2023年《安全环境环保技术》之有机废弃物农业利用的途径与技术.docx

有机废弃物农业利用的途径与技术         遍布城乡各地的有机废弃物是一种非凡形态的可再生资源，在农业上具有巨大的开发潜力。对它们加以有效的处理和利用，对节约自然资源，防止环境污染，实现生态经济良性循环具有重要意义。         1利用途径和方法         1.1作畜禽(鱼)的饲(饵)料这类废弃物包括农作物副产品(秸秆、糠麸等)、食品加工废料、沼气发酵剩余物和局部畜禽粪便等。禽粪便中含有许多未被利用的营养物质、枯燥鸡粪含粗蛋白23%～31.3%，粗脂肪8%～10%，还有各种必需的氨基酸和大量维生素，用于喂猪、养鱼，效果良好。长春市英俊乡屠宰厂年加工肉鸡100万只，产生下角料400t。该厂研制的畜食废废弃物熔炼装置可将下角料经高温灭菌、水解粉碎、枯燥等过程，加工成含水量低于12%、蛋白质含量达80%的粉状蛋白饲料，年产量达120t，创利润12万。         1.2作植物肥料(1)直接还田如秸杆直接还田、施用粪肥等，操作简单、省工省事。山东省目前已推广秸杆还田面积300万hm2，初步实验说明，连续还田2～3年后土壤孔隙度增加2.1%～4.1%，有机质增加0.5～1.7g/kg，速效钾增加15.0～18.7mg/kg，碱解氮、速效磷也都有所提高，年均增产粮食534kg/hm2。(2)发酵还田如各种堆肥(好氧)，沤肥(兼性厌氧)、沼气肥(厌氧)等，都是利用微生物进行生物化学反响，将有机废物转化成类似腐殖质的高效有机肥。其中，堆肥和沤肥由于简便易行而被广泛采用，而通过厌氧发酵生产沼肥不仅营养元素损失少，而且可回收能源，但较为复杂，所以推广受限。(3)生产有机复合肥将畜禽粪便、有机垃圾等刻弃物或糖醛渣等工业废料经一系列工艺处理(如高温、高压等)，加工成无病菌、无毒、无自，并便于运输和贮存的有机复合肥料，使其既含有机成分，又含无机成分，既可实现氮磷钾平衡，又可实现有机与无机的平衡，具有较大优越性。         1.3作生产和生活能源利用各种有机废弃物发酵生产沼产可以显著提高热效率，据统计，我国农村目前作薪柴直接烧掉的农作物秸秆占了总量的65%～84%，这只利用了其热能的10%左右，而假设改为发酵沼气燃烧可使热效率提高94%；同样，通过沼气发酵也可使粪便中不能直接燃烧的能量得到充分和。沼气除了可供烧饭、照明、取暖之用外，还用来防治贮粮害虫、大棚种菜、保鲜水果、孵化雏鸡、增温养蚕、发电等。         1.4作腐生生物的培养料有机废弃物经适当处理可用来栽培食用菌，养殖高蛋白蝇蛆、蚯蚓等。如各种秸秆、棉籽粉碎后作培养基，每kg可产菇1～2kg；用食用菌下脚料喂蚯蚓，每1万条1d消耗4kg料。         1.5多层次循环利用利用食物链原理，通过有机物的多重循环，屡次和，提高资源利用率及整体效益。以“秸秆-食用菌-猪-沼气-肥田(喂鲁、养蚯蚓)〞模式为例，其能量利用率50%以上，有机质和营养元素的利用率可达95%。但假设秸秆只经过牲畜过腹还田，那么其能量利用率仅为20%，氮、磷、钾等营养元素的利用率仅为60%。另据中国科学院长沙农业现代化研究所实验，用饲料喂鸡，鸡粪喂猪，猪粪制取沼气，沼渣种蘑菇、养鱼、养蚯蚓，饲料能量利用率由一次利用的64.7%提高到90.5%，氮素利用率由45%提高到92.4%。         2主要技术与效益         2.1作物秸秆的饲料转化技术秸秆转化为饲料的技术的很多，如物理法(粉碎等)、化学法(碱化、氨化)、生物法(青贮、酶发酵)等，运用这些技术可以显著提高秸秆的营养价值和适口性、消化性。目前适宜我国广泛推广的主要是青贮和氨化法。氨化处理技术现多采用简便的堆垛式，即用液氨或尿素、碳铵的水溶液(用量液氨占秸秆干重的3%左右，尿素占3%～5%，碳铵占8%～10%)，保持秸秆含水量20%～50%，经1～8周，可使粗蛋白含量增加1～1.5倍，消化率提高20%以上。青贮有壕贮、窖贮、塔贮等形式，青绿秸秆经切碎、压紧、密封，30～45d后使用可减少营养损失20%以上，尤其能保持蛋白质和纤维素。青贮对纤维素的消化性影响甚微，现人们正试图寻找某些纤维分解菌以提高青贮饲料的消化率。此外，近年来创造的制作膨化饲料的热喷技术和复合化学处理后的秸秆压块饲料新技术，可使各种植物秸秆由低粗饲料变成色、香、味具佳营养价值高的商品饲料。热喷是将原料投入压力罐内，经短时间低、中压蒸汽处理，然后全层喷放改变其化学物理结构而成为优质饲料。沂蒙山区的平邑县试验证实，热喷麦糠饲喂奶牛可完全代替青干草，每头牛年降麦糠饲喂奶牛可完全代替青干草，每头牛年降低饲料本钱256元，产奶量提高1.1%。另外，秸秆水解生产酵母饲料是近年来秸秆饲料化的又一新技术。         2.2畜禽粪便的处理利用技术(1)氧化塘处理的多层次利用建设简易露天氧化塘并结合一系列生物技术处理大量的畜禽粪便，既经济又高效。辽宁省盘锦市大洼县生态养殖场探索总结出了猪粪尿“三段净化四步利用〞技术：一级处理池种水葫芦吸附氮，二级处理池种细绿萍吸附磷、钾，达渔业水质标准后，排入三级处理池养鱼、蚌，再达浇灌水质标准后排入农田。此项技术每年可收获青饲料近300t，鲜鱼50t，珍珠50kg，增产稻谷64t，经济效益和环境效益显著。(2)饲料加工利用主要以鸡粪为主，处理方法有枯燥处理、发酵处理等。枯燥处理多采用机械热粪干，如北京峪口鸡场建成的机械化直热式粪干处理车间，通过高温、高压、热化、灭菌、脱臭流水技术处理，将鲜鸡粪制成干粉状饲料，产量1000kg/h，年产值12万元。目前最为先进的是微波处理工艺，如上海农垦局农机研究所设计的9WJF-800型微波处理设备，可产颗粒饲料800kg/h，用于饲喂肉牛每kg可代替玉米0.27～0.33kg、棉籽饼0.77～0.88kg，降低本钱0.40～0.57元。另外，吉林大学的膨化机、东北大学的热喷技术等也都是值得推广的成功技术。鸡粪的发酵处理，一种是利用某些细菌和酵母菌通过好氧性发酵，有效利用鸡粪中的尿酸，其蛋白质含量可达50%，氨基酸成分接近大豆；另一种是采用青贮方法，将鸡粪与适量玉米、麸皮、米糠等混合装缸或入袋厌氧发酵，发酵后的鸡粪具有酒香味、营养丰富，粗蛋白20%、粗脂肪5.7%，远高于玉米等粮食作物。         2.3沼气厌氧发酵及其剩余物利用技术目前在我国农村广泛采用的家用小型沼气池容积6～10m3，多与猪圈、厕所连通。进料前植物性原料需进行堆沤处理，粪草比以2：1～3：1以上为宜，保持碳氮比13：1～30：1，pH值6.8～7.4。天天投料4～8kg(干)，5～7d出料一次。这种沼气池单位容积日均产气0.12～2m3，年产沼渣5～7m3、沼液25t。随着沼气厌氧发酵技术的不断改良，在池型上已由最初的水压式开展到较为先进的浮罩式、集气罩式、干湿别离式、太阳能式等，规模上正由户用小型沼气池逐步向集中供气的大中型沼气池逐步向集中供气的大中型沼气发酵工程开展，发酵温度也有常温(10～26℃)、中温(28～38℃)和高温(48～55℃)，气压上有低压式、恒压式等多种形式。在发酵工艺方面，采用干发酵、两步发酵、干湿结合、太阳能加热等新技术，有的还采用碳酸氢铵代替猪粪与秸秆混合发酵，或通过施加添加剂，培育高效发酵微生物，提高产气率。淄博市西单村建有一座总容积2200m3的沼气发酵罐，全村200头奶牛、2500头猪、1万只鸡天天共产生约7500kg粪便投入沼气罐，日均产气296m3，产沼肥10t。沼气发酵剩余物是一种高效优质有机肥和土壤改良剂，沼液一般用作追肥，沼渣适宜作底肥。山东省农业科学院在小麦抽穗扬花期进行沼液追肥，每次300kg/hm2，喷3次增产12.9%。沼气发酵剩余物还用来喂猪、养鱼、栽培食用菌、养殖蚯蚓等。喂猪一般选用投料一个月后的上清液，随取随喂，定时定量，以占总料的30%为宜。安徽阜南县试验说明，添加沼液喂猪可使育肥期缩短一个月，节省饲料80kg。喂鱼以滤食性鱼(如鲢鱼)为主，施用时间、数量视水的透明度和季节、温度而定。江苏省沼气研究所实验证实，沼渣养鱼较投放猪粪增产25.6%，且能改善鱼的品质。