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1、农业固体废弃物资源化利用,一、概述二、植物纤维性废弃物资源化技术三、堆肥化及沼气技术四、乡镇工业废弃物资源化技术五、塑料地膜资源化技术六、工程实例,一、概述,1 农业废弃物的概念、特点及分类 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。,1.1农业废弃物的特点,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。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3.物理性质 表面
2、密度小、韧性大、抗拉、抗弯、抗冲击能力强等。,1.2 农业废弃物的分类,植物纤维性废弃物 按成分 畜禽粪便农业废弃物 第一性生产废弃物 第二性生产废弃物 按来源 农副产品加工后的剩余物 农村居民生活废弃物,第一性生产废弃物的特征分析,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。 利用方式：秸秆还田；优化秸秆编织技术和建材生产技术；能源利用。,第二性生产废弃物的特征分析,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
3、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。,污染物：1.粪便及分解产物，如有机物，恶臭 2.伴生物，如病原微生物，寄生虫 3.添加物，饲料添加剂，消毒剂等危害：污染卫生环境；污染空气（恶臭污染、 粉尘携带细菌的污染、分解气体污染）；污染水体；污染土壤；侵占土地。,表1 2001年全国养殖业污染物排放量/（万t/a）,表2 2001年全国养殖业污染物排放量与工业城镇生活污染物排放量比较/万t,利用价值：各种畜禽粪便都含有丰富的有机质，较高的N、P、K及微量元素，是很好的制肥原料。 有机质在积肥、施肥过
4、程中，经过微生物的加工分解及重新合成，最后形成腐殖质贮存于土壤中。腐殖质具有改良土壤、培肥地力等多方面的作用。,农副产品加工后剩余物的特征分析（第三性生产废弃物）,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；,农村居民生活废弃物特征分析(第四性生产废弃物),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
5、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。 垃圾容积密度大约为641-678Kg/m3。,2 发达国家农业固体废弃物资源化利用现状与分析,2.1 农业废弃物用于处理废水 美国北卡罗来州A&T大学的畅塞欧认为玉米芯、豆荚等农副产品的下脚料可用于处理废水。2.2 农业废弃物用于清洁油污地面 美国密西西比州的ERT公司利用棉籽加工废弃物纤维素中的一种细菌，制成生物活性的吸收剂，可以用于受油污染的土壤、水体或地面上，从而把油污降解掉。,2.3 农业废弃物开发作为能源 德国沼气发电工程数量：1992年的139家，2003年的2000家；装机容量1999年50MW，20
6、02年250MW。2.4 农业废弃物用作饲料原料、发电燃料 美国的Amoco公司与Stone&Webster公司合作，利用农业废弃物生产乙醇。2.5农业废弃物制作复合材料 废旧农膜、编织袋、食品袋等经过处理后，加入添加剂，可加工成以球球、球纤维堆砌体系为基础的复合材料。,3中国农业废弃物资源化利用现状与分析,我国的农业废弃物以稻草、麦草和玉米秆为主。稻草和麦草的产量达3亿吨，玉米秆达2亿吨。由于各种原因，大部分都被丢弃于田间地头，一部分靠自然腐烂，绝大部分靠焚烧处理，每年约有3.5亿吨作物秸秆被燃烧掉。,我国对农业废弃物的处理方式： 对于作物秸秆，如：将稻草、麦草制造空心砖、墙体内装板等建筑材
7、料；将其进行液化处理，使其变为液化气后再生利用。 对于畜禽排泄废弃物，主要有：饲料化、能源化、肥料化等。,4 农业固体废弃物资源化利用的限制因素,1. 政策、法规不完善2.意识不到位3.安全性不高4.受时间上的限制5.开发费用不足6.技术问题,5农业固体废弃物资源化利用的发展动向,一、获取能量 制沼气，气化，液化，固化；二、制肥料 堆肥，液体肥料，有机生物肥，有机复合肥；三、生产饲料 氨化饲料，青贮饲料，生化蛋白饲料，酶化饲料，碱化饲料；四、生产工业及医药原料 有机产品，轻型建材，可降解包装材料，培养基，药物，食用菌生产，生物滤床滤料。,二、植物纤维性废弃物资源化技术,1 植物纤维性废弃物资源
8、和特点1.1资源 光合作用产生的生物质量约1500亿吨/a，草原和耕地产生约160亿吨/a，可作为人类和动物食用的占40亿吨/a，废弃物产生量约有135亿吨/a。1.2 特点 主要由植物细胞壁组成，含有大量的粗纤维和无氮浸出物，还有粗蛋白、粗脂肪、灰分等其他物质。,表3 几种作物秸秆的化学组成（干重/%）,2 植物纤维性废弃物资源化利用技术,2.1 还田技术 秸秆中含有丰富的有机质和N、P、K、Ca、Mg、S等肥料养分，是可利用的有机肥料资源。作用： 增加土壤有机质和速效养分含量，培肥地力，缓解N、P、K比例失调，改良土壤结构，降低土壤容重，增加孔隙度，涵养水分。,2.2 秸秆还田方式,2.2
9、.1 秸秆直接还田 机械直接还田，覆盖栽培还田，机械旋耕翻埋还田2.2.2 秸秆间接还田 堆沤腐解还田，烧灰还田，过腹还田，沼渣还田，菇渣还田2.2.3 秸秆生化腐熟快速还田 催腐剂堆肥，速腐剂堆肥，酵素菌堆肥,.3 秸秆饲料化技术,.3.1 微生物贮存技术（微贮技术）原理：利用微生物菌剂对秸秆进行厌氧发酵处理的一种技术。优点：能将纤维素和半纤维素降解并转化为菌体蛋白，具有污染少、效率高，利于工业化生产等优点，是今后秸秆饲料的发展趋势。,工艺： 微贮饲料具有 成本低、效益高、消化率高、适口性好、采食量高、保存期长、制作季节长、技术简单。,.3.2 青贮法,原理：将新鲜的秸秆切短或铡碎，装入青贮
10、池或青贮塔内，通过封埋等措施造成厌氧条件，利用微生物的发酵作用，以提高秸秆的营养价值和消化率的一种方法。是生物处理法中最简单、应用最广泛的方法。工艺：,优点：1. 养分损失少，蛋白质、纤维素保存较多，营养价值比秸秆高；2. 可长期保存；3. 可以预防家畜和农作物的病虫害；4. 技术简单，便于推广。,.3.3 氨化法,定义： 在秸秆中加入一定比例的氨水、无水氨和尿素等，在密闭条件下通过它们的作用，破坏木质素与纤维素之间的联系，促进木质素与纤维素、半纤维素分离，使纤维素和半纤维素部分分解、细胞膨胀、结构疏松，从而提高秸秆的消化率、营养价值和适口性的加工处理方法。,原理：碱化作用、氨化作用和中和作用
11、 碱化作用：破坏木质素和纤维素的结构，提高消化率； 氨化作用：可以缓解氨的释放速率，促进瘤胃微生物的活动，提高营养价值和消化率； 中和作用：降低了秸秆中的潜在碱度，形成适宜瘤胃微生物活动的微碱环境，改善秸秆的适口性，提高采食量和利用率。,工艺：优点： 防止饲料腐败，减少家畜疾病的发生；提高秸秆的粗蛋白；提高适口性和消化率；投资少，成本低、技术简单、经济效益好等。,.4 气化技术,气化是指含碳物质在有限供氧条件下产生可燃气体的热化学转化。 德国最早利用秸秆发电的Thuringian镇电站，每年可处理秸秆3000吨；我国在海南建设了1.2MW示范电站。是我国及亚洲最大的生物质气化发电系统。,优点：
12、 炭的活性高； 挥发份高； 秸秆含硫量低，降低了气体的脱硫净化费用； 灰分少，降低了灰渣的处理费用。设备： 上吸式气化炉及其改进型、下吸式气化炉、层式下吸式气化炉、循环流化床气化炉,.5 制备生产原料技术,.5.1 膨化改性植物纤维技术原理流程：,技术应用利用改性植物纤维研发钻井液用油气层保护暂堵剂；利用改性植物纤维开发吸附剂；改性植物纤维、木质素的高效分离与应用。例：,.5.2制备阳离子交换树脂吸附重金属离子,特点：成本低，不需要再生，采用氧化的方法可回收重金属和热能；具有较高的表面积；具有较高化学活性，容易进行化学改性比纤维材料更加容易交联，不易溶于水；可以处理重金属离子含量低的废水（pp
13、m）。,.制取化学品技术,.低聚木糖.糠醛.淀粉.白炭黑、活性炭和高模数硅酸钾.膳食纤维.草酸.酒精,三、畜禽粪便资源化利用技术,畜禽粪便概述.特点富含营养，资源化潜力大；不同畜禽粪便成分差异大；不同畜禽的粪便量差异大；粪便量分布不均匀；距居民生活区近。,.畜禽粪便的污染对大气的污染：恶臭对水体的污染：水体富营养化对土壤的污染：土壤的营养积累对生物的污染：传染病和寄生虫病蔓延.防止污染的技术措施源头控制饲养过程控制末端治理,资源化利用方式,.堆肥利用堆肥化（omposting）就是指在人工控制条件下，利用自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，促进有机废物发生生物稳定作用（iostabilization），使可被生物降解的有机废物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。,.原理：,.堆肥工艺： 前处理：破碎，分选，筛分； 主发酵（一次发酵）：在不同微生物的作用下分解有机物，温度上升。通常将温度升高到开始降低这个阶段为主发酵阶段； 后发酵（二次发酵）：将主发酵阶段未分解的有机物进一步分解，使之达到完全腐熟； 后处理：分选杂物，再次破碎； 脱臭 贮存,
