农业废弃物处理利用技术与农业机械化发展.doc

农业废弃物处理利用技术与农业机械化发展摘要：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。关键词：农业废弃物；秸秆；畜禽粪便；资源化利用；农业机械中图分类号：x71；S210.7文献标识码：A文章编号：1003-188x（2009）09-0234040引言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1.11.2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。目前实际开发应用的秸秆利用技术主要有5大类20余种，主要包括有：肥料技术、饲料技术、燃料技术、工业原料技术、食用菌基料技术等1。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。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1所示。src=/UploadFiles/20124/Essay/2012415221030.png/图1秸秆综合利用方式及应用特点图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2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。src=/UploadFiles/20124/Essay/2012415221045.png/图2畜禽粪便综合利用方式及应用特点图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1520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。参考文献：1杨亚娟.开发利用有机废弃物实现农业可持续发展J.国土与自然资源研究，2002（2）：32-33.2钟华平，岳燕珍，樊江文.中国作物秸秆资源及其利用J.资源科学，2003，25（4）：62-67.3庞凤梅，李玉浸，杨殿林，等.农作物秸秆沼气发酵与直接利用效益比较J.中国沼气，2008，26（2）：34-37.4卢旭珍，邱凌，王兰英.发展沼气对环保和生态的贡献J.可再生能源，2003，（6）：50-52.5张国忠，许绮川，夏俊芳，等.1GMC-70型船式旋耕埋草机的设计