农业废弃物处理利用 •摘要：农业废弃物处理利用，对推进新农村建设具有重要意义为此，从秸秆与畜禽粪便两大类农业废弃物出发，分析了其处理利用现状，提出了资源化利用的技术体系，分析了各项技术的应用特点以及发展趋势，并探讨了配套农业机械的发展方向 •农业废弃物也称农业垃圾，主要包括植物纤维性废弃物（如农作物秸秆、谷壳、果壳、树叶及甘蔗渣等）、农产品加工废弃物、畜禽粪便、农村生活垃圾、污水、人粪尿等，其数量巨大，分布广泛，既是宝贵的可再生资源，又是农村主要的环境污染源农业废弃物的处理，对实现农村家居环境清洁化、资源利用高效化和农业生产无害化，消除农村脏、乱、差，推进构建和谐社会和社会主义新农村建设具有重大意义[1] •在我国农业废弃物处理中，秸秆与畜禽粪便因其量大、污染重、资源化利用潜能大等原因具有重要的地位本文主要从秸秆与畜禽粪便的处理技术出发，探讨应用技术上可行、经济上合理且环保的方法来有效地减少农业污染物的排放•1农业废弃物处理现状•1.1秸秆综合利用现状和技术•农作物秸秆是农业生产的最大副产品，其总量是粮食总产量的1.1～1.2倍我国每年产生约6.5亿t左右的作物秸秆，其中造肥还田和收集损失约占15%，工业原料12%，饲料13%，燃料25%，还有50%左右的直接还田、烧荒或丢弃。
事实上，农作物秸秆不仅是农村生活燃料、牲畜饲料和有机肥料的重要来源，而且也是重要的工业、建筑原料，因此应该加以充分利用[2] 秸秆还田技术：例•1秸秆还田的作用 一是增产小麦、玉米秸秆含有大量有机质、氮、磷、钾和微量元素,秸秆还田3.75～4.50t/hm2对小麦、玉米、大豆、棉花等作物有不同程度的增产作用,一般增产5%～10%二是提高土壤氮、磷、钾养分含量秸秆还田后,土壤中氮、磷、钾含量有所增加,其中以钾素增加较为明显[1]据试验,全氮比对照增加50～90mg/kg,速效磷增加0.2～5.0mg/kg,速效钾增加8～15mg/kg三是改良土壤秸秆还田后土壤有机质比对照增加2.5～2.9g/kg,容重降低0.020～0.048g/cm3,土壤孔隙度增加1.5%～5.5%秸秆还田后土壤疏松,易耕作,有良好的改土作用四是保墒和调节田间温湿度秸秆覆盖地面,干旱期减少了土壤水分的地面蒸发量,保持了耕层蓄水量;雨季缓冲了雨水对土壤的侵蚀,减少了地面径流,增加了耕层蓄水量覆盖秸秆隔离了阳光对土壤的直射,对土体与地表温热的交换起到了调节作用五是抑制杂草农田覆盖秸秆有很好的抑制杂草生长的作用[2],秸秆覆盖与化学除草相配合,提高了抑草效果。
•1.2畜禽粪便综合利用现状和技术•随着我国畜牧业的高速发展，畜禽废弃物也大幅度增加，畜禽养殖业所产生的废弃物已经超过工业和城镇生活排污，成为不可忽视的重大污染源畜禽粪便若不加以有效处理，将严重污染水体、土壤及大气环境，并带来卫生、健康问题畜禽粪便既是污染源，也是肥源，目前我国畜禽废弃物利用主要有肥料化、饲料化和能源化利用3个方面•由于畜禽粪便中含有大量的病原体，所以其资源化利用前，必须进行无害化处理对于粪便固体处理的方法主要有生物发酵法、干燥法等畜禽粪便无害化、资源化处理的主要关键工艺为粪便的生物发酵、干燥和除臭目前，采用的技术主要有：一是沼气发酵；二是高温烘干；三是固液分离，堆腐晾晒；四是机械搅拌，高温堆肥；五是接种菌剂，塔式翻动发酵 • 1．堆肥发酵法畜禽粪便经过堆放发酵，利用自身产生的温度来杀死虫卵和病原菌此法是畜禽粪便利用和处理的较为传统可行的方法此法的缺点是占地面积大，发酵时间长，不适合大、中型养殖场采用 2．充氧发酵法此法需要专门设备，对鸡粪进行发酵，再制成颗粒，可用做饲料添加剂或肥料充氧发酵好的鸡粪不宜久放，要及时利用 3．干燥法①太阳能大棚干燥：此法需要太阳能大棚干燥设备，搅拌机在大棚内反复行走、翻动、捣碎、推动粪便，排风机将大棚内的湿气排出棚外，直至使粪便中的水分降至需要的含量。
此法的优点是节能，运行成本低；但在处理过程中有臭味排放到空气中而造成污染②快速高温干燥：采用高效燃烧炉，将含水量高的湿鸡粪烘干加工成粉状或颗粒状的有机复合肥料或饲料颗粒⑧微波干燥：鸡粪在微波烘干之前要经过晾晒处理，以便大幅降低鸡粪含水量此法的优点是可以一次完成干燥、灭菌作业，缺点是微波干燥的排水幅度较小，设备费用及成本较高④气流干燥：此法要与固液分离设备配套使用，将含水率60％-75％的固体鸡粪投入气流干燥机进行干燥处理，此法能耗低，但烘干耗时长 4．沼气开发沼气是让畜禽粪便在密闭的环境中，通过微生物活动形成厌氧状态，因而适宜产甲烷细菌的生存与活动，最终生成可燃性气体粪便转化成沼气，能量转换率高达87％，经厌氧发酵后的粪便80％-90％的有机物被去除，达到了粪便资源化、生态化、减量化和无害化的目的其产生的沼气可用于日常照明、做饭、贮存粮食、保鲜果品，为大棚、温室提供热能和C0：气肥；沼液可用作饲料添加剂，浸种，追肥；沼渣可用作基肥，脱水干燥后生产复合肥，食用菌栽培、蚯蚓养殖、育秧等 5．石粉吸附把天然石料加工成粉状，按一定比例与畜禽粪便充分混合，使粪便呈固体状态此方法成本低，能迅速将有害气体、污水吸附，减少对环境的污染，此法只能对粪便进行前期处理，粪便仍需进一步净化。
6．无臭处理利用厌氧微生物群制成的 EM生物制剂，按一定比例，对畜禽生活的环境进行喷洒，或添加到饲料中进行饲喂该方法效果明显 2农业废弃物处理技术分析•2.1秸秆处理技术分析•秸秆的种类很多，总体上可将秸秆分为3大类：水稻小麦油菜、玉米高粱和棉花甘蔗第一类水稻小麦油菜秆性质类似，质地较软，总体上最主要采用直接还田和收集利用两种有效方式予以利用，也可预处理后制取沼气[3]；第二类玉米高粱秆，青秆糖分较高，适宜作为青贮饲料，秸秆可以作为气化燃料使用；第三类棉秆和甘蔗渣，木质素含量很高，适宜用于成型炭化和气化•针对上述分析，秸秆利用具有广阔前景，需要对相关关键技术和工艺进行深入研究，也需要开发相关的装备或设备，并结合秸秆特性、区域种植制度、区域能源结构等具体情况，因地制宜地制定出相应的秸秆综合利用方案根据秸秆分类，提出了相应的秸秆处理方式，并分析了各项技术的应用特点及发展趋势， 具体如图所示： •2.2畜禽粪便处理技术分析•根据养殖规模不同，畜禽粪便处理可以分为分散处理方式和集中处理方式两种以农户为单元的分散养殖畜禽粪便，目前主要采用直接还田和户用沼气两种方式利用，户用沼气既可以解决能源问题，又可以获得高效有机肥料，并减少对环境的污染[4]。
•根据无害化、减量化和资源化的原则，对规模化养殖场畜禽粪便应尽量采用干湿分别处理的方式每个养殖场的干粪采取厌氧干发酵获得一次能源效益后，将沼渣集中到有机肥厂，开发成颗粒有机肥，该技术的关键是对现有规模养殖场进行清干粪的装备改造和厌氧干发酵技术与装备进行攻关每个养殖场的冲洗液和尿液应采取湿式厌氧发酵，获得一次能源效益后，较稀的沼液应进行分散综合利用，该方式的关键是分散利用模式与运行机制的建立根据养殖规模大小，提出了相应的处理方式，并就各项技术的应用特点及发展趋势作出分析，具体 如图所示： 3配套农业机械发展 •在农业废弃物的综合利用方式中，还需要相应的配套农业机械的发展作为支撑随着农业废弃物多途径资源化利用的开展，对相应农业机械配套机具、设备的发展也提出了越来越多的要求•3.1秸秆处理配套农机•对于可直接还田的秸秆，如水稻小麦油菜等，需要大力开发和推广秸秆粉碎机或直接埋草机将田间秸秆就地粉碎并均匀抛撒在地表后，随即用犁耕翻深埋，目前多采用拖拉机配套秸秆直接粉碎还田机对于不需粉碎即可腐解的秸秆，则可通过集整地、翻埋于一体的机具直接将秸秆埋入土中，也是适合南方的一种方式[5] •对于不宜直接还田的秸秆，首先应尽量采集后加以利用，要求采用半喂入式收割机，以完整保存秸秆并留茬低，为后续利用带来方便。
目前半喂入式收割机较全喂入式价格偏高，还需要政府的进一步推广[6]对于气化、制沼、成型等秸秆利用方式，均需要预先对秸秆进行粉碎处理，因此对秸秆粉碎机形成了需求，不仅要求能将各种秸秆能粉碎到所需的长短或粒径，对于制沼用途，还要求能够有效破坏秸秆表面蜡质层，便于充分降解尤其是质地较软的秸秆，粉碎时易发生缠绕等故障，应进一步加大对此类机具的研发和推广•秸秆气化是近年来发展较快的一种利用方式，秸秆气化的核心部件在于秸秆气化炉，需要集中技术力量攻关解决焦油、燃料适应面等问题，促进气化炉的应用•机制木炭是秸秆成型化利用方式，对于生物质挤压成型设备目前急需解决的问题主要是提高设备机组的可靠性，尤其是提高磨损部件的使用寿命此外，需要扩大设备适应范围，提高设备的经济性 •3.2畜禽粪便处理配套农机•畜禽粪便处理过程中首先需要发展干清粪机械，以实现粪水分离，降低后期处理的有机质浓度尤其是规模化养殖场，应针对不同养殖条件，发展机械刮粪板、自走式或集中式清粪机械，以适应现代健康养殖的需要[7-8]•畜禽粪便沼气化利用方式中，进出料设备是难点问题尤其在沼气池大修时，由于池内底物组成复杂，潜污泵容易出现故障，寿命较短，需要研发适合沼气池抽吸料的专用泵。
此外，沼渣沼液储运设备，如沼液沼渣吸运车也需要进一步普及，并降低成本，提高可靠性，以利于畜禽粪便沼气化利用的推广•畜禽粪便资源化利用的重要途径是制有机肥，这是经济效益的主要来源一套系统的制肥设备，包括了脱水、输送、翻堆、干燥、制粒等多个环节，目前多采用饲料、肥料等行业的设备，应针对畜禽粪便物料特点开发相应设备，并与有机肥工艺结合，加强设备的集成化生产能力 4结语•我国在未来15～20年，农业废弃物的产生总量依然呈增加的趋势，如果不加以合理的利用和处理，农业废弃物，尤其是畜禽养殖对环境的污染将更加严重农业废弃物的处理不仅关系到资源的再利用和环境安全，而且与农业的可持续发展和农村“两型”社会的建设紧密相关•我国在农业废弃物处理方面应大力采用现代的生物技术和工程技术提升农业废弃物的处理水平，提高废弃物的利用率，在处理农业废弃物的同时，消除农业废弃物对环境的污染，发展生物质经济、开发生物质能源，发展生态循环农业，促进农村经济和社会发展。