尾菜燒制木炭處理技術(shù)

楊少杰 李欣苗 李艷 晉小軍

摘要? ? 隨著種植養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，我國已經(jīng)成為世界上農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)出量最大的國家。本文介紹了我國尾菜概況和尾菜制作木炭技術(shù)，具體包括環(huán)境要求、品種選擇、制木炭的流程、機制木炭各工藝環(huán)節(jié)的技術(shù)流程等方面內(nèi)容，以期為解決尾菜資源化利用提供參考。

關(guān)鍵詞? ? 尾菜;燒制木炭;處理技術(shù)

中圖分類號? ? S141;X705? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）06-0161-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）

農(nóng)業(yè)廢棄物是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品加工、畜禽養(yǎng)殖業(yè)和農(nóng)村居民生活排放的廢棄物的總稱，通常是指作物秸稈和畜禽糞便兩大類[1]。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，2016年我國農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量為5億t（干質(zhì)），林業(yè)廢棄物1.6萬t，畜禽糞便134億t，蔬菜廢棄物1億t，成為農(nóng)業(yè)環(huán)境的主要污染源。農(nóng)業(yè)廢棄物是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)資源→產(chǎn)品→廢棄物的必然產(chǎn)物，農(nóng)業(yè)廢棄物的浪費實質(zhì)上是耕地、水、人力等各種資源的浪費，農(nóng)業(yè)廢棄物具有數(shù)量大、品質(zhì)差、價格低、危害多等污染特點。農(nóng)業(yè)廢棄物的利用方式主要有能源化、肥料化和材料化，農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用是發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)和清潔生產(chǎn)的出發(fā)點，是發(fā)展現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)資源→產(chǎn)品→廢棄物的關(guān)鍵。為有效解決大量蔬菜廢棄物的處理問題，本文從蔬菜廢棄物燒制木炭處理技術(shù)入手，旨在為地方菜農(nóng)提供科學(xué)合理、經(jīng)濟適用的蔬菜廢棄物處理技術(shù)。

1? ? 尾菜概況

尾菜也稱蔬菜廢棄物、蔬菜剩余物，是指在蔬菜生產(chǎn)、運輸和加工過程中產(chǎn)生的，不能作為商品銷售的蔬菜廢棄物的總稱。

近年來，隨著高原夏菜產(chǎn)業(yè)產(chǎn)量和銷量的不斷增加，尾菜的產(chǎn)出量也迅速上升。由于缺乏高效、速效的尾菜處理技術(shù)，大量尾菜被堆放在田間地頭，嚴重污染周圍空氣、水源及人居環(huán)境等。因此，尾菜的產(chǎn)出量嚴重制約著高原夏菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

甘肅是中國高原夏菜的主產(chǎn)區(qū)，經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了渭河和涇河流域、河西走廊和沿黃灌區(qū)、徽成盆地等五大蔬菜優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)[2]。經(jīng)過多年努力，甘肅蔬菜產(chǎn)業(yè)也有了一定的發(fā)展，2018年全省蔬菜種植面積達59.6萬hm2，較上年增加2.6萬hm2，產(chǎn)量在2 600萬t以上，較上年增長23.4%，蔬菜面積和產(chǎn)量走在了全國前列。經(jīng)大量測定，尾菜平均產(chǎn)生量為蔬菜生物產(chǎn)量的33.6%，因而2018年尾菜產(chǎn)量達到873.6萬t。由于蔬菜種類多，不同種類蔬菜尾菜產(chǎn)生量不同，最少的為香菜，尾菜產(chǎn)生量不足5 %，最大的為娃娃菜和花椰菜，尾菜產(chǎn)生量為70%左右。經(jīng)過大量測定，尾菜平均產(chǎn)生量為33.6%，隨著人民生活水平的提高和凈菜上市，尾菜產(chǎn)生量還將進一步增加。據(jù)研究，尾菜中含有大量的營養(yǎng)成分，尾菜干物質(zhì)含量為5%～15%、含水量為85%～95%、鮮樣含氮量為0.04%～0.77%、鮮樣含磷量為0.01%～0.23%、鮮樣含鉀量為0.06%～0.78%。白菜、生菜粗蛋白含量分別為28.26%、21.49%、粗脂肪含量分別為6.78%、11.62%、粗纖維含量分別為12.94%、12.59%、鈣含量分別為0.05%、0.08%[3-4]，由此可以看出，尾菜中含有大量的營養(yǎng)元素及微量元素，具有很大的開發(fā)利用潛能。

甘肅省蔬菜上市時間集中在6—10月，占尾菜年產(chǎn)量的85%左右，尾菜時間及空間分布較為集中。尾菜如不及時處理，大量堆積，極易造成環(huán)境污染，影響生產(chǎn)、生活環(huán)境[5]。尾菜帶有大量病原菌，處理不當將傳播病蟲害，影響作物生長，隨意丟棄傾倒，會造成養(yǎng)分流失。

2? ? 尾菜制作木炭技術(shù)

2.1? ? 環(huán)境要求

要求生產(chǎn)基地周邊無污染源。在通風(fēng)條件良好的空地上進行木炭燒制。

2.2? ? 品種選擇

以茄子、辣椒等木質(zhì)化程度高的尾菜莖稈為佳。

2.3? ? 制木炭的流程

總體生產(chǎn)的工藝操作流程如下：原料→粉碎→烘干→制棒→炭化→包裝入庫。

2.3.1? ? 原料準備。將收集的尾菜原料曬干，除去木質(zhì)化程度低的部分，然后粉碎、烘干。需要的設(shè)備有粉碎機和烘干機。

2.3.2? ? 擠壓制棒。將粉碎的原料，進入制棒工序，由薪棒成形機擠壓制制棒、切斷、薪棒收集三部分組成。

2.3.3? ? 炭化。將收集的薪棒運輸至炭化爐或炭化窯，薪棒層層碼放整齊，然后進行燒制，直至薪棒完全炭化，待冷卻后出窯，包裝出售。

2.4? ? 機制木炭各工藝環(huán)節(jié)的技術(shù)流程

2.4.1? ? 干燥環(huán)節(jié)。采用氣流干燥機、旋風(fēng)分離器將燃燒爐內(nèi)高溫氣體在脈沖管中與顆粒原料（長度10～15 mm，直徑5～10 mm，含水量12%）充分接觸，干燥成含水量<12%的干燥物體，滿足制棒機對原料水分的需求。干燥設(shè)備在整個生產(chǎn)過程中非常重要。干燥過程后的技術(shù)要求是含水率<12%，目前普通采用的是氣流式干燥機。利用鼓風(fēng)機將分離后的廢氣排入大氣，由工作裝置的底部排出物料。

2.4.2? ? 成型環(huán)節(jié)。木、秸稈等植物細胞中含有木質(zhì)素，木質(zhì)素在200～300 ℃溫度下會軟化、液化，采用制棒機施加一定壓力使其與纖維素緊密粘接并與相鄰顆粒互相膠結(jié)，冷卻后即可固化成型。制棒就是利用這一基本原理將生物質(zhì)材料擠壓固化成型。制棒成型設(shè)備是整個生產(chǎn)過程中的核心，機制木炭成品質(zhì)量效率的優(yōu)劣由制棒過程的好壞決定。采用可替換式推進器和成型套，采用超導(dǎo)傳熱系統(tǒng)，可實現(xiàn)加熱速度快、擠壓質(zhì)量好，在特定溫度和一定壓力下制成的薪棒質(zhì)效俱佳。

2.4.3? ? 炭化環(huán)節(jié)。采用炭化爐半成品薪棒在缺氧的條件下干餾（或表面自燃）分解成可燃性氣體、焦油和炭。在炭化爐內(nèi)變化過程是點火自燃→動口熱脫水干燥→高溫合成→材料表面可燃性氣體燃燒→分解加劇→炭+可燃性氣體+焦油。炭化設(shè)備是制炭過程中主要過程的最后一道生產(chǎn)環(huán)節(jié)的設(shè)備，機制木炭設(shè)備為立方型炭化爐。

2.5? ? 木炭質(zhì)量

使木炭質(zhì)量符合《木炭和木炭試驗方法》（GB/T 17664-1999）。

3? ? 結(jié)語

燒制木炭技術(shù)是有機固體廢棄物資源化利用的一種有效手段，即將蔬菜廢棄物壓制成棒，然后進行燒制，直至薪棒完全炭化，待冷卻后出窯，包裝出售。隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，木炭行業(yè)在國內(nèi)和國際市場上發(fā)展形勢都十分看好，木炭行業(yè)重新迎來良好的發(fā)展機遇。本技術(shù)不僅做到了將蔬菜廢棄物資源化，變廢為寶，而且還產(chǎn)生了顯著的生態(tài)效益及經(jīng)濟效益。

4? ? 參考文獻

[1] 姚建華，黃迎，徐雯麗，等.農(nóng)業(yè)廢棄物與生物源農(nóng)藥[J].上海化工，2017，42（5）：26-28.

[2] 趙玲霞，盛海龍.淺析甘肅河西走廊地區(qū)發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)的前景及思路[J].甘肅農(nóng)業(yè)，2019（1）：70-74.

[3] 徐瑞，于安芬，李瑞琴，等.蔬菜廢棄物堆肥研究進展[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技，2014（7）：44-47.

[4] 席旭東，晉小軍，張俊科.蔬菜廢棄物快速堆肥方法研究[J].中國土壤與肥料，2010（3）：62-66.

[5] 李如燕.廢棄物資源化[D].上海：上海交通大學(xué)，2007.