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1环境科学概论论文
1环境科学概论论文
湖南师范大学
资源与环境科学学院
《环境科学概论》论文
题目:
中国农业废弃物资源化利用方法探索专业:
姓名:
学号:
指导老师:
2014年5月25日
摘要....................................................11绪论.....................................................2
1.1选题时代背景.......................................3
1.2研究现状...........................................3
1.3选题的目的和意义...................................42中国农业废弃物资源化利用的产生发展.....................5
2.1农业废弃物资源化利用技术研究进展及发展趋势.........6
2.2农业废弃物资源化利用技术的应用.....................7
2.4.1农业资源化利用的微生物学途径.................8
2.4.2农业资源化利用在农业循环经济中应用..........10
3结论与对策..............................................12参考文献.................................................13
摘要
农业废弃物即是农业农业环境的污染源,又是可再生的生物资源。
本文对我国农业废弃物的资源化利用状况进行了综述分析与探讨,指出当前我国在农业废弃物利用方面尚存在诸多问题,包括农业废弃物产生量巨大且总量不清、农业废弃物粗放低效利用且闲置状况严重、农业废弃物利用技术与产业化水平滞后,以及农业废弃物利用相关的政策法规与社会化服务体系不健全等问题,同时,总结指出了我国农业废弃物资源化利用的几个发展方向以及现实应用,其中以农村循环经济为例。
最后提出了我国农业废弃物资源化发展的对策措施。
关键词:
农业废弃物资源利用化问题循环经济理论对策
Abstract
Agriculturalwasteisagriculturalpollutionofagriculturalenvironment,itisrenewablebiologicalresources.Inthispaper,theresourceutilizationofagriculturalwasteinourcountryweresummarizedanalysisanddiscussion,pointedoutthecurrentourcountryintheuseofagriculturalwasteisstillhasmanyproblems,includingtheagriculturalwasteproductionamountandvastamountisnotclear,theconditionofextensiveinefficientuseofagriculturalwastesandidleseriouslag,agriculturalwasteutilizationtechnologyandindustrializationlevel,andagriculturalwasteusingrelevantpoliciesandregulationsandsocialservicesystemisnotsound,atthesametime,theconclusionispointedoutthatourcountryagriculturalwasterecyclinguseofseveraldevelopmentdirectionaswellasthepracticalapplication,ofwhichruralcirculareconomyasanexample.Finallyputforwardthedevelopmentcountermeasuresofagriculturalwastesinourcountry.
Keywords:
agriculturalwasteresourceutilizationproblemsofcirculareconomytheory
中国农业废弃物资源化利用方法探索
1绪论
1.1选题时代背景
农业废弃物(agriculturalresidue)是指在整个农业生产过程中被丢弃的有机类物质,主要包括农林生产过程中产生的植物残余类废弃物,牧、渔业生产过程中产生的动物类残余废弃物,农业加工过程中产生的加工类残余废弃物和农村城镇生活垃圾等。
我国种植业正在向省工、高效的方向转变,以大量化肥代替原有农家肥的使用;养殖业正在向集约化、城郊化靠拢,以人工饲料代替农业废弃物饲料的使用。
这些转变已经打破了传统农业中副产品的循环利用环节,造成农业废弃物堆积和利用率降低,进而产生了较为严重的环境问题和资源浪费问题。
我国作为农业大国,实现农业废弃物变“废”为“宝”,对改善农村生态环境、提高“三农”建设质量和实现农业可持续发展具有重大战略意义。
1.2研究现状
我国农业废弃物的种类繁多。
按其来源可分为4种类型:
第1性生产废弃物,主要是指农田和果园残留物,如作物的秸秆、蔬菜的残体或果树的枝条、落叶、果实外壳等种植业废弃物;第2性生产废弃物,主要是指畜禽粪便和栏圈垫物等养殖业废弃物;第3性生产废弃物,主要指农副产品加工后的剩余物;第4性生产废弃物,主要指农村居民生活废弃物,包括人粪尿及生活垃圾等。
农业废弃物被称为“放错位置的资源”,具有巨大的资源容量。
按目前我国沼气技术的转化水平,农业废弃物可转化沼气3111(5亿m3,户均达1275(2m3,可弥补农村能源供应不足的问题;以农作物秸秆为例,将目前的6.5亿t秸秆转化为电能,按1kg秸秆产生电1千瓦时计算,就具有产生6(5亿千瓦时电能的潜力;用作肥料可提供氮约2264(4万t、磷459.1万t、钾2715.7万t;制作饲料,仅玉米秸秆就能提供1(9亿,2(2亿t。
因此,农业废弃物成为最大的搁置资源之一。
1.3选题的目的和意义
农业废弃物资源化利用具有重要意义。
我国每年产生各类农作物秸秆约6.5亿吨,畜禽粪便产生量约20亿吨,是我国工业废弃物产生量的3.2倍。
河北省是种植、养殖大省,农作物秸秆、畜禽粪便相对更多。
目前农作物秸秆60%未被有效利用,随处堆放或就地焚烧,严重污染了环境;大量畜禽粪便不经任何处理直接露天存放,严重破坏了农村和城镇居民的生活环境。
特别是随着种植、养殖业不断发展以及农业生产水平和农民生活水平的提高,对原来用作燃料和肥料的农业废弃物的利用越来越少,农业废弃物越来越多。
农业废弃物含有
大量的有机物,据测定,很多农作物的副产品的化学能不亚于其主产品。
因此,农业废弃物利用蕴藏着广阔的发展前景。
2中国农业废弃物资源化利用的产生发展
生态环境恶化、资源高耗型生产方式已成为我国社会经济可持续发展的桎梏,尤其是现代农业集约化和规模化的发展,打破了传统农业中废弃物的循环利用环节,造成了农业废弃物的大量积累,进而产生了较为严重的环境问题和资源浪费问题。
因此,农业废弃物资源的合理利用已日益成为当前世界大多数国家共同面临的问题。
国内外实践表明,农业废弃物的资源化利用和无害化处理,是控制农业环境污染、改善农村环境、发展循环经济、实现农业可持续发展的有效途径。
2.1农业废弃物资源化利用技术研究进展及发展趋势
上图展示的是2007年我国动物类废弃物可开发资源。
动物类废弃物资源来自于牧、渔业生产过程中产生的残余物,主要来自圈养的牛、
猪和鸡3类畜禽。
2007年畜禽粪便实物量为12.47亿t,可开发量为8.84亿t,其中牛、猪、鸡分别为4.64亿、3.39亿、0.80亿t,折算的年产能(标煤)分别为3934万、2909万、4139万t,合计为1.0983亿t(表1)。
畜禽粪便资源量最丰富的6个省份的排序为河南、山东、河北、四川、湖南、云南[3]。
畜禽粪便的收集和利用方式对资源的可收集程度关系很大,猪多为家庭圈养,无效资源可忽略不计,牛与鸡的可收集率与规模化饲养程度关系较大。
今后随着畜禽养殖业的发展,粪便的生产量还会增加,预计到2020年,我国畜禽粪便量将达到40衣t。
农业废弃物资源化利用技术是世界各国普遍需要解决的重大课题。
特别是随着自然资源日趋短缺和废弃物数量剧增,农业废弃物资源化利用越来越受到人们的重视。
针对农业废弃物的特性,世界各国非常重视应用先进工程技术,提升农业废弃物的肥料化、饲料化、能源化、基质化及工业原料化水平,使技术向机械化、无害化、资源化、高效化、综合化发展,产品向廉价化、商品化、高质化、多样化和多功能化靠拢,以达到物尽其用、变废为宝、消除污染、改善农村生态环境、促进农业可持续发展、高效利用废弃物的目标。
在市场经济和产业化经营的今天,以高值化产品开发为目标,对农业废弃物资源综合利用是其发展趋势之一。
利用农业废弃物开发新型的生物材料、生化产品及替代石化产品和紧缺资源替代物的研究日益受到重视,极大地拓展了农业废弃物的资源化领域。
其技术发展趋势主要表现在以下几个方面:
2.3.1研究目标趋于综合性
在有效提高农业废弃物资源化利用率的同时,日趋关注对解决“三农”问题的实质性贡献以及对区域生态环境可持续性的影响。
2.3.2研究手段趋于多元性
从着重对自然科学技术的研究,逐步转为自然科学技术研究与自然科学和社会科学研究的有机结合。
如生态技术与工程按生态学和生态工程学的原理,提升或研发新的农业废弃物生态技术。
按“整体、协调、循环、再生”和系统工程原理优化组装成农业废弃物系统生态工程模式,将是农村尤其是山区农业废弃物资源化的主要途径。
2.3.3研发方式趋于技术升级与系统集成
开发单类技术已难以满足农业废弃物资源化综合利用目标,利用高新技术对传统技术与产品进行升级改造以及技术系统集成的重要性日趋凸显。
如生物技术通过农业腐生生物及高效微生物的转化,构建能降解多种难降解物质的高效、多功能的工程菌等,使农业废弃物转化更加有效。
2.3.4研发技术趋于机械化、规模化、专业化
环境工程技术针对大中型养殖场畜禽粪便和农业秸秆处理中堆肥和沼气等技术与设备的升级,将有助于废弃物处理和资源化向机械化、规模化、专业化方向发展。
随着现代信息技术、生物技术、计算技术、先进制造技术、高分子材料等领域取得的重大科学突破,正深刻影响着我国现代农业高效利用弃物资源技术的发展进程,为其科技含量大幅提升带来新的机遇与契机。
现代农业高效利用废弃物资源技
术研究正从“精量、高效、低耗、环保”等理念人手,开展前沿与重大关键技术研究,基于高新技术对传统技术与产品进行改造升级,强化各类农业废弃物资源化利用技术与方法间的有机紧密结合。
2.2农业废弃物资源化利用技术的应用
2.4.1农业资源化利用的微生物学途径
目前国外在堆肥发酵工艺、技术和设备方面已日趋完善,基本上达到了规模化和产业化水平。
如日本畜禽粪便堆肥已实现工厂化,他们研制的卧式转筒式和立式多层式快速堆肥装置,发酵时间约1~2周,具有占地少、发酵快、质地优等特点。
俄罗斯研制的有机发酵装置每天可生产100t有机肥,最后每吨成品肥约含N、P、K45kg。
美国BIOTEC2120高温堆肥系统,由10个大型旋转生物反应器组成,通过微生物发酵在72h内可处理1300t畜禽粪便或垃圾,使之成为优质有机肥料,这种方法对于高湿物料具有特殊的作用。
韩国采用的槽式发酵和螺旋式搅拌在国际上属于较先进的粪便发酵技术。
但是,欧美发达国家这些先进的堆肥设施由于运行成本太高,在我国还没有普遍应用。
我国微生物强化堆肥技术主要有3种:
一是高温分解菌接种技术。
堆肥化成功的关键是使微生物正常繁衍,使用适当的微生物接种剂可以加速农业废弃物的堆肥进程。
如顾文杰等以牛粪和蘑菇渣为原料进行好氧堆肥,研究了接种外源菌剂对堆肥中微生物数量和酶活性的变化。
结果表明,接种增加了堆肥中微生物数量、脲酶、纤维素酶和转化酶,这说明好氧堆肥中接种菌剂可以加快堆肥中有机质分解和转化,促进腐熟。
二是功能性微生物接种技术。
功能性有机肥是利用传统的堆肥原理,通过添加一些功能性菌株(如固氮、解磷、解钾菌或抑制作物病原菌),使这些微生物能够在堆肥中繁殖生长,增加堆肥的肥效,调节作物生长,增强作物的抗病能力。
如孙海英等研究表明,在以牛粪与稻草为原料的堆肥中加入纤维素分解菌和固氮菌后,堆肥过程中C/N明显降低,提高了堆肥的肥效,最大限度保留了堆肥物料中的氮素营养。
因此,功能性堆肥具有良好的应用前景。
三是微生物除臭技术。
农业废弃物在堆肥发酵过程中会产生恶臭气体,污染环境和影响堆肥品质。
农业废弃物中恶臭主要来源是NH3、H2S和一些有机小分子化合物,这些物质是一些微生物代谢活动产生的。
在堆肥过程中抑制这些微生物生长,可以有效地抑制臭气产生。
目前,日本研究者已分离出一种放线菌株接种于畜禽便中,能够使NH3、H2S和VFA等物质很快消失。
我国于洪久研究表明,与对照处理相比,在鸡粪中接种除臭剂能提前10d消除堆肥中的臭气,有效地减轻了堆肥过程中恶臭物质的产生。
2.4.2农业资源化利用在农业循环经济中应用
循环农业主要运用生态学规律来指导农业生产活动,在农业生产过程中和产品生命周期中要求在减少资源投入量的同时,最大限度地减少废物的产生排放量,将农业发展和生态环境保护融为一体,实现农业经济和生态环境效益的统一。
循环农业是把可持续发展思想和循环经济理念应用于农业生产体系,按照“资源-农产品-农业废弃物-再生资源”的物质循环利用和能量流动的模式,将清洁生产与废物利用融为一体,实现废物的减量化、资源化和无害化,使农业经济系统和谐地纳入到自然生态系统的物质循环过程,最大限度地提高农业资源利用效率和整体效益。
由于农业生产的特殊性,农业废弃物的产生与农产品的生产过程通常相伴而生,农业废弃物资源化利用对于缓解资源不足,减少环境污染,拓展农业的外部功能,提高农业的综合效益,具有重要的意义。
我国农业废弃物资源化利用的途径:
近年来,我国农业废弃物的资源化利用正在向能源化、肥料化、饲料化、材料化利用等几个方面迅速发展。
(一)能源化利用目前农业废弃物的能源化利用主要分为发酵及热解两个方向,具体主要包括:
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;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;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“能源和环境工程”技术农业生态综合利用模式研究等。
(二)肥料化利用农业废弃物(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。
农业废弃物肥料化的主要方向包括:
畜禽粪便开发研制的生态型肥料和土壤修复剂等技术;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(孙永明等,2005)。
(三)饲料化利用
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。
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,主要方向包括:
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。
动物性废弃物饲料化主要指畜禽粪便中含有未消化的粗蛋白、消化蛋白、粗纤维、粗脂肪和矿物质等,经过热喷、发酵、干燥等方法加工处理后掺入饲料中饲喂利用。
如干燥鸡粪含粗蛋白23.0%-31.3%,粗脂肪8%-10%,还有氨基酸、维生素,用于喂猪、养鱼效果良好。
(四)材料化利用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;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;利用秸秆、棉籽皮、树枝叶等栽培食用菌;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。
3结论与对策
小结:
针对农业废弃物的特性,应用现代的生物工程技术提升农业废弃物的肥料化、饲料化、能源化、基质化及工业原料化水平,使技术上向机械化、无害化、资源化、高效化、综合化发展,产品上向廉价化、商品化、高质化、多样化和多功能化靠拢。
物尽其用、变废为宝、高效利用废弃物,达到消除污染、改善农村生态环境、促进农业可持续发展的目标。
对策:
一、建立健全农业废弃物综合利用的法规和政策。
为了又好又快地推动我国农业废弃物的综合利用工作,需要政府对农业废弃物资源化利用给予明确的发展定位,并建立健全相关的政策法规,包括农业大型种植业与养殖业项目的选择、环境影响评价,生产厂家的建立与管理及扶持办法;通过减免税和低利融资等办法,积极鼓励、引导投资;建立综合利用产品的品质标准和生产环境标准,以及鼓励与扶持农民开展生态建设的激励政策与惩罚措施等。
二、建立健全农业废弃物综合利用的监测、预警体系。
现有的农业废弃物的管理体制和相关标准可操作性差,没有相关的预警、监测体
系,但水污染、大气污染等环境污染的监控和预警机制已经相对成熟。
相当一部分的环境污染是由农业废弃物造成,所以可以通过环境污染预警机制与农业废弃物综合利用的监测体系进行融合或联动,在污染达到超标峰值时,引入综合利用的技术和政策法规体系,在资源化再利用和降低污染成本的基础上进行行政执法,在缴纳罚款和企业创收之间对相关企业进行教育和引导,从而得到更为积极的反馈信息和意见以加快农业废弃物综合利用预警体系的建立和完善。
三、加快推进农业废弃物综合利用的产业化进程。
随着社会经济发展和科学技术的进步,农业的现代化和产业化进程将势不可挡。
一些规模化、集约化的农场、养殖场日益增多,伴随农业生产的产业化,其废弃物的综合利用也必须同步走产业化的发展道路。
因此,必须制定优惠政策鼓励和扶持一批农业废弃物资源化利用和无害化处理的龙头企业,以延长农业产业链,大力发展循环经济,发展以废弃物综合利用的“静脉产业”。
推动农业废弃物的综合利用逐步向工厂化、规模化、标准化、高效化的深度发展,实现农业废弃物的产业化发展目标。
参考文献:
【1】陶思源.基于农业循环经济视角下的农业废弃物资源化利用(知网)
【2】刘振东.我国农业废弃物资源化利用现状与发展趋势分析(知网)【3】杜艳艳.农业废弃物资源化利用技术研究进展与发展趋势【4】李铭雷.农业废弃物资源化利用的微生物学途径探讨【4】环境保护部网站《中华人民共和国环境保护法》
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