農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用

1、.1 前言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)過程中產(chǎn)生的植物殘余類廢棄物，畜牧漁業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的動(dòng)物類殘余廢棄物，農(nóng)業(yè)加工過程中產(chǎn)生的加工類殘余廢棄物和農(nóng)村城鎮(zhèn)生活垃圾等1, 2 。而日常所說的農(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。本課題所說種植類及其加工廢棄物指其中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及加工過程中產(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

2、農(nóng)業(yè)廢棄物的利用率越來越低，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)廢棄物隨意遺棄現(xiàn)象嚴(yán)重。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3 。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。其資源來自于牧、漁業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的殘余物，主要來自圈養(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)楹幽稀?4 。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)畜禽糞便量將達(dá)

3、到540億噸 。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或果樹的Word 文檔.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2.2 億噸，豆類和雜糧作物秸稈1

4、 億噸，花生、薯類藤蔓和甜菜葉等蔬菜殘?bào)w1.8 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， 具體分類見下表16 。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7。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、樹皮、果殼、蔗渣、菇渣、酒糟渣、中藥渣等，主要來源于動(dòng)植物。其中肉類

5、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 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8056萬噸，折合4592 萬噸標(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 萬噸， 折合標(biāo)準(zhǔn)煤 2743萬噸，實(shí)物量共計(jì)為12869 萬噸，可折合7335 萬 t 標(biāo)準(zhǔn)煤8。1.1.2 農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用意義由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展

6、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 1 。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 ，畜禽糞便排放量26.1 億 t

7、，廢棄農(nóng)膜等塑料2.5 萬 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 m3，相當(dāng)于 1000 萬 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題和挑戰(zhàn)。農(nóng)業(yè)廢棄物的污染主要表現(xiàn)10；(2) 重金屬、農(nóng)藥和獸藥殘留引起的土壤污染；(3)為： (1) 秸稈焚燒和臭氣引起的空氣污染農(nóng)業(yè)“白色污染”； (4) 糞便等造成的水源污染11 ；

8、 (5) 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 。Word 文檔.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益監(jiān)測(cè)資料顯示，近年來，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)

9、元素的有效性,并有助于改善土壤質(zhì)地。解決農(nóng)村能源短缺問題我國(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?0%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镔|(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。“九五”以來的全國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)和

10、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用問題進(jìn)行研究，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)農(nóng)墾農(nóng)業(yè)種植類廢棄物的資源化提供理論指導(dǎo)和相關(guān)建議并做出進(jìn)一步探討，希望達(dá)到以下目的：（ 1 ）深入調(diào)查黑龍江農(nóng)墾現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)種植類廢棄物的種類、數(shù)量及其

11、處理方式、資源化程度以及相關(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，旨在最大程度的實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化；（ 3 ）完善農(nóng)業(yè)種植類廢棄物綜合利用效益評(píng)價(jià)體系，為不同的廢棄物利用方式進(jìn)行效益評(píng)價(jià)；（ 4 ）通過該研究強(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)展所帶來的好處。通過對(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)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，

12、給農(nóng)民帶來最大的經(jīng)濟(jì)效益。Word 文檔.1.3 國(guó)外研究現(xiàn)狀及分析13國(guó)外對(duì)種植類農(nóng)業(yè)廢棄物的開發(fā)利用較早，也比較完善。主要以下幾個(gè)方面：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。D. Sud 等研究表明纖維素類農(nóng)業(yè)廢棄物是具有顯著金屬吸附作用的豐富來源，生物質(zhì)廢棄物中的官能團(tuán)對(duì)重

13、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14 。而這些官能團(tuán)主要包括：乙酰氨基，酒精，羰基，酚基，酰胺基，氨基，巰基等。吸附過程的機(jī)理包括化學(xué)附著、絡(luò)合作用、表面吸附、氣孔擴(kuò)散和離子交換等。D.K. Mohamad等也利用吸附作用吸附去除陽離子和陰離子燃料，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 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劑用于替代更為昂貴的吸附劑16 。另外， U.K.Garg

14、 和 Z. 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( )17, 18和 Cu( )離子。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 77.2 、 92.5 和 8419, 20和 S. wang 利用大麥秸稈由

15、陽離子表面毫克 / 克。 S. Ibrahim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 ±0.3mg/g （ 25） 21 。農(nóng)業(yè)廢棄物作為能源制備甲烷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

16、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Word 文檔.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 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、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

17、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)生物甲烷化過程中的最佳生產(chǎn)條件也進(jìn)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

18、廢棄物生產(chǎn)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)性途徑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，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)

19、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Word 文檔.的分布格局，目前尚沒有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和記錄。對(duì)農(nóng)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

20、的，各種消化和利用途徑的比例及具體應(yīng)用情況如何，沒有量化的數(shù)據(jù)，也沒有估算的標(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26提供依據(jù)。（ 2 ）建立黑龍江農(nóng)墾農(nóng)業(yè)廢棄物的綜合利用模型。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)卻無法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的延伸和

21、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)，無法有效實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化推廣，不能適應(yīng)社會(huì)。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)，

22、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，我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物資源再利Word 文檔.用的方式主要有能源化、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

23、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，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), 改善土壤 結(jié)構(gòu)等方面有其獨(dú)特的作用。2.3 飼料 化利用目前，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

24、 t，相當(dāng)于3.67 億 h 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，無氮浸出物20%以上，還含有豐富的鈣、磷和微量元素，通過特定的物理、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)

25、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)成分制成聚合陽離子交換樹脂吸收重金屬。農(nóng)業(yè)廢棄物資源利用中存在的主要問題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，沒有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和記錄，現(xiàn)有的來自不同部門的數(shù)據(jù)出入很大，真?zhèn)坞y辨

26、。Word 文檔.3.2 重視程度不夠,缺乏相關(guān)政策法規(guī)國(guó)家目前沒有完整的農(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擺在應(yīng)有的位置。現(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

27、低農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)品開發(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 要樹立總體發(fā)展思路中國(guó)在未來 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)開始 ,逐級(jí)發(fā)展到循環(huán)農(nóng)

28、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)生活生態(tài)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。Word 文檔.依據(jù)不同

29、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)過程，使其變成CO、 CH4 、

30、 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Thuringain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

31、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，進(jìn)一步發(fā)展各種昆蟲產(chǎn)品有很廣闊的應(yīng)用前景，例如黃粉蟲的養(yǎng)殖。黃粉蟲素有“動(dòng)物蛋白飼料之王”的美譽(yù)，通過工廠化生產(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。黃粉蟲脫脂提油后的蟲粉蛋白質(zhì)含量達(dá)到70%，再經(jīng)提取殼聚糖(甲殼素 )，蛋白含量可高達(dá)80%，不但能夠替代進(jìn)口優(yōu)質(zhì)魚粉，而且完全可以食用。除了黃粉蟲 ,秸稈還可以養(yǎng)殖蝗蟲、大麥蟲、螟蟲等多種昆蟲。畜禽糞便是一個(gè)巨大的生物質(zhì)資源庫，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 ,通過一些生物技術(shù)手段可以獲得更加理想的效

32、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)前研究的重點(diǎn)。2Word 文檔.1 引言1.1 研究目的及意義研究背景研究目的意義1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)國(guó)內(nèi)研究動(dòng)態(tài)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

33、物資源化利用方式能源化利用肥料化利用飼料化利用材料化利用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Word 文檔.能源化利用缺陷肥料化利用缺陷飼料化利用缺陷材料化利用缺陷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 , 朱鳳香 , 姚燕來 , 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,20

34、13, (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.wwwagrigovcn/jhgb/t20080826_1168529htm, 2007.6 張金水 , 同延安 , 云偉祥 , 周軍 . 陜西省農(nóng)業(yè)廢棄物養(yǎng)分資源肥料化利用現(xiàn)狀與前景分析J. 磷肥與復(fù)肥, 2008, (05):52-54+39.7 農(nóng)業(yè)部科技教育司 . 全國(guó)農(nóng)作物秸稈資源調(diào)查與評(píng)價(jià)報(bào)告 J. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù)（新能源產(chǎn)業(yè)）, 2011, (02): 2-5.

35、8 石元春 , 汪燮卿 , 依偉倫 . 中國(guó)可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略研究叢書（生物質(zhì)能卷） M. : 中國(guó)電力出版社 , 2008.9 孫振鈞 , 孫永明 . 我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化與農(nóng)村生物質(zhì)能源利用的現(xiàn)狀與發(fā)展 J. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào) , 2006, (01): 6-13.10 張穎 . 農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用M. : 化學(xué)工業(yè)出Word 文檔.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. :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

36、. 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 metalions from aqueous solutions A reviewJ. Bioresource Technology, 2008, 99(14): 6017-6027.15 Salleh MAM, Mahmoud DK, Karim WAWA, Idris A. Cationic and

37、anionic dye adsorption by agricultural solid wastes: A comprehensive reviewJ. Desalination, 2011, 280(1):1-13.16 Hameed B, Ahmad A. Batch adsorption of methyleneblue from aqueous solution by garlic peel, an agricultural waste biomassJ. Journal of Hazardous Materials, 2009, 164(2):870-875.17 Garg UK, Kaur M, Garg V, Sud D. Removal of hexavalent chromium from aqueous solution by agriculturalwaste biomassJ. Journal of Hazardous Materials, 2007, 140(1):60-68.18 Aksu Z, ?o ?lu ?A. Removal of copper (II) ions from aqueous solution by biosorption onto agricultural waste sugar beet pulpJ. Process Bi