农业固体废弃物资源化利用

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资源描述

固体废弃物:人类生态系统中废弃的固态及泥状物质。分类有:1.按照成分为有机和无机,有机废弃物有塑料,橡胶,食品及废油;无机废物有废纸,尾矿,废渣,废建材及各种植物残渣。2.矿物固体废弃物:指在开采矿石过程中从主矿上剥离的各种岩石,以及在选矿生产中提取精矿后剩余的尾矿粉末。3.工业固体废弃物:在工业生产中产生的废渣、粉尘,污泥,边角料等如冶金废渣,燃料废渣,石油和工业中的固体废弃物等。4,城市固体废弃物:各种生活垃圾,城建废弃物,废纸,废玻璃等,在居民生活,商业活动及机关办公生活过程中产生的各种固体废弃物,其成分复杂,体积庞大,不易分离。5.农业固体废弃物:在农业生产中产生的塑料,各种植物残渣,人畜粪便及废农具等。6.放射性固体废弃物:在开矿,矿石加工,制反应堆燃料,核武器燃料,医疗等过程中产生的污化产物,制造和使用放射性产品产生的放射性废弃物。农业固体废弃物:在农业生产,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,人和家畜的粪便等。农业废弃物的特点:元素组成: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,等多种元素。化学组成:一类是天然高分子聚合物及混合物,如纤维素,淀粉,蛋白质,天然橡胶,果胶和木质素等,另一类是天然小分子化合物,如生物碱,氨基酸,单糖,抗生素,脂肪,脂肪酸,激素,黄酮素,酮类,甾体化合物,稀类和各种碳氢化合物。尽管天然小分子化合物在植物体内含量甚微,但大多具有生理活性,因而具有重要的经济价值。植物类废弃物干燥后对热,电的绝缘性和声音的吸收能力较好,且具有较好的可燃性,并能产生一定的热量,热值一般在12~16MJ/Kg,虽比煤的热值低,但含流量极少,燃烧清洁,且燃烧后产生的灰分有较大的用途。即:使得作物秸秆中的木质素得到有效的分解,是作物秸秆处理和分解的关键》组成,它含有大量的粗纤维和无氮浸出物,也含有粗蛋白,粗脂肪,灰分和少量其他的成分。其产量巨大,分布广泛而不均匀,利用规模小而分散,利用技术传统低效等特点,同时从作物秸秆的营养特点分析,其蛋白质,可溶性碳水化合物,矿物质和胡萝卜素的含量低,而纤维含量高。因而其适口性不好,家畜采食量小,消化率低。不同作物秸秆的有机质成分基本相似,但化学组成和营养成分有所不同。用作饲料和食用菌基料的秸秆,要求其粗蛋白,粗脂肪,无氮浸出物的含量高,而纤维素,木质素和灰分的含量低;用作建筑材料和能源材料的秸秆要求其纤维素和木质素的含量和热值要高,而蛋白质,脂肪,无氮浸出物的含量关系不大;玉米秸秆外皮中所含纤维素强度极高,韧性好,可用来制造纸,制人造板和一次性植纤餐具,而其内容物的营养成分较高,可用来加工饲料。秸秆是可利用的资源,并且具有可再生性。秸秆中含有丰富的有机质和氮,磷,钾,钙,镁,硫等肥料养分,是可利用的有机肥料资源,秸秆还田作肥料是一种简便易行的方法,不同地区都使用。秸秆还田可增加土壤有机质和速效养分含量,培养地力,缓解氮,磷,钾比例失调的矛盾,并可改良土壤结构,使土壤容重下降,孔隙度增加,更有利于涵养水分,同时秸秆还田还为土壤微生物提高了充足的碳源,促进微生物的生长,繁殖,提高土壤的生物活性,秸秆还田降低病虫害的发病率,减轻土壤盐碱度,增加作物的产量提高作物的品质,优化农田生态环境。秸秆还田的增产机理主要是养分响应,改良土壤效应和农田环境优化效应,即秸秆还田与土壤肥力,环境保护,农田生态环境平衡等密切联系,已成为持续农业和生态农业的重要内容。秸秆作为有机肥料还田,利用方法有三种:秸秆直接还田:粉碎还田~采用机械一次作业将田间直立或铺放的秸秆直接粉碎还田,使手工还田多项工序一次完成,生产效率可提高40~120陪,整秆还田~主要指小麦,水稻和玉米秸秆的整秆还田机械化,可将田间直立的作物秸秆整秆翻埋或平铺为覆盖栽培,此法还田具有抗旱保墒,减少作业环节等特点,秸秆覆盖栽培还田具有减少土壤水分蒸发,强化降水入渗,减轻土壤流失,抗御土壤风蚀提高水分利用率,秸秆覆盖还田技术的关键是配施氮肥以1000kg秸秆至少加11kg纯氮为宜。,间接还田(高温堆肥):是利用夏秋高温季节,采用厌氧发酵沤制而成,其特点是时间长,受环境影响大,劳动强度高,产出量少,成本低廉。和利用快速腐熟技术制造优质有机肥:1,堆沤腐解还田利用快速堆肥剂产生大量纤维素酶,在较短的时间内将各种作物秸秆堆制成有机肥。(有病的植物秸秆带有病毒,直接还田时会传染病害,可采取高温堆肥,以杀灭病菌)利用催腐剂堆沤肥,需掌握“水足《先将秸秆施足水,确保发酵期需水》吃饱《施足催腐剂,酵素菌一般以秸秆量的0.12%施用》盖严《用泥密,防止水分蒸发,养分流失,冬季可以加盖薄膜缩短堆沤期》”现价段此技术大多采用在高温,密封,嫌气性条件下腐解秸秆。作物秸秆的腐熟标志为秸秆变成褐色或黑褐色,湿时用手之柔软有弹性,干时很脆易破碎。2,烧灰还田主要有两种形式;一是燃料二是在在田间直接焚烧。3,过腹还田:秸秆经过青贮,氨化,微贮处理,饲喂畜禽后,以畜粪尿施入土壤。秸秆过腹还田不但可以缓解发展畜牧业饲料粮短缺的矛盾,增加畜禽产品,还可为农业增加大量的有机肥,培肥地力,降低农业成本,促进农业生态系统良性循环。4,沼渣还田[秸秆发酵后产生的沼渣,沼液是优良的有机肥料,其养分丰富,腐殖酸含量高,肥效缓速兼备,是生产物公害弄产品,有机食品的良好选择]5.茹渣还田:利用作物秸秆培育食用菌,然后再经茹渣还田,经济,社会,生态三效益兼得。秸秆生化腐熟快速还用将:秸秆制成优质生物有机肥的先进方法,原理是:采用先进技术培养能分解粗纤维的优良微生物菌种,生产出可加快秸秆腐熟的化学制剂,并采用现代化设备控制温度,湿度,质量和时间,经机械翻抛,高温堆腐,生物发酵等过程,将农业废弃物转化为优质有机肥。特点是:自动化程度高,腐熟周期短,产量高,无环境污染。肥效高。(一)催腐剂堆肥:《催腐剂是化学与生物技术相结合的边缘科技产品,其原理是依据微生物中的钾细菌,氨化细菌,磷细菌,放线菌等有益微生物的营养要求,以有机物(包括作物秸秆,杂草,生活垃圾等)为培养基,选用适合有益微生物营养要求的化学药品配制成定量N,P,K,Ca,Mg,Fe,S等有营养的化学制剂,有效改善了有益微生物的生态环境,加速了有机物分解腐烂》使用催腐剂堆腐秸秆可及加速天然有益微生物的繁殖,促进粗蛋白,粗纤维的分解,并释放大量热量,是堆肥的温度快速提高,平均堆温达54.5℃,不仅能杀灭秸秆中的致病真菌,虫卵和杂草种子,加速秸秆腐解,提高堆肥质量,使堆肥有机质含量比碳铵堆肥提高54.9%,速效氮提高10.3%,速效磷提高76.9%,速效钾提高68.3%,而且能定向培养钾细菌、放线菌等有益微生物,增加堆肥中活性有益微生物数量,使堆肥成为高效活性生物有机肥。《催腐剂堆肥的优点是显著的增产增收效果》秸秆催腐应选择靠近水源的场所,地头,路旁平坦地,先将秸秆与水按照1:1.7的比例充分湿透后用喷雾器将溶解的催腐剂均匀喷洒于秸秆中,然后把喷洒过催腐剂的秸秆堆垛宽1.5cm,高1m,左右,用泥密封,防止水分蒸发,养分流失,冬季为了节省堆腐时间,可在泥上加盖薄膜以提湿保温(厚约1.5cm)(二)速腐剂堆肥:秸秆速腐剂是再“301”菌剂的基础上发展起来的,是由多种高效有益微生物和数十种酶类及无机添加剂组成的复合菌剂。将速腐剂加入秸秆中,在有水条件下,菌株能大量分泌纤维素酶,在短期内可将秸秆粗纤维素分解为葡萄糖,因此施入土壤后可迅速培肥土壤,减轻作物病虫害,刺激作物增产,实现用地养地结合。秸秆速腐剂通常包括俩部分:1,以分解纤维能力很强的腐生真菌为中心的秸秆腐熟剂,质量在500g,占速腐剂总数的80%。它属于高温菌属,在堆沤秸秆时可产生60℃以上的高温,20天左右将各类秸秆堆腐成肥料,2,由固氮,有机,无机磷细菌和钾细菌组成的增肥剂,质量为200g,它要求30~40℃的中温,在翻捣肥堆时加入,旨在提高堆肥效果。(三)酵素菌堆肥:《酵素菌是能够产生多种酶的好(兼)菌,酵母菌和霉菌组成的有益微生物群体》其原理是把原材料接菌堆制后,好气性细菌,霉菌吸收原材料间隙和材料中的氧气,进行生理活动及分解碳水化合物,释放二氧化碳,产生发酵热,进而使堆制的材料进一步分解发酵。在酵母菌的作用下,糖化的碳水化合物形成了酒精。这些物质为放线菌提供了充足的营养,促进了其对纤维质的分解。在及时翻堆,供给充足氧气的条件下,好气性细菌,霉菌,酵母菌和放线菌快速繁殖,菌量增多,使配料不断分解,发酵及熟化,最终形成犹质的堆肥。堆腐方法是;先将秸秆在堆肥池外喷水湿透;使含水量达到50%~60%,依此将鸡粪均匀地铺洒在秸秆上,麸子和红糖均匀撒在鸡粪上,钙镁磷肥和酵素菌均匀搅拌在一起,再均匀撒在麸子和红糖上,然后用叉拌匀后,挑入简易堆肥池里,低宽2cm左右,堆高1.8~2cm,顶部呈圆拱形,顶端用塑料薄膜覆盖,防止雨水淋入。优质堆肥的标准是:培养发酵的温度必须升至60~70℃;堆肥变成黄褐色至棕褐色,有光泽,腐熟好的堆肥无氨味,无酸臭味。有点霉味和发酵味最优,用嘴品味,舌头无刺激感为优,手握堆肥配料松软,有弹性感,纤维变脆,轻压便碎。秸秆饲料化技术主要有:微生物贮存技术:《利用微生物菌剂对秸秆进行厌氧发酵处理的一种方法,有时也称之为“微贮技术”》作物秸秆经收割,晒干,粉碎处理后,按比例加入微生物发酵菌剂,辅料及补充水分,并放入密闭设施中形成厌氧环境,进行发酵。由于生物转化剂分解大量纤维素,半纤维素和部分木质素,并将其转化为易于消化的糖类,因而可提高秸秆的消化效率,同时由于糖分又经有机酸发酵菌转化为乳酸和挥发性脂肪酸,使原料的PH值下降至4.5~5,从而仰制了有害的丁酸菌,腐败菌等的繁殖,有利于秸秆的长时间贮存,此外,秸秆经微贮发酵后,带有酵香味;牲畜喜食;采食量增加。秸秆微贮饲料的含水量一般以60%~70%为宜。因为当含水量过高时,降低了秸秆中糖和胶状物的浓度,产酸菌不能正常长,导致饲料腐烂变质,而含水量过低时,秸秆不易被踩实,残留的空气过多,保证不了厌氧发酵的条件,有机酸的含量减少,容易腐烂。秸秆微贮技术可利用微生物将秸秆中的纤维素,半纤维素将解并转化为菌体蛋白,具有污染少,效率高,利于共业化生产等特点,因而成为今后秸秆饲料的发展趋势。秸秆微贮方法主要有水泥池微贮法,土窖微贮法,塑料袋窖内微贮法和大型窖微贮法。其中水泥池微贮法与传统青贮方法相似,是将农作物秸秆切碎,按比例喷洒菌液后装入池内,分层压实,封口。这种方法的优点是,池内不易进水进气,密封性好,经久耐用,成功率高。微贮原料必须是清洁的,应选择发育中等以上,无腐烂变质的各种作物秸秆,品种越多越好,至少要选择三种以上的原料,从而可以保证原料之间的营养进行互补。同时,秸秆切断有利于提高微贮窖的利用率,保证微贮饲料的制作质量。建窖位置营选在地势较高,地下水位低,畜禽舍近,制作取用方便的地方。秸秆微贮之前要准备好发酵活干菌,食盐和尿素。按1%的比例在水中加入食盐,尿素,先配制成食盐溶液,然后。按比例将复活的菌液倒入充分溶解的1%食盐溶液中混合好,并与切碎的秸秆均匀混合在一起,再经压实封口后入窖贮存发酵,一般经过2周后,生物发酵即可结束。优质秸秆微贮饲料具有醇香味和果香气味,并具有弱酸味,当压实程度不够和密封不严,有害微生物发酵,会造成饲料有腐臭味,发霉味。青贮技术(是生物处理法中应用最为广泛,操作最简易的方法)《将新鲜的秸秆切短或铡碎,装入青贮池或青贮塔内,通过封埋等措施造成厌氧条件,利用厌氧微生物的发酵作用,以提高秸秆的营养价值和消化率的一种方法》,氨化技术和热喷处理技术。制作青贮饲料的主要目的是贮藏生长旺盛期或刚刚收获作物后的青绿秸秆,以供饲料短缺之时的需要,是保证常年均衡供应家畜饲料的有效措施。秸秆青贮一个复杂的微生物活动和生物化学过程,其实质将新鲜植物紧实地堆积在不透气的容器中,通过微生物(主要是乳酸菌)的厌氧发酵,使原料中所含的糖分转化为有机酸,主要是乳酸,当乳酸在青贮原料中积累到一定浓度时,就能抑制其他微生物的活动,并制止原料中养分被微生物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