农业固体废物资源化利用

农业废弃物资源化利用——秸秆与动物粪污的资源化利用安徽省烽火再生能源开发有限公司2018年6月目录一、农业废弃物概念.....................................................................................................1二、我国秸秆基本情况.................................................................................................1三、秸秆综合利用技术.................................................................................................1四、秸秆利用存在的问题......................................................................................8五、秸秆综合利用的对策......................................................................................9六、国外秸秆利用方法........................................................................................10七、我国畜禽粪便的现实状况.....................................................................................10八、畜禽养殖废液的资源化利用技术.........................................................................10九、畜禽养殖固体粪污的资源化利用技术.................................................................11十、我国畜禽粪便利用存在的难题.............................................................................13十一、国外畜禽粪便利用方法.....................................................................................14十二、结语..................................................................................................................18一、农业废弃物概念农业废弃物也称农业垃圾，按其成分，主要包括植物纤维性废弃物和畜禽粪便两大类，是农业生产和再生产链环中资源投入与产出物质和能量的差额，是资源利用中产出的物质能量流失份额。可分为：①农田和果园残留物，如秸秆、残株、杂草、落叶、果实外壳、藤蔓、树枝和其他废物；②牲畜和家禽粪便以及栏圈铺垫物等；③农产品加工废弃物；④人粪尿以及生活废弃物。简面言之，可以将农业废弃物分为两大类：秸秆和动物粪便。二、我国秸秆基本情况近年来，农作物秸秆成为农村面源污染的新源头。每年夏收和秋冬之际，总有大量的小麦、玉米等秸秆在田间焚烧，产生了大量浓重的烟雾，不仅成为农村环境保护的瓶颈问题，甚至成为殃及城市环境的罪魁祸首。我国作为农业大国，是世界上秸秆资源最为丰富的国家之一。2003年，我国秸秆资源产量达7.9亿吨,约合3.6亿吨标准煤，并每年以0.12亿吨的速度稳步增长。我国农村主要有水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆，其中玉米秸秆占36.7%，稻草秸秆占27.5%，小麦秸秆占15.2%。农作物秸秆蕴藏着丰富的能量，含有大量的营养物质，除了含有大量N、P、K元素之外,还含有蛋白质、有机质和微量元素。开发利用潜力巨大。秸秆燃烧值约为标准煤的50%，1t普通秸秆的营养价值平均与0.25t粮食的营养价值相当。如何提高农作物秸秆的综合开发利用及其利用率是解决问题的关键。大型畜牧场和以舍饲方式大规模饲养家禽家畜的场所都排放大量的粪便以及畜栏、禽舍的铺垫物,如果注意农牧业结合,就可成为一项重要的有机肥源;如果不加处理排入环境，就会污染环境。例如未经处理的粪便排入江河湖泊，会使水质污浊,生化需氧量(BOD)负荷增加，形成厌氧腐化或富营养化现象，威胁鱼类、贝类和藻类的生存；也会传染疾病，影响居民健康。如果灌溉用水受到农业废弃物的严重污染，会使水中的氨氮和蛋白氮含量过高，从而造成水稻徒长、倒伏、晚熟或不熟；此外,还可能使地下蓄水层中有过量的硝酸盐,或者使周围环境孳生大量苍蝇和其他害虫。三、秸秆综合利用技术目前,中国利用农作物秸秆的方法,以焚烧为主,其次是秸秆还田,牲口饲料养殖和工业利用。据相关资料显示,目前国内农作物秸秆中,直接用作生活燃料的约占总量的20%,用作肥料直接还田的约占总量的15%,用作饲料的约占总量的15%,用作工业原料的约占总量的2%,废弃或露天焚烧的约占总量的33%。秸秆是目前广大农村利用最为普遍的燃料，具有降低农民生活成本、获得便利等优点，将秸秆作为燃料减少了煤等不可再生资源的使用量，但其危害也不可忽视。农户燃烧秸秆量较大时，就会产生大量二氧化碳和一氧化碳，空气中粉尘量也会严重超标，严重影响当地居民的身体健康，危害不亚于露天焚烧秸秆。1、秸秆还田秸秆还田的主要方式有:机械直接还田、覆盖还田、堆沤腐熟还田和过腹还田。1.1机械直接还田机械直接还田方式,可分为通过机械一次性粉碎还田和将作物秸秆整秆翻埋或平铺还田两种。研究显示:秸秆机械直接还田与单施肥料处理相比,其土壤中泥沙量减少了70%~80%,地表径流量减少了26%~31%,渗漏径流量增加了30%~52%;减少了N、P元素的流失。另外,还促进作物吸收K和缓解土壤中K含量下降。1.2覆盖还田秸秆覆盖地表后,可以阻挡降水对地表的直接冲击,保护土壤表层结构,可以有效降低土壤中水分向大气蒸发的速度,减少蒸腾量,使得土壤有效储水量明显提高,同时调节土壤温度,有效缓解气温激变对作物的伤害。1.3堆沤腐熟还田堆沤腐熟还田也称高温堆肥,主要是利用快速堆肥剂产生大量的纤维素酶,在较短时间内将作物秸秆堆制成有机肥。使用腐熟秸秆有机肥,能改善由于使用化肥导致的土壤次生盐渍化对作物生长的抑制程度,同时也可以提高作物的产量。1.4过腹还田过腹还田指秸秆通过牲畜食用过腹排粪还田,这种还田方式对于维持和提高土壤中氮和钾的水平有重大意义。研究表明,连续5年施用玉米秸秆过腹牛粪,土壤肥力明显提高,土壤中的有机质、TP、TN和TK分别提高了15.2%、8.9%、120%和5.9%,速效P、N、K和HA/FA值与转化酶活性均明显提高。2秸秆用于养殖种植养殖可以形成相互连接的产业链条,种植业的副产品-作物秸秆,可以作为食草动物的饲料,动物粪尿积累起来可以肥田,改良土壤结构,减少化肥施用量,发展绿色无公害农业,节本增效。2.1秸秆作家畜饲料秸秆含有很高的营养价值,常利用化学、微生物学等原理,将秸秆转化为含有丰富菌体蛋白、维生素等成分的生物蛋白饲料。目前较为常见的转化技术有秸秆青贮、微贮(无氧发酵)、氨化压块等。青贮指将青玉米秸秆切碎、装窖、压实、封埋,进行自然乳酸发酵。微贮指在秸秆中加入微生物制剂,密封发酵。压块指在秸秆晒干后,粉碎加入其它添加剂加工成颗粒饲料。氨化指在秸秆中加入氨源物质密封堆制。2.2秸秆作基料培养食用菌利用微生物以纤维素为基质原料生产单细胞蛋白质,是当今利用纤维素最有效的方法之一。用秸秆为原料代替木材,进行鸡腿菇、香菇等食用菌的生产,可减少1/2的木材使用量,不仅大大节约木材的消耗,且价格低廉。秸秆生产菌菇后的菌糠,是一种营养丰富的菌体蛋白饲料,既能作为饲料过腹还田,也可作为优质的有机肥直接还田。试验表明,每平方米菌菇栽植面积约可消耗麦草5kg,每公斤培养料可采收平菇0.8~1.5kg。2.3秸秆培养蚯蚓秸秆经过粉碎堆制处理后,可作为饵料饲养蚯蚓。蚯蚓含有多种氨基酸和丰富的粗蛋白,不仅可用来补充畜禽蛋白饲料的不足,还可入药。蚯蚓粪是很好的有机肥料,含有很高的有机质、腐殖质、N、P、K、氨基酸等,是植物生长最需要的养料。3秸秆用作能源秸秆能源技术包括秸秆气化制气、秸秆压块成型制炭和锅炉燃烧发电以及生物沼气等,与煤、油、天然气相比,秸秆燃料成本低、污染少、秸秆燃烧后的草木灰和制气产生的沼渣可以还田作肥料,沼液可喂猪或养鱼。3.1秸秆热解气化秸秆热解气化是利用秸秆气化装置,将干秸秆粉碎后在经过气化设备热解、氧化和还原反应转换成一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体,再通过输配系统,用于生产生活。秸秆燃气燃烧后无尘无烟无污染,减少了CO2、SO2、烟尘等污染物的排放。1.3.2秸秆成型制炭秸秆成型制炭,是利用固化成型设备将秸秆压缩为原体积的1/8~1/12,制成一定形状的块状固体燃料,1.4t秸秆固化燃料与1t煤炭的热值相当,用秸秆成型燃料替代煤炭,经济、环保、清洁。3.2锅炉集中燃烧发电农作物秸秆是一种很好的清洁可再生能源,平均含硫率只有0.38%,发电CO2排放量为0,硫排放量比煤炭至少低50%。用秸秆燃烧发电既可缓解农村能源紧张,又有利于保护生态和资源。3.3秸秆制沼气利用秸秆制沼气,即用秸秆和畜禽粪便混合发酵制沼气,不仅可解决农村的煮饭和照明问题,还可与柴油混合使用,节约柴油70%~80%。另外,沼液沼渣中含有丰富的氨基酸和蛋白质,是很好的速效肥。4秸秆工艺品麦秆可加工成工艺画或草编织物,每公斤0.2元左右的稻草,经简单粗加工制成包片和草苫效益成倍或双倍增加,是农民增加收入的一条好途径。5秸秆作工业原料农作物秸秆也可用作工业制品原料,经碾磨处理后的秸秆纤维与树脂混合物在金属模具中加压成型,可制造纤维板、包装箱、快餐盒、工艺品、装饰板材和一次成型家具等产品,既减轻了环境污染,又缓解了木材供应的压力。秸秆板材制品具有强度高、耐腐蚀、防火阻燃、不变形、不开裂、强度高、美观大方及价格低廉等特点。秸秆餐具保温隔热性好,强度、挺度佳,制造工艺简单可靠,生产成本低,产品附加值高,使用后可自然降解,或用作饲料和肥料,对环境损害小。四、秸秆利用存在的问题1土地承包形式制约机械化的处理方式我国农村的土地联产承包责任制-小片分散经营的模式给农业生产机械化带来了问题。由于农户平均农田面积小,农作物种植分散,秸秆分散,很难采用机械化作业的方式。近期我国农户的经营模式及大型机械化收集作业还无法普遍实现,秸秆收集及利用也无法照搬西方发达国家模式。2季节性强时间短产生量大玉米是我国北方大量耕种的农作物之一。多数地区采用的是玉米小麦间作的种植方式。因此,在玉米收获季节从收获到种植基本在一个多月的时间。时间短,秸秆产生量大。也就是说,收获时玉米平均亩产秸秆2794kg,其中秸秆的含水量为2061kg。如果在收获时处理秸秆的话,不论将秸秆运往何处,都要考虑运输这每亩秸秆所产生的2t左右水所作的无用功。3质地疏松运输储存困难秸秆收获后都需要将秸秆搬运到工厂。然而,秸秆质地疏松,不论何种运输工具都是得不偿失。即使经过一段时间的晾晒,在百分之十几含水量的情况下,其密度每m3也只有几十kg。对于一个25MW的发电厂,年需要秸秆约20万t。即使运输半径在100km以内可以收集到足够的原料,其运输费用恐怕也在秸秆的本身价值之上。由于秸秆的收获季节性很强,因此,就更不用说这些秸秆储藏所需要占用的土地,以及防火等设施的费用。4投入和产出不成比例在实践中农民还发现,秸秆还田后,由于秸秆腐烂较慢使土壤的通透性等受到破坏,反而不利于土壤的改良。虽然当前有一种能使秸秆快速腐烂的催腐剂,但农民采