泥炭资源的综合利用.docx

泥炭资源的综合利用郝月 , 杨翔华 , 马学良(辽宁石油化工大学环境工程系 , 辽宁抚顺113001 )摘要 :综述了国内外在泥炭研究方面取得的成果 ,重点阐述了泥炭在饲料添加剂 、泥炭营养土 、去除废水中的重金属离子 、净化工业和城市污水 、吸附水中石油等环保方面以及能源 、工业和医疗美容等方面的研究现状 。同时 对泥炭的应用前景做出了展望 。关键词 :泥炭 ; 腐植酸 ; 饲料 ; 污水处理 ; 医疗美容中图分类号 : td849. 1 文献标识码 : a 文章编号 : 1000 26532 ( 2006 ) 0120030205泥炭谷称草炭 ,是沼泽地区植物残体在高温和地表通气不良的情况下 ,不能分解长期积累而形成 的 ,是自然界沼泽特有的非金属矿产资源 。泥炭资 源分布广泛 ,价廉易得 ,因此在农业 、畜牧业 、工业 、园林 、环保 、医药等领域具有广阔的应用价值 。配方 , 认为 可 用泥 炭替 代饲 料 中 15 % 50 %的 谷物 。前苏联 、日本等国家从泥炭中提取生理活性物 质腐植酸类作为禽畜饲料的添加剂 ,可以刺激动物 胃液的分泌 ,增强食物消化 ,保证代谢过程 ,提高产率和品质 。我国也在 20 多年前就开始了应用泥炭 等腐植酸类物质研制禽畜饲料添加剂的试验 ,并取 得了较好的成果 。哈尔滨科技大学研制的泥炭饲料 酵母中含有丰富的动物生长必须的蛋白质 、氨基酸 、 维生素 、矿物质和微量元素等 ,并含有一定量的腐植酸 ,可防治畜禽病害和促进其生长发育 。陈淑云 ,薛 宏基 1 等利用草木泥炭等原料 ,采用选育的好食性 链孢霉固体 发酵 制 成 饲 料 , 其 粗 蛋 白 可 达 18 %以 上 。经毒理测定和喂养试验表明 ,安全无毒 ,动物喂 养效果好 ,并能以泥炭取代部分精饲料 ,节约粮食 ,符合国情 ,效益显著 ,易于推广应用 。2. 泥炭营养土1 泥炭在农业上的应用1. 饲料添加剂泥炭富含腐植酸 、粗蛋白质 、半纤维素以及二十 多种矿物质元素和非金属元素 。用其直接或加工成复合腐植酸饲料添加剂饲喂畜禽 ,能直接加强各种酶的活性 ,促进新陈代谢 ,具有止血 、消炎 、镇静 、止 痛 、收敛 、抗过敏 、去腐生肌 、调理胃肠机能等作用 , 从而促进畜禽增重 ,缩短育肥期 。以泥炭为原料研制动物饲料已为一些国家所重 视 。白俄罗斯牲畜饲养研究所试验了八种泥炭饲料the prepa ra t ion of the s tee l f iber c on cre te w ith s il ica fum eyuan h ao2ting1 , 2 , zhan g d e2si1( 1. no rthwe st u n ive rsity of techno logy, x ian, shanxi, ch ina;2. pla 96501 u n it, h an zhong, shanxi, ch ina)a b stra c t:b a sed on the o rthogona l de sign, the op tim um m ixing p ropo rtion s of stee l fibe r conc re te w ith silica fum e a sthe add itive s o re ob ta ined, and som e theo re tica l ana lyse s a re in troduced.key word s: silica fum e; stee l fibe r; conc re te; o rthogona l d isign收稿日期 : 2005204206; 改回日期 : 2005 205211基金项目 :辽宁省科学基金资助项目 ( 99105005 )作者简介 :郝月 ( 1980 - ) ,女 ,在读硕士生 ,主要从事环境工程微生物研究 。综合评述31第 1期郝月等 :泥炭资源的综合利用5 成 4 。2 泥炭在工业上的应用1. 制作各种建筑材料 国外利用泥炭压制成各种板材用于建筑业很早以前就已开始 , 1899年德国博览会上展览了全部用 泥炭建材的建筑物 。我国从上世纪 60 年代开始研制泥炭建筑材料 。因泥炭含有较多的半纤维素 、纤 维素 ,用分解度低 、灰分含量少 、纤维含量多的泥炭 , 经过原料处理 、成型 、热压等工序可加工制成硬质和 软质的泥炭纤维板 、隔音板 、耐火绝热板 、耐水耐热 耐生物绝热板等各种特殊用途的泥炭板材 。还可以制造保温套管 、保温砖和波形瓦等物理建材制品 ,以 及炭塑复合材料和炭橡胶复合材料等代塑料 、橡胶 的多种化学建材制品 5 。2. 可作为包装储藏水果和蔬菜的优质填料 以藓类泥炭为原料 ,可作为包装储存水果蔬菜的优质填料 。其优点是能防止水果和蔬菜发热 、受 冻和机械破坏 ,并能吸收水果和蔬菜呼吸时放出的 二氧化碳 ,使其周围环境被二氧化碳所饱和 ,以防止 各种病菌的发展 ,防止水果腐烂 。3. 提取化工原料泥炭含有多种有用组分 ,通过不同溶剂萃取 ,可 得到苯沥青 、碳水化合物等重要的化工原料 。4. 水煤浆添加剂 以泥炭为原料经特殊工艺可制成良好的水煤浆添加剂 。 pa t型水煤浆添加剂就是以泥炭为原料经特殊工艺制成的 。用黑龙江的煤制浆 ,按每吨浆添 加剂量为 13 14 kg计算 , 吨煤浆添加剂费用在 1719元左右 。生产添加剂 (浆体型 )成本约 1500 元 左右 。销售价格为 2000 元 / t,利润 500 元 / t。建设 年产规模 8000 t水煤浆添加剂 ,投资约 200 300 万 元 ,年利润 400 万元 。对不同变质程度的山东兖州煤 、新汶煤 、枣庄煤 、八一煤 、河北邢台煤 、陕西黄陵 煤 、义马煤 、山西大同煤 、辽宁抚顺煤 、黑龙江七台河 煤 、双鸭山煤 、吉林舒兰煤等进行了试验 ,具有生产 工艺简单 、无环境污染特点 。泥炭含有机质 、腐殖质及多种营养元素 ,并有较大的持水与吸气性能 ,用泥炭制成的各类肥料 ,具有 改土 、对化肥增效和对植物生长刺激三大作用 。前苏联的列宁格勒区农工联合体生产蔬菜的基地 ,全部用泥炭营养土进行科学化 、工厂化种菜 ,拥有玻璃 和塑料大棚 277 km2 生产新鲜蔬菜 。法国将泥炭和 火山凝灰物质混合制成营养土 ,用于栽培花卉 ,效果良好 。近几年来 ,由于我国城市绿化的加强和人民生 活水平的提高 ,泥炭营养土发展很快 ,在吉林 、北京 、 辽宁 、江苏 、云南等省市先后建起了营养土厂 ,生产30多种品种和牌号的营养土 、花肥和花药 ,在近 200种花木上使用 ,取得明显效果 。目前 ,有的营养土和 花肥已销往香港 、澳门和中东地区 。泥炭营养钵也 已开始生产 , 主要应用于蔬菜 、林木和经济作物育 苗 ,具有育苗期短 ,成活率高 ,促进作物早熟等 。南 昌市园林处花圃采用南昌腐殖酸厂生产的“天女 ”牌花肥培植杜鹃 、金菊 、茶花等 ,其肥效优于等养分 无机肥和枯饼 ,品相 、长势较好 ,具有较高的观赏价 值 。四川大学利用若尔盖地区的“高原泥炭 ”,经处 理进行花卉 、水果和农作物的栽培试验 ,获得增产 , 同时也达到了美化环境的效果 。可见 ,发展泥炭营养土大有可为 2 。3. 食用菌培养基在泥炭中加入少量麦麸 、稻糠 ,可培殖食用菌 。 陈淑云 ,史德贵 3 等研究了泥炭及其腐殖酸类物质 在栽培食用菌方面的应用 。他们在二三级菌种培养基中加入 30 %泥炭藓泥炭或草本泥炭以及定量的 腐钠 ,菌丝布满料层时间最短 ,且菌丝长势旺盛 。在 菌砖中泥炭加入量以 30 %为宜 , 鲜菇产量最多 , 生 物转化率最高 。泥炭和腐钠在食用菌栽培过程中 , 对改善二三级培养基和菌砖的水 、肥 、气 、热状况 ,增 强微生物体内氧化酶的活性 ,以及对促进食用菌的长势 ,均具有良好的作用 。4. 泥炭 - 粪堆肥 用泥炭经粉碎后与禽畜粪便一起堆积发酵 ,可生产混合肥料 ,即泥炭 - 粪堆肥 ,也可制成温室种菜 用的泥炭培养基 。原全苏泥炭工业研究院已开发成功了在工业上生产优质的泥炭 - 粪堆肥的工艺流 程 ,将泥炭与粪按 1 1 的比例充分混合 ,堆沤 1 2 个月即可 。这种肥料对农作物增产有很大好处 ,与 等量的无机肥料相比 ,使用泥炭 - 粪堆肥可增产 33 泥炭在能源方面的应用我国东北 、西南等地区 ,利用泥炭取暖做饭等家 庭用燃料具有悠久历史 。四川红原县奶粉厂 、砖瓦 厂 ,试用泥炭作燃料也取得一定经验 。近几年来 ,吉32矿产综合利用2006年林 、四川等省利用泥炭进行生物气化产生沼气 ,开辟了综合利用泥炭资源的新途径 ,既解决了燃料又解 决了肥料等问题 。在国外 ,泥炭燃料产品和燃料技术有了很大发展 。爱尔兰建成一座年产 13 万吨燃 料泥炭砖厂 ,以粉状泥炭为原料 ,采用自动化控制和计算机控制操作生产 ;原苏联已建有 29 个燃料泥炭 砖厂 ,全年需要泥炭量 500 600 万吨 ; 美国也用泥 炭砖烧锅炉 。世界上不少国家利用泥炭进行区域供 热 、发电 ,原苏联建有泥炭电站 49 处 ;芬兰利用泥炭 作燃料的电站 50 处 ,总发电量 1000mw ; 爱尔兰年开采泥炭 60 %用于 8 个电站 ,近 30 %制成煤砖用于家庭取暖 , 10 %用于农业 。在美国泥炭已列为计划 开发项目 ,正加速泥炭气化 、液化和微生物气化实验室扩大试验研究 ,为工业化开发作准备 。油母页岩在低温干馏生产页岩油过程中 ,产生大量干馏污水 ,该水成分复杂不易处理 。抚顺矿业 集团有限责任公司页岩炼油厂技术人员经过多年实验室试验 ,发现用泥炭做成的新型滤料 ,对干馏污水处理效果良好 ,用泥炭处理后的干馏污水经砂滤 、活 性炭吸附后水中油仅存 1. 6m g /l , 挥发酚 0. 24m g / l ,基本上达到排放标准 7 。3. 净化被放射性污染的废水大量实验证明 ,用泥炭和腐植酸可以净化被放 射性污染的废水 ,能够从低盐份的水中大量富集铯 、 锶及其他放射性元素 。当 ph 为 5 8 时 ,泥炭对钴60的吸附量最大 ,这一发现具有重要科学价值 。如用 ph 为 7 8 的废水以 0. 1 cm / s的速度渗过 15 cm厚的泥炭层 ,发现 放射性从 0. 6 10 - 6降到 0. 01510 - 6 ,放射 性从 0. 1 10 - 6 降到 0. 07 10 - 6 。 用一定吸附容量的泥炭装满圆筒进行实验 ,随着盐 分的降低 ,水中放射性同位素的浓度也能降到允许的范围 。4. 净化有毒有害物质 泥炭可以吸附脱除废气中的 h f、nh3 、乙酸乙酯 、苯 、甲苯 、二甲苯等有害气体 。还可以作为生物 过滤器的填充剂 , 生物降解 no2 、苯乙烯等有害物质 。o bukhov va 用泥炭 、锯屑 、树皮的混合物制成 的生物过滤器进行了脱除工业废气中酚 、甲醛 、甲醇 和 nh3 的实验 ,证实这些有毒气体可以被上述填料 所吸附 ,并且 可以 被 微生 物所 产生 的酶 分 解 。a r2 no ld m 等人 8 研究了用泥炭作填充剂细菌降解废气中的苯乙烯 ,经 190 d运转 ,苯乙烯平均减少 70 % (最大 98 % ) 。5. 吸附水中石油及其产品 泥炭 是 一 种 吸 附 能 力 很 强 的 吸 油 材 料 。 v i2ra raghavan等人 9 利用园艺泥炭去除油类的研究表 明 ,当处理水量为 12 48ml /m in 时 ,经 8 h 的试验 ,可达 80 %的去除率 ,对低稳定性的油 - 水乳液的除 油率可达 90 % 99 % , 达到 7. 5 7. 8 倍于泥炭干 重的油类吸附量 。白燕等 10 通过实验证明 ,泥炭经 热加工处理后 ,由原来的亲水性变成疏水性 ,在含油 污水中能选择性地吸油而不吸水 ,大大提高泥炭的吸油能力 。吸油后的泥炭可以用离心法回收油 ,泥 炭可重复使用 ,最后失去吸附能力的泥炭 ,尚可加工 成燃料棒 、砖等作为日常生活的民用燃料 ,因此泥炭 吸油材料其经济效益显著 。4 泥炭在环保方面的应用1. 去除废水中的重金属离子 泥炭能有效地去除废水中的金属离子 。其对铜的去除率可达 99 %以上 , 对 锌的 去 除率 达 93 % 96 % ,对锡 、锌 、铅和铜的硫化物亦有相当的去除效 能 ,并能同时降低汞的浓度 。目前 , 美国已建成 25 套以上的以泥炭作为填料介质的人工湿地系统用于 处理酸性废水 ,其中大多数系统对铁和酸的去除率 可达 50 % 90 % 。日本 、美国 、加拿大 、原苏联 、英国 、芬兰等国家 ,利用泥炭 、褐煤 、风化煤及其腐植酸制品作净化剂 ,处理含镉 、汞 、铬等金属离子废水 ,净 化效果良好 。2. 净化工业和城市污水泥炭作为一种有效的吸附及过滤介质 ,能有效 地通过吸附 、过滤及生物的协同作用去除废水中的有机物 (bod5 、酚 ) 、无机物 ( ss、n、p ) 等多种污染物 ,并容易实现处理废水的回用 。目前 ,美国 、芬兰 、 加拿大 、法国及爱尔兰等已有数座泥炭床处理系统在小型废水处理工程 ,尤其是废水深度处理中得到 应用 。v ira raghavan 6 等人用泥炭对屠宰废水和奶 牛场废水的处理研究表明 ,当滤速为 2. 133. 55m3/ (m2 h)时 ,经 5 d的处理运行 ,悬浮固体的去除率 达 94 % 99 % , 对大肠杆菌的去除率可达 99 %以上 。从屠宰场取来的 ph 值为 7. 2 的有机废水与为 废水重 5 %的含有腐植酸和微生物的土壤 丸粒 混 合 ,在三个曝气池中连续反应 ,最后生成一种不含大 肠杆菌的 ,含 bod5 和悬浮固体极低的澄清液 。33第 1期郝月等 :泥炭资源的综合利用用泥炭垫圈能抑制粪便的腐败分解 ,有效地抑制家畜 、家禽的多种病原菌的生存和繁殖 ;改善畜舍 小气候 ,使畜舍保持清洁 ,为牲畜生活创造良好的卫生条件 。同时 ,利用泥炭垫圈还能够获得优质厩肥 。2. 制取单糖泥炭不仅可以作为能源 ,而且其中所含纤维素 、 半纤维素还可水解为单糖 ,利用这些单糖可以制得含有蛋白质的饲料酵母 。而泥炭中不能被酸水解的 残渣 ,经进一步加工也可制得饲料酵母 ,可节约大量 的粮食 。3. 生产新型肠道吸附剂 近年俄国学者研制成功的新型肠道吸附剂 -ct - 1制剂 ,是从泥炭中提取出来的具有吸附 、收 敛功效 ,对致病性微生物有抗菌作用 。能使哺乳期 动物的胃内容物酸度进入正常状态 ,能减弱致病性 微生物的生活力 ,能减少体液的丧失 ,能从肠道内容 物里吸附细菌及其毒素 、重金属盐 、药物 、各种来源的毒物 ,直到排出体外 。4. 制作蓄电池 福建惠安腐植酸厂以泥炭为原料 ,采用碱溶酸析法提纯 ,用作铅酸蓄电池膨胀剂 ,可以提高蓄电池 电容量 ,提高蓄电池的低温 、常温起动性能 ; 可以防止阴极活性物在循环过程中结块 ,提高阴极保温解 冻的工作能力 ;可以节省铅粉 ,延长电池寿命 。这是5 泥炭在医疗卫生方面的应用1. 提取药物 在形成泥炭的植物中至少有百余种药用植物 ,在形成泥炭的过程中 ,由于细菌 、真菌 、放射菌的积 极活动 ,会形成多种维生素和抗生素 、生长刺激素 、 氨基酸 、糖类的原料 。泥炭蜡中还含有甾族激素 ,其中包括 - 古甾醇 ,有的还含有雌酮 ,这些都是生理活性物质 ,可以做为合成荷尔蒙制剂的原料 。我国 科研部门已从木本泥炭提取的泥炭蜡中分离出用于 制作激素的原料 - 古甾醇 。2. 泥炭浴疗 泥炭浴疗在欧洲许多国家中是一种很流行的医疗手段 ,已有 160多年的历史 。我国在北京海淀 、中关村等医院也开始进行泥炭腐植酸浴疗 。泥炭浴疗 对促进血液循环特别是对风湿性关节炎 、风湿性心 血管疾病以及生殖器官等方面的疾病 ,疗效均较明显 。3. 提取药用腐植酸经国内外研究证明 ,从泥炭中提取的腐植酸类 物质 ,可用于治疗内外科多种疾病 。内科主要治疗 胃肠炎 、溃疡病 、上消化道出血 、上呼吸道感染等 ;外科治疗烧伤 、止血 、慢性溃疡 、外伤感染和关节炎等 。德国 、俄罗斯 、意大利等国的研究人员研究了泥炭在 医疗方面的应用 ,证实泥炭及其提取物有抗炎 、抗肿 瘤 、抗 h iv 感染等多种功效 。例如 , c lau s g研究证明泥炭物质能通过皮肤渗透过表皮及粘膜以免疫调节的方式而起作用 ,因此可以考滤用于 h iv 感染者 的治疗 。德国专利也谈到泥炭提取物及其与羟基苯甲酸的复合物具有抗许多病毒 、细菌和寄生虫的活性 ,可以考虑用于如虐疾 、h iv 感染等治疗 。4. 美容美发mo rgun ti p等人 11 描述了意大利泥炭用于美容 和治疗的特点和性质 ,局部使用这种特殊的泥炭可减少自由基形成 、改善皮肤循环 ,从而减少细胞内 、 胶原质内及弹性蛋白纤维内的水份 ,对局部区域如 蜂窝织炎有明显改善 。h e inz b 在其专利中报道 ,用泥炭和其他添加剂制成一种皮肤和头发调理剂 ,局 部使用可保证皮脂腺发挥正常功能 ,防止脱发 ,并且 有杀灭霉菌的作用 。 12 泥炭在蓄电池上开发应用的一项成果。5. 改良沙漠利用泥炭改良沙漠环境 ,白俄罗斯走在世界前 列 ,他们成功地对阿联酋等国的沙漠进行了初步治理 。据报道 ,现已在阿联酋领土内的热带沙漠上产 4 出橄榄 、桔子等热带水果和饲料玉米。6. 消除核污染泥炭可吸收核辐射 。白俄罗斯利用泥炭消除了 切尔诺贝利核电站泄漏 ,解决了这一为世人注目的核污染难题 。7. 泥炭的其他用途由于泥炭本身可生物降解 ,故有人将其作为生 物可降解塑料的成份用于制成复合材料或地膜 。也 有人研究利用泥炭制合成氨 、甲烷 、活性炭等等 。美国 、日本 、丹麦和澳大利亚的水产部门已将泥炭用来 作水产专用饲料的添加剂 , 并已获得成功和推广 。 挪威科学家发现 ,泥炭可以起到良好的鱼类保鲜作 用 。研究人员认为 ,泥炭有望成为一种便宜 、有效的6 泥炭开发利用的新进展1. 用于畜牧业 ,做各种垫圈材料34矿产综合利用2006年范大学学报 (自然科学报 ) , 1997 ( 1) : 4. 5 韩照信. 泥炭在工业农业环保方面的利用及最新进展 j . 西安工程学院学报 , 1999, 21 ( 3) : 7778. 6 v ira raghavan t. b a tch so rbe r de sign u sing equ ilib rium and con tac t tim e da ta j . h aza rd ind w a ste s, 1992 ( 24 ) : 610 617. 7 宋岩. 泥炭在干馏污水处理中的应用 j . 辽宁城乡环境 科技 , 2004 , 24 ( 3 ) : 4142. 8 a rno ld m. b ac te ria l pop u la tion s occu rring in a trich lo roe thyl2ene con tam ina ted aqu ife r du ring m e thane in jec tion j . app lm ic rob io l b io techno l, 1997 , 48 ( 6 ) : 738744. 9 v ira raghavan e ta l. , kine tic s of po llu tan t so rp tion by b io so r2ben ts j . environ. techno l. l e tt. , 1989 , 10 ( 2 ) : 385394. 10 白燕 ,赵霞. 泥炭净化含油污水的技术和方法 j . 城市 环境与城市生态 , 1996 , 9 ( 3 ) : 1114. 11 mo rgun ti p. pea t m ud ba th fo r younge r sk in j . co sm e tn ew s, 1997, 20 ( 117) : 403405. 12 张 贤 德. 泥 炭 在 蓄 电 池 工 业 的 应 用 j . 中 国 煤 炭 ,1999, 25 ( 3) : 42.保鲜手段 。当然 ,还需要研究这种保存过程是否会破坏鱼的口味等问题 ,才能最终确定该技术是否适 用于鱼类保鲜 。总之 ,泥炭利用的途径很多 。无论从资源开发 ,还是从环境保护的角度上看 ,我们都应该重视泥炭 的开发应用 。相信在不久的将来 ,会有更多的新技 术 、新工艺应用于泥炭资源的开发研究 ,为人类的生存环境与资源利用创造更好的条件 。参考文献 : 1 陈淑云 ,薛宏基 ,郎惠卿 ,杨德兴 ,等. 泥炭好食性链孢霉固体发酵饲料的研究 j . 东北师范大学学报 (自然科学 版 ) , 1994 ( 4 ) : 114122. 2 李文光. 优质矿物肥料泥炭在农业上的利用与研究 j .化工矿产地质 , 2002 ( 6 ) : 115118. 3 陈淑云 ,史德贵 ,李波 ,蒋立宏 ,王树生. 泥炭及其腐植酸 类物质栽培食用菌的研究 j . 东北师范大学学报 (自然科学版 ) , 1994 ( 4) : 105113. 4 张则友 ,陈扬乐 ,白燕 , h h 班巴洛夫. 中国东北地区与 白俄罗斯泥炭特性及开发利用的对比研究 j . 东北师c om prehen s iveu t il iza t ion of pea thao yue, yan g x iang2hua, ma xue2liang(l iaon ing u n ive rsity of pe tro leum & chem ica l techno logy, fu shun, l iaon ing, ch ina)a b stra c t: the ach ievem en ts in p ea t re sea rch fie ld a t hom e and ab road a re summ a rize