第八章农业固体废弃物资源化利用ppt课件.ppt
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1、2023/3/28,1,农业固体废弃物资源化利用,第八章,2023/3/28,2,第一节 概述第二节 农业固体废弃物分类及特征第三节 农业固体废弃物的利用,2023/3/28,3,第一节 概述,一、农业固体废弃物及其资源化的意义二、发达农业固体废弃物资源化利用现状三、中国农业固体废弃物资源化利用现状四、中国农业固体废弃物资源化利用的产业化对策五、农业固体废弃物资源化利用的限制性因素六、农业固体废弃物资源化利用的最新发展动向七、农业固体废弃物资源化利用发展前景展望,2023/3/28,4,一、农业固体废弃物及其资源化的意义,农业废弃物也称农业垃圾,是农业生产和再生产链环中资源投入与产出在物质和能
2、量上的差额,是资源利用过程中产生的物质能量流失份额。一般意义上的农业废弃物,主要是指农业生产和农村居民生活中不可避免的一种非产品产出。从资源经济学的角度上看,农业废弃物是某种物质和能量的载体,是一种特殊形态的农业资源。,(一)农业废弃物的概念,2023/3/28,5,(二)农业固体废弃物资源化的意义,农业固体废弃物资源化不仅对合理利用农业生产与生活资源,减少环境污染,改善农村生态环境具有十分重要的意义,而且在能源日益枯竭的情况下,农业固体废弃物作为一种能源,它的利用也将产生重大的影响,必将产生良好的经济效益、生态效益和社会效益。,2023/3/28,6,二、发达农业固体废弃物资源化利用现状与分
3、析,传统的废水处理系统是利用从原油中分离出的聚合物及粒状活性炭转移废水中的有毒金属等物质。美国北卡罗来纳州A&量大学的畅塞欧先生一直在探索利用农业废弃物提高水质的方法,他认为玉米芯、豆荚一类农副产品下脚料可用于处理废水。,(一)农业废弃物用于处理废水,2023/3/28,7,(二)农业废弃物用于清洁油污地面,美国ER量公司利用棉籽棉绒吸收、生物降解碳氮化合物,其主要是利用棉籽加工废弃物纤维素中固有的一种细菌。通过创造某种特殊的环境营养细菌,促其繁殖,从而制成一种带生物活性的吸收剂。这种产品外形像精细的木屑,对动植物无毒害。把它施放到受油类污染的地表面、水面或土壤中,它将如同胶囊一样包裹住碳氢化
4、合物或其他有毒物质,然后产品中的细菌破裂出来降解油类,清除污染。,2023/3/28,8,(三)农业废弃物开发作为能源,近年德国沼气发电的数量迅速增加,其国内沼气发电工程的数量已由1992年的139家发展到2003年底的2000家,沼气发电的装机总量也由1999年的50MW猛增到2002年的250MW。德国为了促进沼气的研究开发,已建立起从中央到地方两级完善的研发体系,包括农业、环境保护、交通运输、建设和统计等方面。能源农业将成为21世纪农业的一个新的经济增长点,发达国家利用可燃气体发电的经验可以借鉴。美国目前约有150家发电厂全部利用短时轮作木质作物、草质作物等生物量燃料发电,另外还有365
5、家发电厂联合利用生物量然料和矿物燃料发电。,2023/3/28,9,(四)农业废弃物用作生产液体燃料,美国的Amoco技术合作公司与Stone&Webster工程公司合作开发利用农业废弃物生产乙醇。,2023/3/28,10,(五)农业废弃物制作复合材料,把废旧农膜、编织袋、食品袋、旧轮胎再生胶等经过一定的工艺处理后可作为基体材料,同时加入适当的添加剂,通过一定的处理和复合工艺形成以球-球、球-纤维堆砌体系为基础的复合材料。,2023/3/28,11,三、中国农业固体废弃物资源化利用现状,我国是个农业大国,农业废弃物量大面广,处理难度大。农业剩余物主要以稻草、麦草和玉米秆为主,其中稻草和麦草年
6、产量达3亿吨,玉米秆约2亿吨。目前在我国农村地区大面积推广流行的农村可再生能源技术主要是沼气工程综合利用技术。,2023/3/28,12,近年来,随着科技的发展和环境保护意识的增强,人们找到了一些处理的方法。例如利用稻草、麦草制造空心砖、墙体内装板;将稻草、麦草和玉米秆进行液化处理,使其变为液化气再生利用,也有将其粉碎后再埋入地里的。但是由于各种原因,处理量仍非常有限。,2023/3/28,13,畜禽排泄废弃物资源化利用在我国主要可分为以下几种类型:,1 饲料化2 能源化3 肥料化,生产沼气提供热能,2023/3/28,14,四、中国农业固体废弃物资源化利用的产业化对策,(一)更新观念,强化对
7、农业废弃物资源化利用的意识(二)强化管理,建立政策保障体系(三)引入市场机,增加资金投入(四)建立健全技术和人力支持体系,2023/3/28,15,五、农业固体废弃物资源化利用的限制性因素,中国农村地区数千年的低效高耗用能传统,对资源的浪费、生态环境的破坏形成了恶性循环,制约了农业的可持续发展,解决这一问题的根本途径是开展农业废弃物的资源化利用,但农业废弃物在利用过程中还存在着下述问题:,2023/3/28,16,(一)有关农业固体废弃物资源再生利用的政策、法规亟待完善(二)农业废弃物资源化利用的全民意识没有完全树立(三)农业固体废弃物资源化利用的安全性不高(四)农业固体废弃物资源化利用在一定
8、程度上受季节与气候的影晌(五)农业固体废弃物资源化利用的开发费用不足(六)农业固体废弃物资源化需要技术保障,2023/3/28,17,六、农业固体废弃物资源化利用的最新发展动向,(一)获取能量生物质能是仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源,在世界能源消费总量中占14%,而农业废弃物作为生物质的一个部分,在利用其能量方面可采用如下途径。1 农业废弃物制沼气 2 农业废弃物气化 3 农业废弃物液化 4 农业废弃物固化,2023/3/28,18,(二)制作肥料 1 堆肥 2 液体肥料 3 有机生物肥 4 有机复合肥,2023/3/28,19,(三)生产饲料 1 氨化饲料 2 青贮饲料 3 生化蛋白饲
9、料 4 酶化饲料 5 碱化饲料 6 动物粪便可经过再处理作饲料,2023/3/28,20,(四)生产工业及医药原料,1 有机产品-木精、木糖醇、淀粉,制乙醇、糠醛,提取烟碱及中药原料。2 轻型建材-编织物、装饰品、造纸、人造板、复合墙板等。3 可降解的包装材料。4食品防腐剂和空气清新剂。,2023/3/28,21,5.培养基-橡胶废水可作培养基。6 药物-芹菜和黄瓜根可制成中药,薯秧根可作饲料、制糖稀或酿酒。7 生产食用菌。8 制作生物滤床材料。9 其他-制造生物润滑油、生物柴油、生物塑料、生物洗涤剂、汽车构件和特殊纸类等。,2023/3/28,22,七、农业固体废弃物资源化利用发展前景展望,
10、受传统意识的影响,我国大多数种植业和养殖业只注重粮、肉、蛋、奶等产品的利用,而认为在生产过程中产生的大量的副产品是利用价值不大的废物,对其进行丢弃。因此,如何充分有效地利用农业固体废弃物,将其加工转化,制成再生能源及其系列产品,对合理利用农业生产过程中产生的各种固体废弃物,以及改善农村生态环境其有十分重要的意义。,2023/3/28,23,(一)应用农业固体废弃物发电,生物质能作为一种能源,其有以下特征。由于生物质能是利用光合作用将太阳能转化为化学能而贮存于生物质内的能量,而且其含硫量低、含级量小、含灰量低,充分燃烧后有容气体排放极低,因此它是一种环保型的可再生能源。生物质是碳组化合物,它的利
11、用与化石燃料有很大相似性,可以充分借鉴已经发展起来的化石燃料利用技术开发生物质能。,2023/3/28,24,(二)利用畜禽粪便制作有机肥料,用牲畜粪便生产优质有机肥料的技术可解决养殖场排泄物的出路问题,而且可通过生产和出售有机肥获取一定的经济效益,最终实现畜禽业与种植业的协调发展。它所生产的产品不仅对环境是友好的,而且生产过程也无污染,是真正意义的“环境友好型肥料”,可广泛应用于畜牧场及垃圾处理场等领域,具有广阔的应用前景。,2023/3/28,25,(三)其他发展前景,农业固体废弃物在制沼气、制饲料、形成复合生态系统工程、提取工业原料或加工成工业产品等方面也具有广阔的应用前景。,2023/
12、3/28,26,第二节 农业固体废弃物分类及特征,一、固体废弃物分类二、农业固体废弃物的分类三、农业固体废弃物的特征分析,2023/3/28,27,固体废弃物按成分可分为:1.有机废弃物-包括塑料、橡胶、食品及废油等;2.无机废弃物-如废纸、废金属、尾矿、废渣、废建材及各种植物残渣等。,一、固体废弃物分类,2023/3/28,28,固体废弃物按来源分类为:,1矿业固体废弃物2工业固体废弃物3城市固体废弃物4农业固体废弃物5放射性固体废弃物,2023/3/28,29,二、农业固体废弃物的分类,农业固体废弃物是指农业生产、畜禽饲养、农副产品加工以及农村居民生活活动排出的废物,如植物秸秆、入和畜禽的
13、粪便等。,2023/3/28,30,(一)、农业废弃物的特点,(1)元素组成-除C,O,H三元素的含量高达65%-90外,还含有丰富的N,P,K,Ca,Mg,S等多种元素。(2)化学组成-通常又可分为两大类:一类是天然高分子聚合物及其混合物,如纤维素、半纤维素、淀粉、蛋白质、天然橡胶、果胶和木质索等;另一类是天然小分子化合物,如生物碱、氮基酸、单糖、抗生素、脂肪、脂肪酸、激素、黄酮素、酮类、萜烯类和各种碳氢化合物。尽管天然小分子化合物在植物体内含量甚徽,但大多具有生理活性,因而具有重要的经济价值。,2023/3/28,31,(3)物理性质-普遍具有表面密度小、韧性大、抗拉、抗弯、抗冲击能力强的
14、特点。植物类废弃物干燥后对热、电的绝缘性和对声音的吸收能力较好,且具有较好的可燃性,并能产生一定的热量,热值一般为12-16MJ/kg,虽比煤的低,但含硫量极少,燃烧清沽,且燃烧后产生的灰分用途也很广泛。,2023/3/28,32,(二)农业固体废弃物的分类,按其成分可分为以下两个类型:(1)植物纤维性废弃物(农作物枯秆、谷壳、果壳及甘蔗渣等农产品加工废弃物)(2)畜禽粪便,2023/3/28,33,农业固体废弃物按其来源可分为:,(1)第一性生产废弃物,主要是指农田和果园残留物,如作物的秸秆或果树的枝条、杂草、落叶、果实外壳等。(2)第二性生产废弃物,主要是指畜禽粪便和栏圈垫物等。(3)第三
15、性生产废弃物,主要指农副产品加工后的剩余物。(4)第四性生产废弃物,主要指农村居民生活废弃物,包括人粪尿及生活垃圾。,2023/3/28,34,三、农业固体废弃物的特征分析,(一)第一性生产废弃物的特征分析(二)第二性生产废弃物的特征分析(三)农副产品加工后剩余物的特征分析(四)农村居民生活废弃物的特征分析,2023/3/28,35,(一)第一性生产废弃物的特征分析,第一性生产废弃物是指作物桔秆、枯枝落叶等,是农业废弃物中最主要的部分。可广泛应用于饲料、燃料、肥料、造纸、轻工食品养殖、建材、编织等各个领域。我国农副产品和野生植物资源丰富。据估计,仅纤维素物质每年就有10亿吨;农业植物纤维废料的
16、年产量约11780万吨,其中稻壳3386万吨、麦秆6500万吨、玉米芯1250万吨、甘蔗渣405万吨、棉籽壳200万吨、向日葵壳27万吨、油菜壳万吨。,(1)第一性生产废弃物的特征,2023/3/28,36,(2)如何有效开发我国的秸秆资源,(1)根据地区农业经济和能源实际情况,因地制宜,进行桔秆还田。(2)按照“因地制宜,多能互补,综合利用,讲求效益”的原则,解决全国农村能源短缺问题。(3)优化秸秆编织技术和建材生产技术。,2023/3/28,37,(二)第二性生产废弃物的特征分析,我国是传统的农业国,畜禽种类繁多,主要的几种畜禽有猪、牛、羊、马、驴、骡、骆驼七种和鸡、鸭、鹅、兔四种。全国畜
17、的全年排泄量约亿吨,禽的排泄量约1.3亿吨,全年畜禽总的产粪尿量约亿吨如此多的畜禽粪便,不仅污染了养殖场周围的环境,而且导致了水体的污染。,(1)第二性生产废弃物产量,2023/3/28,38,(2)第二性生产废弃物的利用途径,各种畜禽粪都含有丰富的有机质,含有较高的N,P,K及微量元素,是很好的制肥原料。,2023/3/28,39,(三)农副产品加工后剩余物的特征分析,农副产品废弃物依其来源大致可以分为作物残体、畜产废弃物、林产废弃物、渔业废弃物和食品加工废弃物五大类。,(1)农副产品废弃物的种类,2023/3/28,40,(2)农副产品废弃物的特征,作物残体-作物残体以纤维素、半纤维素和木
18、质素为主,亦含有可溶性物质、糖类、蛋白质等。畜产废弃物-畜禽排泄物的性质受饲养方式、饲料成分影响很大。例如,饲料不同,则猪的排泄物性质亦异。,2023/3/28,41,林业废弃物-林业废弃物主要为木质废弃物。渔业废弃物-水产品中淡水鱼的加工。淡水鱼一般头大、内脏多,采肉量仅为鱼体质量的30%,鱼头、内脏、鱼鳞、鱼刺、鱼皮等下脚料被白白丢弃食品工厂废弃物-部分食品加工时,其不可食部分的废弃物由于水分含量高,而且易为微生物分解、易腐败,如处理不当常容易造成环境的污染。,2023/3/28,42,(四)农村居民生活废弃物的特征分析,(1)农村生活垃级数量由于城市产生的生活垃圾都运往郊区农村堆放处理,
19、垃圾场地一般都设在城镇郊区,所以农村承受了农村和城镇共同产生的生活垃圾,农村生活垃圾的数量实际是农村和城镇生活垃圾产生量之和。,2023/3/28,43,(2)我国农村生活垃圾的成分 农村垃圾由过去易自然腐烂的菜叶瓜皮,发展为由塑料袋、建筑垃圾、生活垃圾、农药瓶和作物秸秆、腐败植物组成的混合体,成分复杂,其中许多东西无入回收,不可降解。,2023/3/28,44,(3)农村生活垃圾处理处置现状及存在问题,农村生活垃圾通常由农田来消纳,农民把柴灰直接施入农田作肥料,其他生活垃圾往往与人畜粪便或植物秸秆等一起在田间地头自觉与不自觉地制作堆肥。农村垃圾既没有固定的存放点,也没有处理场所,大多随意堆放
20、在道路两旁、田边地头、水塘沟集,经过日积月累,垃圾越堆越多,不少垃圾散发出恶臭气味。农村集镇垃圾一般都有清洁工人收集,并在镇郊固定场地堆放。我国目前普遍使用的裸弃堆放处里生活垃圾,未经覆盖处量的垃圾污秽不堪,散发臭气,孽生蚊蝇老鼠,对周围的生态破坏严重。,2023/3/28,45,第三节 农业固体废弃物的利用,一、植物纤维性废弃物资源化利用二、畜禽粪便资源化利用三、塑料地膜资源化利用四、农村生活垃圾与乡镇工业废弃物资源化利用五、农副产品废弃物资源化利用,2023/3/28,46,一、植物纤维性废弃物资源化利用,(一)植物纤维性废弃物资源,2023/3/28,47,(二)植物纤维性废弃物的特点:
21、,2023/3/28,48,(三)废物还田技术,(1)秸秆直接还田 机械直接还田 粉碎还田 整杆还田 覆盖还田 机械旋耕还田,2023/3/28,49,(2)秸秆间接还田,堆沤腐解还田烧灰还田过腹还田沼渣还田菇渣还田,2023/3/28,50,(3)结构生化腐熟快速还田,催腐剂堆肥速腐剂堆肥酵素菌堆肥,2023/3/28,51,(四)饲料化利用技术,(1)微生物贮存技术秸秆发酵贮存技术是指利用微生物对秸秆进行厌氧发酵处理的一种方法。,2023/3/28,52,微贮工艺,秸秆微贮工业流程,2023/3/28,53,(2)青贮法,秸秆的青贮是将新鲜的秸秆切短或侧碎,装人青贮池或青贮塔内,通过封埋等
22、措施造成厌氧条件,利用厌氧微生物的发醉作用,以提高桔秆的营养价值和消化率的一种方法,这是生物处理法中应用最广泛、操作最简单的方法。制作青贮饲料的主要目的是贮藏生长旺盛期或刚刚收获作物后的青绿秸秆,以供饲料短缺之时的需要,是保证常年均衡供应家畜饲料的有效措施,2023/3/28,54,秸秆青贮工艺流程,2023/3/28,55,(3)氨化法,秸秆氨化处理技术,就是在秸秆中加人一定比例的氨水、无水氨(液氨)、尿素等,在密闭条件下通过它们的作用,破坏木质素与纤维素之间的联系,促使木质素与纤维素、半纤维素分离,使纤维素及半纤维素部分分解、细胞膨胀、结构疏松,从而提高枯秆的消化率、营养价值和适口性的加工
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