng)價(jià)體系， 從實(shí)體和程序方面解決黑龍江農(nóng)墾農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的種種問(wèn)題。這對(duì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。同時(shí)對(duì)完善相關(guān)政策法規(guī)具有重要的理論價(jià)值 和現(xiàn)實(shí)意義。（1）深入調(diào)查黑龍江農(nóng)墾現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)廢棄物的種類、數(shù)量及其處理方式、 資源化程度以及相關(guān)政策。黑龍江農(nóng)墾每年到底產(chǎn)生多少農(nóng)業(yè)廢棄物，這些農(nóng)業(yè)廢棄物在時(shí)間和空間上的分布格局，目前尚沒(méi)有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和記錄。對(duì)農(nóng)

20、業(yè)廢棄物的產(chǎn)生量和危害的粗略估算，大多數(shù)也僅僅是由作物和養(yǎng)殖規(guī)模估算得出，而且不同部門公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)出入也很大；對(duì)于農(nóng) 業(yè)廢棄物的利用狀況如何，農(nóng)業(yè)廢棄物是 如何處置處理的，各種消化和利用途徑的比例及具 體應(yīng)用情況如何，沒(méi)有量化的數(shù)據(jù)，也沒(méi)有估算的標(biāo)準(zhǔn) 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。根據(jù)農(nóng)業(yè)廢棄物的數(shù)量、 特點(diǎn)以及依據(jù)地區(qū)特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r因地制宜確定的農(nóng)業(yè)廢棄物綜 合利用模式有哪些，也 都沒(méi)有明確的數(shù)據(jù)。因此深入調(diào)查黑龍江農(nóng)墾現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)廢棄物的種類、數(shù)量及其處理方式、 資源化程度以及相關(guān)政策，避免我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物資源利用的盲目性，為制定切實(shí)可行的政策提供依據(jù) 26 。(2) 建立黑龍江農(nóng)墾農(nóng)業(yè)廢棄物的綜合利用模

21、型。 我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用創(chuàng)新性技 術(shù) 少，有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和有很好適應(yīng)性能以及推廣價(jià)值的技術(shù)更少，轉(zhuǎn)化產(chǎn)品品種單 一、質(zhì)量差、利用率低、商品價(jià)值低。一些成熟技術(shù)卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的延伸和配套技術(shù)間 的兼容，農(nóng)業(yè) 廢棄物飼料化處理技術(shù)實(shí)施以后就成為了整個(gè)技術(shù)的終端。高效的機(jī)械設(shè)備與 生物技術(shù)無(wú)法有機(jī)結(jié)合，工 藝和工程技術(shù)得不到升級(jí)，設(shè)備水平得不到提高，不能有效地轉(zhuǎn) 化農(nóng)業(yè)廢棄物，實(shí)現(xiàn)資源化利用。與此同 時(shí)，設(shè)備的投入、財(cái)政的支撐和吸納社會(huì)資金的能 力不足，一些很好的技術(shù)在產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，得不 到應(yīng)用和推廣，導(dǎo)致廢棄物的資源化 利用在低水平上重復(fù)，無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化推廣，不能適應(yīng)社會(huì)。

22、因 此，根據(jù)黑龍江農(nóng)墾的 現(xiàn)狀，利用現(xiàn)有最先進(jìn)的技術(shù)，建立農(nóng)業(yè)廢棄物綜合利用模型，具有重要意義。(3) 完善農(nóng)業(yè)廢棄物綜合利用效益評(píng)價(jià)體系。 對(duì)不同 的農(nóng)業(yè)廢棄物利用方式從生態(tài)效益、 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益三個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，最后得出其綜合效益，并據(jù) 此提出優(yōu)化黑龍江農(nóng)墾 農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用結(jié)構(gòu)的建議。2、農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的現(xiàn)狀中國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物再利用有著悠久的歷史，堆肥和沼氣技術(shù)在傳統(tǒng)的生態(tài)理念指引下被廣 泛應(yīng)用，從全國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)示范縣收集到的 370 多個(gè)生態(tài)農(nóng)業(yè)實(shí)用模式中，有 1/3 是以農(nóng)業(yè) 廢 棄物的循環(huán)利用 技術(shù)為紐帶聯(lián)結(jié)形成的高效生產(chǎn)模式。近些年來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物資源再利 用的方式主要

23、 有能源化、肥料化、飼料化和材料化等。2.1 能源化利用生物質(zhì)能是僅次于煤炭、石油、天然氣的第四大能源，在世界能源消費(fèi)總量中占 14% ，而且與前三大能源相比具有可再生的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物的生物質(zhì)能是農(nóng)村 能源的重要組 成部分，在解決農(nóng)村能源短缺和農(nóng)村環(huán)境污染方面有重要的價(jià)值。近年來(lái)，中國(guó)先后對(duì)禽畜糞便厭氧消化、 農(nóng)作物秸稈熱解氣化等技術(shù)進(jìn)行了攻關(guān)研究和開(kāi)發(fā) ，已經(jīng)取得了一定成績(jī)。比如利用糞便產(chǎn)生沼氣發(fā)電,燃燒秸稈產(chǎn)生熱能供熱,將有機(jī)垃圾混合燃燒發(fā)電等。2.2肥料化利用農(nóng)業(yè)廢棄物和鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾的肥料化在提高土壤肥力，增加土壤有機(jī)質(zhì)，改善精品文檔 土壤結(jié)構(gòu)等方面有其獨(dú)特的作用。2.3飼料化

24、利用目前，農(nóng)業(yè)廢棄物的飼料化主要分為植物纖維性 廢棄物的飼料化和動(dòng)物性廢棄物的飼料化，因?yàn)檗r(nóng)業(yè)廢棄物中含有大量的蛋白質(zhì)和纖維類物質(zhì)，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)處理便可作為畜禽飼料應(yīng)用。植物纖維性廢棄物主要指秸稈。當(dāng)前我國(guó)秸稈的飼用量約為1.6億t,相當(dāng)于3.67億h怦天然草地的產(chǎn)草量，其相應(yīng)的養(yǎng)殖量約為4.67億只羊單位，占我國(guó)草食畜養(yǎng)殖總量的3/4。秸稈大多可以直接飼喂，經(jīng)過(guò)一定的加工處理，可以提高其營(yíng)養(yǎng)利用率和經(jīng)濟(jì)效益。加工處理方法包括粉碎等物理方法、酸堿處理等化學(xué)方法和微生物發(fā)酵等。動(dòng)物性廢棄物主要指畜禽糞便和加工下腳料。如雞糞的有效能值為7 524 kJ/kg,含粗蛋白27%左右，無(wú)氮浸出物20%

25、以上，還含有豐富的鈣、磷和微量元素，通過(guò)特定的物理、化學(xué)和微生物方法處理后可作為畜禽飼料。但是，動(dòng)物性廢棄物的飼料化利用存在一定的安全隱患，目前人們對(duì)動(dòng)物性廢棄物的飼料化利用觀點(diǎn)不一致，存在爭(zhēng)議。2.4材料化利用利用農(nóng)業(yè)廢棄物中的高蛋白質(zhì)資源和纖維性材料可生產(chǎn)多種生物質(zhì)材料，比如利用農(nóng)業(yè)廢棄物中的高纖維性植物廢棄物生產(chǎn)紙板、人造纖維板、輕質(zhì)建材板，通過(guò)固化、炭化技術(shù)制成活性炭，生產(chǎn)可降解餐具材料和纖維素薄膜，利用稻殼作為生產(chǎn)白碳黑、炭化硅陶瓷、氮化硅陶瓷的原料，利用秸稈、稻殼經(jīng)炭化后生產(chǎn)鋼鐵冶金行業(yè)金屬液面的新型保溫材料，利用棉稈皮、棉鈴殼等含有酚式羥基化學(xué)成分制成聚合陽(yáng)離子交換樹(shù)脂吸收重金屬

26、。農(nóng)業(yè)廢棄物資源利用中存在的主要問(wèn)題3.1農(nóng)業(yè)廢棄物資源總量不清中國(guó)每年到底產(chǎn)生多少農(nóng)業(yè)廢棄物，這些廢棄物呈怎樣的分布利用狀況如何，對(duì)環(huán)境造成多 大影響，沒(méi)有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和記錄，現(xiàn)有的來(lái)自不同部門的數(shù)據(jù)出入很大，真?zhèn)坞y辨。3.2重視程度不夠，缺乏相關(guān)政策法規(guī)國(guó)家目前沒(méi)有完整的農(nóng)業(yè)廢棄物利用的專門法律法規(guī)農(nóng)業(yè)，主管部門只重視“肉、蛋、奶”等農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)，不重視農(nóng)業(yè)廢棄物的利用。即便在當(dāng)前注重環(huán)境保護(hù)和食品安全的大背景下，對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物的處理和資源化利用也沒(méi)擺在應(yīng)有的位置?，F(xiàn)有的農(nóng)業(yè)廢棄物的管理體制和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可操作性差，更談不上預(yù)警、監(jiān)測(cè)體系。3.3 農(nóng)業(yè)廢棄物利用技術(shù)落后，利用率低雖然我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物

27、利用有著悠久的歷史，但是創(chuàng)新性技術(shù)少，推廣價(jià)值不高，農(nóng)業(yè)廢棄物 的利用率很低。比如秸稈的利用，大多數(shù)還是采用直接燃燒供熱或者還田的方式，缺乏先進(jìn)的精品文檔利用技術(shù)。3.4 農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化產(chǎn)品單一，商品價(jià)值低農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)品開(kāi)發(fā)缺乏主攻方向，品種單一，質(zhì)量不高，商品價(jià)值低。比如畜禽糞便的利 用，大多數(shù)采用烘干后直接飼喂的方式，缺乏對(duì)其有效營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的分析利用，沒(méi)有形成創(chuàng)新 型的飼料產(chǎn)品。3、我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物資源利用的發(fā)展前景3.1 要樹(shù)立總體發(fā)展思路中國(guó)在未來(lái) 15 ? 20 年農(nóng)業(yè)廢棄物的產(chǎn)生總量依然呈增加的趨勢(shì)，如果不加合理的利用和處 理，農(nóng)業(yè)廢棄物，尤其是畜禽養(yǎng)殖對(duì)環(huán)境的污染將更加嚴(yán)重。農(nóng)業(yè)廢棄

28、物的處理與資源化不 僅關(guān)系到資源 的再利用和環(huán)境安全，而且與農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)村小康社會(huì)的建設(shè)緊密相 關(guān)，必須樹(shù)立農(nóng)業(yè)廢棄物資源化的總體發(fā)展戰(zhàn)略思路。按循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論， 以人為本，由廢棄物的生態(tài)循環(huán)開(kāi)始 ，逐級(jí)發(fā)展到循環(huán)農(nóng)業(yè)、循環(huán)社會(huì)的“三環(huán)”循環(huán)總體發(fā)展戰(zhàn)略思路：第一個(gè)“環(huán)”是從農(nóng)業(yè)本身發(fā)展的層面，按照生態(tài)循環(huán)原理，以農(nóng)業(yè)廢棄物的循環(huán)利用為切入點(diǎn)連 接種植和養(yǎng)殖 業(yè)，構(gòu)建循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展模式；第二個(gè)“環(huán)”是依據(jù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的原理，構(gòu)建生 產(chǎn)一生活一生態(tài)一生命（人）一體化協(xié)調(diào)發(fā)展的“四位一體”農(nóng)村發(fā)展模式；第三“環(huán)”為在 上述兩個(gè)循環(huán)的基礎(chǔ)上，形成具有循環(huán)社會(huì)特征的農(nóng)村小康社會(huì)。3.2 注重技術(shù)創(chuàng)新

29、突破和集成在今后農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用中，要把新技術(shù)、新工藝的研究放在突出位置，依靠現(xiàn)代生 物技術(shù)、信息技術(shù)和工程技術(shù)，提升產(chǎn)品的技術(shù)含量。比如發(fā)酵工程中微生物的篩選和高效工程菌的構(gòu)建 ，新型酶制劑的選擇等。依據(jù)不同地區(qū)資源優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，因地制宜地利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)并與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)相 結(jié)合，按照“整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、再生”的原則，運(yùn)用系統(tǒng)工程方法，將各種技術(shù)優(yōu)化組合， 構(gòu)建農(nóng)業(yè)廢 棄物資源化高效利用生態(tài)模式。建立和完善農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)體系 和技術(shù)保障體系。實(shí)現(xiàn)生 態(tài)環(huán)境與農(nóng)村經(jīng)濟(jì)兩個(gè)系統(tǒng)的良性循環(huán)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)三大效益的統(tǒng)一。3.3 加強(qiáng)生物質(zhì)能利用的研究 農(nóng)業(yè)廢棄物生物

30、質(zhì)能利用是農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的一個(gè)重大拓展，在整個(gè)新能源和可再生能源中占重要地位。農(nóng)業(yè)植物纖維性廢棄物由C、H、O 等元素和灰分組成，當(dāng)它們被點(diǎn)燃時(shí)，供應(yīng)少量空氣，并且采取措施控制其反應(yīng)過(guò)程，使其變成CO 、CH4 、 H2 等可燃?xì)怏w ,生物質(zhì)中大部分能量都被轉(zhuǎn)化到氣體中。氣化后的可燃?xì)怏w可作為鍋爐燃料與煤混燃，也可作為管道氣為城鄉(xiāng)居民集中供氣。將氣化后的可燃?xì)饨?jīng)過(guò)凈化除塵與內(nèi)燃機(jī)連用，取代汽油 或柴油，實(shí)現(xiàn) 能量系統(tǒng)的高效利用。氣化后的可燃?xì)膺€可進(jìn)行氣化發(fā)電，氣化發(fā)電技術(shù)可以 在較小規(guī)模下實(shí)現(xiàn)較高的利 用率，并能提供高品位的能源形式，是一個(gè)重要的發(fā)展方向。如 德國(guó)最早利用秸稈發(fā)電的 Th

31、uringain 鎮(zhèn) 電站，年處理秸稈 3000 t ，我國(guó)目前在海南建設(shè)了1.2 MW 示范電站，該電站是我國(guó)及亞洲最大的 生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng) ，整體水平達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。3.4 開(kāi)辟新的利用途徑在我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物中 ，秸稈占很大比例。當(dāng)前對(duì)秸稈的利用主要集中在燃燒供能、堆肥還田和 直接飼喂畜 禽上，缺乏其它利用途徑的創(chuàng)新研究。筆者認(rèn)為，利用秸稈養(yǎng)殖昆蟲(chóng)，進(jìn)一步發(fā) 展各種昆蟲(chóng)產(chǎn)品有很廣闊 的應(yīng)用前景， 例如黃粉蟲(chóng)的養(yǎng)殖。黃粉蟲(chóng)素有“動(dòng)物蛋白飼料之王” 的美譽(yù)，通過(guò)工廠化生產(chǎn)，可提供大量?jī)?yōu)質(zhì)動(dòng)物性蛋白質(zhì)，促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。黃粉蟲(chóng)脫脂 提油后的蟲(chóng)粉 蛋白質(zhì)含量達(dá)到 70% ，再經(jīng)提取殼聚糖 （甲殼

32、素 ），蛋白含量可高達(dá) 80% ，不但 能夠替代進(jìn)口優(yōu)質(zhì)魚(yú)粉，而且完全可以食用。除了黃粉蟲(chóng)，秸稈還可以養(yǎng)殖蝗蟲(chóng)、大麥蟲(chóng)、螟蟲(chóng)等多種昆蟲(chóng)。畜禽糞便是一個(gè)巨大的生物質(zhì)資源庫(kù)，以前大多都是直接堆肥處理。直接堆肥時(shí)間長(zhǎng)，肥效差。筆者認(rèn)為 ，通過(guò)一些生物技術(shù)手段可以獲得更加理想的效果。比如在糞便中引入蚯蚓 ， 蚯蚓可以憑借自身的酶系統(tǒng)將有機(jī)廢物迅速分解，轉(zhuǎn)化為易于利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而加速堆肥的效果。另外，在糞便中加入適宜的菌劑進(jìn)行發(fā)酵堆肥，可以迅速增加有益微生物的繁殖，快 速分解糞便中 的有機(jī)物，產(chǎn)生生物熱能，高溫抑制或殺滅有害菌及病蟲(chóng)卵，而且還可以吸收 分解惡臭。因此，篩選和培育合適的生物菌劑成為了當(dāng)

33、前研究的重點(diǎn)。 引言 1.1 研究目的及意義1.1.1 研究背景 1.1.2 研究目的意義1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)1.2.1 國(guó)內(nèi)研究動(dòng)態(tài)1.2.2 國(guó)外研究動(dòng)態(tài)1.3 研究?jī)?nèi)容及方法1.4 研究重點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)2 黑龍江農(nóng)墾農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用現(xiàn)狀2.1 黑龍江農(nóng)墾農(nóng)業(yè)廢棄物概述2.2 黑龍江農(nóng)墾現(xiàn)有典型農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用方式2.2.1 能源化利用2.2.2 肥料化利用2.2.3 飼料化利用2.2.4 材料化利用2.3 本章總結(jié)3 黑龍江農(nóng)墾農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用綜合模型3.1 各類農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用方式缺陷3.1.1 能源化利用缺陷3.1.2 肥料化利用缺陷3.1.3 飼料化利用缺陷 3.1.

34、4 材料化利用缺陷1 陶思源 .關(guān)于我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化問(wèn)題的思考J.理論界 ， 2013, (05): 28-30.2 陳維春 ，杜歡 .論中國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化綜合利用立法史J.華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2013, (02): 8-14.3 張俙何 ，洪春來(lái)，朱鳳香，姚燕來(lái)，陳曉旸 ,王衛(wèi)平 .農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用現(xiàn)狀與前景展望J. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 ,2013, (20): 209-209,218.4 石元春.中國(guó)生物質(zhì)原料資源J.中國(guó)工程科學(xué),2011,2(13):16-23.5 農(nóng)業(yè)發(fā)展計(jì)劃司.農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2007-2015年)EB/OL.http : wwwagrig

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36、M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2005.11 卞有生.生態(tài)農(nóng)業(yè)中廢棄物的處理與再生利用M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2000.12 楊春和，白曉龍，沃飛.農(nóng)業(yè)廢棄物污染與防治對(duì)策J.農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，2008, 25(05): 115-118.13 熊月娥.國(guó)外農(nóng)業(yè)廢棄物的利用J.農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與技 術(shù),1997, (06): 40-41.14 Sud D, Mahajan G, Kaur M. Agricultural waste material as potential adsorbent for sequestering heavy metal ions from aqueous solutions

37、reviewJ. Bioresource Technology, 2008, 99(14): 60176027.15 Salleh MAM, Mahmoud DK, Karim WAWA, Idris A. Cationic and anionic dye adsorption by agricultural solid wastes: Acomprehensive reviewJ. Desalination, 2011, 280(1): 1-13.16 Hameed B, Ahmad A. Batch adsorption of methylene blue from aqueous sol

38、ution by garlic peel, an agricultural waste biomassJ. Journal of Hazardous Materials, 2009, 164(2): 870875.17 Garg UK, Kaur M, Garg V, Sud D. Removal of hexavalent chromium from aqueous solution by agricultural waste biomassJ. Journal of Hazardous Materials, 2007, 140(1): 60-68.18 Aksu 乙 ?o?lu ?A. Removal of copper (II) ions from aqueous solution by biosorption onto agricultural wa