有機廢棄物農業發展實現
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目前我國有機廢棄物利用途徑主要有作飼料、肥料、能源、培養料及多層次循環利用5種。用作畜禽飼料的有廢棄物包括農作物副產品(如秸稈、糠麩)、食品加工廢料、沼氣發酵殘留物和部分畜禽糞便等。秸稈經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、養魚4•0萬hm2。畜禽糞便飼料化限于小范圍試驗開發階段,以雞糞喂豬、養魚為主。用作肥料或生長促進液有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;二是發酵還田,包括各種堆肥、漚肥、沼氣肥等;三是生產有機商品肥或有機無機復合肥料,將畜禽糞便、沼渣、糠醛渣等有機廢棄物加入化肥等無機肥中,經系列工藝處理加工成無病菌、無毒、無臭,便于運輸和貯存的復合肥,實現NPK平衡和有機無機平衡,具有較大的優越性;四是通過沼液浸種或沼液葉面噴施等方式促進植物生長發育。用作生產和生活能源利用的有直接燃燒、沼氣發酵或其他生物氣化技術等方式。我國已建成農用沼氣池550多萬個,年產沼氣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;城鎮生活污水凈化沼氣池約3萬座,總容量115萬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、增溫養蠶和發電等。至1994年全國共建沼氣動力站200多個,總功率3720kW,沼氣發電機組3700kW,年發電480萬kW•h,沼氣貯糧4•7億kg。
2有機廢棄物開發利用技術與效益
2•1作物秸稈轉化的生態工程技術
作物秸稈轉化的生態工程技術有物理法(粉碎、制造顆粒、葉莖分離等)、化學法(堿化、氨化)、生物法(青貯、酶發酵)等,運用這些技術可顯著提高秸稈營養價值和適口性、消化性。廣泛推廣青貯、氨化法極大促進了我國農區畜牧業的發展,使80%的牛和75%的羊由草原進入農區,年節糧160億kg。氨化處理技術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,肉牛對氨化秸稈進食量比未氨化秸稈進食量高43•9%,日增重高1倍。青貯有壕貯、窖貯、塔貯等形式,青綠秸稈經切碎、壓緊、密封30~45d后使用可保持蛋白質和纖維素,減少營養損失20%以上。而熱噴技術、秸稈壓塊技術和秸稈水解生產酵母飼料等新技術效益更佳。試驗表明,熱噴麥糠飼喂奶牛可完全代替青干草,每頭可降低粗飼料成本256元,產奶量提高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%,有機質增加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利用沼氣發酵技術處理畜牧場糞便
畜牧場飼養畜禽的有機廢物排放量統計資料表明,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。以此為原料生產沼氣,其燃燒值為23•03~25•12MJ/m3,常溫發酵池產沼氣率為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分較豐富,含多種氨基酸和大量礦物質元素,以此繁殖單細胞微生物可作為水產養殖優質飼料和畜牧飼料添加劑。因此,以畜牧業開發為核心、以沼氣開發為紐帶、帶動植物性生產的循環利用模式能促進增產增值,變廢為寶,在獲得較大經濟效益的同時,能切實有效地保護生態環境。通過實地考察,廣泛征求群眾意見,將畜牧飼養與環境保護利用緊密結合,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、沼液綜合利用生產作業流水線,這樣物質循環利用流程短,利用效率高,不擴散污染環境,管理方便,節省投資,運行成本低。該模式采用水壓式沼氣發酵,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,規模較大的沼氣池以組合池為好。采用自流進料連續發酵工藝,有利于提高發酵產沼氣率和原料利用率。沼氣發酵處理畜牧場有機廢棄物,單級發酵后上層消滅寄生蟲卵可達90•6%,中、下層滅卵效果100%,經二級沼氣發酵后寄生蟲卵基本被殺滅;沼氣池單級發酵后使污染物BOD5降解91%,CODmn降解48%,消滅細菌99•6%,大腸桿菌90%,若采取二級或三級發酵降解率更高。沼氣作生活燃料,方便、衛生、熱效率高、投資成本低。沼氣還可作遠紅外線輻射器燃料用于畜禽保溫,經試驗,60cm×40cm遠紅外線輻射器能使30m3育雛室室溫由13℃提高到34℃,滿足7d齡雞鴨的需要。沼渣養分豐富,其有機質、腐殖質、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,有大量有機碎料物和單細胞蛋白質微生物可直接為養殖業提供餌料;也可先培植浮游生物后用作養魚餌料,投放魚池可減少溶量消耗和魚疾病,魚成活率提高15%,魚產量提高16%。同時沼液經魚塘生物轉化,暴氧處理使水質干凈,可見度高,達到排放標準。利用沼氣厭氧發酵的多功能作用原理,能有效處理畜牧場畜禽糞便等有機廢棄物,綜合開發利用沼渣沼液等發酵生成物,便廢為寶,提高綜合經濟效益。沼氣綜合利用模式是建立高效、持續現代生態畜牧場的重要生物工程,應廣泛推廣。
2•3城鎮有機垃圾農用堆肥生態工程技術
城鎮垃圾含大量有機物和農作物所需營養元素,如天津市商業垃圾平均含N0•78%,P2O50•25%,K0•58%,以及Fe,Mn等微量元素。若全國城市垃圾的農用率以60%估算,則可年產420億kg優質堆肥,約相當于21•5億kg標準化肥。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、統一粒度、調整溫度和C/N等工序,要求有機質含量達40%~60%,C/N為30左右,含水量40%~60%;發酵包括布料、發酵、翻堆、通風、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年無錫市在國內首建1座日處理10萬kg城市垃圾堆肥工廠,垃圾經多次機械分選去除非堆肥物后,經20d發酵處理成為腐熟度好、無臭味、元污染的優質有機肥料。施用這種肥料改善土壤結構,使小麥增產20%,油菜增產近1倍。
2•4以沼氣為紐帶的庭院生態經濟模式
在我國云南省西部石灰巖地區水缺林少,生態環境惡劣,農業生產條件差,農戶平均庭院面積達0•14hm2。為此,該市在農戶房前屋后平地及空間建立以沼氣為主的庭院生態循環系統,提供能源、有機肥和農副產品,增加農民收入,降低森林消耗,改善村社生態環境及農戶生活環境。庭院生態經濟系統配套工程技術主要有節柴改造工程、沼氣工程、小水窖工程和專業戶養殖工程。通過建沼氣池,以沼氣為紐帶,促進庭院種、養、加合理配套技術,充分開發利用庭院有限土地資源,實現立體種植、專業化養殖,提高單位面積產出率。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,庭院生態經濟示范戶5000多戶。庭院經濟構成主要有雞、豬、魚和果樹、藥材、花卉以及飼料等,城郊壩區建設以菜、果、糧、魚、花卉和沼氣為主,一般壩區建設以糧、豬、果、沼氣為主,石灰巖山區建設以糧、干果、飼料、雞、豬、藥材、沼氣為主,半山區建設以林果、養殖、糧、沼氣為主,形成了糧、林、果、茶、菜、牛、豬、魚多業并舉的山區農林復合生態經濟模式,初步實現了生態、經濟和社會效益的統一。
3存在的問題及發展趨勢
由于受認識、技術和投入等因素限制,我國有機廢棄物農業生態工程開發利用尚存在一些問題。首先,處理能力和利用規模十分有限,主要以分散、小型農戶利用方式為主,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%,農用率僅20%,絕大部分未經處理即裸露堆放、簡單填埋或直接施于農田;其次,一些傳統的利用方式其工藝設備簡單,技術落后,利用效率低,資源浪費巨大。目前我國農村年總耗能6億t標準煤中僅60%為商品能源,其余40%依靠燃燒生物質,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%,因未經適當處理而造成70%以上纖維素、木質素等利用不充分,且大部分為一次利用方式,而將秸稈作畜禽飼料,畜禽糞便作有機肥料等多層次循環利用方式較少,限制了資源利用率的提高。有機廢棄物若作肥料直接施用,其所含能量幾乎全部浪費,營養物質損失率達40%~50%。我國有機廢棄物農業利用發展趨勢,一是規模化和商品化,有機廢棄物處理和利用生態工程將由分散、小型向集中、大型工廠化、機械化和自動化方向發展,由廢棄物轉化的商品肥料、飼料和能源增多;二是多元化與多級化,運用生態工程進行有機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節,將某營養級的廢棄物或排泄物作其他營養級的食物而加工轉化利用,提高資源利用率;三是高效化和潔凈化,現代高新技術廣泛應用,提高了有機廢棄物的利用率和產品質量,資源化將與城鎮生態環境綜合整治和生態農業建設更密切結合,實現潔凈安全生產,防止重復污染;四是規范化與法律化,有機廢棄物工程技術、配套設備及工藝流程將進一步規范化,有關廢棄物開發利用及污染防治法律法規需進一步完善。
