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1有機(jī)廢棄物的利用現(xiàn)狀和途徑

目前我國有機(jī)廢棄物利用途徑主要有作飼料、肥料、能源、培養(yǎng)料及多層次循環(huán)利用5種。用作畜禽飼料的有廢棄物包括農(nóng)作物副產(chǎn)品(如秸稈、糠麩)、食品加工廢料、沼氣發(fā)酵殘留物和部分畜禽糞便等。秸稈經(jīng)青貯或氨化后作草食動物飼料,氨化秸稈主要為小麥秸稈,青貯秸稈主要有玉米秸稈。1994年我國用作飼料的秸稈約1800億kg,占其總量的35%,其中氨化處理160億kg,青貯處理640億kg。全國利用沼液喂豬267萬頭、養(yǎng)魚4•0萬hm2。畜禽糞便飼料化限于小范圍試驗開發(fā)階段,以雞糞喂豬、養(yǎng)魚為主。用作肥料或生長促進(jìn)液有4種方式:一是直接還田、小麥留高茬等,全國秸稈直接還田約3000萬hm2,還田量3810kg/hm2;二是發(fā)酵還田,包括各種堆肥、漚肥、沼氣肥等;三是生產(chǎn)有機(jī)商品肥或有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥料,將畜禽糞便、沼渣、糠醛渣等有機(jī)廢棄物加入化肥等無機(jī)肥中,經(jīng)系列工藝處理加工成無病菌、無毒、無臭,便于運(yùn)輸和貯存的復(fù)合肥,實現(xiàn)NPK平衡和有機(jī)無機(jī)平衡,具有較大的優(yōu)越性;四是通過沼液浸種或沼液葉面噴施等方式促進(jìn)植物生長發(fā)育。用作生產(chǎn)和生活能源利用的有直接燃燒、沼氣發(fā)酵或其他生物氣化技術(shù)等方式。我國已建成農(nóng)用沼氣池550多萬個,年產(chǎn)沼氣13億m3、沼肥660億kg;沼氣集中供氣站600多處,用戶8•5萬戶,戶年均供氣量431m3;城鎮(zhèn)生活污水凈化沼氣池約3萬座,總?cè)萘?15萬m3,供2•3萬戶居民用氣。沼氣除供做飯、照明、取暖外,還用于防治貯糧害蟲、大棚種菜、保鮮水果、孵化雞雛、增溫養(yǎng)蠶和發(fā)電等。至1994年全國共建沼氣動力站200多個,總功率3720kW,沼氣發(fā)電機(jī)組3700kW,年發(fā)電480萬kW•h,沼氣貯糧4•7億kg。

2有機(jī)廢棄物開發(fā)利用技術(shù)與效益

2•1作物秸稈轉(zhuǎn)化的生態(tài)工程技術(shù)

作物秸稈轉(zhuǎn)化的生態(tài)工程技術(shù)有物理法(粉碎、制造顆粒、葉莖分離等)、化學(xué)法(堿化、氨化)、生物法(青貯、酶發(fā)酵)等,運(yùn)用這些技術(shù)可顯著提高秸稈營養(yǎng)價值和適口性、消化性。廣泛推廣青貯、氨化法極大促進(jìn)了我國農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)的發(fā)展,使80%的牛和75%的羊由草原進(jìn)入農(nóng)區(qū),年節(jié)糧160億kg。氨化處理技術(shù)多采用簡便的堆垛式,用液氨和尿素、碳銨的水溶液,可使粗蛋白含量增加1~1•5倍,消化率提高20%以上。北京等地試驗表明,用3∶2的小麥秸稈與精飼料喂肉牛,肉牛對氨化秸稈進(jìn)食量比未氨化秸稈進(jìn)食量高43•9%,日增重高1倍。青貯有壕貯、窖貯、塔貯等形式,青綠秸稈經(jīng)切碎、壓緊、密封30~45d后使用可保持蛋白質(zhì)和纖維素,減少營養(yǎng)損失20%以上。而熱噴技術(shù)、秸稈壓塊技術(shù)和秸稈水解生產(chǎn)酵母飼料等新技術(shù)效益更佳。試驗表明,熱噴麥糠飼喂奶?？赏耆媲喔刹?每頭可降低粗飼料成本256元,產(chǎn)奶量提高1•1%;而壓塊飼料可使牲畜消化率提高60%,飼料粗蛋白含量提高8%~12%。秸稈直接還田可培肥土壤、蓄水保墑和抑制雜草生長。山東已推廣秸稈還田400hm2,初步表明連續(xù)還田2~3年后土壤孔隙度增加2•1%~4•1%,田間持水量增加1•4%~3•5%,有機(jī)質(zhì)增加0•05%~0•17%,速效鉀增加15~18•7mg/kg,堿解氮、速效磷均有所提高,年均增加糧食534kg/hm2。

2•2利用沼氣發(fā)酵技術(shù)處理畜牧場糞便

畜牧場飼養(yǎng)畜禽的有機(jī)廢物排放量統(tǒng)計資料表明,每頭豬飼喂8個月排糞量為0•8~1•05t;每頭羊年排糞量為0•55t;每頭牛年排糞量為10t以上,每只雞(鴨)年排糞量7~10kg。以此為原料生產(chǎn)沼氣,其燃燒值為23•03~25•12MJ/m3,常溫發(fā)酵池產(chǎn)沼氣率為0•2~0•25m3/(d•m3),人均生活日耗沼氣量0•3m3。沼渣、沼液肥效高,施用方法簡便,有利于提高土壤肥力且其養(yǎng)分較豐富,含多種氨基酸和大量礦物質(zhì)元素,以此繁殖單細(xì)胞微生物可作為水產(chǎn)養(yǎng)殖優(yōu)質(zhì)飼料和畜牧飼料添加劑。因此,以畜牧業(yè)開發(fā)為核心、以沼氣開發(fā)為紐帶、帶動植物性生產(chǎn)的循環(huán)利用模式能促進(jìn)增產(chǎn)增值,變廢為寶,在獲得較大經(jīng)濟(jì)效益的同時,能切實有效地保護(hù)生態(tài)環(huán)境。通過實地考察,廣泛征求群眾意見,將畜牧飼養(yǎng)與環(huán)境保護(hù)利用緊密結(jié)合,采用“十”字形立體空間利用裝置,把地面垂直空間分為2個層次,上層作禽棚舍,下層作畜圈欄,地下建沼氣池,地面水平空間為沼渣、沼液綜合利用生產(chǎn)作業(yè)流水線,這樣物質(zhì)循環(huán)利用流程短,利用效率高,不擴(kuò)散污染環(huán)境,管理方便,節(jié)省投資,運(yùn)行成本低。該模式采用水壓式沼氣發(fā)酵,就地取材建池,石材、紅磚均可使用,沼氣池容積可分大、中、小3種池型,規(guī)模較大的沼氣池以組合池為好。采用自流進(jìn)料連續(xù)發(fā)酵工藝,有利于提高發(fā)酵產(chǎn)沼氣率和原料利用率。沼氣發(fā)酵處理畜牧場有機(jī)廢棄物,單級發(fā)酵后上層消滅寄生蟲卵可達(dá)90•6%,中、下層滅卵效果100%,經(jīng)二級沼氣發(fā)酵后寄生蟲卵基本被殺滅;沼氣池單級發(fā)酵后使污染物BOD5降解91%,CODmn降解48%,消滅細(xì)菌99•6%,大腸桿菌90%,若采取二級或三級發(fā)酵降解率更高。沼氣作生活燃料,方便、衛(wèi)生、熱效率高、投資成本低。沼氣還可作遠(yuǎn)紅外線輻射器燃料用于畜禽保溫,經(jīng)試驗,60cm×40cm遠(yuǎn)紅外線輻射器能使30m3育雛室室溫由13℃提高到34℃,滿足7d齡雞鴨的需要。沼渣養(yǎng)分豐富,其有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)、全N,全P和全K含量分別為30%~50%,10%~20%,0•8%~2•0%,0•4%~1•2%和0•6%~2•0%。沼渣沼液養(yǎng)魚、作蚯蚓餌料;沼渣沼液中SIO2,NH3-N,NO2-N,NNO3-N速效成分增加,有大量有機(jī)碎料物和單細(xì)胞蛋白質(zhì)微生物可直接為養(yǎng)殖業(yè)提供餌料;也可先培植浮游生物后用作養(yǎng)魚餌料,投放魚池可減少溶量消耗和魚疾病,魚成活率提高15%,魚產(chǎn)量提高16%。同時沼液經(jīng)魚塘生物轉(zhuǎn)化,暴氧處理使水質(zhì)干凈,可見度高,達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。利用沼氣厭氧發(fā)酵的多功能作用原理,能有效處理畜牧場畜禽糞便等有機(jī)廢棄物,綜合開發(fā)利用沼渣沼液等發(fā)酵生成物,便廢為寶,提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。沼氣綜合利用模式是建立高效、持續(xù)現(xiàn)代生態(tài)畜牧場的重要生物工程,應(yīng)廣泛推廣。

2•3城鎮(zhèn)有機(jī)垃圾農(nóng)用堆肥生態(tài)工程技術(shù)

城鎮(zhèn)垃圾含大量有機(jī)物和農(nóng)作物所需營養(yǎng)元素,如天津市商業(yè)垃圾平均含N0•78%,P2O50•25%,K0•58%,以及Fe,Mn等微量元素。若全國城市垃圾的農(nóng)用率以60%估算,則可年產(chǎn)420億kg優(yōu)質(zhì)堆肥,約相當(dāng)于21•5億kg標(biāo)準(zhǔn)化肥。堆肥處理分野外堆肥法和高溫堆肥法,其中高溫堆肥法較有效,其工藝分為前處理、發(fā)酵、后處理3階段,前處理包括垃圾收集、篩分、配料、加溫、混合及除去不宜堆肥物、統(tǒng)一粒度、調(diào)整溫度和C/N等工序,要求有機(jī)質(zhì)含量達(dá)40%~60%,C/N為30左右,含水量40%~60%;發(fā)酵包括布料、發(fā)酵、翻堆、通風(fēng)、后熟等生物降解過程;后處理包括篩分、去石、造粒、裝袋等工序。1985~1989年無錫市在國內(nèi)首建1座日處理10萬kg城市垃圾堆肥工廠,垃圾經(jīng)多次機(jī)械分選去除非堆肥物后,經(jīng)20d發(fā)酵處理成為腐熟度好、無臭味、元污染的優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥料。施用這種肥料改善土壤結(jié)構(gòu),使小麥增產(chǎn)20%,油菜增產(chǎn)近1倍。

2•4以沼氣為紐帶的庭院生態(tài)經(jīng)濟(jì)模式

在我國云南省西部石灰?guī)r地區(qū)水缺林少,生態(tài)環(huán)境惡劣,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件差,農(nóng)戶平均庭院面積達(dá)0•14hm2。為此,該市在農(nóng)戶房前屋后平地及空間建立以沼氣為主的庭院生態(tài)循環(huán)系統(tǒng),提供能源、有機(jī)肥和農(nóng)副產(chǎn)品,增加農(nóng)民收入,降低森林消耗,改善村社生態(tài)環(huán)境及農(nóng)戶生活環(huán)境。庭院生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)配套工程技術(shù)主要有節(jié)柴改造工程、沼氣工程、小水窖工程和專業(yè)戶養(yǎng)殖工程。通過建沼氣池,以沼氣為紐帶,促進(jìn)庭院種、養(yǎng)、加合理配套技術(shù),充分開發(fā)利用庭院有限土地資源,實現(xiàn)立體種植、專業(yè)化養(yǎng)殖,提高單位面積產(chǎn)出率。目前,云南省思茅市建曲流布料沼氣池綜合利用合作社58個3620戶,庭院生態(tài)經(jīng)濟(jì)示范戶5000多戶。庭院經(jīng)濟(jì)構(gòu)成主要有雞、豬、魚和果樹、藥材、花卉以及飼料等,城郊壩區(qū)建設(shè)以菜、果、糧、魚、花卉和沼氣為主,一般壩區(qū)建設(shè)以糧、豬、果、沼氣為主,石灰?guī)r山區(qū)建設(shè)以糧、干果、飼料、雞、豬、藥材、沼氣為主,半山區(qū)建設(shè)以林果、養(yǎng)殖、糧、沼氣為主,形成了糧、林、果、茶、菜、牛、豬、魚多業(yè)并舉的山區(qū)農(nóng)林復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)模式,初步實現(xiàn)了生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效益的統(tǒng)一。

3存在的問題及發(fā)展趨勢

由于受認(rèn)識、技術(shù)和投入等因素限制,我國有機(jī)廢棄物農(nóng)業(yè)生態(tài)工程開發(fā)利用尚存在一些問題。首先,處理能力和利用規(guī)模十分有限,主要以分散、小型農(nóng)戶利用方式為主,集中、大型工廠化利用方式較少。如1989年全國僅有29座中、小型垃圾處理廠,年處理城市垃圾7•82億kg,約占總量的1%,其無害處理率不足6%,農(nóng)用率僅20%,絕大部分未經(jīng)處理即裸露堆放、簡單填埋或直接施于農(nóng)田;其次,一些傳統(tǒng)的利用方式其工藝設(shè)備簡單,技術(shù)落后,利用效率低,資源浪費(fèi)巨大。目前我國農(nóng)村年總耗能6億t標(biāo)準(zhǔn)煤中僅60%為商品能源,其余40%依靠燃燒生物質(zhì),其中作薪柴的作物秸稈3•25億~4•20億t,占總量的65%~84%,作飼料的作物秸稈53%~60%,因未經(jīng)適當(dāng)處理而造成70%以上纖維素、木質(zhì)素等利用不充分,且大部分為一次利用方式,而將秸稈作畜禽飼料,畜禽糞便作有機(jī)肥料等多層次循環(huán)利用方式較少,限制了資源利用率的提高。有機(jī)廢棄物若作肥料直接施用,其所含能量幾乎全部浪費(fèi),營養(yǎng)物質(zhì)損失率達(dá)40%~50%。我國有機(jī)廢棄物農(nóng)業(yè)利用發(fā)展趨勢,一是規(guī)模化和商品化,有機(jī)廢棄物處理和利用生態(tài)工程將由分散、小型向集中、大型工廠化、機(jī)械化和自動化方向發(fā)展,由廢棄物轉(zhuǎn)化的商品肥料、飼料和能源增多;二是多元化與多級化,運(yùn)用生態(tài)工程進(jìn)行有機(jī)廢棄物處理及利用的途徑和方法增多,通過巧接食物鏈或增加加工環(huán)節(jié),將某營養(yǎng)級的廢棄物或排泄物作其他營養(yǎng)級的食物而加工轉(zhuǎn)化利用,提高資源利用率;三是高效化和潔凈化,現(xiàn)代高新技術(shù)廣泛應(yīng)用,提高了有機(jī)廢棄物的利用率和產(chǎn)品質(zhì)量,資源化將與城鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境綜合整治和生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)更密切結(jié)合,實現(xiàn)潔凈安全生產(chǎn),防止重復(fù)污染;四是規(guī)范化與法律化,有機(jī)廢棄物工程技術(shù)、配套設(shè)備及工藝流程將進(jìn)一步規(guī)范化,有關(guān)廢棄物開發(fā)利用及污染防治法律法規(guī)需進(jìn)一步完善。