農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用技術(shù)研究

王兆忠+洪德成

摘 要：近年來，我國在農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用技術(shù)研究方面取得了突破性的進(jìn)展，但是與發(fā)達(dá)國家相比仍然存在較大差距。因此，有必要對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行總結(jié)、分析，不斷探索出符合我國國情及農(nóng)村發(fā)展現(xiàn)狀的先進(jìn)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)廢棄物；資源化利用；廢物利用；農(nóng)村發(fā)展

中圖分類號：X71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.017

我國作為農(nóng)業(yè)大國，每年都會(huì)產(chǎn)生大量的農(nóng)業(yè)廢棄物，如果這些廢棄物未經(jīng)妥善處理即直接排入自然環(huán)境，不僅會(huì)造成資源的極大浪費(fèi)，還會(huì)嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境平衡，造成環(huán)境污染。

1 我國農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用技術(shù)現(xiàn)狀

我國農(nóng)業(yè)廢棄物種類繁多，因?yàn)閺U棄物類型不同，所以所采用的廢棄物利用技術(shù)也不同，本文將按照農(nóng)業(yè)廢棄物處理對象的不同分析資源化利用技術(shù)現(xiàn)狀。

1.1 植物廢棄物利用技術(shù)

植物纖維性廢棄物在農(nóng)業(yè)廢棄物中占有相當(dāng)大的比例，同時(shí)也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要非產(chǎn)品性產(chǎn)出。目前，在植物廢棄物處理方法中，普遍采用的技術(shù)有廢物還田技術(shù)、氣化技術(shù)、固化技術(shù)等。廢物還田技術(shù)是投入最小，同時(shí)也是最簡便的一種資源化利用技術(shù)，是將農(nóng)作物秸稈等直接退還土壤，在補(bǔ)充土壤有機(jī)質(zhì)的同時(shí)，還能豐富土壤的微量元素，提高土壤活力。氣化技術(shù)是利用氣化原理將植物廢棄物在有限供氧條件下轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w的技術(shù)。秸稈等植物廢棄物由C、H、O等元素組成，這些成分被點(diǎn)燃之后可以變?yōu)榭扇夹詺怏w。這些氣體可以作為城鄉(xiāng)管道的供氣能源或直接取代傳統(tǒng)燃料發(fā)揮作用，從而創(chuàng)造更多的清潔能源。采用氣化技術(shù)進(jìn)行植物廢棄物再利用不僅具有較高的利用效率，而且所產(chǎn)出的能源級別也較高，將是未來農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的一個(gè)重要發(fā)展方向。固化技術(shù)是將松散的植物廢棄物等通過壓縮工藝制成固體物質(zhì)的工藝技術(shù)，產(chǎn)出的固體物質(zhì)可以是復(fù)合材料用于建筑生產(chǎn)，也可以是化學(xué)制品用于工業(yè)生產(chǎn)。除上述技術(shù)外，還可以將多種植物廢棄物按照一定比例混合后栽培食用菌或用于污染治理，在此不作贅述。

1.2 動(dòng)物廢棄物利用技術(shù)

動(dòng)物廢棄物主要指禽畜飼養(yǎng)中所產(chǎn)生的糞便。在禽畜糞便處理方面，目前所采用的技術(shù)主要包括肥料化技術(shù)、燃料化技術(shù)和飼料化技術(shù)三種。肥料化技術(shù)分為堆肥技術(shù)和制肥技術(shù)。堆肥技術(shù)是利用微生物在特殊環(huán)境下將禽畜糞便轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)土壤的技術(shù)，是一種化學(xué)降解技術(shù)。制肥技術(shù)則是運(yùn)用特殊工藝處理高溫堆肥產(chǎn)品產(chǎn)出顆粒化復(fù)合肥的技術(shù)。經(jīng)制肥技術(shù)所產(chǎn)出的復(fù)合肥不僅可以為作物生長提供均衡的養(yǎng)分，而且使用起來也更加方便，與化學(xué)肥料相比優(yōu)勢顯著。燃料化技術(shù)指通過厭氧菌發(fā)酵過程將禽畜糞便轉(zhuǎn)化為沼氣的技術(shù)。沼氣可以直接作為燃料，剩余的沼液、沼渣則可以用來肥沃土壤或者漁業(yè)養(yǎng)殖。因此，該項(xiàng)技術(shù)將禽畜飼養(yǎng)、農(nóng)作物種植及漁業(yè)養(yǎng)殖等產(chǎn)業(yè)有機(jī)結(jié)合起來，構(gòu)建出了一種可以往復(fù)循環(huán)的生態(tài)模式。禽畜糞便中含有豐富的養(yǎng)分，比較適合禽畜反芻，禽畜糞便只要經(jīng)過適當(dāng)?shù)臏缇幚恚涂梢杂糜趧?dòng)物商品化飼料生產(chǎn)。我國在禽畜糞便飼料化處理及研究方面已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

2 腹膜生物反應(yīng)器技術(shù)（MCT）

2.1 MCT技術(shù)簡介

隨著農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用技術(shù)研究的不斷深入，我國在借鑒國外成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上開拓創(chuàng)新，探索出了農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的新途徑——腹膜生物反應(yīng)器技術(shù)（MCT）。該項(xiàng)技術(shù)是借助腹膜生物反應(yīng)器原理來進(jìn)行沼氣干法發(fā)酵的工藝。從國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀來看，沼氣干法發(fā)酵無論是在工作效率、處理量上，還是在后期運(yùn)營管理上都具有突出的優(yōu)勢，系統(tǒng)穩(wěn)定性較強(qiáng)，而且隨著沼氣發(fā)酵技術(shù)的不斷進(jìn)步，干法發(fā)酵技術(shù)相關(guān)設(shè)備設(shè)施還將得到不斷的完善。可以說，干法發(fā)酵已成為農(nóng)業(yè)廢棄物沼氣技術(shù)的發(fā)展主流。MCT技術(shù)的出現(xiàn)進(jìn)一步提高了沼氣技術(shù)水平，使沼氣發(fā)酵技術(shù)及工藝流程更加完善。MCT技術(shù)的基礎(chǔ)是腹膜槽生物反應(yīng)器。該反應(yīng)器是一個(gè)可以容納物料的裝置，連接柔性膜與槽體。由于柔性膜的密封性較強(qiáng)，使反應(yīng)器內(nèi)部形成一個(gè)嚴(yán)格的厭氧環(huán)境，這樣一來，固體廢棄物就可以經(jīng)過發(fā)酵產(chǎn)生高質(zhì)量沼氣。除反應(yīng)器之外，MCT技術(shù)系統(tǒng)還包括一個(gè)攪拌裝置和一系列的配套設(shè)施裝備，攪拌裝置可以充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)器的物料，保證其完全反應(yīng)。此外，也可以促使厭氧菌在強(qiáng)力機(jī)械攪拌的情況下與物料混合均勻，提高厭氧菌發(fā)酵接種效果。

2.2 MCT技術(shù)的工藝流程

MCT技術(shù)的工藝流程大致可以分為以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：①將符合要求的物料置入發(fā)酵槽，每種物料需要分層堆放避免混合；②利用攪拌裝置充分?jǐn)嚢栉锪希蠡烊雲(yún)捬蹙跋嚓P(guān)菌劑，再次攪拌均勻；③將柔性膜覆蓋在發(fā)酵槽上，同時(shí)密封連接口，設(shè)置一個(gè)完全密封的環(huán)境，使厭氧菌充分作用；④發(fā)酵結(jié)束后掀開柔性膜并將反應(yīng)器的沼氣抽干，對剩余物質(zhì)進(jìn)行脫水處理制備肥料。

上述流程可以總結(jié)為：預(yù)處理→厭氧發(fā)酵→發(fā)酵完成。

2.3 MCT技術(shù)的特點(diǎn)

MCT技術(shù)的最大特點(diǎn)是有效解決了厭氧菌與好氧菌發(fā)酵條件轉(zhuǎn)換的問題，實(shí)現(xiàn)了快速進(jìn)出料，同時(shí)借助攪拌裝置提高了厭氧接種效率。該技術(shù)不僅操作簡單，而且投入成本低，系統(tǒng)耗能少，安全性極高，適合各種物料的沼氣發(fā)酵處理。我國在該項(xiàng)技術(shù)研究及應(yīng)用方面取得了突破性的進(jìn)展，北京市大興區(qū)MCT試驗(yàn)工程日均生產(chǎn)沼氣109 m3，甲烷含量高達(dá)55%。MCT技術(shù)能夠?qū)腆w農(nóng)業(yè)廢棄物進(jìn)行大規(guī)模的高效轉(zhuǎn)化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)零污排放，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益顯著。在能源緊缺、環(huán)境污染日益加劇的今天，MCT技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景，在沼氣工程方面將得到越來越廣泛的應(yīng)用。

3 結(jié)束語

從“提高資源利用效率，減少環(huán)境污染”的角度分析，農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用技術(shù)研究具有廣泛而深刻的意義。在今后的技術(shù)研究中，應(yīng)當(dāng)努力探索出更加簡單、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的工藝技術(shù)，并開創(chuàng)綜合利用模式，提高農(nóng)業(yè)廢棄物再利用水平，促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)民生活的可持續(xù)、健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]呂豪豪，劉玉學(xué)，楊生茂. 生物質(zhì)炭化技術(shù)及其在農(nóng)林廢棄物資源化利用中的應(yīng)用[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015（01）：19-22.

[2]張寶悅，王新鋼，王激清. 農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用視角下的農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式[J]. 黑龍江畜牧獸醫(yī)，2015（04）：5-7.

〔編輯：胡雪飛〕