农业固废处理及资源化

第十二章

农业固废资源化前言

如何充分合理地利用自然资源，持续、稳定地发展农业生产，同时又保护和改善农村生态环境，已成为我国农业发展、乡村建设和农村环境保护的重要问题。

我国是一个农业大国，农村居民生活和农业生产中产生的固体废物种类繁多，而且数量巨大。如何充分、有效地处理并利用这些废物，对于合理利用农业资源、发展农业生产、改善农村环境具有十分重要的意义。

目录一、概述二、畜禽粪便的资源化利用三、农作物秸秆的资源化利用（重点）四、农业塑料地膜的资源化利用你知道的农业固废的可资源化利用方法？一、概述1.农业固体废弃物的概念、特点及分类

农业固体废弃物是指农业生产、农产品加工、畜禽养殖业和农村居民生活排放的废弃物，如植物秸秆、人和畜禽的粪便等。1.1农业废弃物的特点1.元素的组成

除C、H、O三元素的含量高达65%—90%外，还含有丰富的N、P、K、Ca、Mg、S等。2.化学组成

一是天然高分子聚合物及其混合物，如纤维素、淀粉、木质素等；二是天然小分子化合物，如氨基酸、生物碱等。3.物理性质

表面密度小、韧性大、抗拉、抗弯、抗冲击能力强等。1.2农业废弃物的分类①农田和果园残留物，如秸秆、杂草、落叶、果实外壳、树枝等；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农村居民生活废弃物。二、畜禽粪便的资源化利用

（一）畜禽粪便的概述畜禽粪便的特点①富含营养，资源化潜力大；②不同畜禽粪便成分差异大；③不同畜禽的粪便量差异大；④粪便量分布不均匀；⑤距居民生活区近。

畜禽粪便中污染物质种类畜禽粪便中含有大量的有机物，且有可能带有病原微生物和各种寄生虫卵，如不及时加以处理和合理利用，将造成严重的有机污染和生物污染，成为环境公害，危害人畜的健康。

畜禽粪便对环境的污染对水体的污染：水体富营养化；对土壤的污染：土壤的营养局部积累，可造成植物一时疯长，或使植物根系受损，乃至引起植物死亡；对大气的污染：产生恶臭气体对生物的污染：传染病和寄生虫病蔓延。（二）畜禽粪便的资源化利用方式1.饲料化技术饲料化的可行性畜禽粪便的营养成分丰富，含有大量的蛋白质、粗纤维、维生素B12。处理后可做饲料。饲料化的安全性畜禽粪便经适当处理，可以安全使用，饲料化的经济效益相对于其他处理方式，畜禽粪便饲料化的效益最高。2.饲料化的几种方法a.用新鲜粪便直接做饲料主要适用于鸡粪，由于鸡的肠道短，从吃进到排出大约需4h，吸收不完全，所食饲料中70%左右的营养物质未被消化吸收而排出体外。b.青贮把青饲料埋起来发酵。青贮的饲料与空气隔绝，产生有机酸，经久不坏，并可减少养分的损失。不宜单独青贮，常和一些禾本科青饲料一起青贮饲料化的几种方法c.干燥法干燥方法主要有以下4种：日光自然干燥、高温快速干燥、烘干膨化干燥、机械脱水。d.分解法利用优良品种的蜗牛等低等动物分解饲料化的几种方法e.热喷技术利用热效应和喷放机械，使畜禽粪转变为鸡朊[ruǎn]粉，生产高蛋白饲料，既除臭又能彻底杀菌灭虫卵，达到卫生防疫和生产商品饲料的要求。

饲料化的几种方法3.肥料化技术好氧堆肥技术厌氧发酵技术—沼液、沼渣4.能源化技术焚烧厌氧发酵—沼气

三、农作物秸秆的资源化利用（重点）

（一）农作物秸秆的概述1.秸秆的组成和特点组成：有机质含量平均为15%，平均含碳44.22%、氮0.62%、磷0.25%、钾1.44%，还有镁、钙、硫及其他重要的微量元素。

2.我国秸秆资源化利用现状

3.秸秆焚烧的危害浪费资源：田间焚烧仅能利用所含钾的40%，其余氮、磷、有机质和热能则全部损失。污染环境引发火灾损伤地力危害周围生态动植物（二）秸秆还田技术宏观秸秆还田可以草养田、以草压草，达到用地养地相结合，培肥地力。微观秸秆还田能提高土壤有机质含量；改善土壤理化状况，增加通透性；保存和固定土壤氮素，避免养分流失，归还氮、磷、钾和各种微量元素；促进土壤微生物活动，加速土地养分循环。

1.秸秆直接还田

2.秸秆间接还田（1）机械直接还田（1）堆沤腐解还田（2）覆盖栽培还田（2）烧灰还田（3）机械旋耕翻埋还田（3）过腹还田等

3.秸秆生化腐熟快速还田（1）催腐剂堆肥技术（2）速腐剂堆肥技术（3）酵素菌堆肥技术（三）秸秆饲料利用技术秸秆的主要成分是粗纤维，包括纤维素、半纤维素和木质素等，一般约占秸秆干物质的20~50%。未经处理的秸秆消化率和能量利用率较低，因为秸秆中的木质素和糖类结合在一起，很难分解；蛋白质含量低和其他必要营养物质缺乏。处理目的：为动物的消化吸收创造条件；提高秸秆饲料的营养价值。处理方法：物理；化学；生物。1.物理处理（1）切短、粉碎机软化简单有效，采食量增加20~30%。（2）粉碎后压块成型铡切（5cm段）→烘干（含水16%）→压制成型（圆柱或块状）。

优点：密度大，含水量低，便于运输、贮存和饲喂；高温挤压使消化率提高25%；卫生条件好；可实现工厂化生产，全年进行加工。秸秆饲料利用技术-物理法设备：挤压式环模压块机、平模压块机和压缩式压块机等。铡草粉碎机

环模颗粒饲料压制机

饲草秸秆揉搓机秸秆饲料利用技术-物理法（3）秸秆挤压膨化技术原理：将秸秆加水调质后输入专用挤压机的挤压腔，依靠秸秆与挤压腔中螺套壁及螺杆之间相互挤压、摩擦作用，产生热量和压力，当秸秆被挤出喷嘴后，压力骤然下降，使秸秆体积膨大。主要设备：螺杆式挤压膨化机。秸秆饲料利用技术-物理法家用多功能饲料膨化机秸秆饲料利用技术-物理法（4）热喷处理原理：铡碎的秸秆，混入饼粕、鸡粪等，装入饲料热喷机内，在一定的热饱和蒸汽下，保持一定时间，然后突然降压，使物料从机内喷爆而出，从而改变其结构和某些化学成分，并消毒、除臭，使物料可食性和营养价值提高。设备：饲料热喷机，实质为一种间歇式蒸汽膨化机。秸秆饲料利用技术-物理法2.化学处理利用化学制剂作用于作物秸秆，破坏秸秆细胞中半纤维素与木质素形成的共价键，以利于瘤胃微生物对纤维素与半纤维素的分解，从而达到提高秸秆消化率与营养价值的目的。方法：碱化、氨化、氧化还原、复合化学处理。

秸秆饲料利用技术-化学法

（1）碱化处理原理：在一定浓度的碱液的作用下，打破粗纤维中纤维素、半纤维素、木质素之间的醚键或酯键，并溶去大部分木质素和硅酸盐，从而提高秸秆饲料的营养价值。用碱量大，须用大量水冲洗，易造成环境污染。秸秆饲料利用技术-化学法（2）氧化剂处理主要指利用SO2、O3及碱性过氧化氢处理秸秆，破坏木质素分子间的共价键，溶解部分半纤维素和木质素，使纤维基质中产生较大孔隙，从而增加纤维素酶和细胞壁成分的接触面积，提高饲料消化率。效果较好，但成本太高。秸秆饲料利用技术-化学法（3）氨化处理原理：用氨水、液氨、尿素等含氨物质，在密闭条件下处理秸秆，氨与秸秆发生碱化作用、氨化作用、中和作用

常用秸秆氨化操作方法：①小型容器法②堆垛法③氨化炉法秸秆饲料利用技术-化学法（4）复合化学处理融合了碱化处理对木质素分解效果好和氨化处理增加瘤胃微生物蛋白合成量的优点，克服了碱化处理残留碱量高和氨化处理对木质素软化作用差的缺点。可使采食利用率提高10~40%；含氮量提高1~2倍；粗蛋白含量达到7~15%。秸秆饲料利用技术-化学法3.生物处理（1）青贮技术优点：饲料保持青鲜多汁的特点，并具有酸香味，牲畜比较爱吃，贮存时间较长；且技术简单、方便推行。但对纤维素的消化率提高甚微。秸秆饲料利用技术-生物法（2）微贮技术秸秆微贮是对农作物秸秆机械加工处理后，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，经过一定的发酵过程，是指软化蓬松，转化为质地柔软，湿润膨胀，气味酸香，动物喜食的饲料。原理：利用微生物将秸秆中的纤维素、半纤维素降解并转化为菌体蛋白。成本低、适口性好、消化率高、利于工业化生产。秸秆饲料利用技术-生物法（四）秸秆能源技术

1.秸秆直接燃烧供热技术以秸秆为燃料，以专用的秸秆锅炉为核心形成供热系统。有秸秆收集、前处理、秸秆锅炉和秸秆灰利用几部分组成。适于在秸秆主产区为中小乡镇企业、乡镇政府机关、中小学校和相对比较集中的乡镇居民提供生产、生活热水和冬季采暖之用。2.秸秆气化集中供气技术原理：通过气化装置将秸秆、杂草及林木加工剩余物在缺氧状态下加热反应转换成燃气的过程。工艺流程：粉碎→给料机→气化器→除尘器→冷却器→过滤器→贮气柜→用户。秸秆气化机组由加料器、气化炉、燃气净化器和燃气输送机组成。秸秆气化的优势与限制：优势：变废为宝、经济可行、优势明显；限制：①燃气质量较差、热值偏低；②燃气中含氧量偏高形成安全隐患；③焦油含量偏高；④水洗焦油后污水排放造成环境污染；⑤气化设备投资偏高。3.秸秆发酵制沼气采用立式圆形水压式沼气池

秸秆制沼系统的主要设备：①集气室②输气管和配气管③脱硫装置④气柜⑤止火器（或逆火防止器）4.秸秆压块成型及炭化技术（1）成型“秸秆炭”（2）秸秆“生物煤”（3）秸秆成型燃料利用途径秸秆成型燃料利用途径：农村生活用能；工业用途；生产成型炭；生产活性炭。

（五）秸秆的工业应用1.生产可降解的包装材料

一次性餐具：湿法生产工艺：麦秸→粉碎（120目）→加入水、粘合剂拌和→轧片→裁剪→冷压成型→烘干→喷涂→快餐盒。干法生产工艺：秸秆→粉碎（60目）→黏合剂、催化剂、固化剂拌和→热压成型→冷风散热→紫外消毒→包核→快餐盒。还有缓冲包装材料、瓦楞纸芯等。2.用做建筑装饰材料（1）秸秆轻型建材（2）秸秆人造板3.秸秆生产工业原料（1）植物秸秆生产酒精（2）秸秆制作淀粉（3）秸秆生产饴（yi)糖（4）生产梭甲基纤维素（5）制取木糖醇（6）生产糠醛（7）制生物蛋白。4.秸秆用作食用菌的培养基秸秆栽培香菇、银耳、木耳、仿野生菇等。5.秸秆的其他应用（1）造纸工业（2）秸秆人造丝（3）秸秆用于编织业四、农业塑料地膜的资源化利用塑料是一种高分子材料，具有不易腐烂，难于降解的性能，使用过的农膜由于开裂破碎等埋进土壤中，完全降解需要200～400年。农膜会阻碍作物的根系的发育及对水分养分的吸收，使土壤的通气性降低等。1.废弃塑料地膜的危害1.1对农田生态系统的危害①对土壤物理性质的影响②对作物生长的影响③对作物产量的影响影响了根系的生长，使作物的发病率提高，作物减产达18～25％。1.2残留农膜的化学污染1.3其他方面的污染2.资源化利用方式2.1焚烧回收热能在塑料的生产、加工成型及消费过程产生的废塑料主要是聚乙烯（PE）、聚氯乙稀（PVC）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）等。

2.1.1焚烧方式①专用焚烧炉焚烧废旧塑料地膜回收能量②作补充燃料与生产蒸汽的其他燃料掺用法③通过氢化作用或无氧分解转化为可燃气或可燃物再生热法。在燃烧过程中应控制有害气体的产生量，防止其污染环境。2.1.2能量回收废旧塑料地膜的能量回收是通过对它在焚烧炉内焚烧时释放热能的有效利用来实现的。优点：适用于难以分拣的混杂型塑料制品；产热量大；焚烧后质量减少80％以上，体积减少90％以上。废旧塑料地膜收集破碎焚烧热量回收排烟处理2.2熔融再生技术废弃塑料地膜回收利用的关键是熔融再生。工艺过程：洗净、粉碎、改型、造粒2.3制备氯化聚乙烯氯化工艺是将粉碎好的废塑料加入反应釜中，加入一定量的引发剂、水、助剂，边搅拌边加热，加热到一定温度时通入氯气，进行氯化，放出的氯化氢由酸槽吸收。产物经洗净、中和、干燥后即为产品，可以作为制备氯化聚