農(nóng)業(yè)廢棄物資源化綜合利用途徑探討

1、農(nóng)業(yè)廢棄物資源化綜合利用及經(jīng)濟效益分析根據(jù)資源廢棄化理論,人類在開發(fā)與利用自然資源地同時,必然會產(chǎn)生大量地廢棄物.農(nóng)業(yè)廢棄物是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和再生產(chǎn)鏈環(huán)中資源投入與產(chǎn)出在物質(zhì)和能量上地差額,是資源利用過程中產(chǎn)生地物質(zhì)能量流失份額.近年來,隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟地發(fā)展,農(nóng)作物產(chǎn)量不斷提高,農(nóng)業(yè)廢棄物總量和數(shù)量也呈上升趨勢 ,特別是農(nóng)民生活水平地改善,對可用作燃料和肥料地農(nóng)業(yè)廢棄物地利用率越來越低,因而導致農(nóng)業(yè)廢棄物越來越多.另外,農(nóng)業(yè)資源被嚴重破壞和浪費地問題也日益突出,在農(nóng)業(yè)廢棄物中僅1/ 5左右被利用.如種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)只注重糧、肉、蛋、奶等產(chǎn)品地利用,對大量地副產(chǎn)品棄之不顧.據(jù)報道 ,我國每年種植業(yè)有10

2、億 t 左右地廢棄物秸稈、蒿草、殼蔓未能很好地利用；養(yǎng)殖業(yè)畜禽糞便300萬t左右；林業(yè) 鋸末、刨花）160萬 t 左右.這些廢棄物既是寶貴資源,又是嚴重污染源.如大量地秸稈被簡單地燒掉 ,嚴重污染大氣環(huán)境；畜禽糞便等有機廢液不經(jīng)妥善處理直接排入水體造成嚴重地地下水體和地表水系地污染等等.如果這一狀況進一步惡化,必然會制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地發(fā)展.另一方面,農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)迅速發(fā)展對商品能源地需求也會日益增長.因此,如何充分有效地利用農(nóng)業(yè)廢棄物,將其加工轉(zhuǎn)化,制成再生能源及其系列產(chǎn)品,對合理利用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生活資源,改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境具有十分重要地意義.雖然農(nóng)業(yè)廢棄物地產(chǎn)生是客觀存在地,但資源化利用是可行地.因此

3、,解決農(nóng)業(yè)廢棄物地根本途徑在于資源化.合理地開發(fā)和利用農(nóng)業(yè)廢棄物,不僅可以保護農(nóng)業(yè)環(huán)境,還可以獲得巨大地經(jīng)濟效益., 農(nóng)業(yè)1 、農(nóng)業(yè)廢棄物特點及其資源化利用地實質(zhì)從資源經(jīng)濟學地角度來看廢棄物本身就是某種物質(zhì)和能量地載體,是一種特殊形態(tài)地農(nóng)業(yè)資源,是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村居民生活中不可避免地一種非產(chǎn)品產(chǎn)出.因為農(nóng)業(yè)產(chǎn)品地品種和產(chǎn)地地不同,農(nóng)業(yè)廢棄物地理化性質(zhì)雖存在著很大差異,但也有其共同特點: 在元素組成上,除 C、 O、 H 三元素地含量高達65 %90 %外,還含有豐富地N、P、K、Ca、Mg、S等多種元素.從化學組成上通常又可分為2 大類,一類是天然高分子聚合物及其混合物,如纖維素、半纖維素、淀粉

4、、蛋白質(zhì)、天然橡膠、果膠和木質(zhì)素等；另一類是天然小分子化合物,如生物堿、氨基酸、單糖、抗生素、脂肪、脂肪釀、激素、黃酮素、酮類、甾體化合物、萜烯類和各種碳氫化合物1. 盡管天然小分子化合物在植物體內(nèi)含量甚微,但大多具有生理活性,因而具有重要地經(jīng)濟價值 .在物理技術(shù)性質(zhì)上,普遍具有表面密度小、韌性大、抗拉、抗彎、抗沖擊能力強地特點.植物類廢棄物干燥后對熱、電地絕緣性和對聲音地吸收能力較好且具有較好地可燃性,并能產(chǎn)生一定地熱量,熱值一般為1216 M J/ kg 2,雖較煤低，但因含硫量極少，燃燒清潔，灰分用途廣泛.另外農(nóng)業(yè)廢棄物按其來源不同又可分為4種類型:第1 性生產(chǎn)廢棄物,主要是指農(nóng)田和果園

5、殘留物,如作物地秸稈或果樹地枝條、雜草、落葉、果實外殼等；第2性生產(chǎn)廢棄物，主要是指畜禽糞便和欄圈墊物等；第 3 性生產(chǎn)廢棄物，主要指農(nóng)副產(chǎn)品加工后地剩余物；第 4性生產(chǎn)廢棄物，主要 指農(nóng)村居民生活廢棄物,包括人糞尿及生活垃圾.由上述農(nóng)業(yè)廢棄物地來源可知,其種類在不同地地域可能多種多樣,但實現(xiàn)資源化地本質(zhì)是相同地.經(jīng)綜合,可進行資源化利用地大概有3 大類.農(nóng)作物秸稈類.農(nóng)業(yè)秸稈是農(nóng)業(yè)廢棄物中最主要地部分,它是自然賜于人類寶貴地生物資源,其中含有豐富地有機質(zhì)、纖維素、半纖維素、粗蛋白、粗脂肪和氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫等各種營養(yǎng)成分,可廣泛應用于飼料、燃料、肥料、造紙、輕工食品、養(yǎng)殖、建材、編織等各

6、個領域.據(jù)報道,我國各類主要農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量達7 億 t 左右 ,其植物能大約占農(nóng)作物總量地50 %75 %,具有很高地利用價值，但目前我國地利用率較低，僅為33 %左右3. 蔬菜及瓜果等農(nóng)副產(chǎn)品加工類.為豐富我國城鎮(zhèn)居民地菜籃子,我國在大中小城市周圍相繼建立了一批菜籃子項目,但也帶來了大量地剩余物.蔬菜食品類地營養(yǎng)成分很豐富 占總重量):總水分71. 8 %-85. 0 %，干物 質(zhì)15. 0 %-28. 2 %，其中蛋白質(zhì)1.7 %4. 4 %，油脂0.4 %1.6 %,無氮提 取物11.4 %15. 5 %,舷宋素1 %3 %，灰分1.8 %2.4 %;另外,每千克 廢棄物中還有2.5

7、g鈣、1.5 g磷、1522 g可消化蛋白4.除此以外,還有大 量地有價值地農(nóng)副產(chǎn)品加工下腳料.如水產(chǎn)品中淡水魚地加工,淡水魚一般頭大、內(nèi)臟多,采肉量僅為魚體重量地30 % ,魚頭、內(nèi)臟、魚鱗、魚刺、魚皮、魚緒等下腳料被白白丟棄；農(nóng)產(chǎn)品中大豆地加工,可產(chǎn)生大量地豆渣.這些下腳料除少部分用作肥料和飼料外,大部分都被丟棄,既浪費了資源又污染了環(huán)境.人畜糞便類.據(jù)初步統(tǒng)計,目前我國每年畜禽養(yǎng)殖場排放地糞便及糞水總量就超過了17 億 t 5, 再加上集約化生產(chǎn)地沖洗水,實際排放量遠遠超過此數(shù)字.如此多地畜禽糞便,不僅污染了養(yǎng)殖場周圍地環(huán)境,而且導致了水體地污染.隨著生產(chǎn)地發(fā)展和人口地進一步增加,農(nóng)業(yè)廢

8、棄物正以年均5 %10 %地速度遞增.具有前述共性地這些大量地農(nóng)業(yè)廢棄物是一種特殊形態(tài)地可再生資源,具有巨大地開發(fā)潛力.根據(jù)其理化特性,通過一定地手段 , 有目地地對其進行資源化利用,可以滿足人們地某一特殊需求.如利用廢棄物中地生物質(zhì)能將其作為能源開發(fā)利用；利用其營養(yǎng)成分制作肥料和飼料以及食品添加劑等制品；利用其物理技術(shù)特性,生產(chǎn)質(zhì)輕、絕熱、吸聲地功能材料；利用其化學特性,提取有機和無機化合物,生產(chǎn)化工原料和化學制品等.不僅如此,運用農(nóng)業(yè)生態(tài)項目并通過一整套廢棄物資源化利用,技術(shù)可以將種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和農(nóng)業(yè)相關地其他行業(yè)聯(lián)成一個有機整體,從農(nóng)業(yè)系統(tǒng)學地角度來研究農(nóng)業(yè)廢棄物地處理與利用問題,這樣不

9、僅可提高資源利用效率,變廢為寶,節(jié)約自然資源,解決飼料、肥源、能源問題,增加農(nóng)副產(chǎn)品地價值,而且可減輕環(huán)境處理負荷,全面消除廢棄物地直接污染,保護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境.同時還強化了生態(tài)系統(tǒng)中還原者地作用,以較低地物能消耗,取得最佳地生態(tài)、經(jīng)濟、社會效益,為農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展和實現(xiàn)生態(tài)與經(jīng)濟良性循環(huán)發(fā)揮巨大作用.2、農(nóng)業(yè)廢棄物資源化綜合利用途徑農(nóng)業(yè)廢棄物種類繁多,成分復雜,如能加以分類、收集、處理再利用,其作用是不可低估地.2.1 獲取能量因為生物質(zhì)能是僅次于煤炭、石油、天然氣地4大能源 ,在世界能源消費總量中占14 % ,而農(nóng)業(yè)廢棄物作為生物質(zhì)地一個部分,在利用其能量方面,可采用如下途徑:2.1.1 農(nóng)業(yè)廢

10、棄物制沼氣.據(jù)研究表明,農(nóng)作物秸稈、蔬菜瓜果地廢棄物和畜禽糞便都是制沼氣最好地原料.據(jù)測算,每千克秸稈可制氣2.2 m 3,每噸秸稈可替代0.7 t煤炭，每利用1萬t秸稈可減少二氧化硫排放量140 t ,減少煙塵排放量100 t.按1家4 口人每天用氣量56 m 3、價格0.10.2元/ m 3計算,每戶每月僅需1836元6.2.1.2 農(nóng)業(yè)廢棄物氣化.利用生物質(zhì)熱能氣化原理,由氣化反應器將可燃燒物質(zhì)經(jīng)過干燥熱解氣化和還原等過程,變成可燃氣體,最終輸送到各個用戶.固體廢棄物經(jīng)氣化可產(chǎn)生高效清潔方便地可燃氣,為農(nóng)村供氣、供熱、供電2.1.3 農(nóng)業(yè)廢棄物液化.將能量密度較低地廢棄物轉(zhuǎn)化成密度高、品

11、位高地液體燃料是合理利用生物質(zhì)能地有效途徑,也是 21 世紀最有發(fā)展?jié)摿Φ丶夹g(shù)之一.由生物質(zhì)制成地液體燃料叫生物燃料.生物燃料主要包括生物酒精、生物甲醇、生物柴油和生物油.2.1.4 農(nóng)業(yè)廢棄物固化.將秸稈、稻殼、鋸末、木屑等有機廢棄物,用機械加壓、加熱等原理,將原來松散、無定型、低發(fā)熱量地生物質(zhì)原料壓制成具有一定形狀、密度較高1.11.4 t m 3）地固體成型燃料 熱值1420 MJ/ kg） ,其功效相當于中質(zhì)煤,但沒有煤所固有地含硫量大、灰分高、污染環(huán)境等缺點.從成型工藝上可分為常溫壓縮成型、熱壓成型和碳化成型3類 .2.2 制作肥料2.2.1 堆肥.利用微生物在一定溫度、濕度、pH

12、值條件下,使畜禽糞便和秸稈等農(nóng)業(yè)有機廢物發(fā)生生物化學降解,形成一種類似腐殖質(zhì)土壤地物質(zhì), 可作肥料和改良土壤,這種方法稱為培肥化.根據(jù)處理過程中微生物對O 2要求地不同,培肥化可分為好氧堆肥化和厭氧堆肥化.前者是在通氣條件下借好氧微生物活動使有機物得到降解，因好氧堆肥化溫度在 5060C ,極限 可達8090C,故亦稱為高溫堆肥；后者是利用微生物發(fā)酵造肥 ，所需時間較長 .2.2.2 液體肥料.農(nóng)業(yè)廢棄物廢渣、雜草、廢菜葉、瓜果皮等）做成堆肥后 ,其液體汁液經(jīng)安全處理后可制成液體肥料.2.2.3 有機生物肥.堆肥處理后,沼氣池中地固體殘渣經(jīng)處理后可制成有機肥.2.2.4 有機復合肥.將高溫堆肥

13、產(chǎn)品經(jīng)殺滅病原菌、蟲卵和雜草種子等無害化處理和穩(wěn)定化處理后,配以一定比例地無機氮、磷、鉀復混造粒,加入功能微生物而形成地一種融有機、無機肥及功能微生物于一體地“三合一”肥料.顆粒化地復合肥因為含有大量地有機質(zhì),不僅可以增加土壤肥效與土壤中地負電荷,促進微生物地活動,還具有速效成分快而不猛、減少養(yǎng)分淋失、施用方便、便于運輸?shù)忍攸c而得以迅速發(fā)展.山東農(nóng)業(yè)大學和淄博市農(nóng)科所共同研制將秸稈經(jīng)熱噴膨化后再配以氮磷鉀及微量元素制成復合肥淇肥效比單純施用等量化肥增產(chǎn) 20 % 30 %，成本降低30%以上.2.3 生產(chǎn)飼料農(nóng)業(yè)廢棄物除可直接還田和飼養(yǎng)大量牲畜外,還可以制成多種富含營養(yǎng)成分地有機飼料.2.3.

14、1 氨化飼料.利用堿尿素等含氨物質(zhì)經(jīng)過與秸稈混合發(fā)生變化,使秸稈中地纖維素、木質(zhì)素細胞壁膨脹疏松,便于牲畜消化吸收.據(jù)報道,氨化后地秸稈有機物消化率可提高8 %12 %，采食率提高20 %，含氮量提高8 %-10 %，粗蛋白含量提高12 7.2.3.2 青儲飼料.能有效保持作物莖桿地青綠狀態(tài),提高適口性.莖桿青貯后可增加多種維生素、氨基酸、胡蘿卜素等營養(yǎng)成分,用其飼喂奶牛產(chǎn)奶量可增加10 %20 %.無毒地農(nóng)業(yè)廢棄物都可青儲.2.3.3 生化蛋白飼料.利用微生物培養(yǎng)基、酵母真菌、氨基酸、酶制劑等生物和礦物質(zhì)使作物飼料轉(zhuǎn)化成蛋白飼料,比普通飼料營養(yǎng)價值更高.如秸稈通過制作劑地作用,轉(zhuǎn)化為富含低分

15、子碳水化合物、游離氨基酸、大量菌體蛋白和部分維生素地高效生化蛋白飼料 .秸稈粗纖維含量由26 %32 % 下降到15 %以下,粗蛋白含量3 %6 %提高到14 %20 %，并含有豐富 地纖維素酶及其他消化酶等活性因子.該飼料營養(yǎng)豐富,畜禽喜食,吸收率高,無副作用，比傳統(tǒng)養(yǎng)豬法降低飼養(yǎng)成本50 %60 % 8.2.3.4 醣化飼料.人工造就近似于牛前胃地生理環(huán)境,通過有益微生物發(fā)酵使秸稈地纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等成分轉(zhuǎn)化為糖類，增加粗蛋白7%13 %、18種氨基酸4 %8 %及各種維生素，從而使低能地廢棄物轉(zhuǎn)化為高 能地廉價地“細菌飼料”.2.3.5 堿化飼料.在一定濃度地堿液 通常占干物質(zhì)地

16、 3 %5 %）地作用下 ,打破秸稈粗纖維中纖維素、半纖維素、木質(zhì)素之間地醚鍵或酯鍵,并溶去大部分木質(zhì)素和矽酸鹽,撕斷維生素與木質(zhì)素地復合物,從而提高粗飼料地營養(yǎng)價值,使不消化地木質(zhì)素變?yōu)橐紫亓u基木質(zhì)素,利于動物吸收.2.3.6 動物糞便可通過再處理作飼料.如鳥糞地有效能為7 524 kJ/ kg,含粗蛋白質(zhì) 27 %左右,無氮浸出物20 % 以上,還含有豐富地鈣、磷和微量元素,通過干燥、氨化、發(fā)酵等方法處理后可作為禽獸飼料.1t 干雞糞可替代0.35t飼料糧.2.4 生產(chǎn)工業(yè)及醫(yī)藥原料2.4. 1 有機產(chǎn)品.生產(chǎn)木糖、木糖醇、淀粉,制乙醇、糠醛,提取煙堿及中藥原料 .2.4.2 輕型建材

17、.可制作編織物和裝飾品及其他.如麥秸可編成涼席涼帽。高粱稈可制成門簾和窗簾；玉M 棒皮可做成汽車坐墊、靠背及床墊；稻草和其他秸稈可廣泛用于造紙、人造板、復合墻板等9 .2.4.3 可降解地包裝材料.用農(nóng)作物秸稈制作地方便碗和方便盒有易分解、易腐爛地優(yōu)點,不僅減少了白色污染,還減少了木料地消耗,利于保護環(huán)境.2.4.4 食品防腐劑和空氣清新劑.如竹葉可制防腐劑,有些水果殘渣可制成空氣清新劑.2.4.5 培養(yǎng)基.如橡膠廢水可作培養(yǎng)基,作物廢棄物可作實用菌培養(yǎng)基.2.4.6 藥物.如芹菜和黃瓜根可制成中藥,薯秧根可作飼料、制糖稀或釀酒.副食品如果皮可制飴糖、酒精或氨基酸,過熟地水果可制成果醬、甜點心

18、、冰淇淋、飲料和果味面包等.2.4.7 生產(chǎn)食用菌.平均1 kg 食用菌 平菇、香菇、金針菇等）可消耗秸稈1kg 左右 ,菌渣還可還田作有機肥料.2.4.8 制作生物濾床濾料.國內(nèi)可制作濾料地廢棄物有果菜、酒糟、鋸木屑、蔗渣、稻谷、玉M 穗、 M 糠、豆粕、雜草等.若能篩選出適合作生物濾床濾料地素材,不但可解決生物濾床現(xiàn)階段所遭遇到地困難,而且本身也是理想地資源化行為.2.4.9 其他 .農(nóng)業(yè)廢棄物還可用來制造生物潤滑油、生物柴油、生物塑料、 生物洗滌劑、汽車構(gòu)件和特殊紙類等.3、有待解決地問題農(nóng)業(yè)廢棄物以其供應充足、廉價而被人們認為是精細化工產(chǎn)品與燃料地最重要地自然資源之一,其綜合利用涉及面

19、十分廣泛, 既可擴大原料地來源,提高天然資源地附加值,又可進行環(huán)境保護,防治病蟲害,一舉多得.但農(nóng)業(yè)廢棄物在利用時還存在以下問題:3.1 資源化利用政策不完善農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展地根本保證.現(xiàn)有地國家與地方政策法規(guī)僅從環(huán)境保護角度強調(diào)農(nóng)業(yè)廢棄物地處理方法除對極少部分廢棄物有要求外,大多數(shù)農(nóng)業(yè)廢棄物資源綜合利用工作沒有具體地法規(guī)所依.另外,現(xiàn)有地綜合利用政策只有積極鼓勵利用地手段,如減免某種稅項,沒有建立強制性措施,對本應綜合利用地而不利用地沒有處罰措施.3.2 農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用地全民意識沒有完全樹立因為歷史原因,導致我國農(nóng)業(yè)資源地綜合利用工作與國民經(jīng)濟發(fā)展相對滯后.在日益

20、重視可持續(xù)發(fā)展地今天,突破傳統(tǒng)地資源、廢棄物地概念,首要地工作就是強調(diào)人們對農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用地認識,充分認識到農(nóng)業(yè)廢棄物綜合利用地經(jīng)濟、環(huán)境與社會價值,認識到開展農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用是可持續(xù)發(fā)展地重要方面使農(nóng)業(yè)廢棄物可作為再生能源這一觀念深入人心,才可能真正建立我國農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用新地里程碑.3.3 安全性應進一步深入研究農(nóng)業(yè)廢棄物中地有毒有害物質(zhì)和重金屬地處理方法,保證資源化利用安全、可靠.3.4 季節(jié)與氣候農(nóng)業(yè)廢棄物與農(nóng)作物一樣具有季節(jié)性,穩(wěn)定性較差,若不采取一定地措施,儲存地廢棄物易變質(zhì),另外受氣候和自然環(huán)境地影響也較大.而目前,在開發(fā)利用廢棄物時,全面考慮季節(jié)與氣候因素地影響.3.5 開發(fā)費用農(nóng)業(yè)廢棄物處理對現(xiàn)階段農(nóng)民來說,一次性投資成本較高,需在政府扶持地條件下,多方籌集資金,單靠農(nóng)民是不可行地.3.6 技術(shù)保障要優(yōu)化農(nóng)業(yè)廢棄物地處理技術(shù),減少成本,使之能廣泛應用在全國范圍內(nèi)建立一批科研隊伍