1.1污染现状
中国每年产生的农业废弃物数以几十亿t计,由于污染事故与事件逐年增加,才渐渐被人们重视。农业废弃物在生产过程中由于可利用品位不高,成分复杂,二次开发成本高、难度大,同时缺乏政策的引导和资金的投入,导致农业废弃物污染呈现出数量大、品质差、危害多的特点。农业废弃物污染主要表现在:秸秆焚烧增加了空气污染指数并影响到交通和航空运输事业;养殖场周边污水横流、臭气熏天,严重影响生态环境及景观、居民的日常生活和身体的健康,直接导致面源污染和水体富营养化;农药、兽药和重金属等残留进入土壤,一方面影响到农产品的品质,另一方面增加土壤微生物的耐药性;农业“白色污染”影响景观、土壤的正常功能、作物的生长以及农产品的产量和品质等等。
1.2资源潜力
农业废弃物蕴藏着巨大的资源。中国产生的农业废弃物按目前的沼气技术水平能转化成沼气3111.5亿m3,户均达1275.2m3,可解决农村的能源短缺;以农作物秸秆为例,将目前的5亿t秸秆转化为电能,以1kg秸秆产生电1kW·h计算,就有电能5亿kW·h的潜力;作为肥料可提供氮(N):2264.4万t;磷(P2O5):459.1万t;钾(K2O):2715.7万t;作为饲料,仅玉米秸秆能提供1.9～2.2亿t。通过表1中国农业废弃物资源化潜力分析可见其巨大的商业开发前景。
1.3资源化现状
中国农业废弃物再利用有着悠久的历史,源于中国的堆肥(composting)和沼气(bio2gas)技术在传统的生态理念指引下被广泛应用,从全国生态农业示范县收集到的370多个生态农业(ecologyagriculture)实用模式中,就有103是以农业废弃物的循环利用技术为纽带联结形成的高效生产模式。
近些年来,农业废弃物在能源化、肥料化、饲料化和材料化上取得了显著的成绩。
1)能源化
农业废弃物是农村能源(ruralenergy)的重要组成部分,在解决农村能源短缺和农村环境污染方面有重要的价值。近年来,中国先后对禽畜粪便厌氧消化、农作物秸秆热解气化等技术进行了攻关研究和开发,已经取得__了一定成绩,生物质能高新转换技术不仅满足农民富裕后对优质能源的迫切需求,也在乡镇企业等生产领域中得到应用,目前农业废弃物能源化的方向有:高效沼气和发电工程系统研究;组装式沼气发酵装置及配套设备和工艺技术研究;中热值秸秆气化装置和燃气净化技术研究;移动式秸秆干燥粮食工艺及成套设备研究;秸秆干发酵及其配套技术研究;秸秆直接燃烧供热系统技术研究;纤维素原料生产燃料乙醇技术研究;生物质热解液化制备燃料油、间接液化生产合成柴油和副产物综合利用技术研究;有机垃圾混合燃烧发电技术;城市垃圾填埋场沼气发电技术;“四位一体”模式和“能源-环境工程”技术农业生态综合利用模式研究等。
2)肥料化
农业废弃物(畜禽粪便、秸秆等)和乡镇生活垃圾的肥料化在提高土壤肥力,增加土壤有机质,改善土壤结构等方面有其独特的作用。近年来,农业废弃物肥料化的主要方向有:畜禽粪便开发研制的生态型肥料和土壤修复剂等技术;不同原料好氧堆肥关键技术研究;高效发酵微生物筛选技术研究;以城乡有机肥为原料,配以生物接种剂和其他添加剂,高效有机肥生产技术研究;农业废弃物的腐生生物高值化转化技术研究;畜禽粪便高温堆肥产品的复混肥生产技术研究;秸秆等植物纤维类废弃物沤肥还田技术研究;农作物秸秆整株还田、根茬粉碎还田技术研究。
3)饲料化
目前,农业废弃物的饲料化主要分为植物纤维性废弃物的饲料化和动物性废弃物的饲料化,因为农业废弃物中含有大量的蛋白质和纤维类物质,经过适当的技术处理,便可作为饲料应用。主要的技术有:通过微生物处理转化技术,将秸秆、木屑等植物废弃物加工变为微生物蛋白产品的技术研究;通过发酵技术对青绿秸秆处理的青储饲料化研究;通过对秸秆等废物氨化处理,改善原料适口性和营养价值氨化技术研究。动物性废弃物的饲料化主要是畜禽粪便和加工下脚料的饲料化研究,由于动物性废弃物的饲料化存在太多的安全隐患,不值得提倡,因此不在这里赘述。
4)材料化
利用农业废弃物中的高蛋白质资源和纤维性材料生产多种生物质材料和生产资料是农业废弃物资源化的又一个拓展领域,有着广阔的前景。目前的研究主要包括,利用农业废弃物中的高纤维性植物废弃物生产纸板、人造纤维板、轻质建材板等材料研究;通过固化、炭化技术制成活性炭技术研究;生产可降解餐具材料和纤维素薄膜研究;制取木糖(醇)的研究。主要应用方法有:稻壳作为生产白碳黑、炭化硅陶瓷、氮化硅陶瓷的原料;秸秆、稻壳经炭化后生产钢铁冶金行业金属液面的新型保温材料;麦草经常压水解、溶剂萃取反应后制取糠醛;甘蔗渣、玉米渣等制取膳食纤维;利用秸秆、棉籽皮、树枝叶等栽培食用菌;棉籽加工废弃物清洁油污地面;棉秆皮、棉铃壳等含有酚式羟基化学成分制成聚合阳离子交换树脂吸收重金属。
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