內(nèi)容一、農(nóng)業(yè)廢棄物的概念、特點(diǎn)及種類(lèi)二、農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用途徑

三、堆肥技術(shù)第一頁(yè)，共42頁(yè)。一、農(nóng)業(yè)廢棄物的概念、特點(diǎn)及種類(lèi)

概念農(nóng)業(yè)廢棄物是指在整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中被丟棄的有機(jī)類(lèi)物質(zhì)，主要包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)的植物殘余類(lèi)廢棄物、動(dòng)物類(lèi)殘余廢棄物、加工類(lèi)殘余廢棄物以及農(nóng)村城鎮(zhèn)生活垃圾等。通常我們所說(shuō)的農(nóng)業(yè)廢棄物主要是指農(nóng)業(yè)作物秸稈和畜禽糞便。第二頁(yè)，共42頁(yè)。特點(diǎn)1）在元素組成上：C、O、H三元素的含量高達(dá)65%～90%外，還含有豐富的N、P、K、Ca、Mg、S等多種微量元素。2）化學(xué)組成上：（1）是天然高分子聚合物及其混合物，如纖維素、半纖維素、淀粉、蛋白質(zhì)、天然橡膠、果膠和木質(zhì)素等；（2）是天然小分子化合物，如生物堿、氨基酸、單糖、抗生素、脂肪、脂肪釀、激素、黃酮素、酮類(lèi)、甾體化合物、萜烯類(lèi)和各種碳?xì)浠衔铩?）物理性質(zhì)上：具有表面密度小、韌性大、抗拉、抗彎、抗沖擊能力強(qiáng)的特點(diǎn)。第三頁(yè)，共42頁(yè)。種類(lèi)1）第1性生產(chǎn)廢棄物，主要是指農(nóng)田和果園殘留物，如作物的秸稈或果樹(shù)的枝條、雜草、落葉、果實(shí)外殼等。2）第2性生產(chǎn)廢棄物，主要是指畜禽糞便和欄圈墊物等。3）第3性生產(chǎn)廢棄物，主要指農(nóng)副產(chǎn)品加工后的剩余物。4）第4性生產(chǎn)廢棄物，主要指農(nóng)村居民生活廢棄物,包括人糞尿及生活垃圾。第四頁(yè)，共42頁(yè)。1、獲取能量1.1農(nóng)業(yè)廢棄物制沼氣。據(jù)研究表明，農(nóng)作物秸稈、蔬菜瓜果的廢棄物和畜禽糞便都是制沼氣最好的原料。據(jù)測(cè)算，每千克秸稈可制氣2.2m3，每噸秸稈可替代0.7t煤炭。1.2農(nóng)業(yè)廢棄物氣化。利用生物質(zhì)熱能氣化原理，由氣化反應(yīng)器將可燃燒物質(zhì)經(jīng)過(guò)干燥熱解氣化和還原等過(guò)程，變成可燃?xì)怏w，最終輸送到各個(gè)用戶(hù)。二、農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用途徑第五頁(yè)，共42頁(yè)。1.3農(nóng)業(yè)廢棄物液化。將能量密度較低的廢棄物轉(zhuǎn)化成密度高、品位高的液體燃料是合理利用生物質(zhì)能的有效途徑，也是21世紀(jì)最有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)之一。由生物質(zhì)制成的液體燃料叫生物燃料。生物燃料主要包括生物酒精、生物甲醇、生物柴油和生物油。1.4農(nóng)業(yè)廢棄物固化。將秸稈、稻殼、鋸末、木屑等有機(jī)廢棄物，用機(jī)械加壓、加熱等原理，將原來(lái)松散、無(wú)定型、低發(fā)熱量的生物質(zhì)原料壓制成具有一定形狀、密度較高(1.1～1.4t/m3)的固體成型燃料,其功效相當(dāng)于中質(zhì)煤,但沒(méi)有煤所固有的含硫量大、灰分高、污染環(huán)境等缺點(diǎn)。1.5直接作燃料第六頁(yè)，共42頁(yè)。2、制作堆肥2.1堆肥2.2液體肥料。農(nóng)業(yè)廢棄物(廢渣、雜草、廢菜葉、瓜果皮等)做成堆肥后，其液體汁液經(jīng)安全處理后可制成液體肥料。2.3有機(jī)生物肥2.4有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥第七頁(yè)，共42頁(yè)。3、生產(chǎn)飼料3.1氨化飼料。利用堿尿素等含氨物質(zhì)經(jīng)過(guò)與秸稈混合發(fā)生變化，使秸稈中的纖維素、木質(zhì)素細(xì)胞壁膨脹疏松，便于牲畜消化吸收。3.2青儲(chǔ)飼料。能有效保持作物莖桿的青綠狀態(tài)，提高適口性。3.3生化蛋白飼料。利用微生物培養(yǎng)基、酵母真菌、氨基酸、酶制劑等生物和礦物質(zhì)使作物飼料轉(zhuǎn)化成蛋白飼料，比普通飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高。如秸稈通過(guò)制作劑的作用，轉(zhuǎn)化為富含低分子碳水化合物、游離氨基酸、大量菌體蛋白和部分維生素的高效生化蛋白飼料。

第八頁(yè)，共42頁(yè)。3.4醣化飼料。人工造就近似于牛前胃的生理環(huán)境，通過(guò)有益微生物發(fā)酵使秸稈的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等成分轉(zhuǎn)化為糖類(lèi),增加粗蛋白7%～13%、18種氨基酸4%～8%及各種維生素，從而使低能的廢棄物轉(zhuǎn)化為高能的廉價(jià)的“細(xì)菌飼料”。3.5堿化飼料。在一定濃度的堿液的作用下，打破秸稈粗纖維中纖維素、半纖維素、木質(zhì)素之間的醚鍵或酯鍵,并溶去大部分木質(zhì)素和矽酸鹽，撕斷維生素與木質(zhì)素的復(fù)合物,從而提高粗飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，使不消化的木質(zhì)素變?yōu)橐紫牧u基木質(zhì)素，利于動(dòng)物吸收。第九頁(yè)，共42頁(yè)。4、生產(chǎn)工業(yè)及醫(yī)藥原料4.1有機(jī)產(chǎn)品。生產(chǎn)木糖、木糖醇、淀粉，制乙醇、糠醛，提取煙堿及中藥原料。4.2輕型建材。可制作編織物和裝飾品及其他。如麥秸可編成涼席涼帽；高粱稈可制成門(mén)簾和窗簾。4.3可降解的包裝材料。用農(nóng)作物秸稈制作的方便碗和方便盒有易分解、易腐爛的優(yōu)點(diǎn)，不僅減少了白色污染，還減少了木料的消耗，利于保護(hù)環(huán)境。第十頁(yè)，共42頁(yè)。4.4食品防腐劑和空氣清新劑。如竹葉可制防腐劑，有些水果殘?jiān)芍瞥煽諝馇逍聞?.5培養(yǎng)基。如橡膠廢水可作培養(yǎng)基，作物廢棄物可作實(shí)用菌培養(yǎng)基。4.6藥物。如芹菜和黃瓜根可制成中藥，薯秧根可作飼料、制糖稀或釀酒。4.7生產(chǎn)食用菌。4.8制作生物濾床濾料。國(guó)內(nèi)可制作濾料的廢棄物有果菜、酒糟、鋸木屑、蔗渣、稻谷、玉米穗、米糠、豆粕、雜草等。

第十一頁(yè)，共42頁(yè)。三、堆肥技術(shù)1、堆肥的概念堆肥，是指在人工控制下，在一定的水分、C/N比和通風(fēng)條件下通過(guò)微生物的發(fā)酵作用，將廢棄有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)榉柿系倪^(guò)程。通過(guò)堆肥化過(guò)程，有機(jī)物由不穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的腐殖質(zhì)物質(zhì)，其堆肥產(chǎn)品不含病原菌，不含雜草種子，而且無(wú)臭無(wú)蠅，可以安全處理和保存，是一種良好的土壤改良劑和有機(jī)肥料。

第十二頁(yè)，共42頁(yè)。前處理第一階段高速階段第二階段后熟階段后處理調(diào)理劑產(chǎn)品循環(huán)基質(zhì)堆肥產(chǎn)品膨脹劑膨脹劑回流2、一般堆肥流程圖第十三頁(yè)，共42頁(yè)。3.1升溫階段一般指堆肥過(guò)程的初期，在該階段，堆體溫度逐步從環(huán)境溫度上升到45度左右，主導(dǎo)微生物以嗜溫性微生物為主，包括真菌、細(xì)菌和放線(xiàn)菌，分解底物以糖類(lèi)和淀粉類(lèi)為主，期間能發(fā)現(xiàn)真菌的子實(shí)體，也有動(dòng)物及原生動(dòng)物參與分解。3、堆肥階段第十四頁(yè)，共42頁(yè)。

堆溫升至45度以上即進(jìn)入高溫階段，在這一階段，嗜溫微生物受到抑制甚至死亡，而嗜熱微生物則上升為主導(dǎo)微生物。堆肥中殘留的和新形成的可溶性有機(jī)物質(zhì)繼續(xù)被氧化分解，復(fù)雜的有機(jī)物如半纖維素-纖維素和蛋白質(zhì)也開(kāi)始被強(qiáng)烈分解。微生物的活動(dòng)也是交替出現(xiàn)的，通常在50度左右時(shí)最活躍的是嗜熱性真菌和放線(xiàn)菌，溫度上升到60度時(shí)真菌幾乎完全停止活動(dòng)，僅有嗜熱性細(xì)菌和放線(xiàn)菌活動(dòng)，溫度升到70度時(shí)大多數(shù)嗜熱性微生物已不再適應(yīng)，并大批進(jìn)入死亡和休眠階段。現(xiàn)代化堆肥生產(chǎn)的最佳溫度一般為55度，這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)微生物在該范圍內(nèi)最活躍，最易分解有機(jī)物，其中的病原菌和寄生蟲(chóng)大多數(shù)可被殺死。

3.2高溫階段第十五頁(yè)，共42頁(yè)。

高溫階段必然造成微生物的死亡和活動(dòng)減少，自然進(jìn)入低溫階段。在這一階段，嗜溫性微生物又開(kāi)始占據(jù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)殘余較難分解的有機(jī)物作進(jìn)一步的分解，但微生物活性普遍下降，堆體發(fā)熱量減少，溫度開(kāi)始下降，有機(jī)物趨于穩(wěn)定化，需氧量大大減少，堆肥進(jìn)入腐熟或后熟階段。

3.3

降溫階段第十六頁(yè)，共42頁(yè)。4、典型堆肥時(shí)間第十七頁(yè)，共42頁(yè)。5、堆肥工藝分類(lèi)按堆制過(guò)程中是否需氧而分為好氧堆肥和厭氧堆肥；按原料發(fā)酵所處狀態(tài)可分為發(fā)酵倉(cāng)式堆肥和無(wú)發(fā)酵倉(cāng)式堆肥。好氧堆肥法是在通風(fēng)條件下，有游離氧存在時(shí)進(jìn)行的分解發(fā)酵過(guò)程。好氧堆肥溫度高，一般在55℃以上，可維持5～l1d，極限可達(dá)80℃以上，也稱(chēng)高溫堆肥法。由于好氧堆肥法具有堆肥周期短、無(wú)害化程度高、衛(wèi)生條件好、易于機(jī)械化操作等優(yōu)點(diǎn)，在有關(guān)污泥、城市垃圾、畜禽糞便和農(nóng)業(yè)秸稈等堆肥中被廣泛采用。

第十八頁(yè)，共42頁(yè)。無(wú)發(fā)酵倉(cāng)式堆肥系統(tǒng)物料通常堆制成條垛式，依據(jù)堆料供氧方式，無(wú)發(fā)酵倉(cāng)式堆肥系統(tǒng)又可分為攪拌（翻堆）式堆肥床和固定堆式堆肥床兩種堆肥方式。攪拌式堆肥的主要特點(diǎn)是采用定期翻堆，使物料均勻，并提供充足氧氣，有時(shí)還考慮強(qiáng)制通氣（常采用抽氣方式進(jìn)行）。翻堆作業(yè)通常采用翻堆機(jī)械進(jìn)行。第十九頁(yè)，共42頁(yè)。固定堆式堆肥基本不進(jìn)行翻堆，其供氧方式主要有兩種：一是采用自然通氣方式進(jìn)行堆肥；二是采用強(qiáng)制通風(fēng)供氧方式進(jìn)行堆肥，也稱(chēng)固定堆強(qiáng)制通風(fēng)堆肥法。自然通風(fēng)堆肥腐熟時(shí)間通常較長(zhǎng)，而固定堆強(qiáng)制通風(fēng)堆肥法則比較快，在3～5周內(nèi)能使肥堆完全腐熟。無(wú)發(fā)酵倉(cāng)式堆肥系統(tǒng)的特點(diǎn)是基建投資少；工藝簡(jiǎn)單；操作簡(jiǎn)便易行；處理容量大。缺點(diǎn)是由于是敞開(kāi)式堆肥，在冬季低溫條件下，肥堆不易升溫和保溫；通常占地較大；堆肥時(shí)間比發(fā)酵倉(cāng)式堆肥要長(zhǎng)。第二十頁(yè)，共42頁(yè)。發(fā)酵倉(cāng)式堆肥系統(tǒng)堆肥在發(fā)酵裝置內(nèi)進(jìn)行。發(fā)酵倉(cāng)系統(tǒng)可分為立式發(fā)酵塔和臥式或槽式發(fā)酵裝置等兩類(lèi)。立式堆肥發(fā)酵塔通常由5～8層組成，堆肥物料由塔頂進(jìn)入塔內(nèi)，在塔內(nèi)堆肥物通過(guò)不同形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，由塔頂一層層地向塔底移動(dòng)。一般經(jīng)過(guò)5～8d的好氧發(fā)酵，堆肥物即由塔頂移動(dòng)至塔底而完成一次發(fā)酵。立式堆肥發(fā)酵塔通常為密閉結(jié)構(gòu)，塔內(nèi)溫度分布從上層到下層逐漸升高，塔式裝置的供氧通常以風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)。第二十一頁(yè)，共42頁(yè)。第二十二頁(yè)，共42頁(yè)。筒倉(cāng)式堆肥發(fā)酵倉(cāng)為單層圓筒狀，發(fā)酵倉(cāng)深度一般為4～5m，大多采用鋼筋混凝土構(gòu)成。發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)供氧均采用高壓離心風(fēng)機(jī)強(qiáng)制供氣，以維持倉(cāng)內(nèi)堆肥好氧發(fā)酵。空氣從倉(cāng)底進(jìn)入發(fā)酵倉(cāng)，堆肥原料由倉(cāng)頂加入，經(jīng)過(guò)6～12d的好氧發(fā)酵，初步腐熟的堆肥從倉(cāng)底通過(guò)出料機(jī)出料。第二十三頁(yè)，共42頁(yè)。臥式堆肥發(fā)酵滾筒（達(dá)諾式Danot），該發(fā)酵滾筒在水平方向上呈傾斜放置，直徑為2.5～4.5m，長(zhǎng)20～40m，強(qiáng)制供氣。在該裝置中廢棄物靠與筒體內(nèi)表面的摩擦沿旋轉(zhuǎn)方向提升（轉(zhuǎn)速為0.1～3r·min-1），同時(shí)借助自身重量落下。通過(guò)如此反復(fù)升落，廢物被均勻地翻倒與供入的空氣接觸，并通過(guò)微生物的作用進(jìn)行發(fā)酵。經(jīng)1～5d發(fā)酵后排出，條垛放置熟化。第二十四頁(yè)，共42頁(yè)。槽式發(fā)酵裝置發(fā)酵倉(cāng)式堆肥系統(tǒng)不受氣候影響，能有效控制二次污染，發(fā)酵時(shí)間快，占地面積少。缺點(diǎn)是基建投資大，運(yùn)行成本較高。第二十五頁(yè)，共42頁(yè)。箱式堆肥第二十六頁(yè)，共42頁(yè)。6、堆肥底物及其特點(diǎn)第二十七頁(yè)，共42頁(yè)。主要底物特點(diǎn)第二十八頁(yè)，共42頁(yè)。7、堆肥條件控制7.1C/N比

堆肥理想的C/N是30：1左右。低于這個(gè)值，氮將過(guò)量且以氨氣的形式釋放，有機(jī)養(yǎng)分損失大，并散發(fā)難聞的氣味；而高于這個(gè)值，意味著適合微生物種群繁殖的氮供應(yīng)不足，有機(jī)物降解速度緩慢。堆肥過(guò)程其實(shí)就是一個(gè)有機(jī)物穩(wěn)定化的過(guò)程，隨著堆肥進(jìn)程，C/N逐漸從30：1降到10-15：1。這是因?yàn)槲⑸锵挠袡C(jī)物，使2/3的碳以CO2的形式釋放出來(lái)，剩余1/3的碳和氮一起合成生物細(xì)胞，細(xì)胞死亡后，這些碳和氮釋放出來(lái)供進(jìn)一步使用。

第二十九頁(yè)，共42頁(yè)。7.2氧氣

堆肥過(guò)程中，微生物利用碳源，消耗氧氣，產(chǎn)生二氧化碳。如果沒(méi)有充足的氧氣，堆肥過(guò)程將會(huì)變成厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生難聞的氣味，包括H2S氣體的臭雞蛋氣味。

那么，對(duì)于好氧堆肥，氧氣供應(yīng)量應(yīng)該是多少才算是充足呢？盡管空氣中氧氣含量占到21%，但是好氧微生物在氧氣濃度為5%時(shí)就可以存活。氧氣濃度高于10%被認(rèn)為是好氧堆肥的最適條件。

堆肥過(guò)程中的進(jìn)氣和排氣在物質(zhì)平衡中起決定性作用。在某些情況下，堆肥所需空氣的重量是基質(zhì)干重的30～50倍。因此應(yīng)該牢記基質(zhì)處理既包括固體，也包括氣體部分。

第三十頁(yè)，共42頁(yè)。7.3pH值

堆肥微生物的最適pH在5.5到8.5之間。如果堆肥體系變成厭氧條件，有機(jī)酸的累積可以使pH值降低到4.5，這將嚴(yán)重限制微生物的活動(dòng)。在這種情況下，通風(fēng)足以使堆肥pH值調(diào)節(jié)到可接受的范圍。

同樣，在pH>10.5的條件下，大多數(shù)細(xì)菌不適應(yīng)，高于11.5時(shí)開(kāi)始死亡。

第三十一頁(yè)，共42頁(yè)。7.4水分

水分對(duì)于所有活的生物體而言是必須的，并且大多數(shù)微生物由于缺乏保持水分的機(jī)制，所以對(duì)水分極為敏感。當(dāng)含水量在35-40%之間時(shí)，降解速率就會(huì)極大地降低，在30%以下時(shí)，降解過(guò)程就完全停止。然而過(guò)多的水分則會(huì)導(dǎo)致厭氧狀態(tài)發(fā)生，并且會(huì)因此產(chǎn)生臭氣。不同的物質(zhì)有不同的水分上限，并由這些物質(zhì)的粒徑和結(jié)構(gòu)特性所決定。對(duì)于大多數(shù)堆肥混合物，推薦的含水量上限為55-60%。

第三十二頁(yè)，共42頁(yè)。7.5粒徑在相同體積或質(zhì)量的情況下，小顆粒要比大顆粒有更大的表面積。所以如果供氧充足，小顆粒將降解的更快一些。實(shí)驗(yàn)證明將堆肥物質(zhì)加以粉碎，可以將降解率提高2倍，科學(xué)家提出一個(gè)推薦的粒徑值為毫米，這個(gè)區(qū)間的下限適用于通風(fēng)或連續(xù)翻堆的堆肥系統(tǒng)，上限為靜態(tài)堆垛或其他靜態(tài)通風(fēng)堆肥系統(tǒng)。第三十三頁(yè)，共42頁(yè)。7.6溫度不同的微生物都有各自的適宜溫度范圍，在此范圍內(nèi)微生物才可正常發(fā)揮作用。在一定限度內(nèi)，溫度每升高10℃，這些生化反應(yīng)速率相應(yīng)會(huì)增加2倍左右。然而，過(guò)高或過(guò)低的溫度則會(huì)限制堆肥進(jìn)程。適宜的堆肥溫度在40-60℃之間，堆肥堆應(yīng)該在最小的40℃運(yùn)行狀態(tài)下保持5天，在此期間溫度要至少持續(xù)4個(gè)小時(shí)超過(guò)55℃。大多數(shù)種類(lèi)的微生物有機(jī)體不能在60-65℃存活，所以堆肥管理者要求在堆肥系統(tǒng)開(kāi)始超過(guò)此溫度的時(shí)候，翻堆或給堆肥系統(tǒng)通氣來(lái)降溫。第三十四頁(yè)，共42頁(yè)。第三十五頁(yè)，共42頁(yè)。固氮菌、解磷菌和解鉀菌纖維素分解菌高溫菌復(fù)合菌劑7.7堆肥接種劑第三十六頁(yè)，共42頁(yè)。接種微生物的目的主要有：提高堆肥初期微生物種類(lèi)和數(shù)量，增強(qiáng)微生物的降解活性；縮短達(dá)到高溫期的時(shí)間。堆肥過(guò)程最常用的接種方式：一是加入上次堆肥反應(yīng)后的保留堆料；二是接入純的商業(yè)菌株。關(guān)于是否接種微生物，目前國(guó)外學(xué)術(shù)界仍有爭(zhēng)議。認(rèn)為接種微生物受到下列因素影響：①堆肥物料中土著微生物數(shù)量巨大，繁殖迅速，短時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到很大的群體數(shù)量。②堆肥物料是有機(jī)廢物，成份復(fù)雜，不可能進(jìn)行原料的滅菌處理。這種情況下，外源微生物要和大量的土著微生物競(jìng)爭(zhēng)，不能發(fā)揮其在純培養(yǎng)條件下的物質(zhì)分解潛力。③